CN111797450A - 基于bim的电网工程模型设计系统、方法、设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于BIM的电网工程模型设计系统、方法、设备和存储介质系统包括BIM模型设计主平台、设备数字化交付标准模块、自动检测与修改模块和输电塔设计模块，其中：BIM模型设计主平台，用于作为电网工程模型中多类型构件的批量创建、编辑、调整并最终生成整体电网工程模型的载体；设备数字化交付标准模块，用于在模型建立阶段规范标准化电网工程模型中各元件的相关数据，划分电网工程的系统层级；自动检测与修改模块，用于当需要针对已建立的模型修改时，对用户输入的类别关键字进行属性自动检测，并能够在统一界面进行修改；输电塔设计模块，用于自动生成输电塔模型。与现有技术相比，本发明具有快速进行统一设置，直接导入杆塔模型等优点。
Description
技术领域
本发明涉及BIM模型设计技术领域，尤其是涉及一种基于BIM的电网工程模型设计系统、方法、设备和存储介质。
背景技术
随着经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的提高以及全球资源和环境问题的日益突出，电网工程的发展面临着新课题和新挑战。电网工程一方面需要满足经济社会日益提高的电力需求，要不断提高电力设施设计建设的现代化水平，构筑智能电网系统，另一方面也需要满足未来信息化社会对电力系统的需求。同时，对电力系统设施的设计建设而言，与一般建筑相比，具有较强的专业特点，施工复杂，其高质量的建设和安全稳定的运行对整个电网的可靠运行有着重要作用，科学管理电网系统设计建设流程是智能电网建设的重要前提。依靠信息科技、通信和控制技术，积极发展智能电网，适应未来可持续发展的要求，已成为电力发展的现实选择。
在数字化电网的建设过程中，对于电网系统设计建设流程的智能化管理是整个数字化建设中最重要的环节。在电网系统的设计阶段中，BIM(Building InformationModeling及其相关技术的运用，特别是三维正向设计的技术路线，为数字化电网的建设提供了总体思路。
然而目前的输电线路的设计方法主要是基于平面CAD图纸，以图纸作为设计信息传递和储存的载体设计成果的提交和审核依然是基于平面图纸，会带来以下几个弊端。
首先，设计人员先在脑中构思出架空线路三维模型，然后再将三维模型绘制成平面图纸，最后施工人员根据平面图纸建立出架空线路。这种“3-2-3”的设计方式，会使设计人员将时间花费三维模型转二维图纸上，减少了对方案的优化与合理性思考。当出现设计错误时，需修改出现错误的所有图纸，然后重新提交。
其次，图纸只能表达出线条和文字，单张图纸所含的信息有限，对于某个的构件信息表达不全，需要大量图纸相互配合才能将数据全部表达清楚，当设计单位向施工单位提交图纸时，专业人员需要花长时间来读图，然后将图上数据转化成实际生产数据。另外，当某项目设计完毕时，该线路的设计成果由于图纸的约束，重复利用率低。例如有新设计想参照该线路设计的思路时，则需要翻阅大量的图纸，效率很低。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于BIM的电网工程模型设计系统、方法、设备和存储介质。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于BIM的电网工程模型设计系统，该系统包括BIM模型设计主平台、设备数字化交付标准模块、自动检测与修改模块和输电塔设计模块，其中：
所述BIM模型设计主平台，用于作为电网工程模型中多类型构件的批量创建、编辑、调整并最终生成整体电网工程模型的载体；
所述设备数字化交付标准模块，设置于所述BIM模型设计主平台中，用于在模型建立阶段规范标准化电网工程模型中各元件的相关数据，划分电网工程的系统层级；
所述自动检测与修改模块，设置于所述BIM模型设计主平台中，用于当需要针对已建立的模型修改时，对用户输入的类别关键字进行属性自动检测，并能够在统一界面进行修改；
所述输电塔设计模块，设置于所述BIM模型设计主平台中，用于自动生成输电塔模型。
进一步地，所述的各元件的相关数据包括每个设备与设施的命名标准和属性标准。
进一步地，所述的自动生成输电塔模型的过程具体包括：针对杆塔利用电脑软件进行结构计算，得到对应的坐标文件和满应力计算书文件，于所述BIM模型设计主平台调用API中的函数读取杆件，建立输电塔模型。
进一步地，所述的电脑软件采用道亨软件。
本发明还提供一种基于所述的一种基于BIM的电网工程模型设计系统的BIM模型设计方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：获取电网项目设计基本资料，根据初步规划，计算得出相关理论数据；
