蘇 林，李越茂，周煒明

(西南電力設(shè)計(jì)院，四川 成都 610021)

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。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，對于提高工程的技術(shù)指標(biāo)和品質(zhì)、降低工程造價、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，對動態(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，金具、材料甚至設(shè)備的錯、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態(tài)視圖。采用動態(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)了動態(tài)視圖與模型的動態(tài)關(guān)聯(lián)。例如從三維布置模型中輸出的設(shè)計(jì)圖紙和報表，在模型發(fā)生修改后，圖紙和標(biāo)注將自動更新，在重新運(yùn)行報表模板后，最新的材料表會自動生成，避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員需要對相關(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。下文將介紹動態(tài)視圖的出圖和校審流程。

3 動態(tài)視圖出圖方式研究

3.1 出圖流程

基于MicroStation的動態(tài)視圖出圖，是一個集切圖、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)時對其進(jìn)行引用，保證了數(shù)據(jù)的正確性及唯一性。

首先新建一個空白的“總裝模型”文件，然后對各個專業(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)可參考場地、道路、圍墻、電纜溝等個文件；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視圖、平面和斷面視圖，并對其進(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態(tài)視圖按比例參考進(jìn)來；最后對其進(jìn)行尺寸標(biāo)注并添加說明文字。為了實(shí)現(xiàn)尺寸標(biāo)注與模型的動態(tài)關(guān)聯(lián)，尺寸標(biāo)注的端線必須捕捉到被標(biāo)注對象的關(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)對圖紙和報表進(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)對校核人的依賴更少，更容易保證設(shè)計(jì)的正確性。對比具體見表1。

表1 二維設(shè)計(jì)和三維設(shè)計(jì)校核對比

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，配電裝置卷冊在電氣一次施工圖紙中占了很大的比重。配電裝置卷冊一般包含了卷冊說明、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動態(tài)視圖的出圖方式能夠滿足配電裝置卷冊的出圖要求。

三維布置模型實(shí)時參考了各專業(yè)的布置，是整個變電站的真實(shí)體現(xiàn)。動態(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)對某一場景的實(shí)時捕捉。當(dāng)模型空間中設(shè)備位置發(fā)生位移或者改變時，生成的圖紙能夠自動進(jìn)行更新。另外，尺寸標(biāo)注也動態(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，尺寸標(biāo)注也會動態(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)架避雷針改動前后，圖紙和模型動態(tài)關(guān)聯(lián)的示例。

圖7 圖紙和模型的動態(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態(tài)視圖的方式得到，動態(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)較長的校審時間。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)的時候，從動態(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，我們已在多個工程中采用了動態(tài)視圖的方式，由此生成的施工圖紙也在多個變電工程中得到了應(yīng)用，且工程參與各單位均對此給予了正面的反饋以及積極的評價。特別是基于三維模型得到的配電裝置軸測圖和設(shè)備安裝軸測圖，相較于傳統(tǒng)圖紙可以減少施工單位讀圖時間，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，整個設(shè)計(jì)流程必然包括：建模(包括設(shè)備入庫)—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)注和打印)這四個步驟。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，而動態(tài)視圖作為切圖的核心，實(shí)現(xiàn)了圖紙和模型的動態(tài)關(guān)聯(lián)，因而制定和優(yōu)化動態(tài)視圖出圖流程對于變電工程設(shè)計(jì)有著重要的意義。

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