何煒亭 李元江 蔣韋峰

摘 ? 要：本文主要介紹三維激光掃描技術(shù)與PDMS相結(jié)合在核電廠建造安裝期的應(yīng)用方法，包括利用三維激光掃描技術(shù)開展現(xiàn)場測繪，利用三維激光掃描的點云數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維設(shè)計軟件PDMS中，利用測量點云數(shù)據(jù)與設(shè)計模型開展核電廠大型設(shè)備的模擬運輸及安裝，土建及管道、通風(fēng)、橋架建造安裝誤差對比分析及問題處理等，為核電廠建造安裝期間風(fēng)險的提早識別和處理提供了一套先進可靠的分析方法，具有較大的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：三維掃描技術(shù) ?點云數(shù)據(jù) ?PDMS ?建造安裝

中圖分類號：TE4;TN249 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）07（b）-0071-03

Abstract： This paper briefly introduces the application of 3D laser scanning technology combined with PDMS software using for construction and erection phase of nuclear project， including site measurement， importing cloud points into 3D design PDMS software and analyzing the transportation and introduction of main equipment， checking the conformity for deviation of piping， HVAC， cable trays in design model. A advanced and reliable method is provide to identify the risk and solve them in advance， which has a huge advantage.

Key Words： 3D laser scanning; Cloud point data; PDMS; Construction and erection

三維激光掃描技術(shù)作為一種高速度、高精度獲取被測物體表面的三維坐標的新技術(shù)，近年來有著長足的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。三維激光掃描技術(shù)克服了傳統(tǒng)單點測量的局限性，將物體立體信息轉(zhuǎn)換為計算機可以處理的數(shù)據(jù)，三維激光掃描技術(shù)被稱為“實景復(fù)制技術(shù)”，已廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、地形勘探、石油化工等行業(yè)。利用三維激光掃描儀的掃描結(jié)果（點云數(shù)據(jù)）和設(shè)計建模軟件PDMS相結(jié)合，可以針對現(xiàn)場實際環(huán)境與設(shè)計模擬環(huán)境進行對比分析，發(fā)現(xiàn)核電項目建造安裝期間的現(xiàn)場實際環(huán)境與設(shè)計模擬環(huán)境之間的差別，提前識別風(fēng)險點并及時制定處理措施，尤其對于保證項目關(guān)鍵設(shè)備及關(guān)鍵里程碑有重要的支持作用。本文主要簡述在核電項目中如何利用三維激光掃描技術(shù)與設(shè)計建模軟件PDMS相結(jié)合針對建造安裝期間的應(yīng)用方法。

1 ?三維激光掃描儀

三維激光掃描儀采用非接觸式高速激光測量方式，以點云形式獲取地形及復(fù)雜物體三維表面的陣列式幾何圖形數(shù)據(jù)，激光掃描儀本身主要包括激光測距系統(tǒng)和激光掃描系統(tǒng)，同時也集成儀器內(nèi)部控制和校正系統(tǒng)等。其具備便攜，掃描速度快，可隨意調(diào)節(jié)測量姿勢，大景深，測量范圍大，測量精度高，分布非常規(guī)則，自動拼接等特點。

三維激光掃描儀按照測量方式可以分為脈沖式和相位差式，脈沖式掃描儀掃描速度可達到50000點/s，相位式掃描儀最高速度可達到120萬點/s。如果按用途可分為為室內(nèi)型和室外型，也就是長距離和短距離的不同。一般基于相位差原理的三維激光掃描儀測程較短，只有百米左右，而基于脈沖式原理的三維激光掃描儀測程較長，測程最遠的可達6km。目前市面上常用的三維激光掃描儀包括：德國Z+F，美國Surphaser，澳大利亞I-site，奧地利Riegl，瑞士徠卡等。

2 ?三維設(shè)計軟件PDMS

PDMS是三維工廠設(shè)計管理系統(tǒng)（Plant Design Management System）的簡稱，是以網(wǎng)絡(luò)為支撐，以數(shù)據(jù)為核心的大型三維工程設(shè)計軟件。目前國內(nèi)外大量核電項目三維設(shè)計采用PDMS設(shè)計平臺，在設(shè)計階段通過三維軟件建立包括土建、鋼結(jié)構(gòu)、管道、通風(fēng)、橋架、設(shè)備、支架等物項模型，通過PDMS三維設(shè)計軟件模擬現(xiàn)場情況，有利于不同專業(yè)和不同單位之間的協(xié)調(diào)工作，也有利于現(xiàn)場問題在辦公室內(nèi)提早發(fā)現(xiàn)和解決。