步骤2：根据相关理论数据针对杆塔利用电脑软件进行结构计算，得到对应的坐标文件和满应力计算书文件，于所述BIM模型设计主平台调用API中的函数读取杆件，建立电网项目中的输电塔模型；
步骤3：根据相关理论数据利用所述设备数字化交付标准模块进行各种电网项目中的其他元件规范标准化电网工程模型中各元件的相关数据，并组装生成各个对应的所述BIM模型设计主平台能够识别的元件族群数据；
步骤4：结合输电塔模型和元件族群数据完成最终电网项目对应的BIM模型设计。
进一步地，所述的步骤2中的BIM模型设计主平台采用Revit 2018。
进一步地，所述的步骤3中规范标准化电网工程模型中各元件的相关数据的过程具体包括：
针对设备设施的命名信息，按照所属系统、类别关键字的编码和标准命名字段信息存储至.csv格式的文件中以便所述BIM模型设计主平台的读取；
针对设备设施的标准属性，采用一个类别关键字对应一个标准属性文件的方式进行整理，以便所述BIM模型设计主平台直接通过所述类别关键字获取对应的所述标准属性文件。
进一步地，该BIM模型设计方法还包括步骤5：当需要针对已建立的模型修改时，利用所述自动检测与修改模块对用户输入的类别关键字进行属性自动检测，并能够在统一界面进行修改。
本发明还提供一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现述的基于BIM的电网工程模型设计系统的BIM模型设计方法的步骤。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的基于BIM的电网工程模型设计系统的BIM模型设计方法的步骤。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明设计系统中的数字化交付模块和输电塔设计模块，数字化交付模块以满足数字化交付标准为前提开发，为数字化三维设计软件中各专业模块提供族属性设置等功能。输电塔设计模块以输电塔专业为例，通过导入道亨结构计算软件的计算结果数据，快速生成铁塔模型。通过这两个模块的开发与应用电网工程各专业在使用数字化三维设计软件各项模块时，可以快速对项目中的族属性进行统一设置，确保所有专业的族属性、项目属性都满足数字化交付标准。
(2)利用本发明设计系统中的数字化交付模块和输电塔设计模块进行设计时，设计人员在创建项目文件和修改已有项目文件时，可以快速对项目中的构件进行拆分、重命名，满足数字化交付标准。
(3)利用本发明设计系统中的数字化交付模块和输电塔设计模块进行设计时，道亨结构计算软件的计算数据可以直接导入Revit中生成铁塔族的模型。
附图说明
图1为本发明设计系统的整体架构图；
图2为本发明实施例中的设计方法流程图；
图3为本发明实施例中设计系统中模块运作过程中的数字化交付标准化命名文件示意图；
图4为本发明实施例中设计系统中模块运作过程中的变压器标准属性文件示意图；
图5为本发明实施例中设计方法运作过程中的自动生成的耐张塔和悬垂塔模型示意图。
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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示为本发明基于BIM的电网工程模型设计系统，该系统包括BIM模型设计主平台、设备数字化交付标准模块、自动检测与修改模块和输电塔设计模块，其中：
BIM模型设计主平台，用于作为电网工程模型中多类型构件的批量创建、编辑、调整并最终生成整体电网工程模型的载体；
设备数字化交付标准模块，设置于BIM模型设计主平台中，用于在模型建立阶段规范标准化电网工程模型中各元件的相关数据，划分电网工程的系统层级；
自动检测与修改模块，设置于BIM模型设计主平台中，用于当需要针对已建立的模型修改时，对用户输入的类别关键字进行属性自动检测，并能够在统一界面进行修改；
输电塔设计模块，设置于BIM模型设计主平台中，用于自动生成输电塔模型。
针对设备数字化交付标准模块的具体开发，包括以下部分：
1、交付标准数据存储方式
本发明将数字化交付标准的命名与属性规则进行了重新整理，以.csv文件存储。如图3所示，每一个设备设施的所属四级系统、类别关键字的编码和标准命名字段信息都分别存储到了.csv文件中，便于程序的读取。
电网工程数字化交付标准命名规则整理内容如下：
表1：电压等级代码表
| 电压等级 | 代码 |
| 0.4kV | V10 |
| 10kV | V20 |
| 35kV | V30 |
| 66kV | V40 |
| 110kV | V50 |
| 220kV | V60 |
| 500kV | V70 |
| 1000kV | V1k |
表2：变电站电气一次设备系统分类表
表3：变电站电气二次设备系统分类表
