蘇 林，李越茂，周煒明

（西南電力設(shè)計(jì)院，四川 成都 610021）

MicroStation動(dòng)態(tài)視圖在變電設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

蘇 林，李越茂，周煒明

（西南電力設(shè)計(jì)院，四川 成都 610021）

摘要：本文基于MicroStation軟件，介紹了動(dòng)態(tài)視圖的概念，總結(jié)了動(dòng)態(tài)視圖的出圖和校核流程，并通過對(duì)動(dòng)態(tài)視圖的工程應(yīng)用情況介紹，展示了基于動(dòng)態(tài)視圖出圖的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：MicroStation；三維設(shè)計(jì)；三維模型布置；動(dòng)態(tài)視圖。

1　概述

隨著三維技術(shù)在建筑、水利、電力等部門的廣泛應(yīng)用，三維設(shè)計(jì)已經(jīng)成為工程設(shè)計(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。運(yùn)用三維設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的工程方案優(yōu)化及多方案比選，對(duì)于提高工程的技術(shù)指標(biāo)和品質(zhì)、降低工程造價(jià)、縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量均起到重要作用。但是，由于目前國(guó)內(nèi)施工條件限制和三維設(shè)計(jì)自身的不完善，現(xiàn)階段施工仍以二維平面紙質(zhì)圖紙為主，三維設(shè)計(jì)成果仍然需要轉(zhuǎn)化成二維平面圖紙才能被實(shí)施。

MicroStation作為專業(yè)三維設(shè)計(jì)軟件，在變電設(shè)計(jì)行業(yè)中有著廣泛應(yīng)用。其動(dòng)態(tài)視圖工具能夠方便快捷地從三維布置模型中抽取二維平面圖紙。本文基于MicroStation軟件，對(duì)動(dòng)態(tài)視圖出圖流程進(jìn)行了總結(jié)和優(yōu)化，使其在以后的工程中能夠得到更好應(yīng)用。

2　動(dòng)態(tài)視圖概述

傳統(tǒng)意義上的視圖，是指物體投影的二維頂視圖、前視圖和左視圖。在MicroStation中，視圖是指三維模型中特定空間位置、特定觀察角度上所看見的物體集合。使用者可以對(duì)視圖任意地進(jìn)行放大、縮小、剪切、旋轉(zhuǎn)、復(fù)制、粘貼、參考操作，可以對(duì)視圖屬性進(jìn)行不同樣式的調(diào)整，可以將視圖生成并保存成二維的圖紙。

傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)借助平面的視圖和投影等來反映空間占位關(guān)系，經(jīng)過了“三維-二維”，“二維—三維”的思維過程，圖紙之間缺少有效的關(guān)聯(lián)。具體體現(xiàn)在施工單位按照設(shè)計(jì)單位提供的圖紙進(jìn)行施工時(shí)，金具、材料甚至設(shè)備的錯(cuò)、漏、碰、缺等質(zhì)量通病屢屢發(fā)生，影響工程周期，給工程建設(shè)帶來巨大的損失。

三維設(shè)計(jì)以數(shù)據(jù)庫(kù)為支撐，以三維軟件構(gòu)建三維模型，再利用三維模型生成二維平面圖紙，生成的圖紙稱之為動(dòng)態(tài)視圖。采用動(dòng)態(tài)視圖方式進(jìn)行出圖，實(shí)現(xiàn)了三維設(shè)計(jì)，二維出圖，這樣做的好處是實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)視圖與模型的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)。例如從三維布置模型中輸出的設(shè)計(jì)圖紙和報(bào)表，在模型發(fā)生修改后，圖紙和標(biāo)注將自動(dòng)更新，在重新運(yùn)行報(bào)表模板后，最新的材料表會(huì)自動(dòng)生成，避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員需要對(duì)相關(guān)圖紙進(jìn)行逐張修改的弊端，減輕了設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。下文將介紹動(dòng)態(tài)視圖的出圖和校審流程。

3　動(dòng)態(tài)視圖出圖方式研究

3.1出圖流程

基于MicroStation的動(dòng)態(tài)視圖出圖，是一個(gè)集切圖、組圖、打印和校核的綜合過程，見圖1。

圖1　MicroStation出圖流程

3.2模型布置

對(duì)于大型的變電工程，因參與設(shè)計(jì)的專業(yè)較多，專業(yè)之間的配合顯得尤為重要，MicroStation中提供了“參考”工具，可以在無權(quán)修改數(shù)據(jù)的前提下，實(shí)時(shí)對(duì)其進(jìn)行引用，保證了數(shù)據(jù)的正確性及唯一性。

首先新建一個(gè)空白的“總裝模型”文件，然后對(duì)各個(gè)專業(yè)的模型進(jìn)行參考，并設(shè)置合適的參考深度。如電氣專業(yè)可參考本期設(shè)備、遠(yuǎn)期設(shè)備、本期導(dǎo)線、遠(yuǎn)期導(dǎo)線等文件；總圖專業(yè)可參考場(chǎng)地、道路、圍墻、電纜溝等個(gè)文件；結(jié)構(gòu)專業(yè)可參考基礎(chǔ)和支架、構(gòu)架、避雷設(shè)施等文件；其他專業(yè)如建筑、水暖專業(yè)可獨(dú)立為1個(gè)文件，完成后的完整總裝模型結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2　MicroStation總裝模型參考結(jié)構(gòu)圖