3 ?掃描數(shù)據(jù)和PDMS相結(jié)合支持建造安裝工作

核電項目建造安裝工作環(huán)境往往復(fù)雜多變，且因為設(shè)計精度要求高，現(xiàn)場往往存在一些建造和安裝的不符合項，造成實際現(xiàn)場環(huán)境與三維設(shè)計模型中的環(huán)境條件不一致的情況，例如設(shè)備制造期間與設(shè)計圖紙的不符合以及便于運輸?shù)仍黾拥呐R時部件，土建和安裝階段的孔洞、預(yù)埋件等物項的施工偏差。有些偏差往往無法及時反饋在設(shè)計模型中，造成設(shè)計人員使用的設(shè)計模型環(huán)境與現(xiàn)場實際環(huán)境不一致，因此建造安裝工作的部分隱患和風(fēng)險無法及時發(fā)現(xiàn)。通過使用三維激光掃描技術(shù)與設(shè)計軟件PDMS相結(jié)合的方法，保證設(shè)計模型能夠及時獲取現(xiàn)場實際環(huán)境條件，可以有效地提前識別風(fēng)險并制定相應(yīng)的解決措施，尤其是對于重要設(shè)備引入和關(guān)鍵里程碑節(jié)點前開展預(yù)演和風(fēng)險識別有重大意義。

經(jīng)過三維激光掃描儀處理的數(shù)據(jù)可以分為：激光掃描點云，激光掃描點云+物理模型，激光掃描點云+智能模型。三類數(shù)據(jù)的主要特點及對比情況可以參見表1：三維激光掃描數(shù)據(jù)模式。

以某核電廠安裝建造期間實際應(yīng)用情況為例，該機組從設(shè)計到施工階段均采用電廠三維設(shè)計軟件（PDMS）先模擬后施工，PDMS利用安裝前的設(shè)計圖紙正向建模，但安裝過程中會對圖紙進行修改，導(dǎo)致PDMS模型與實際現(xiàn)場環(huán)境存在較大差異。因此，需要對PDMS模型與現(xiàn)場掃描所得點云數(shù)據(jù)進行精度分析，并修正精度相差較大的區(qū)域。通過使用三維激光掃描技術(shù)有效地提前識別和解決了大量風(fēng)險問題，根據(jù)項目實際應(yīng)用情況，總結(jié)主要工作項和工作流程如表2：三維激光掃描典型工作流程所示，此工作流程可以根據(jù)不同項目的要求和情況進行適應(yīng)性調(diào)整。同時，通過將三維激光掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入到PDMS模型中對比設(shè)計環(huán)境和現(xiàn)場環(huán)境的使用效果案例可以參見圖1：三維激光掃描數(shù)據(jù)與設(shè)計模型開展碰撞檢查，通過對比非常直觀地發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場安裝與設(shè)計的偏差并及時發(fā)現(xiàn)可能引起的其他潛在問題和風(fēng)險點，便于提前處理，提高現(xiàn)場施工的可建造性，對項目進度和成本均有益處。

4 ?結(jié)語

伴隨三維激光掃描技術(shù)的不斷完善與發(fā)展，三維激光掃描技術(shù)在核電廠建造安裝期間應(yīng)用具有顯著技術(shù)優(yōu)勢，可以通過將現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)與PDMS三維設(shè)計環(huán)境進行對比分析，及早識別風(fēng)險問題并進行處理，該項技術(shù)的應(yīng)用也將成為一種應(yīng)用趨勢。

參考文獻

[1] 張濤.基于地面三維激光掃描技術(shù)的復(fù)雜外形建筑物空間信息獲取 [J] .信息技術(shù)，2017，10（2）：7-8.

[2] 謝媛媛.三維激光掃描技術(shù)在其測量領(lǐng)域的應(yīng)用[J].Value engineering，2012，15（1）：209.

[3] 王田磊.三維激光掃描技術(shù)在建筑物三維建?？梢暬械膽?yīng)用[J].測繪通報，2012，9（4）：44-47.