探析变电站三维数字化设计.doc

探析变电站三维数字化设计
(国核电力规划设计研究院)
摘要:随着现代信息技术的发展,面向对象的数字化技术给工程设计带来根本性的变革。三维数字化设计顺应这一趋势,实现了变电站工程设计的数字化、精细化和直观可视化,为后续的信息化系统特别是数字化移交系统提供了数据基础。
关键词:变电站;三维数字化设计

一、三维数字化设计概念简析
三维数字化设计以数据库为核心,通过调用智能化、参数化的三维模型,在三维环境下实现多专业间精准、直观和高效的协同设计,在此基础上,可以作进一步的碰撞分析,是对变电站设计全过程的有效辅助。
认知心理学的研究成果指出:与设计思维密切相关的是工作记忆,工作记忆空间非常有限,仅为7个单位量。传统二维设计在有限的工作记忆空间,既要承担构建虚拟图像的任务,又要完成设计思考,其工作负荷可想而知。三维数字化设计则有完整的设计数据库技术,工程师在设计时需要记忆和分析的问题相对较少,减轻了大脑存储三维模型的负担,有规则可循的事情由软件处理,更多的思维空间和时间可用作其他创新性的设计思考。
二、变电站三维数字化设计


变电站三维模型包括设备模型和土建支架模型,统称元件模型。元件建模是三维数字化设计的最初步骤,受计算机软硬件水平限制,在保证三维布置校验有效性的基础上,必须对元件信息进行简化。合理的元件模型及附加属性不仅可满足后期的设计需求,而且可以保证三维设计的流畅性,提高三维设计效率。
部分元件简化模型见图1。

变电站元件建模的重点与难点是设备建模。理想的设备建模过程应该是设备厂家根据工程设计方的需求提供指定文件格式和要求的三维模型,模型严格按照1∶1绘制,且设备厂家对其模型的准确性负责。考虑现阶段各设备厂家无法做到上述要求,设备的三维建模工作由设计方完成,设备建模流程见图2。


在设备模型的创建中,应采用规范的命名方式。三维数字模型命名应具有唯一性、准确性和合理性,便于识别、管理、存储、发布和更改,同时应具有可扩充性,便于追溯和版本(版次)的有效控制,可使用字母、数字和下划线表示。本文推荐模型命名按“电压等级_设备属性_设备型号_模型顺序号”四级进行编码。其中,设备属性为设备名称代码;模型顺序号为前三级编码一致的建模物体流水号。
例如,GW4A—,三维数字模型可命名为:35_DS_GW4A—


三维数字化技术将传统在二维平面上设计变电站设备和设施,改为在虚拟三维空间“建造”真正的变电站。它全面地将变电站设计的各个专业有机结合,涉及到电气、结构、建筑、总图、水工和暖通等专业。各专业在相同的基础功能模块和各自的专业模块上模拟变电站的各个部分,采用协同设计工作模式,每个设计者都可以“看到”他人的工作,充分沟通,相互配合,不断地修改与更新。设计人员在三维环境中,利用软件工具输入相关数据后,即可在三维环境中实时看到设计决策的结果,从而迅速掌握有效的空间位置,合理完成布置设计。
“无碰撞”设计
碰撞检查功能是三维设计最重要的功能之一。三维数字化设计中,各个专业设计人员在协同环境下建立三维模型,该模型是全信息、立体且可多方位查看