周硯 劉吳天 劉濤

摘要：隨著信息技術(shù)發(fā)展，三維技術(shù)在設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，不但提升了設(shè)計(jì)的效率，而且還確保了設(shè)計(jì)的質(zhì)量。而三維設(shè)計(jì)技術(shù)在風(fēng)電場(chǎng)變電站設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，成功的解決了傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)技術(shù)存在的問(wèn)題，彌補(bǔ)了二維技術(shù)設(shè)計(jì)存在的應(yīng)對(duì)交叉干擾的不足，為變電站設(shè)計(jì)發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。本文主要論述了風(fēng)電場(chǎng)變電站三維設(shè)計(jì)的主要平臺(tái)，同時(shí)對(duì)三維設(shè)計(jì)技術(shù)在風(fēng)電場(chǎng)變電站設(shè)計(jì)中的運(yùn)用作出了全面分析。

關(guān)鍵詞：三維設(shè)計(jì)技術(shù);風(fēng)電場(chǎng)變電站設(shè)計(jì);主要平臺(tái);應(yīng)用分析

引言

縱觀我國(guó)變電站設(shè)計(jì)工程發(fā)展史，歷經(jīng)了圖版制圖、計(jì)算機(jī)制圖和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)三個(gè)重要階段。信息技術(shù)發(fā)展踵事增華，計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助變電站設(shè)計(jì)的廣度和深度一波才動(dòng)萬(wàn)波隨。一方面，工程模型上二維模型正逐步向?qū)嶓w模型開(kāi)始過(guò)渡，另一方面，設(shè)計(jì)信息的傳遞日趨便捷，逐步顯現(xiàn)出跨專(zhuān)業(yè)，多平臺(tái)的合作。最近科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，三維數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)逐漸被應(yīng)用在風(fēng)電場(chǎng)變電站設(shè)計(jì)工作中。

1風(fēng)電場(chǎng)變電站數(shù)字化三維設(shè)計(jì)的常見(jiàn)技術(shù)平臺(tái)分析

當(dāng)前世界的信息化軟件技術(shù)不斷發(fā)展，特別是在電力勘察以及設(shè)計(jì)等方面，有著更加廣泛的數(shù)字化運(yùn)用，因此在信息化的基礎(chǔ)上，運(yùn)用智能化的三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，能夠幫助在變電站在設(shè)計(jì)過(guò)程中解決一些實(shí)際問(wèn)題，在設(shè)計(jì)與作業(yè)的推進(jìn)上有著流程優(yōu)化的積極作用，而且也能夠?qū)⑶岸嗽O(shè)計(jì)逐漸轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)中，把相關(guān)的數(shù)據(jù)融合到信息化軟件平臺(tái)里，有效提升整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)變電站設(shè)計(jì)效率。在傳統(tǒng)的信息化平臺(tái)的支持下，如何運(yùn)用更標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)模型以及相關(guān)的信息化計(jì)算能力，對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)變電站的設(shè)計(jì)進(jìn)一步輔助是需要將相關(guān)數(shù)據(jù)錄入到軟件中并且借助數(shù)字化的三維設(shè)計(jì)軟件，把整體設(shè)計(jì)的流程變得更加簡(jiǎn)潔，這樣能夠把傳統(tǒng)的電力勘察與設(shè)計(jì)繁瑣的人力過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，能夠優(yōu)化人力資源以及其他的配套設(shè)計(jì)資源，讓數(shù)字化三維設(shè)計(jì)平臺(tái)真正能夠帶動(dòng)整體變電站設(shè)計(jì)的技術(shù)革命。由此可見(jiàn)，在數(shù)字化三維設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用到變電站的設(shè)計(jì)過(guò)程中，重點(diǎn)還是在于對(duì)軟件平臺(tái)的應(yīng)用，特別是以知識(shí)管理的信息化系統(tǒng)為基礎(chǔ)，借助大數(shù)據(jù)以及信息化的計(jì)算平臺(tái)，把信息化的建模技術(shù)應(yīng)用到變電站的設(shè)計(jì)過(guò)程中，把整個(gè)工程的生命周期控制進(jìn)行構(gòu)建。針對(duì)這一問(wèn)題，如何運(yùn)用好數(shù)字化的三維設(shè)計(jì)技術(shù)，把相關(guān)的服務(wù)鏈條進(jìn)行拓展，才能夠幫助生產(chǎn)企業(yè)與設(shè)計(jì)企業(yè)進(jìn)行銜接，從而促進(jìn)風(fēng)電場(chǎng)變電站設(shè)計(jì)的有效升級(jí)。

