CN104166892A - 一种基于三维设计系统的工程管控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于三维设计系统的工程管控方法以及系统，该方法包括：采集三维设计系统输出的施工三维模型以及对应的数字化信息；获取预先设定的施工顺序，所述的施工顺序由多个施工阶段组成；根据所述的施工顺序以及所述的施工三维模型确定时间轴上各个时间点对应的瞬时施工三维模型；获取所述施工顺序的实际施工信息；根据所述的瞬时施工三维模型以及所述的实际施工信息输出监管信息，所述监管信息用于指导实际施工。实现了与现有技术中的三维设计系统的对接，可将三维设计系统输出的施工三维模型与相关的数字化信息按照工程导入到工程管控系统中，并设置时间轴以实现虚拟4D施工，进而可与现场的施工进度进行比对，指导实际施工。

Description

一种基于三维设计系统的工程管控方法及系统

技术领域

本发明关于电力系统，特别是关于电力系统中的管理系统，具体的讲是一种基于三维设计系统的工程管控系统及其构建方法。 

背景技术

近年来，为了满足我国电力持续增长的需求，更好地提高资源的开发和利用效率，建设坚强电网，全面提高优化配置资源的能力，国家电网制定了构建“智能电网”、建设“信息化企业”的战略目标。基于此，在工程管理方面，数字化三维的应用具有极其重要的意义。 

现有技术中，三维技术已经应用在变电站设计中、变电站安装施工管理系统开发中、变电站施工现场视频监控系统在500千伏变电站建设中、本地监控和远程监控相结合的变电站施工现场管理中以及变电站三维场景构建技术研究中。 

虽然已有三维技术在变电站工程管理系统的研究应用，但是其并未涉及数字化三维技术在变电站施工管理平台中的应用。现有研究不能将文件系统与数字化三维设计成品全部集成于平台中，对于建设方与监理方，不能快速检索各类信息。同时不能通过变电站施工过程的提前模拟，对进度计划进行直观的理解，不能有效合理制定进度计划，并与现场实际进度进行跟踪比较，提高现场工作的计划性。 

此外，现有的三维技术(诸如DDS三维设计系统)在变电站工程管理系统的研究应用，对于施工方不能将数字化三维设计成品进行设计成品判读，不能彻底解决设计透明化，不能避免人为失误造成的损失，实现立体化消缺，或由数据库导出材料表，提高工作效率。 

发明内容

为了解决现有技术中的数字化三维技术不能在变电站施工管理平台中应用的技术问题，本发明提供了一种基于三维设计系统的工程管控方法以及系统，实现了与现有技术中的三维设计系统的对接，可将三维设计系统输出的施工三维模型与相关的数字化信息按照工程导入到工程管控系统中，并设置时间轴以实现虚拟4D施工，进而可与现场的施工进度进行比对，指导实际施工。 

本发明的目的之一是，提供一种基于三维设计系统的工程管控方法，包括：采集三维设计系统输出的施工三维模型以及对应的数字化信息；获取预先设定的施工顺序，所述的施工顺序由多个施工阶段组成；根据所述的施工顺序以及所述的施工三维模型确定时间轴上各个时间点对应的瞬时施工三维模型；获取所述施工顺序的实际施工信息；根据所述的瞬时施工三维模型以及所述的实际施工信息输出监管信息，所述监管信息用于指导实际施工。 

本发明的目的之一是，提供了一种基于三维设计系统的工程管控系统，所述的系统具体包括：施工三维模型采集装置，用于采集三维设计系统输出的施工三维模型以及对应的数字化信息；施工顺序获取装置，用于获取预先设定的施工顺序，所述的施工顺序由多个施工阶段组成；瞬时三维模型确定装置，用于根据所述的施工顺序以及所述的施工三维模型确定时间轴上各个时间点对应的瞬时施工三维模型；实际施工信息获取装置，用于获取所述施工顺序的实际施工信息；监管信输出装置，用于根据所述的瞬时施工三维模型以及所述的实际施工信息输出监管信息，所述监管信息用于指导实际施工。 

本发明的有益效果在于，提供了一种基于三维设计系统的工程管控方法以及系统，实现了与现有技术中的三维设计系统的对接，可将三维设计系统输出的施工三维模型与相关的数字化信息按照工程导入到工程管控系统中，并设置时间轴以实现虚拟4D施工，进而可与现场的施工进度进行比对，指导实际施工，解决了现有技术中的数字化三维技术不能在变电站施工管理平台中应用的技术问题。 

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为本发明实施例提供的一种基于三维设计系统的工程管控方法的实施方式一的流程图； 