總裝模型完成后，需要在總裝模型中進(jìn)行布置合理性的校驗(yàn)。包括安全凈距校驗(yàn)、碰撞檢查、三維防雷校驗(yàn)等。另外，考慮到圖面表達(dá)的清晰，也應(yīng)當(dāng)對(duì)顯示樣式進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

3.3切圖

切圖，是基于總裝模型剪切得到所需的軸測(cè)視圖、平面和斷面視圖，并對(duì)其進(jìn)行保存的過程。MicroStation提供了“剪切立方體”的命令，本命令支持對(duì)模型進(jìn)行任意方向的剖切，并可隨意調(diào)節(jié)其大小和深度；經(jīng)調(diào)整得到所需的視圖后，將視圖進(jìn)行保存，便得到了設(shè)計(jì)人員所需要的動(dòng)態(tài)視圖?；贛icroStation的切圖流程見圖3。

圖3　MicroStation切圖流程

3.4組圖

完成了切圖工作之后，就可以開始組圖。組圖是指將所保存的視圖參考到新建的圖紙，并添加尺寸標(biāo)注和說明文字，得到施工圖紙的過程。

首先創(chuàng)建一張空白的圖紙并進(jìn)行命名；然后根據(jù)動(dòng)態(tài)視圖的縮放比例，選擇適合圖面大小的圖幅，再將總裝模型中已保存好的動(dòng)態(tài)視圖按比例參考進(jìn)來；最后對(duì)其進(jìn)行尺寸標(biāo)注并添加說明文字。為了實(shí)現(xiàn)尺寸標(biāo)注與模型的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，尺寸標(biāo)注的端線必須捕捉到被標(biāo)注對(duì)象的關(guān)鍵點(diǎn)?；贛icroStation的組圖流程見圖4。

圖4　MicroStation組圖流程

3.5校核

在二維設(shè)計(jì)方式下，校核人基于各類標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、質(zhì)檢要點(diǎn)和工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)圖紙和報(bào)表進(jìn)行校核。設(shè)計(jì)質(zhì)量的控制往往取決于校核人的設(shè)計(jì)水平和工程經(jīng)驗(yàn)，不可控的因素較多。而三維設(shè)計(jì)以布置模型校核為主，以圖紙校核為輔進(jìn)行雙重校核，相較傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)對(duì)校核人的依賴更少，更容易保證設(shè)計(jì)的正確性。對(duì)比具體見表1。

表1　二維設(shè)計(jì)和三維設(shè)計(jì)校核對(duì)比

3.6打印

打印就是將經(jīng)過校核的DGN圖紙文件轉(zhuǎn)化成其他格式文件的過程。為了方便完成設(shè)計(jì)圖紙的移交，便于后期進(jìn)行查看、移交及歸檔，需要將DGN格式的圖紙轉(zhuǎn)化為DWG或者PDF格式文件。圖5為基于MicroStation的打印流程。

圖5　MicroStation打印流程

4　動(dòng)態(tài)視圖在變電設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1平斷面圖紙生成

在變電工程設(shè)計(jì)中，配電裝置卷冊(cè)在電氣一次施工圖紙中占了很大的比重。配電裝置卷冊(cè)一般包含了卷冊(cè)說明、電氣接線圖、平面布置圖、斷面圖、設(shè)備安裝圖和材料匯總表。除電氣接線圖外，其他圖紙基本都與空間占位有關(guān)。因此，通過MicroStation動(dòng)態(tài)視圖的出圖方式能夠滿足配電裝置卷冊(cè)的出圖要求。

三維布置模型實(shí)時(shí)參考了各專業(yè)的布置，是整個(gè)變電站的真實(shí)體現(xiàn)。動(dòng)態(tài)視圖的出圖方式實(shí)現(xiàn)了所見即所得，保證了圖面信息的準(zhǔn)確性和一致性。圖6為某變電站三維設(shè)計(jì)成果展示。

圖6　某變電站三維設(shè)計(jì)成果

4.2圖紙與模型的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)

在MicroStation中，剪切立方體定位于模型空間中的點(diǎn)，動(dòng)態(tài)視圖關(guān)聯(lián)于剪切立方體的范圍和深度，如同一部固定拍攝角度和焦距的攝像機(jī)對(duì)某一場(chǎng)景的實(shí)時(shí)捕捉。當(dāng)模型空間中設(shè)備位置發(fā)生位移或者改變時(shí)，生成的圖紙能夠自動(dòng)進(jìn)行更新。另外，尺寸標(biāo)注也動(dòng)態(tài)地關(guān)聯(lián)了模型的關(guān)鍵點(diǎn)，當(dāng)設(shè)備的位置發(fā)生位移時(shí)，尺寸標(biāo)注也會(huì)動(dòng)態(tài)地進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了關(guān)聯(lián)修改，保證了圖面的正確性。圖7為某變電站構(gòu)架避雷針改動(dòng)前后，圖紙和模型動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)的示例。