2數(shù)字化三維設(shè)計(jì)技術(shù)在風(fēng)電場(chǎng)變電站中的發(fā)展情況

快速發(fā)展的是數(shù)字化三維設(shè)計(jì)技術(shù)和手段逐漸引起電力行業(yè)的重視，針對(duì)于數(shù)字化三維設(shè)計(jì)技術(shù)，電網(wǎng)行業(yè)對(duì)其提出了更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊?。?016年，電網(wǎng)行業(yè)就明確提出了數(shù)字化三維設(shè)計(jì)推廣計(jì)劃，并且積極推動(dòng)工程數(shù)據(jù)中心建設(shè)，要求在變電站設(shè)計(jì)工程中，要?jiǎng)?chuàng)新的運(yùn)用數(shù)字化三維設(shè)計(jì)技術(shù)，有計(jì)劃有目標(biāo)的建設(shè)工程數(shù)據(jù)中心。在2017年的時(shí)候，又在全國(guó)展開(kāi)了關(guān)于數(shù)字化三維設(shè)計(jì)技術(shù)的調(diào)研活動(dòng)，活動(dòng)包括書(shū)面調(diào)查和實(shí)地調(diào)查兩種方式，深入探究和理順了在當(dāng)前時(shí)代背景下施工單位、電力企業(yè)、設(shè)計(jì)部門(mén)對(duì)數(shù)字化三維設(shè)計(jì)技術(shù)的運(yùn)用和需求。為了適用我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展局勢(shì)，部分設(shè)計(jì)單位逐漸開(kāi)始轉(zhuǎn)型，在這個(gè)過(guò)程中融合了設(shè)計(jì)資源、建造資源、采購(gòu)資源以及運(yùn)維環(huán)節(jié)資源，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)單位的基本業(yè)務(wù)需求，也提高了設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)水平，拓展延伸了設(shè)計(jì)單位的服務(wù)范圍。

3三維設(shè)計(jì)在風(fēng)電場(chǎng)變電站設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1創(chuàng)建三維模型庫(kù)

三維模型庫(kù)的創(chuàng)建主要針對(duì)支架模型與設(shè)備模型，而當(dāng)前這兩種模型又構(gòu)成了元件模型。因此在三維設(shè)計(jì)過(guò)程中，元件建模是三維設(shè)計(jì)工作開(kāi)展的初始環(huán)節(jié)，而三維設(shè)計(jì)方案的整體質(zhì)量，在很大程度上決定著元件建模的水平。在確保三維布置校檢有效性的前提下，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合實(shí)際情況，不斷簡(jiǎn)化元件信息。而元件模型是否合理，嚴(yán)重影響著三維設(shè)計(jì)的是否流暢，同時(shí)對(duì)于后續(xù)工作的開(kāi)展具有一定的直接性影響?；谥Ъ苣Ｐ团c設(shè)備模型而言，設(shè)備建模難度相對(duì)較高。一般情況下，要想實(shí)現(xiàn)設(shè)備模型創(chuàng)建達(dá)到預(yù)期效果，則需要設(shè)備供應(yīng)商提供指定的文件格式，或者提供較為完善的三維模型。同時(shí)要確保模型的繪制比例達(dá)標(biāo)。此外，設(shè)備供應(yīng)商要為其模型質(zhì)量負(fù)責(zé)。

在創(chuàng)建模型的過(guò)程當(dāng)中，設(shè)備模型的命名要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不可出現(xiàn)較為隨意化的情況。相對(duì)于三維數(shù)字模型命名而言，其命名具備唯一性、準(zhǔn)確性、以及合理性等特點(diǎn)。而當(dāng)前這種命名方式主要是為了方便識(shí)別，以及對(duì)其進(jìn)行一些列的管理。同時(shí)，三維數(shù)字模型的命名還可以使用數(shù)字、字母、下劃線(xiàn)等。此外，創(chuàng)建模型庫(kù)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要簡(jiǎn)化模型的幾何細(xì)節(jié)，以此來(lái)節(jié)約模型庫(kù)的存儲(chǔ)空間。而簡(jiǎn)化模型幾何細(xì)節(jié)需要遵循以下原則：（1）模型的簡(jiǎn)化，主要為了方便識(shí)別或者繪圖，不得產(chǎn)生過(guò)多的歧義。（2）充分保證模型自身功能表達(dá)不會(huì)受到影響，并且也不會(huì)對(duì)其基本結(jié)構(gòu)造成不良影響。（3）不得對(duì)模型裝配造成影響。