图2为本发明实施例提供的一种基于三维设计系统的工程管控方法的实施方式二的流程图； 

图3为图1中的步骤S103的具体流程图； 

图4为图1中的步骤S105的具体流程图； 

图5为本发明实施例提供的一种基于三维设计系统的工程管控系统的实施方式一的示意图； 

图6为本发明实施例提供的一种基于三维设计系统的工程管控系统的实施方式二的示意图； 

图7为本发明实施例提供的一种基于三维设计系统的工程管控系统中瞬时三维模型确定装置103的结构框图； 

图8为本发明实施例提供的一种基于三维设计系统的工程管控系统中监管信输出装置105的结构框图； 

图9为本发明实施例提供的一种基于三维设计系统的工程管控系统的部署及接口架构图； 

图10为显示施工三维模型对应的数字化信息的示意图； 

图11为4D虚拟施工对应的数字化信息的示意图。 

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 

本发明的目的是提供一种基于三维设计系统的工程管控方法以及系统，旨在深化应用数字三维设计系统，并拓展开发基于数字化三维设计系统的数字三维工程管控系统，从而在变电站工程实施周期中形成成串数据流，实现工程信息的数字化流转。数字化三维设计系统与数字三维工程管控系统对接，通过数据库管理方式、三维的展现手段，提高工程管理过程中的信息化水平，从而提高了工程管理执行效率，流程更加直观。 

设计作为工程建设的起始阶段，其质量及工作效率都与整个工程实施直接相关。提升变电工程的设计手段、缩短设计周期、提高设计质量、降低工程成本对整个工程实施有着重要意义。随着新的数字化三维设计的逐渐成熟，真正意义上的数字化移交也成为可能。 

本发明提出的一种基于三维设计系统的工程管控方法，其具体流程图如图1所示，由图1可知，在实施方式一中，所述的方法包括： 

S101：采集三维设计系统输出的施工三维模型以及对应的数字化信息。 

S102：获取预先设定的施工顺序，所述的施工顺序由多个施工阶段组成。在具体的实施方式中，施工顺序诸如包括土建、基础建设、电气设备安装、导线等施工阶段。 

S103：根据所述的施工顺序以及所述的施工三维模型确定时间轴上各个时间点对应的瞬时施工三维模型。图3为步骤S103的具体流程图。 

S104：获取所述施工顺序的实际施工信息。实际施工信息即是指与施工顺序对应的施工任务，其在实际施工现场的施工进度，在具体的实施方式中，可通过现场施工影像的数据采集，通过网络进行传输，对施工现场各种施工情况进行实施查看，方便掌握施工进度情况。 

S105：根据所述的瞬时施工三维模型以及所述的实际施工信息输出监管信息，所述监管信息用于指导实际施工。图4为步骤S105的具体流程图。 

图3为图1中的步骤S103的具体流程图，由图3可知，该步骤具体包括： 

S301：根据所述的施工三维模型确定所述施工顺序中各个阶段的阶段施工三维模型。在具体的实施方式中，假设施工顺序包括土建、基础建设、电气设备安装、导线等施工阶段，则该步骤需要确定土建、基础建设、电气设备安装、导线等各个施工阶段对应的阶段施工三维模型。 

S302：在所述施工顺序的各个阶段中设置时间轴。 

S303：根据所述的阶段施工三维模型确定时间轴上各个时间点对应的瞬时施工三维模型。按照施工顺序，每个施工阶段都设置时间轴，则整个施工任务按照时间轴上的各个时间点对应存在瞬时施工三维模型，由于三维设计系统输出的施工模型为三维，加上时间轴则可以组成4D虚拟施工。 

在具体的实施方式中，诸如时间轴上的时间点按照天为点位。 

图4为图1中的步骤S105的具体流程图，由图4可知，该步骤具体包括： 

S401：获取所述实际施工信息对应的时间点； 

S402：确定所述时间点对应的瞬时施工三维模型； 

S403：将所述的实际施工信息与对应的瞬时施工三维模型进行比对，生成比对结果。 

也即，在该步骤中，当所述的实际施工信息与对应的瞬时施工三维模型相同时，生成的比对结果中显示二者进度相同，当所述的实际施工信息与对应的瞬时施工三维模型不同时，生成的比对结果中显示二者进度不同，并进一步根据前几个或者后几个时间点对应的瞬时施工三维模型显示实际施工信息是领先于对应的瞬时施工三维模型还是延迟于对应 的瞬时施工三维模型。 

S404：根据所述的比对结果输出监管信息，所述监管信息用于指导实际施工。当生成的比对结果中显示二者进度相同，监管信息则用于指示继续按照现有的施工进度进行实际施工。当生成的比对结果中显示二者进度不同，并进一步显示实际施工信息是领先于对应的瞬时施工三维模型，则生成的监管信息用户指示减缓现有的施工进度，以使其与4D虚拟施工的进度相同。当生成的比对结果中显示二者进度不同，并进一步显示实际施工信息延迟于对应的瞬时施工三维模型，则生成的监管信息用户指示加快现有的施工进度，以使其与4D虚拟施工的进度相同。图11为4D虚拟施工对应的数字化信息的示意图。 

也即，通过三维仿真技术对施工管理的计划任务，实际任务进行以天为单位的任务进度进行监管，并通过比较查看施工真实场景的提前完工的任务、正常完工的任务、滞后完成的任务情况，监管施工现场，进行精确指挥。 

