數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序在變電站三維協(xié)同設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

曹 欣 馮 璀 馬彥玲 侯盛文

(中國能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030001)

1 概述

在電網(wǎng)建設(shè)形勢新要求要求創(chuàng)新電網(wǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)，深化三維設(shè)計(jì)應(yīng)用，推進(jìn)工程建設(shè)精益管理，助力電網(wǎng)高質(zhì)量建設(shè)，變電工程專業(yè)軟件能夠進(jìn)行三維設(shè)計(jì)平臺(tái)數(shù)據(jù)互導(dǎo)、協(xié)同設(shè)計(jì)。

大部分設(shè)計(jì)院的三維數(shù)字化基礎(chǔ)平臺(tái)為Bentley Substation、博超STD-R平臺(tái)，同時(shí)變電站建筑物建模抗震計(jì)算和設(shè)計(jì)出圖又是在結(jié)構(gòu)軟件(如PKPM軟件)完成，亟待解決結(jié)構(gòu)專業(yè)在參與三維協(xié)同設(shè)計(jì)過程中的數(shù)據(jù)互通、簡化建模、數(shù)據(jù)一致、提高效率是三維設(shè)計(jì)軟件協(xié)同設(shè)計(jì)的首要問題。

2 數(shù)據(jù)接口匹配

土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算分析中結(jié)構(gòu)分析軟件均采用自己的數(shù)據(jù)描述，雖然數(shù)據(jù)描述的格式和結(jié)構(gòu)不同，但分析方法都是基于有限元分析原理，因此描述的對象是基本相同的，包括節(jié)點(diǎn)信息、單元信息、約束、荷載等。接下來以PKPM數(shù)據(jù)接口和Revit接口為例進(jìn)行匹配說明。

2.1 PKPM數(shù)據(jù)接口

PKPM軟件是中國建筑科學(xué)研究院研發(fā)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域已被結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)人員廣泛應(yīng)用。PKPM通過平面建模方式使得設(shè)計(jì)人員方便快捷的建立三維計(jì)算模型，并通過核心分析設(shè)計(jì)模塊SATWE進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。

為了與其他三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)互通，PKPM正式發(fā)布了結(jié)構(gòu)軟件數(shù)據(jù)接口PDB-IO，該接口可對PKPM的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次開發(fā)，提供C++，F(xiàn)otran兩種接口API,C++使用的方式為：在項(xiàng)目的頭文件中添加pdb_Common_Data.h和pdb_Common_Interface.h兩個(gè)頭文件，鏈接庫文件pdb_Common_Interface.lib，將Runtime的動(dòng)態(tài)庫文件拷貝到程序運(yùn)行目錄內(nèi)。其中接口包含的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)信息如下：

SAP_SYSINFO_IO：獲取模型節(jié)點(diǎn)總數(shù)、構(gòu)件總數(shù)、層數(shù)、靜力工況數(shù)、分析計(jì)算控制信息、通用參數(shù)信息、地震作用信息、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)信息的接口；

SAP_COORDINATES_IO：獲取模型中所有節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)組信息接口；

SAP_MATERIALS_IO：獲取模型材料類型及材料定義參數(shù)信息接口；

SAP_BAR_SECTIONS_IO：獲取模型截面類型及截面定義參數(shù)信息接口；

SAP_IGRID_IO：獲取所有網(wǎng)格起始點(diǎn)、網(wǎng)格弧高等信息接口；

SAP_NELE_IO：獲取各層梁、柱、墻、板等構(gòu)件數(shù)量信息接口；

SAP_ELEDEF_IO：獲取各層梁、柱、墻、板等構(gòu)件截面號(hào)、材料號(hào)、節(jié)點(diǎn)號(hào)、偏心號(hào)等構(gòu)件幾何信息和構(gòu)件屬性信息接口。

2.2 Revit接口

Revit是一款強(qiáng)大的參數(shù)化三維建模半開源軟件，是目前市面上適用范圍最廣的BIM軟件，Revit二次開發(fā)接口提供了完整的動(dòng)態(tài)鏈接庫，其中RevitAPI.dll程序集包含了訪問Revit中數(shù)據(jù)庫的方法，包含了Application，Document，Element，Parameter以及其他相關(guān)接口，因此Revit是可以進(jìn)行二次開發(fā)的，開發(fā)人員可通過如C#，VB以及C++編程語言進(jìn)行編程。

