談宏力　舒　磊（湖北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖北 武漢 430040）

高 新 技 術(shù)

數(shù)字化設(shè)計(jì)在風(fēng)電工程中的應(yīng)用研究

談宏力舒磊
（湖北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖北 武漢 430040）

摘要：數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)是地理信息系統(tǒng)、三維建模技術(shù)、數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)的集成應(yīng)用。數(shù)字化設(shè)計(jì)手段、設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)成果與傳統(tǒng)的制圖設(shè)計(jì)都有很大區(qū)別。本文主要梳理了在風(fēng)電工程中數(shù)字化設(shè)計(jì)的流程。介紹了如何運(yùn)用Bentley系列軟件在風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目中開(kāi)展數(shù)字化設(shè)計(jì)以及如何利用數(shù)字化設(shè)計(jì)手段幫助提高生產(chǎn)效率，提高工程質(zhì)量和提高成品的表現(xiàn)力。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化設(shè)計(jì)；數(shù)字地形模型；信息模型

1　引言

BIM技術(shù)和全生命周期管理的理念在設(shè)計(jì)院得到廣泛認(rèn)可。我院引進(jìn)Bentley公司的系列軟件在發(fā)電變電領(lǐng)域中已完成過(guò)許多工程，為探求數(shù)字化設(shè)計(jì)在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用，我們選定了《新疆塔城老某風(fēng)電場(chǎng)工程》以及《印尼南蘇拉威西某風(fēng)電工程》為藍(lán)本進(jìn)行了數(shù)字化設(shè)計(jì)應(yīng)用與研究。

2　工程中的應(yīng)用

2.1數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)配置

Bentley公司有覆蓋基礎(chǔ)領(lǐng)域的系列軟件，一般會(huì)根據(jù)實(shí)際工程需求及工程中參與的專業(yè)種類選定特定的軟件，通過(guò)這些軟件協(xié)同設(shè)計(jì)完成工程數(shù)字化模型。

在風(fēng)電工程中我們選的軟件見(jiàn)表1。

2.2數(shù)字地形設(shè)計(jì)

風(fēng)電場(chǎng)中風(fēng)機(jī)布置分散，分布范圍巨大。常規(guī)的設(shè)計(jì)使用的都是平面的等高線地形圖，設(shè)計(jì)人員根據(jù)高層數(shù)值判斷地形選擇合適的位置布置風(fēng)機(jī)。在數(shù)字設(shè)計(jì)中，使用GEOPAK Site建立數(shù)字地面模型、對(duì)場(chǎng)地平整道路布置進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)地形設(shè)計(jì)處理結(jié)束后，生成三維的地面模型。通過(guò)三維地形可以更直觀準(zhǔn)確的展示工程布置的實(shí)際情況。

GEOPAK Site軟件在場(chǎng)地布置設(shè)計(jì)方面的功能非常靈活。布置的場(chǎng)地可以是任何形狀并且具有雙向坡度，在設(shè)計(jì)時(shí)可以拖動(dòng)場(chǎng)地的位置、修改場(chǎng)地的形狀，三維圖形可以實(shí)時(shí)反饋展示給設(shè)計(jì)人員。在前期方案階段，可以便捷的調(diào)整場(chǎng)坪及道路布置情況，并提供各種方案土方平衡數(shù)據(jù)，對(duì)優(yōu)化方案設(shè)計(jì)提供極大的幫助。

2.3數(shù)字化模型

風(fēng)電場(chǎng)工程中的數(shù)字化模型包括風(fēng)機(jī)設(shè)備、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、升壓站中設(shè)備及建構(gòu)筑物的模型。數(shù)字化設(shè)計(jì)是一種協(xié)同設(shè)計(jì)的模式，各個(gè)專業(yè)應(yīng)用本專業(yè)的軟件做數(shù)字化模型，所有文件由ProjectWise平臺(tái)管理，各個(gè)專業(yè)以“參照”的方式嵌入其它專業(yè)的模型進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)。

圖2　升壓站模型

采用數(shù)字化設(shè)計(jì)各個(gè)專業(yè)協(xié)同程度高，工程中碰撞或者不合理的設(shè)計(jì)在前期容易發(fā)現(xiàn)修改。數(shù)字化設(shè)計(jì)的模型有數(shù)據(jù)，可以為設(shè)計(jì)、工程量估算、采購(gòu)、施工等階段提供數(shù)據(jù)支撐。數(shù)字化設(shè)計(jì)在升壓站電氣設(shè)計(jì)方面還有很多特點(diǎn)，例如：用于防雷計(jì)算、電纜布置、帶電距離校驗(yàn)等等在此就不作詳細(xì)介紹。