图2为本发明实施例提供的一种基于三维设计系统的工程管控方法的实施方式二的流程图，由图2可知，在实施方式二中，该方法具体包括： 

S201：采集三维设计系统输出的施工三维模型以及对应的数字化信息。 

S202：获取预先设定的施工顺序，所述的施工顺序由多个施工阶段组成。在具体的实施方式中，施工顺序诸如包括土建、基础建设、电气设备安装、导线等施工阶段。 

S203：根据所述的施工顺序以及所述的施工三维模型确定时间轴上各个时间点对应的瞬时施工三维模型。图3为步骤S203的具体流程图。 

S204：显示所述的瞬时施工三维模型对应的数字化信息。在本发明的其他实施方式中，也可施工三维模型、阶段施工三维模型中各个器件对应的数字化信息。实现对三维变电站的模拟仿真漫游、旋转、查看等操作，也可查看三维模型对象的断面图，可根据三模对象类型，间隔类型等信息通过三维模型的对象类型、图层的方式查看。如图10所示，为显示施工三维模型对应的数字化信息的示意图，该图中右侧显示中仪器的数字化信息。 

S205：获取所述施工顺序的实际施工信息。实际施工信息即是指与施工顺序对应的施工任务，其在实际施工现场的施工进度，在具体的实施方式中，可通过现场施工影像的数据采集，通过网络进行传输，对施工现场各种施工情况进行实施查看，方便掌握施工进度情况。 

S206：根据所述的瞬时施工三维模型以及所述的实际施工信息输出监管信息，所述监管信息用于指导实际施工。图4为步骤S206的具体流程图。 

如上即是本发明提供的一种基于三维设计系统的工程管控方法，旨在开发数字化 的三维可视化的工程过程管理工具，可完整全面的移交数字化三维设计成品，并以此为基础可进行可视化的三维施工管理、在线施工监控与施工进度的三维仿真模拟，提高工程过程管理的工作效率，并实现精细化、可追溯的工程管理流程。目前国内在工程管理阶段，相关的数字化三维应用尚属首创，系统可靠性、可扩展性强，安全性高，对工程现场合理计划，精确管理具有较大意义。 

本发明还提出的一种基于三维设计系统的工程管控系统，如图5所示，在实施方式一中，所述的系统包括： 

施工三维模型采集装置101，用于采集三维设计系统输出的施工三维模型以及对应的数字化信息。 

施工顺序获取装置102，用于获取预先设定的施工顺序，所述的施工顺序由多个施工阶段组成。在具体的实施方式中，施工顺序诸如包括土建、基础建设、电气设备安装、导线等施工阶段。 

瞬时三维模型确定装置103，用于根据所述的施工顺序以及所述的施工三维模型确定时间轴上各个时间点对应的瞬时施工三维模型。图7为瞬时三维模型确定装置103的结构框图。 

实际施工信息获取装置104，用于获取所述施工顺序的实际施工信息。实际施工信息即是指与施工顺序对应的施工任务，其在实际施工现场的施工进度，在具体的实施方式中，可通过现场施工影像的数据采集，通过网络进行传输，对施工现场各种施工情况进行实施查看，方便掌握施工进度情况。 

监管信输出装置105，用于根据所述的瞬时施工三维模型以及所述的实际施工信息输出监管信息，所述监管信息用于指导实际施工。图8为监管信输出装置500的结构框图。 

图7为本发明实施例提供的一种基于三维设计系统的工程管控系统中瞬时三维模型确定装置103的结构框图，由图7可知，瞬时三维模型确定装置103具体包括： 

阶段三维模型确定模块301，用于根据所述的施工三维模型确定所述施工顺序中各个阶段的阶段施工三维模型。在具体的实施方式中，假设施工顺序包括土建、基础建设、电气设备安装、导线等施工阶段，则该步骤需要确定土建、基础建设、电气设备安装、导线等各个施工阶段对应的阶段施工三维模型。 

时间轴设置模块302，用于在所述施工顺序的各个阶段中设置时间轴。 

瞬时三维模型确定模块303，用于根据所述的阶段施工三维模型确定时间轴上各个时 间点对应的瞬时施工三维模型。按照施工顺序，每个施工阶段都设置时间轴，则整个施工任务按照时间轴上的各个时间点对应存在瞬时施工三维模型，由于三维设计系统输出的施工模型为三维，加上时间轴则可以组成4D虚拟施工。 