本文使用C#編程語言進(jìn)行開發(fā)，創(chuàng)建的項(xiàng)目中需要引用以下應(yīng)用程序集：

Autodesk.Revit.UI;

Autodesk.Revit.DB;

Autodesk.Revit.UI.Selection;

Autodesk.Revit.ApplicationServices;

Autodesk.Revit.DB.Structure;

Autodesk.Revit.Attributes。

3 接口程序?qū)崿F(xiàn)

3.1 開發(fā)工具

Visual Studio是一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境工具集，是最流行的Windows平臺(tái)應(yīng)用程序的IDE，支持多種不同程序語言進(jìn)行開發(fā)，提供高級(jí)開發(fā)工具、調(diào)試功能、數(shù)據(jù)庫功能等，幫助在各種平臺(tái)上快速創(chuàng)建應(yīng)用程序；C#語言是建立在C++和JAVA基礎(chǔ)上的一門新的語言，是編寫.NET框架的語言。.NET Framework集成了現(xiàn)有產(chǎn)品的特點(diǎn)形成了單一的開發(fā)環(huán)境中，該環(huán)境大大簡化了應(yīng)用程序的開發(fā)。

3.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程及數(shù)據(jù)描述

PKPM模型轉(zhuǎn)換為Revit模型的過程，具體見圖1。

模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要為工程結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，包括工程總信息、節(jié)點(diǎn)信息、網(wǎng)格信息、截面信息、材料信息、構(gòu)件信息(梁、柱、墻、板)以及荷載信息(見表1)。

表1 模型數(shù)據(jù)信息表

3.3 Revit模型復(fù)建與匹配

Revit模型復(fù)建程序是將MDB.TXT中的數(shù)據(jù)變?yōu)椴┏浖こ棠Ｐ偷倪^程。該程序流程圖見圖2。在Revit中，所有模型的建立都是通過各式各樣的族搭建而成的，通過解析MDB.TXT中的幾何參數(shù)，匹配到Revit框架截面族的參數(shù)中，即可復(fù)建與實(shí)際模型相匹配的構(gòu)件。

4 工程應(yīng)用

利用本文的方法對新疆某750 kV變電站工程進(jìn)行三維數(shù)據(jù)協(xié)同設(shè)計(jì)，該工程是國家電網(wǎng)公司三維設(shè)計(jì)試點(diǎn)工程。站內(nèi)建筑有主控通信樓，各級(jí)繼電器小室以及安保器材室、警衛(wèi)室、生活泵房等輔助建筑。以上房屋均考慮抗震設(shè)計(jì)計(jì)算并通過PKPM數(shù)據(jù)接口完成數(shù)據(jù)導(dǎo)入至三維博超設(shè)計(jì)平臺(tái)完成協(xié)同設(shè)計(jì)。以下為PKPM模型數(shù)據(jù)和使用本文開發(fā)的Revit接口得到的繼電器小室博超三維模型(如圖3所示)，由圖3可知數(shù)據(jù)接口導(dǎo)接完美實(shí)現(xiàn)。

通過數(shù)據(jù)接口將模型中梁、柱、板的混凝土保護(hù)層、配筋信息也如實(shí)反映至三維設(shè)計(jì)平臺(tái)中(見圖4)。本接口使用完全滿足了國網(wǎng)三維設(shè)計(jì)工程需要。

5 結(jié)語

本文論述了一種PKPM模型數(shù)據(jù)接口在三維設(shè)計(jì)平臺(tái)中的技術(shù)方案即使用PKPM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口獲取工程模型的數(shù)據(jù)屬性，再利用Revit API進(jìn)行開發(fā)實(shí)現(xiàn)了PKPM數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換到三維設(shè)計(jì)平臺(tái)軟件的接口軟件。

通過工程實(shí)例說明，該開發(fā)軟件使轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，滿足了國網(wǎng)三維協(xié)同設(shè)計(jì)的需求，對于以PKPM、博超軟件STD-R為主要設(shè)計(jì)平臺(tái)的用戶，該軟件具有三維設(shè)計(jì)創(chuàng)新意義。