圖7　圖紙和模型的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)

4.3提高校審質(zhì)量

在MicroStation中，平斷面圖紙是通過參考動(dòng)態(tài)視圖的方式得到，動(dòng)態(tài)視圖又是通過調(diào)整剪切立方體的大小得到。所以，MicroStation中的平斷面圖其實(shí)是三維布置模型的一部分，只是將三維空間視圖調(diào)整成了正交的三視圖。

在二維平斷面圖紙校審的時(shí)候，校審人員需要結(jié)合平面布置圖和斷面圖想象出三維空間中設(shè)備及導(dǎo)線的布置方式，在設(shè)備布置緊湊和接線復(fù)雜的情況下，往往花費(fèi)較長(zhǎng)的校審時(shí)間。MicroStation生成的平斷面圖紙，在未轉(zhuǎn)化成可視邊之前應(yīng)進(jìn)行校審，校審人員可以將平斷面圖紙進(jìn)行任意旋轉(zhuǎn)查看，可以簡(jiǎn)明清楚地檢查出設(shè)備的布置和接線是否合理。另外，斷面圖一般按照間隔進(jìn)行劃分，對(duì)于布置中三相設(shè)備有區(qū)別的間隔，設(shè)備和金具數(shù)量不再是每一相數(shù)量的3倍，很容易造成統(tǒng)計(jì)誤差。在進(jìn)行斷面材料統(tǒng)計(jì)的時(shí)候，從動(dòng)態(tài)視圖中可以真實(shí)地統(tǒng)計(jì)出設(shè)備材料數(shù)量，保證準(zhǔn)確性，見圖8。

目前，我們已在多個(gè)工程中采用了動(dòng)態(tài)視圖的方式，由此生成的施工圖紙也在多個(gè)變電工程中得到了應(yīng)用，且工程參與各單位均對(duì)此給予了正面的反饋以及積極的評(píng)價(jià)。特別是基于三維模型得到的配電裝置軸測(cè)圖和設(shè)備安裝軸測(cè)圖，相較于傳統(tǒng)圖紙可以減少施工單位讀圖時(shí)間，提高施工效率。

圖8　圖紙校審

此外，MicroStation還提供了渲染和漫游的功能，能由三維模型經(jīng)過渲染得到高質(zhì)量的全站三維漫游視頻和鳥瞰圖，作為工程的宣傳資料和展示資料，為工程增光添彩。

5　結(jié)論

對(duì)于工程的三維設(shè)計(jì)，無論設(shè)計(jì)人員采用何種三維軟件，整個(gè)設(shè)計(jì)流程必然包括：建模（包括設(shè)備入庫(kù)）—布置（包括金具和導(dǎo)體選型）—切圖（包括組圖和材料統(tǒng)計(jì)輸出）—出圖（包括尺寸標(biāo)注和打?。┻@四個(gè)步驟。建模和布置是三維設(shè)計(jì)階段，出圖是二維圖紙后期加工階段，切圖是將三維成果轉(zhuǎn)化為二維成果的關(guān)鍵步驟，而動(dòng)態(tài)視圖作為切圖的核心，實(shí)現(xiàn)了圖紙和模型的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，因而制定和優(yōu)化動(dòng)態(tài)視圖出圖流程對(duì)于變電工程設(shè)計(jì)有著重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 張社榮，顧巖，張宗亮.水力水電行業(yè)中應(yīng)用三維設(shè)計(jì)的探討［J］.2008，27（3）.

［2］ 龐可.三維設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用及前景展望［J］.電力建設(shè)，2013，24（5）.

［3］ GB50697-2011 1000kV，變電站設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］ DL/T5458-2012，變電站工程施工圖設(shè)計(jì)內(nèi)容深度規(guī)定［S］.

［5］ 朱凱進(jìn).虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在變電站設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究［R］.浙江省電力設(shè)計(jì)院，2011.

［6］ 鄭迪，嚴(yán)勇，楊光.移動(dòng)三維可視化技術(shù)在水電工程施工中的應(yīng)用［J］.人民長(zhǎng)江，2013，44（5）.

［7］ 張翔，章程.三維設(shè)計(jì)在龍開口水電站的應(yīng)用［J］.水力發(fā)電，2013，39（2）.

中圖分類號(hào)：TM63

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1671-9913（2015）02-0065-04

* 收稿日期：2014-01-22

作者簡(jiǎn)介：蘇林（1987- ），男，四川簡(jiǎn)陽(yáng)人，工程師，主要從事變電數(shù)字化設(shè)計(jì)。

Application of Microstation Dynamic View in Transformation Power Design

SU Lin， LI Yue-mao， ZHOU Wei-ming
（Southwest Electric Power Design Institute， Chengdu 610021， China）

Abstract：This article introduces the conception of dynamic view. While， the plot and checking procedures are summarized based on MicroStation. Besides， it also shows the plot advantages of dynamic view via the practical applications in substation projects.

Key words：microstation； 3D design； 3D layout model； dynamic view.