在具体的实施方式中，诸如时间轴上的时间点按照天为点位。 

图8为本发明实施例提供的一种基于三维设计系统的工程管控系统中监管信输出装置105的结构框图，由图8可知，监管信输出装置105具体包括： 

时间点获取模块401，用于获取所述实际施工信息对应的时间点； 

瞬时施工三维模型确定模块402，用于确定所述时间点对应的瞬时施工三维模型； 

比对模块403，用于将所述的实际施工信息与对应的瞬时施工三维模型进行比对，生成比对结果。 

也即，在该步骤中，当所述的实际施工信息与对应的瞬时施工三维模型相同时，生成的比对结果中显示二者进度相同，当所述的实际施工信息与对应的瞬时施工三维模型不同时，生成的比对结果中显示二者进度不同，并进一步根据前几个或者后几个时间点对应的瞬时施工三维模型显示实际施工信息是领先于对应的瞬时施工三维模型还是延迟于对应的瞬时施工三维模型。 

监管信息输出模块404，用于根据所述的比对结果输出监管信息，所述监管信息用于指导实际施工。当生成的比对结果中显示二者进度相同，监管信息则用于指示继续按照现有的施工进度进行实际施工。当生成的比对结果中显示二者进度不同，并进一步显示实际施工信息是领先于对应的瞬时施工三维模型，则生成的监管信息用户指示减缓现有的施工进度，以使其与4D虚拟施工的进度相同。当生成的比对结果中显示二者进度不同，并进一步显示实际施工信息延迟于对应的瞬时施工三维模型，则生成的监管信息用户指示加快现有的施工进度，以使其与4D虚拟施工的进度相同。 

也即，通过三维仿真技术对施工管理的计划任务，实际任务进行以天为单位的任务进度进行监管，并通过比较查看施工真实场景的提前完工的任务、正常完工的任务、滞后完成的任务情况，监管施工现场，进行精确指挥。 

图6为本发明实施例提供的一种基于三维设计系统的工程管控系统的实施方式二的示意图，由图6可知，在实施方式二中，该系统具体包括： 

施工三维模型采集装置201，用于采集三维设计系统输出的施工三维模型以及对应的数字化信息。 

施工顺序获取装置202，用于获取预先设定的施工顺序，所述的施工顺序由多个施工 阶段组成。在具体的实施方式中，施工顺序诸如包括土建、基础建设、电气设备安装、导线等施工阶段。 

瞬时三维模型确定装置203，用于根据所述的施工顺序以及所述的施工三维模型确定时间轴上各个时间点对应的瞬时施工三维模型。 

信息显示装置204，用于显示所述的瞬时施工三维模型对应的数字化信息。在本发明的其他实施方式中，也可施工三维模型、阶段施工三维模型中各个器件对应的数字化信息。实现对三维变电站的模拟仿真漫游、旋转、查看等操作，也可查看三维模型对象的断面图，可根据三模对象类型，间隔类型等信息通过三维模型的对象类型、图层的方式查看。如图10所示，为显示施工三维模型对应的数字化信息的示意图，该图中右侧显示中仪器的数字化信息。 

实际施工信息获取装置205，用于获取所述施工顺序的实际施工信息。实际施工信息即是指与施工顺序对应的施工任务，其在实际施工现场的施工进度，在具体的实施方式中，可通过现场施工影像的数据采集，通过网络进行传输，对施工现场各种施工情况进行实施查看，方便掌握施工进度情况。 

监管信输出装置206，用于根据所述的瞬时施工三维模型以及所述的实际施工信息输出监管信息，所述监管信息用于指导实际施工。图4为步骤S206的具体流程图。 

如上即是本发明提供的一种基于三维设计系统的工程管控系统，旨在开发数字化的三维可视化的工程过程管理工具，可完整全面的移交数字化三维设计成品，并以此为基础可进行可视化的三维施工管理、在线施工监控与施工进度的三维仿真模拟，提高工程过程管理的工作效率，并实现精细化、可追溯的工程管理流程。目前国内在工程管理阶段，相关的数字化三维应用尚属首创，系统可靠性、可扩展性强，安全性高，对工程现场合理计划，精确管理具有较大意义。 

下面结合具体的实施例，详细介绍本发明的技术方案。本发明可有效的提高设计及工程管理单位的工作效率、工作质量，目的是最终建立以设计为起点，供全寿命周期的，特别是施工管理阶段的数字化三维模型。建立以设计为起点，供全寿命周期的，特别是施工管理阶段的三维模型有着重大意义。图9为本发明实施例提供的一种基于三维设计系统的工程管控系统的部署及接口架构图。 

现行的数字化三维设计已较为成熟，但与信息化管理系统是分离的，针对此情况，进行研究开发，使各单位可任意并简单的读取所需的数字化三维设计成品中的各种模型或数据。使设计成品与施工阶段、运行管理阶段实现无缝连接。与数字化三维设计对接，可查 询各种设计参数。采用统一的数据库，保证各阶段数据完整、无误。采用三维的展现方式，使用过程可视、高效。 

从技术手段来讲，施工管理系统基于智能变电站的三维模拟仿真技术可以在模拟仿真施工计划、实际的施工进度，也可以实时漫游整个施工现场，真实反映的变电站的施工管理，运营管理，在线检测等。其次：从管理上通过施工项目管理的计划与实际进度，提供施工管理的比较基准施工进度管理、施工过程的相关资料文档管理、在线视频查看。再次：可根据三维模型的快速建模平台，可以对施工管理的真实场景过程进行快速的，精确的建模渲染。 

