□武健超

洺河渡槽工程建設中的三維電氣設計

□武健超

以南水北調中線洺河渡槽工程為例，對洺河渡槽工程三維電氣設計使用的軟件及流程的應用進行介紹。

三維電氣設計；Substation；BBES

在水利工程中現有的傳統(tǒng)設計方式在表達設計意圖上的局限性已日益嚴重，同時傳統(tǒng)設計軟件不具備多專業(yè)協同設計功能，這導致不同專業(yè)間的設計存在較多的沖突及大量的后期修改工作。為此我院在2014年正式成立數字工程中心并引進Bentley公司的三維協同設計軟件，并著手開始三維協同設計，先后完成了四道河水庫、武邑縣江河干渠吳沙閘、南水北調中線南沙河倒虹吸工程、引黃入冀補淀工程龍駒節(jié)制閘及南水北調中線洺河渡槽工程等水利工程。本文主要介紹洺河渡槽工程中的電氣三維設計工作。

1.項目概述

洺河渡槽是南水北調中線總干渠工程的大型河渠交叉建筑物。工程由進出口連接段、進口節(jié)制閘、出口檢修閘、退水閘和排冰閘組成，全長930m，其中跨河渡槽段總長640m，共16跨，單跨40m，為目前全國單跨最大的輸水渡槽建筑物，工程不僅規(guī)模大，而且結構形式復雜，各類建筑物、設備、設施、管線眾多。

2.電氣三維設計流程

電氣三維設計使用了Bentley公司的Substation及Bentley Building Electr?ical Systems(以下簡稱BBES)兩款軟件。三維設計流程為：模型庫內模型建立、設備布置、照明設計、碰撞檢測、修改及最后出圖。

2.1 模型庫內模型建立

Substation和BBES本身是自帶符號庫的，但是里面的符號只是普遍適用的，在做洺河渡槽電氣設計時需要在符號庫內建立符合我院使用習慣的電氣二維和三維模型。建立模型時，模型的外形、尺寸等均按設備樣本實際建立，同時為達到后期顯示效果及動畫制作要求，所有模型外觀均按真實產品外觀設置。

設備模型建立后就是給模型賦予屬性，此時就是型號庫的建立。將洺河渡槽工程中實際使用的設備的型號、廠家信息、購買信息等一切與設備相關的信息填入型號庫內。為了日后方便查找及修改，信息的錄入及命名要按特定的原則進行。

2.2 設備布置

解決了設備模型及設備信息的錄入，接下來就是電氣三維設計的主要工作-電氣設備布置。

電氣設備布置首先要有一個參考位置-建筑模型，也就是我們所有的布置都要在建筑專業(yè)的模型內完成，這時就要用到Sub?station軟件的一個重要功能-參考。通過參考建筑、水機、金結、水工等專業(yè)的三維模型及相關設備管路，從而精確在進口節(jié)制閘、變配電室、退水排冰閘等建筑物內布置電氣設備，設備布置過程應避免與以上專業(yè)的沖突，并實時調整設備位置。見圖1。

圖1 電氣設備布置圖

圖2 照明布置圖

2.3 照明設計

三維照明設計利用BBES軟件符號庫內的燈具、插座、開關模型等在建筑三維模型內根據實際位置、高度布置。和傳統(tǒng)設計相比，燈具的三維布置解決了二維平面布置在平面圖上布置眾多照明設備的繁瑣、易混淆，尤其是在同一位置布置不同高程的燈具時的圖紙混亂，同時由于是在三維模型中布置照明設施，可以有效的避免照明設施與房間結構的沖突，為設施布置提供最優(yōu)位置。當照明設施布置完畢后可以將設計成果導入DIALux軟件進行照度計算，從而檢驗照明布置的合理性，為燈具的選擇和布置進行優(yōu)化，提高了照明設計的效率和準確率。見圖2。

2.4 碰撞檢測

由于工程由不同專業(yè)間協作完成，那么專業(yè)間必然存在溝通上的障礙，這障礙是不可避免的，三維設計同樣也存在，這就要求我們在做完三維設計后將各專業(yè)的模型組裝在一起進行碰撞檢驗，這樣直觀的反應各專業(yè)間的碰撞情況，縮短了設計的修改時間、為完善設計方案提供了便利途徑。

2.5 生成圖紙

如果設計好的三維模型只是停留在設計人員手中那么三維設計就是嘩眾取寵。因此我們通過對三維模型關鍵部位進行平立剖操作，將三維模型轉化為二維視圖，并在二維視圖上加上必要的標注、文字注釋、材料表等，最后生成施工圖。見圖3。

3.結語

相比與傳統(tǒng)的設計手段，三維設計不僅僅是設計手段的改進，而是設計過程的整體提升。工程各專業(yè)三維模型的總裝，可以直觀的將整個工程展現在設計人員、業(yè)主、施工人員面前，從而各方對工程都有一個宏觀、客觀的認識，對整個設計進行合理的分析，盡早發(fā)現設計缺陷，避免施工過程的出現問題造成的重大損失，為施工提過程提供有力保障。然而三維設計也有不足之處：第一，軟件使用相對復雜，對電腦硬件要求高；第二，軟件使用人員的空間感要求較高；第三，模型的剖切后會顯示從剖切面看到的全部線條，并不能完全生成所要的二維圖紙；第四，電氣的主接線、訂貨圖、二次圖紙這些純原理性圖紙不能用三維軟件快速設計?！?/p>

圖3 三維生成二維圖紙

2017-02-07

武健超，男，漢族，河北省水利水電第二勘測設計研究院，工程師。