表4：变电站电缆及附件设备系统分类表
| PCY电力电缆及附件 | CBE线缆 |
| CBR电缆支架 | PCB动力电缆 |
| CTR电缆桥架 | CCB二次线缆 |
| PSC电力电缆 | OFC光缆 |
| PCT电力电缆终端 | |
| GRB接地箱 |
表5：变电站土建设备系统分类表
表6：暖通、给排水设备系统分类表
表7：电缆线路工程设备系统分类表
| TEG电缆线路土建工程 | DEG电缆线路电气工程 |
| STE标准排管工程 | PST电力电缆(线路部分) |
| ATE加排排管工程 | CCN电缆附件(中间接头) |
| NPE非开挖管道工程 | CGB接地箱、换位箱 |
| DBE直埋电缆工程 | TCA电缆附属设施 |
| CTE电缆沟工程 | TCC线缆(线路部分) |
| ETE电力隧道工程 | CBB电缆分支箱(线路部分) |
| WWE工井工程 |
表8：架空线路工程设备系统分类表
| OTE杆塔工程 | CGE导地线工程 | IHF绝缘子金具 |
| SPT悬垂型塔 | CDW导线 | CSS导线悬垂串 |
| TST耐张型塔 | GDW地线 | CTS导线耐张串 |
| SPR悬垂杆 | OPG地线(OPGW) | JPS跳线串 |
| TSR耐张杆 | GSS地线悬垂串 | |
| GTS地线耐张串 | ||
| HDF金具 | ||
| CCP线夹 |
表9：设备类别关键字对照表
表10：设备命名标准字段信息表
对于设备设施标准属性，采用一个类别关键字对应一个标准属性文件的方式进行整理，便于程序直接通过类别关键字获取到标准属性。以变压器为例，如图4所示，将变压器的所有标准属性(属性名、属性类型、属性允许值)等同样以文本文件形式进行存储(重新命名为.par文件便于区分)，并且将属性分为必填、选填、默认等三个类型，分别用1、-1、0作为标识。对于每个必填属性，将允许值列在最后，以英文逗号的形式分开，便于程序识别读取信息。
实际操作流程
设计人员通过选择系统或者直接输入类别关键字或中文，可快速查找到对应的设备设施名称。选择该设备设施后，将会自动显示命名标准的字段，并且自动提示设计人员输入。通过该功能，设计人员无需翻阅数字化交付标准就能完成模型的标准命名。在完成命名标准的各个字段信息输入后，点击确认进入标准属性的添加界面，程序将自动根据类别关键字搜索到对应的标准属性文件，将必填参数、选填参数显示在界面上供设计人员填写，点击确认后即可保存文件。
前文所讨论的设备数字化交付标准模块仅适用于新模型的建立阶段，需要开发相应的自动检测及修改功能对已经建立的模型进行属性的修改。
本发明中开发的自动检测与修改模块，用户通过输入类别关键字可以对属性进行自动检测，并且能在统一界面中进行修改。设计人员可在本功能中快速完成新增参数的赋值、重复参数值的更新和删除多余参数。
本发明中开发的设计系统，其整体的技术路线如图2所示：
基于BIM的架空线路设计思路是：首先根据地形图进行线路的规划，完成导线、杆塔等计算，然后根据道亨软件计算结果在Revit族文件中设计出杆塔模型族，然后调用前期建立的参数化零件族库组装出例如导线族、绝缘子串族等参数化构件族，最后将杆塔族、导线族等导入到架空线路的项目文件中进行组装，形成架空线路BIM模型，最后将模型移交给其他单位。
杆塔由于其构件量大、属性多，建模时杆件不方便定位，手动建立难度较大，需要在Revit基础之上进行了二次开发，来简化建模。Revit提供的族库与输电工程相关的较少，缺少绝缘子串和其他构件的族库，建模时有很大的阻碍，必须要自行建立族库。
设计系统中输电塔设计模块的具体开发过程如下：
杆塔采用道亨软件进行结构计算，该软件可以根据设计需求计算出杆件的截面、长度等，计算结果输出到满应力计算书中，该文件包含了杆件选材表、杆件受力情况、受力材和补助材的信息等数据，建模时参照该文件中的数据建立杆塔模型。Revit软件主要面向于设计常规建筑，利用该软件提供的功能，可以方便快捷的绘出轴网、墙体、门窗等构件。但建立杆塔模型比较困难，主要由于杆塔中杆件数量很多，类型不统一，每根杆所含有的信量较多。手动建模时需要对杆件逐个定位，逐个添加加属性，工作量会很大。对于此种类型的构筑物，Revit本身的功能就不能够满足设计需求，需要在其基础上进行二次开发，使建模过程更加便捷。
Revit软件带有API(应用程序编程接口)，设计人员可以编程调用API中提供的函数来完成建模工作。本文使用Visual Studio软件，采用了C#语言进行编程。若要在程序中调用Revit API函数，需要在程序中引用放置在Revit安装目录下的RevitAPI.dll和RevitAPIUI.dll这两个动态链接库，即可调用其中提供的函数和类。写好的程序通过Visual Studio软件编译出一个dll文件，这个文件可以被Revit提供的addin文件管理器读取，实现快速注册。为了方便使用者快速调用该dll文件，可以编写一个外部应用文件，来创建按钮放置在工具栏中。