通过技术手段，管理方式，个性化方案让各相关单位的用户在施工管理平台上有序、准确、高效的进行变电站的施工管理工作，从而提高了工程管理过程的效率和准确度。 

可靠性 

为保证系统365*7*24的长时间无故障运行，以方便从系统的程序开发上进行优化处理，另外对与客户端的进程进行管理，对于可疑进程进行阻止。 

数据库服务器和图形服务器上采用双机热备的方式进行数据管理，最大化的保证系统的可靠运行。 

可扩展性 

架构设计采用了目前国际上流行的CS多层分布式架构。不仅在现有功能上实现了系统的可配置化，而且在将来“智能电网信息化”更高级的应用中也充分考虑可将来系统与其他的可扩展性，比如与三维漫游仿真套件Navisworks的集成接口、与现场施工影像采集套件接口预留、与DDS三维设计平台的接口调用。 

安全性 

用户权限的安全策略 

系统数据、图形对象的数量一般都非常大，因此很多应用系统就采用功能函数来限制。将不同的数据对象的各种操作,定义为功能项目，把对功能的不同操作组合定义为各种组或角色再授予不同的用户。软件授权控制也和用户对安全性的需求有关对于大部分只需要到功能级操作的用户利用功能、角色和用户的关系就可以表达得很完善。但对于需要进行精确控制可以在流程和界面上加以辅助也能达到非常精确的控制,包括记录、和字段级的控制。 

系统信息传递过程的加密和解密策略 

对于系统中敏感数据的传递，某些敏感信息等可以利用客户端和应用服务器之间Data  in，Data Out严格保密级数据，利用一些拦截技术与成熟的加密，解密算法(MD5、RSA、DES)等对拦截点进行数据加密和解密同时也可以进行数据的压缩传输。 

系统操作过程记录跟踪 

对进入系统中的所有操作进行跟踪记录从而确保所有经授权或未经授权的接触和修改活动都留有痕迹以提高计算机系统的安全性。记录跟踪的主要功能是监视和记录系统的活动情况，使影响系统安全性的存取以及其他非法企图留下线索以便查出非法操作者，检测和判定对系统的攻击及时提供报警和处理，提供记录报告使系统安全管理人员能够了解运行情况，并识另合法用户的误操作等。记录跟踪的主要表现形式是操作日志。但是对于一个大型的应用系统记录的内容非常之多,程序应允许企业根据安全管理的需要选择需要跟踪记录的内容。以便于系统管理员修正和管理。 

关键技术 

局域网中基于TCP通信方式 

数字化施工管理平台与ST三维设计平台的模型与数据对接，在局域网内我们考虑用基于TCP/IP网络协议进行传输。TCP协议主为了在主机间实现高可靠性的包交换传输协议。TCP对下层服务没有多少要求，它假定下层只能提供不可靠的数据报服务，它可以在多种硬件构成的网络上运行。是TCP在层次式结构中的位置，它的下层是IP协议，TCP可以根据IP协议提供的服务传送大小不定的数据，IP协议负责对数据进行分段，重组，在多种网络中传送。 

Web Service服务中间组件 

数字化施工管理平台与ST三维设计平台的模型与数据对接，在多个单位之间的网络数据共享我们考虑用基于Web Service服务中间件技术，服务接口的调用是松散耦合方式，可以快速适应业务系统的变化需要，将来多用户产生的大量的施工管理数据扩展部署到云计算环境中也非常容易。Web服务给解决此问题带来了新的解决思路。 

Web Service可以把它理解为一种通过Web进行数据及功能共享的方式，狭义上可以把它理解为一种通过Web及标准接口进行调用的软构件，类似CORBA或EJB。通过近几年的发展演变，正在成为Internet环境下一类新颖而重要的应用体系。 

Web Service在解决一体化信息集成时的主要优势有： 

真正的跨平台，解决了传统分布式对象技术不能解决的构件互用性问题。 

数据松散耦合，数据服务的提供者可以选择将全部数据作为服务向外提供，也可以只提供数据的一部分。方便灵活，容易更改。数据随时使用随时部署。Web Service能彻底地 改变传统的数据集成中点对点的集成处理方式，具有极大的灵活性和可扩展性。 

基于HTTP传输协议，很好的解决防火墙问题，方便对分散信息资源的集成。 

对Web Service技术原理进行深入研究，完成基于Web Service的异构数据集成中间件模型研究，实现异构数据集成的基本原型，完成了集成广域、分散异构数据的基本功能，可以灵活增减数据源，适应于多种数据库管理系统。向外提供数据查询和数据更新功能。同时，实现在广域网环境中的基于服务的数据传输。可实现数据的定时汇总和动态汇总。 

