基于MicroStation的BRCM三維敷設(shè)軟件的應用研究

歐陽寧烽

（湖南省水利水電勘測設(shè)計規(guī)劃研究總院有限公司）

0 引言

目前在發(fā)輸變電工程中，電纜敷設(shè)通常采用手動敷設(shè)設(shè)計，工作復雜，效率低，設(shè)計周期長，且不利于多型號電纜在不同路徑上的合理走向。同時橋架路徑多而復雜，分布范圍廣，若采用常規(guī)敷設(shè)方式，空間布置不直觀，容易與水機、消防等專業(yè)管路交叉或碰撞，急需尋求新的解決方案。

隨著信息科學的高速發(fā)展，基于BIM技術(shù)平臺的三維立體設(shè)計軟件在發(fā)輸變電工程領(lǐng)域的應用日益廣泛。發(fā)輸變電工程施工周期長、工程內(nèi)容多，涉及測繪計算、地質(zhì)勘探、水工結(jié)構(gòu)、施工組織、水力機械、電氣、消防通信等多個專業(yè)，三維設(shè)計軟件在工程施工過程中的運用優(yōu)勢明顯。

本文以某航運樞紐工程為例，采用BIM三維設(shè)計軟件布置電纜橋架，整體布置清晰，可以指導現(xiàn)場施工，避免不同專業(yè)設(shè)備和管道等碰撞；自動敷設(shè)電纜，并生成相應的電纜清冊及材料清單，提升材料統(tǒng)計精度的同時節(jié)省了材料，降低工程投資，提高了設(shè)計效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

1 運用BRCM軟件進行中低壓電纜敷設(shè)的工作流程

BRCM三維電纜敷設(shè)工作程序主要有：①配置BRCM系統(tǒng)參數(shù)；②繪制橋架、電纜廊道、埋管等三維模型；③繪制電氣設(shè)備三維模型及生成電纜清冊；④導入電纜起始點參數(shù)，自動敷設(shè)電纜及優(yōu)化敷設(shè)路徑。

1.1 配置BRCM工作參數(shù)，建立多專業(yè)協(xié)同工作平臺

利用BRCM繪制電纜橋、支架時，需要參考土建結(jié)構(gòu)、水力機械管道等相關(guān)專業(yè)的三維數(shù)字化模型，Bentley公司的Project Wise協(xié)同平臺有效地解決了各專業(yè)間的技術(shù)配合問題。

首先，將Project Wise上的BRCM文件夾設(shè)置為項目級別文件夾，編寫配置文件，建立標準模型。其次，建立本工程的SQL數(shù)據(jù)庫，用于后期BRCM軟件敷設(shè)電纜時從該數(shù)據(jù)庫中讀取橋架及電纜清冊等數(shù)據(jù)，自動敷設(shè)電纜。

工作空間配置成功后，電氣工程專業(yè)與土建結(jié)構(gòu)、水力機械、通信消防等本工程所涉及的專業(yè)基于Project Wise平臺進行協(xié)同設(shè)計。通過軟件的參考功能，電氣工程專業(yè)所參考其他專業(yè)三維模型會同步更新，無需多次配合。電氣工程專業(yè)人員在利用BRCM進行本項目設(shè)計時，可以通過Project Wise平臺共享SQL數(shù)據(jù)庫，從而可以多專業(yè)、多人員協(xié)同完成電纜敷設(shè)工作。

1.2 繪制三維模型，完成橋架及電纜廊道的設(shè)計

參考土建結(jié)構(gòu)、水力機械等相關(guān)專業(yè)設(shè)計的建筑三維數(shù)字化模型、設(shè)備模型參數(shù)，設(shè)計電纜橋支架、電纜廊道、埋管等路徑及電氣設(shè)備的布置。

BRCM軟件提供了托盤式、梯級式和槽盒式等多種類、多型號的橋架，系統(tǒng)錄入了各類型橋架的尺寸，同時支持設(shè)計人員依據(jù)工程需要定制橋架。如圖1、圖2所示。

圖1 電纜橋架參數(shù)化建模

圖2 電纜溝、支吊架參數(shù)化建模

布置電纜橋架過程中，軟件可以自動生成和添加彎通、三通和四通等橋支架配件，并自動連接，也可以手動添加橋架配件，十分方便、智能。電纜橋架和廊道建模原則上按照工程前期計劃的電纜橋架路徑，結(jié)合現(xiàn)場建筑結(jié)構(gòu)進行精細化建模，自動編制路徑編號，直觀地模擬現(xiàn)場實際布置情況，實現(xiàn)點到點的準確路徑設(shè)計（見圖3）。

圖3 設(shè)備及橋架布置軸測圖

1.3 繪制設(shè)備模型及編制電纜清冊

電氣設(shè)備中的配電柜、控制柜等三維建模（見圖4）是電纜三維自動敷設(shè)中非常關(guān)鍵的一環(huán)，每一臺設(shè)備和對應的控制或配電屏柜都有唯一的編碼，該編碼在電纜清冊中一一對應。屏柜的大小尺寸、定位位置依據(jù)其功能和建筑結(jié)構(gòu)情況進行布置。電氣設(shè)計人員編制BRCM系統(tǒng)默認格式的電纜清冊表（見圖5），并根據(jù)不同電壓等級的電纜進行詳細劃分，導入BRCM系統(tǒng)中，讀取到本工程SQL數(shù)據(jù)庫中。