本发明输电塔设计模块具体实施时在工具栏中创建了“生成铁塔”按钮，用来快读连接dll插件，点击该按钮，程序会提示使用者读取道亨软件输出的坐标文件和满应力计算书文件。程序将这些信息存入杆件类中，然后调用API中的函数读取杆件，建立杆件模型。
这里调用的函数是Revit中生成斜撑构件的函数，由于铁塔杆件的两个端点是处于任意空间中，生成斜撑的函数可以读取任意位置两点的坐标和杆件信息然后生成杆件，其他构件的生成函数不具有这种功能。杆件生成结束后，整个杆塔的BIM模型就会生成，如图5所示本发明实施例中设计方法运作过程中的自动生成的耐张塔和悬垂塔模型示意图。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于BIM的电网工程模型设计系统，其特征在于，该系统包括BIM模型设计主平台、设备数字化交付标准模块、自动检测与修改模块和输电塔设计模块，其中：
所述BIM模型设计主平台，用于作为电网工程模型中多类型构件的批量创建、编辑、调整并最终生成整体电网工程模型的载体；
所述设备数字化交付标准模块，设置于所述BIM模型设计主平台中，用于在模型建立阶段规范标准化电网工程模型中各元件的相关数据，划分电网工程的系统层级；
所述自动检测与修改模块，设置于所述BIM模型设计主平台中，用于当需要针对已建立的模型修改时，对用户输入的类别关键字进行属性自动检测，并能够在统一界面进行修改；
所述输电塔设计模块，设置于所述BIM模型设计主平台中，用于自动生成输电塔模型。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的电网工程模型设计系统，其特征在于，所述的各元件的相关数据包括每个设备与设施的命名标准和属性标准。
3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的电网工程模型设计系统，其特征在于，所述的自动生成输电塔模型的过程具体包括：针对杆塔利用电脑软件进行结构计算，得到对应的坐标文件和满应力计算书文件，于所述BIM模型设计主平台调用API中的函数读取杆件，建立输电塔模型。
4.根据权利要求3所述的一种基于BIM的电网工程模型设计系统，其特征在于，所述的电脑软件采用道亨软件。
5.一种基于如权利要求1所述的一种基于BIM的电网工程模型设计系统的BIM模型设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：获取电网项目设计基本资料，根据初步规划，计算得出相关理论数据；
步骤2：根据相关理论数据针对杆塔利用电脑软件进行结构计算，得到对应的坐标文件和满应力计算书文件，于所述BIM模型设计主平台调用API中的函数读取杆件，建立电网项目中的输电塔模型；
步骤3：根据相关理论数据利用所述设备数字化交付标准模块进行各种电网项目中的其他元件规范标准化电网工程模型中各元件的相关数据，并组装生成各个对应的所述BIM模型设计主平台能够识别的元件族群数据；
步骤4：结合输电塔模型和元件族群数据完成最终电网项目对应的BIM模型设计。
6.根据权利要求5所述的一种基于BIM的电网工程模型设计系统的BIM模型设计方法，其特征在于，所述的步骤2中的BIM模型设计主平台采用Revit 2018。
7.根据权利要求5所述的一种基于BIM的电网工程模型设计系统，其特征在于，所述的步骤3中规范标准化电网工程模型中各元件的相关数据的过程具体包括：
针对设备设施的命名信息，按照所属系统、类别关键字的编码和标准命名字段信息存储至.csv格式的文件中以便所述BIM模型设计主平台的读取；
针对设备设施的标准属性，采用一个类别关键字对应一个标准属性文件的方式进行整理，以便所述BIM模型设计主平台直接通过所述类别关键字获取对应的所述标准属性文件。
8.根据权利要求5所述的一种基于BIM的电网工程模型设计系统，其特征在于，该BIM模型设计方法还包括步骤5：当需要针对已建立的模型修改时，利用所述自动检测与修改模块对用户输入的类别关键字进行属性自动检测，并能够在统一界面进行修改。
9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求5至8中任一项所述的基于BIM的电网工程模型设计系统的BIM模型设计方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求5至8中任一项所述的基于BIM的电网工程模型设计系统的BIM模型设计方法的步骤。
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