三维模型仿真技术 

三维虚拟仿真技术是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具体地说，就是采用以计算机技术为核心的现代高科技手段生成逼真的视、听一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备(鼠标、方向盘等外部配件)以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。主要优势表现为：不受场地限制；表现效果更为优美、逼真，具有很强的交互性，走进三维虚拟仿真中的虚拟环境，恰如身临其境。 

变电站三维仿真系统项目内容主要包括以三维空间为基础，以电气设备等电力设施为元素，将变电设备(设备、架构、导线、道路、电缆沟、基础、管线、围墙、杆塔等)建立专业的三维模型。并提供一个便于操作的三维建模工具便于工作人员利用制作好的三维立体模块等，组合成三维的电气施工、运营检修模拟施工现场。 

变电站三维仿真系统项目技术路线：首先在三维视景平台界面上开发电气设备施工管理模型界面，建立三维视景系统。其次，采用先进的虚拟现实、数据管理、三维建模等技术，建立研究三维数字施工管理平台，通过数据驱动的三维动态模型，表现虚拟施工任务进度的监控过程，集成电气设备、架构、导线、道路、电缆沟、基础、管线、围墙、杆塔等相对应的虚拟施工环境，对接实现虚拟与现实的互动，实际调度过程可以在虚拟平台上动态直观表现，为施工管理决策提供科学、直观的三维平台。 

三维现场仿真显示系统将三维模型的设备(变电设备、输电设备、施工及检修设备等)及属性信息与相应地理空间数据有机地结合在一起，可进行空间数据与属性数据的统一管理及交互操作，具有直观的图形表达形式以及强大的空间分析。是电气施工、维修的行之有效的辅助工具。基于本系统可以实现在统一安排和指导下建立起电力设施相关的设备管理系统，通过智能化的物理和逻辑资源管理，实现电力设施相关的设备基本数据模型的建设和维护管理；实现施工管理相关的设备在施工时准确无误进行指挥操作。 

由图9可知，工程管控系统可与设计单位的DDS三维设计平台进行移交对接。将来 也可通过本系统数字化的模型和电气属性与采购、生计部门的物料清单进行对比分析。监理单位与施工单位通过本系统可对施工进度进行模拟、施工管理等。 

工程管控系统中可以设置用户权限，实现用户管理相关功能，包括添加/修改/删除等操作。工程管控系统主要实现与DDS三维设计系统的对接，可将施工三维模型与相关数字化信息按照工程导入到施工管理系统。实现现场施工单位的施工资料网络管理，现场签证，上报文件，季度计划，设计成品，现场照片等资料的管理。 

以下选取某500千伏变电站为例： 

2.1设备入库 

按以往设计流程，厂家设备图分平面、断面、侧面等图块。从设备安装图以纯图块的形式复制到间隔断面图上，图块缺少设备类型、相序、接线位置等属性。调整设备支架高度、尺寸值也是直接修改图形的形式手工调整。 

采用变电站数字化三维设计平台，设备入库后统一使用，更新，入库后设备按类型、电压等级、型号、厂家统一组织。设备的平、断、侧面图块集中显示在一个窗口中，并增加了三维图块，使得设备外形直观可见。 

设备三维图块可通过两个方案获取：一、采用厂家三维图，将厂家三维图(多为max格式)转化为CAD中三维实体，并对带电区域及接线点进行设置；二、采用设备参数化方法，本布置设计平台的设备参数化功能对于各种设备进行了统计汇总，通过输入某种设备的关键尺寸，可自动生成一个该型设备的三维图块，可以快捷、灵活地生成各种类型、尺寸的三维图块，模拟图块与设备实际外形基本一致，可用于三维安全净距校验及三维审查，参数化设备的平断面图仍使用厂家提供的二维图，保证最终生成的平断面间隔图设备外形详尽准确。 

本期共新编制各个厂家设备包括1个型号的500kV电压互感器、4种间隔类型的220kV GIS地理信息系统(Geographic Information System或Geo－Information system，GIS)、1个型号的66kV断路器、1个型号的66kV隔离开关，1个型号的66kV电流互感器，1个型号的66kV并联电抗器，1个型号的66kV电容器组，以及各种金具，材料十余种。 

2.2配电装置布置 

传统设计流程是根据初设平面及断面图进行修改，平图与断面图之间缺乏关联，平面进行修改时，需要人工对断面图进行相应修改。使用本设计平台对配电装置的三维模型进行设计时，可直接根据三维图自动生成二维平面图，剖取二维断面图，既在进行工程设计 时，只绘制一张三维图，即可得到所需的所有平、断面图，大大提高了设计效率。同时保证了平面图及断面图的一致性。 

在绘制三维模型过程中，可采用俯视效果，其过程与传统绘制平面图的过程类似，先参数化生成架构，再从工程设备库中选取所需设备进行放置，将其拼接为完整间隔。 

样例500kV变电站500kV配电装置采用3/2接线，本期2个完整串、2个不完整串，远期8个完整串；220kV配电装置采用双母线双分段接线，本期8回出线、远期16回出线；本期2台主变，每台主变低压侧3容1抗，远期4台主变，每台主变低压侧4容2抗。试用过程中，设置设备安装相序、相间距，调整设备支架高度、材料，设置XY轴偏移、断面(Z轴)偏移，方便设备定位，很好地满足了设计需要。 