3.2三維建模深度要求

若想實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)，則需要預(yù)先對(duì)建模深度進(jìn)行深入研究。建模深度不但影響著三維設(shè)計(jì)的進(jìn)度與工作量，而且還關(guān)系到三維設(shè)計(jì)的總體質(zhì)量及效率。電氣設(shè)備作為變電站的核心設(shè)備，需要對(duì)其模型的建模深度、建模精度等作出明確的規(guī)定，以此為三維設(shè)計(jì)人員開(kāi)展相關(guān)工作提供保障。

4三維軟件的實(shí)用性分析

4.1BenfleySubstalion軟件的特點(diǎn)

BentleySubstation軟件是專(zhuān)用于變電站集成電氣和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三維軟件，具有創(chuàng)建物料清單、執(zhí)行沖突檢測(cè)、間距檢測(cè)等功能，其最突出的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了分布式工程設(shè)計(jì)。變電站的設(shè)計(jì)通常涉及到如電氣一次、二次、土建等多個(gè)不同的專(zhuān)業(yè)，方案的修改會(huì)帶來(lái)大量的專(zhuān)業(yè)間協(xié)調(diào)工作，Bentley通過(guò)ProjectWise組件為工程內(nèi)容管理和團(tuán)隊(duì)協(xié)作提供了很好的支持，并實(shí)現(xiàn)了變電站設(shè)計(jì)工作流的概念。

4.2Microstalion軟件的特點(diǎn)

Mierostation軟件自身帶有三維渲染功能。在完成三維設(shè)計(jì)工作之后，能夠?qū)⑵湔w渲染效果和三維動(dòng)畫(huà)輸出，從而就能夠較為真實(shí)的看到變電站全景。需要注意的是，選擇的模型必須是設(shè)計(jì)人員之間建立好的、無(wú)任何差錯(cuò)的模型，將其作為藍(lán)本，從而實(shí)現(xiàn)效果圖或者是動(dòng)畫(huà)的制作，這一功能使得相關(guān)人員能夠看到變電站建成之后的效果。對(duì)于需要細(xì)展示細(xì)節(jié)的部位，設(shè)計(jì)人員通過(guò)Microstation軟件中的內(nèi)置功能就能夠?qū)崿F(xiàn)。

Microstation軟件便于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)接。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)下的工程信息主要體現(xiàn)在圖樣上，通常都是通過(guò)文檔或者是圖樣的方式移交給運(yùn)行單位。每類(lèi)信息都被存儲(chǔ)在不同的文檔或者圖樣中，信息之間沒(méi)有實(shí)現(xiàn)有效關(guān)聯(lián)，給檢驗(yàn)工作帶來(lái)諸多困難。經(jīng)常出現(xiàn)一個(gè)消息在其他文檔或圖樣中出現(xiàn)的情況。Microstation軟件以工程設(shè)施作為對(duì)象，每一臺(tái)設(shè)備模型都有獨(dú)立的帶標(biāo)識(shí)碼，三維模型將標(biāo)識(shí)碼作為線(xiàn)索，與數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)自動(dòng)相互關(guān)聯(lián)，形成模型與工程數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。

結(jié)語(yǔ)

在風(fēng)電場(chǎng)變電站的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)信息化的三維設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行綜合運(yùn)用，需要運(yùn)用協(xié)同設(shè)計(jì)的理念，對(duì)相關(guān)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，從而對(duì)于工程數(shù)據(jù)庫(kù)所支撐的各種數(shù)據(jù)模型進(jìn)行綜合剖析，保障設(shè)計(jì)生命周期中對(duì)于整個(gè)設(shè)計(jì)流程的有效把控。在未來(lái)這種設(shè)計(jì)的優(yōu)化必須是由專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行處理，因此對(duì)于設(shè)計(jì)人員也提出了更高的要求，必須要善于運(yùn)用這些相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)模型相關(guān)的資源進(jìn)行直接計(jì)算與校驗(yàn)，通過(guò)對(duì)材料的分析與統(tǒng)計(jì)等，推動(dòng)變電站設(shè)計(jì)不斷的優(yōu)化。