圖4 設(shè)備參數(shù)化建模與編號

圖5 電纜清冊

1.4 自動敷設(shè)電纜及優(yōu)化敷設(shè)路徑

在完成所有設(shè)備、柜體等建模后，導入前期編制的電纜清冊，利用BRCM軟件進行電纜自動敷設(shè)。軟件是默認最短敷設(shè)路徑，并給出用于電纜敷設(shè)的橋架、電纜支架等的容積率（見圖6）。當最短路徑上的電纜橋、支架容積率達到額定值時，該軟件會自動選擇其他最優(yōu)路徑；若無剩余路徑可用，該軟件會顯示敷設(shè)失敗，并標識敷設(shè)失敗的原因。

圖6 電纜總長度及路徑節(jié)點信息表

1.5 敷設(shè)成果

經(jīng)過多次調(diào)試，所有電纜敷設(shè)路徑確定后，即可以生產(chǎn)如下敷設(shè)的成果：

1）包含電纜起始位置、電纜長度、電纜路徑和相應橋架長度的電纜清冊表。

表 傳統(tǒng)設(shè)計與數(shù)字化設(shè)計輸出結(jié)果對比

2）每種型號的電纜都分類匯總好的電纜材料清單。

通過表中普通二維電纜敷設(shè)與三維電纜自動敷設(shè)的電纜長度對比，后者對材料的統(tǒng)計更為精確，部分敷設(shè)回路節(jié)省電纜約10%。

2 110k V高壓電纜敷設(shè)三維精細化設(shè)計

三維電纜敷設(shè)過程中主要采用BRCM軟件，該軟件主要針對10kV及以下電壓等級的電纜進行數(shù)字化電纜自動敷設(shè)設(shè)計，雖可以依據(jù)電纜敷設(shè)路徑自動統(tǒng)計電纜長度，給出詳細敷設(shè)路徑，但無法進行電壓等級35kV及以上高壓電纜的路徑規(guī)劃、空間占位等設(shè)計。因此，本工程采用Micro Station三維平臺對110kV高壓電纜進行三維數(shù)字化建模，開展高壓電纜的三維敷設(shè)設(shè)計（見圖7）。

圖7 110kV電纜三維敷設(shè)軸側(cè)視圖

對高壓電纜的敷設(shè)路徑進行規(guī)劃并建模，有效避免電纜與構(gòu)建物之間的碰撞，并通過設(shè)置電纜中心軸線轉(zhuǎn)彎半徑，在滿足電纜最大轉(zhuǎn)彎半徑的同時保證高壓電纜按照蛇形路徑敷設(shè)（見圖8）。

圖8 110kV電纜三維敷設(shè)正側(cè)視圖

利用Micro Station數(shù)字化三維設(shè)計軟件直觀、高效地展示了電纜、電纜與支架、墻體、梁柱、電纜隧道等各種構(gòu)建物的相對位置（見圖2），直觀展示了電纜全路徑敷設(shè)方案。碰撞檢測完畢后，進行三維切圖，生成電纜敷設(shè)施工用的二維圖紙。

3 應用成果分析

基于Micro Station平臺BRCM三維電纜敷設(shè)軟件，對某航運樞紐工程10kV動力電纜和110kV高壓電纜的敷設(shè)進行了應用測試，與傳統(tǒng)手動敷設(shè)電纜方法相比，利用BRCM三維設(shè)計軟件進行電纜敷設(shè)有如下突出優(yōu)點：

1）數(shù)字化的三維路徑模型方便設(shè)計人員快速、有效地進行電纜敷設(shè)，生成帶有信息的三維模型，便于現(xiàn)場施工指導；

2）在協(xié)同設(shè)計平臺上，設(shè)計人員可將設(shè)計成果在各專業(yè)間進行校驗對比，減少各專業(yè)間的碰撞，避免以往工程設(shè)計過程中專業(yè)配合信息滯后、數(shù)據(jù)不準確等問題，提升工作效率；

3）根據(jù)建筑實體模型設(shè)計的電纜路徑，敷設(shè)方案更合理，電纜長度統(tǒng)計結(jié)果更準確，降低工程投資；

4）可生成易交付使用的三維模型，直觀且便于理解，有助于提高施工效率，方便現(xiàn)場施工管理。

4 結(jié)束語

在以某航運樞紐工程設(shè)計過程中，基于MicroSation三維設(shè)計平臺對工程中的110kV高壓實體電纜敷設(shè)進行了有益嘗試，數(shù)字化的三維路徑模型直觀、簡潔，但高壓電纜路徑的選擇和細節(jié)調(diào)整還是人工完成，無法自動敷設(shè)，需要對該平臺開發(fā)專有的高壓電纜敷設(shè)工具包。

BRCM作為目前一款先進的三維數(shù)字化電纜敷設(shè)軟件，自動化、高精度、高效率等優(yōu)點突出，極大地提升了設(shè)計成果的深度和精度，它將引領(lǐng)工程數(shù)字化移交設(shè)計趨勢。