按顺序布置设备，根据设计需要设置各项参数，放置设备，也可以自由移动、复制设备，直至配电间隔布置完成。 

2.3三维导线连接 

传统设计模式是将三维空间中的接线表现在平断面图上。平断面图之间没有关联。现在是直接在三维空间进行三维接线设计。可随时切换到俯视、主视、侧视图查看，简单直观。而且只需一次接线，平断面图接线自动从三维模型投影方式获得。一条导线可同时包含悬垂或耐张绝缘子串、导线、间隔棒、线夹、接线端子板等完整信息，方便进行材料统计。同时使用锁定弧垂及线夹角度的功能，可使得绘图图面更加规范，与现场实际更加一致。 

对三维间隔模型进行三维导线连接。架构跨线、引下线、跳线、设备间的接线都有专门工具操作。可锁定弧垂大小，可根据接线类型设置间隔棒间距。同时，实现了双线夹选取及设定端子板大小等功能。 

设备间的接线操作步骤为：选取所需的导线、间隔棒及线夹，设定间隔棒间距及弧垂，依次连接单柱隔离开关、断路器、电流互感器、三柱式隔离开关。在这个间隔中，三相单柱隔离开关与断路器中间经过支柱绝缘子，是单相接线，其余都是三相同时接线的。 

三维接线大部分可直接在三维接线的主视图(类似传统绘图中的断面图)中完成，某些复杂的接线情况，无法在断面图中准确表示的，可切换到三维状态下进行接线。 

2.4电气总平面布置及嵌入计算 

三维导线连接完成后，按电压等级及间隔顺序合并成完整的变电站户外配电装置区。根据工程需要，布置主控室、保护小室、运输通道、电缆沟、围墙等附属设施，完成电气平面图设计。 

三维模型中道路、电缆沟、围墙、端子箱均可直接提取布置图，架构位置、高度、档距、挂线点以及根据本设计平台防雷计算功能设计的避雷针位置均在三维图中有准确体现，可直接读取。本设计平台嵌入了导线拉力计算功能，可直接得到架构受力结果交土建专业进一步架构设计。 

2.5结构专业设计 

结构专业收到电气一次专业提资后，根据电气一次布置的架构位置以及导线拉力计算结果，调整钢管直径、节间、梁宽及柱头宽度等参数，生成架构的准确三维模型。使用参数化设计工具，快速设计基础模型，并将架构及基础详图嵌套入三维模型中。 

2.6水工专业设计 

对于室外管道，多以水平管道为主，水工设计功能模块，包含了压力管、自流管等类型选项，选择管径、材质后即可进行布置。 

2.7总图专业设计 

根据电气总平面，修改道路，电缆沟，围墙等部分，并对保护小室等站区建筑物准确定位。在土建其他专业设计完成后，进行地下碰撞校验。 

2.8资料管理 

现场采用的资源管理器树状结构一级目录为：现场签证、各单位上报文件、设计成品、现场照片、项目部设置、项目管理、项目公用目录等；二级目录有：项目策划、安全管理、质量管理、进度管理、技术管理、造价管理、物资管理、组织机构、人员配置及资质等内容。目录结构便于现场快速查询所需内容。 

资源管理器按权限设置，不可相互修改上传内容，保证了文件的安全性。提供的doc、xls、dwg、jpg等文件格式的预览功能，文件均可直接在平台中实现预览，无需开启相关软件。文档的上传时间及人员均有详细记录，保证了工程过程的可追溯性。 

采用统一的资源管理平台后，实现了精细化的流程控制，为工程现场提供了良好的沟通平台，可靠的电子资料管理平台。 

2.9图形化管理 

采用三维仿真技术将CAD中的数字化三维模型完整展示。可实现实时的三维漫游，在漫游的同时，可点选其中设备，显示设备及建构筑物的各种参数及其安装图及详图。同时脱离CAD环境，实现带电距离校验。 

可在三维环境下，全面判读设计成品，减少了图纸误读的可能性。同时实现了，设计成品的集中图形化管理。 

2.104D虚拟施工 

对施工管理的计划任务，实际任务进行以天为单位的任务进度进行管理，通过比较基准可快速定位到施工过程中的某一日，查看施工真实场景的提前完工的任务，正常完工的任务，滞后完成的任务情况。监管施工现场一目了然，精确指挥。 

综上所述，本发明提供了一种基于三维设计系统的工程管控方法以及系统，实现了与现有技术中的三维设计系统的对接，可将三维设计系统输出的施工三维模型与相关的数字化信息按照工程导入到工程管控系统中，并设置时间轴以实现虚拟4D施工，进而可与现场的施工进度进行比对，指导实际施工，解决了现有技术中的数字化三维技术不能在变电站施工管理平台中应用的技术问题。 