2.4風(fēng)機(jī)布置

風(fēng)電場(chǎng)在布置風(fēng)電機(jī)組時(shí)，關(guān)鍵是尋找投資和資源開(kāi)發(fā)利用量的結(jié)合點(diǎn)，同時(shí)還要根據(jù)實(shí)際的地形和地域情況，因地制宜地進(jìn)行優(yōu)化布置。

風(fēng)資源位置選擇時(shí)，利用Meteodyn WT軟件綜合模擬計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)工程整個(gè)場(chǎng)址區(qū)域的風(fēng)能資源、平均風(fēng)速分布、入流角及湍流強(qiáng)度等情況。

風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)的地形復(fù)雜，面積大，在考慮地形影響時(shí)充分利用風(fēng)電場(chǎng)的土地和地形，考慮風(fēng)電場(chǎng)的送變電方案、運(yùn)輸和安裝條件，力求電力電纜長(zhǎng)度較短，運(yùn)輸和安裝方便。在滿足各種約束條件前提下，以整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量最大為目標(biāo)對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化布置。

圖3　風(fēng)電場(chǎng)工程場(chǎng)址范圍80m高度平均風(fēng)速分布示意圖

為了準(zhǔn)確展現(xiàn)工程實(shí)際環(huán)境，可以利用模型漫游觀察。我們選用本院自主開(kāi)發(fā)的《三維數(shù)字化電力規(guī)劃設(shè)計(jì)平臺(tái)》來(lái)做漫游動(dòng)畫(huà)。首先導(dǎo)入地形數(shù)據(jù)再匹配衛(wèi)片構(gòu)成實(shí)景三維地形模型。風(fēng)機(jī)及升壓站的數(shù)字化模型通過(guò)i-model格式文件也可以導(dǎo)入到該平臺(tái)，所有建構(gòu)筑物模型及地形模型構(gòu)建成了工程虛擬環(huán)境。通過(guò)直觀的觀察初步選定最佳的布置方案。

2.5風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼筋三維設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段常用的圖紙都是二維鋼筋示意圖。圖紙通常由設(shè)計(jì)人員按投影規(guī)則繪制平面、剖面鋼筋詳圖。施工時(shí)再由施工人員通過(guò)對(duì)圖紙的理解及想象轉(zhuǎn)化為實(shí)際立體的鋼筋布置。

但是在一些特殊而且復(fù)雜的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，二維圖紙難以全面的表現(xiàn)配筋的意圖，或則施工人員對(duì)復(fù)雜的配筋形式難以理會(huì)圖紙的意圖。在這種情況下三維配筋表現(xiàn)形式更直觀更有優(yōu)勢(shì)。

在軟件中數(shù)據(jù)與模型是相關(guān)的，在選擇數(shù)據(jù)表格條目同的時(shí)模型會(huì)高亮也可讓圖形縮放到被選擇的模型界面。通過(guò)數(shù)字化軟件給每種鋼筋賦予數(shù)據(jù)信息及編號(hào)，可以方便的按鋼筋種類統(tǒng)計(jì)出鋼筋的種類、每種鋼筋的數(shù)量、每種鋼筋形狀。在統(tǒng)計(jì)、下料、加工等過(guò)程中根據(jù)需要靈活的統(tǒng)計(jì)出需要的信息。

表1　

由于三維模型有靈活的變現(xiàn)形式，能夠?qū)哟畏置鞯闹鹨槐憩F(xiàn)出鋼筋施工順序及鋼筋詳細(xì)的布置情況。

在復(fù)雜的鋼筋體系中運(yùn)用數(shù)字化模型無(wú)論是在設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收方面隨時(shí)隨地都體現(xiàn)出數(shù)據(jù)提取方便、表達(dá)直觀多樣、管理方便等特點(diǎn)。

圖4　漫游動(dòng)畫(huà)中的截圖

結(jié)語(yǔ)

數(shù)字化設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)有很大不同。數(shù)字化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)有：專業(yè)之間協(xié)同性強(qiáng)：三維模型直觀性強(qiáng)；模型信息統(tǒng)計(jì)方便；信息模型貫穿工程全生命周期。本文是在風(fēng)電工程的應(yīng)用中的幾點(diǎn)總結(jié)。數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件還在不斷完善成熟，我們?cè)诠こ躺蠎?yīng)用的研究還會(huì)堅(jiān)持、深化。爭(zhēng)取應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計(jì)手段能解決過(guò)程中更多的問(wèn)題。

圖5　風(fēng)機(jī)配筋三維模型

參考文獻(xiàn)

[1]盛大凱，齊立忠，胡君慧，蔡革勝．輸變電工程數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)[M]．

[2]中國(guó)電力規(guī)劃設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)．?dāng)?shù)字化設(shè)計(jì)管理導(dǎo)則[S]．電規(guī)協(xié)會(huì)標(biāo)[2012]44號(hào)．

中圖分類號(hào)：TM614

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A