本发明技术带来的有益效果为： 

1.计划明确，减少停窝工 

4D虚拟施工通过三维仿真技术对施工管理的计划任务，实际任务进行以天为单位的任务进度进行监管，并通过比较基准，使管理者直观的了解提前完工的任务，正常完工的任务，滞后完成的任务情况，监管施工现场一目了然，便于精确指挥。当现场出现问题时，平台可及时报警，提示建设方与监理单位及时分析解决问题，保证工程进度，防止停窝工，从而控制工程资金无效流失。 

2.减少图纸误读造成的返工 

图形化管理实现了对三维变电站的模拟仿真漫游，旋转，查看等操作。也可查看三维模型对象的断面图查看，可根据三模对象类型，间隔类型等信息通过三维模型的对象类型、图层的方式查看。从而全景展现了变电站设计成品，是的施工单位技术人员可直观的进行图纸判读，从根本上避免了，传统形式中，施工单位技术人员通过个人空间想象能力对平断面各个图纸的判读过程中发生的错误。减少了返工浪费。 

同时由于使用了三维环境，对于一些带点距离校验呈空间方向的校验点提供了直观的工具，可直接在图形管理中进行测量，指导现场实际放线等工作，进一步提高了现场施工的效率与准确性。 

3.统一平台降低沟通成本 

由于使用了统一的数据库与资源管理器，各单位可将文档信息存储与平台上，充分进行信息共享，提高了现场的沟通效率。同时，采用了完善的权限管理，又保护了文档资料的安全性。 

除此以外，还可进行工程现场与后方单位的接口互传，使得后方单位也可对工程进度 有全面的了解，能够及时解决现场问题，减少了召开现场会、到工程现场了解情况过程中浪费的宝贵时间。 

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一般计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。 

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。 

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。 

Claims (8)

1.一种基于三维设计系统的工程管控方法，其特征是，所述的方法具体包括：

采集三维设计系统输出的施工三维模型以及对应的数字化信息；

获取预先设定的施工顺序，所述的施工顺序由多个施工阶段组成；

根据所述的施工顺序以及所述的施工三维模型确定时间轴上各个时间点对应的瞬时施工三维模型；

获取所述施工顺序的实际施工信息；

根据所述的瞬时施工三维模型以及所述的实际施工信息输出监管信息，所述监管信息用于指导实际施工。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，根据所述的施工顺序以及所述的施工三维模型确定时间轴上各个时间点对应的瞬时施工三维模型具体包括：

根据所述的施工三维模型确定所述施工顺序中各个阶段的阶段施工三维模型；

在所述施工顺序的各个阶段中设置时间轴；

根据所述的阶段施工三维模型确定时间轴上各个时间点对应的瞬时施工三维模型。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，在确定出瞬时施工三维模型之后，所述的方法还包括：

显示所述的瞬时施工三维模型对应的数字化信息。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征是，根据所述的瞬时施工三维模型以及所述的实际施工信息输出监管信息具体包括：

获取所述实际施工信息对应的时间点；

确定所述时间点对应的瞬时施工三维模型；

将所述的实际施工信息与对应的瞬时施工三维模型进行比对，生成比对结果；

根据所述的比对结果输出监管信息，所述监管信息用于指导实际施工。

5.一种基于三维设计系统的工程管控系统，其特征是，所述的系统具体包括：

施工三维模型采集装置，用于采集三维设计系统输出的施工三维模型以及对应的数字化信息；

施工顺序获取装置，用于获取预先设定的施工顺序，所述的施工顺序由多个施工阶段组成；

瞬时三维模型确定装置，用于根据所述的施工顺序以及所述的施工三维模型确定时间轴上各个时间点对应的瞬时施工三维模型；

实际施工信息获取装置，用于获取所述施工顺序的实际施工信息；

监管信输出装置，用于根据所述的瞬时施工三维模型以及所述的实际施工信息输出监管信息，所述监管信息用于指导实际施工。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征是，所述的瞬时三维模型确定装置具体包括：

阶段三维模型确定模块，用于根据所述的施工三维模型确定所述施工顺序中各个阶段的阶段施工三维模型；

时间轴设置模块，用于在所述施工顺序的各个阶段中设置时间轴；

瞬时三维模型确定模块，用于根据所述的阶段施工三维模型确定时间轴上各个时间点对应的瞬时施工三维模型。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征是，所述的系统还包括信息显示装置，用于显示所述的瞬时施工三维模型对应的数字化信息。

8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征是，所述的监管信输出装置具体包括：

时间点获取模块，用于获取所述实际施工信息对应的时间点；

瞬时施工三维模型确定模块，用于确定所述时间点对应的瞬时施工三维模型；

比对模块，用于将所述的实际施工信息与对应的瞬时施工三维模型进行比对，生成比对结果；

监管信息输出模块，用于根据所述的比对结果输出监管信息，所述监管信息用于指导实际施工。