CN112668069A

CN112668069A - 基于输变电工程三维设计模型与bim引擎的变电站数字化移交方法

Info

Publication number: CN112668069A
Application number: CN202110028484.0A
Authority: CN
Inventors: 李扬森; 郭威; 张成炜; 尹元; 林少远; 江能明
Original assignee: State Grid Fujian Electric Power Co Ltd; Economic and Technological Research Institute of State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Fujian Electric Power Co Ltd; Economic and Technological Research Institute of State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
Priority date: 2021-01-11
Filing date: 2021-01-11
Publication date: 2021-04-16
Anticipated expiration: 2041-01-11
Also published as: CN112668069B

Abstract

本发明提出一种基于输变电工程三维设计模型与BIM引擎的变电站数字化移交方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：建立项目KKS编码标准，并进行各专业三维建模；步骤S2：输入各专业部件属性信息，其中电气设备信息采用外挂数据库方式；步骤S3：完成三维建模后输出三维模型RVT文件和GIM格式文件包；所述RVT文件导入BIM引擎，利用GIM解析器获取GIM格式文件包中的电气设备属性；在Web端，将属性信息与电气设备几何模型通过KKS编码建立关联关系；步骤S4：基于KKS编码，将各类工程文件与三维模型建立关联。其实现从基于输变电工程三维设计模型GIM文件中抽取模型属性，基于唯一的KKS编码与BIM引擎模型实现关联的变电站数字化移交。

Description

基于输变电工程三维设计模型与BIM引擎的变电站数字化移交方法

技术领域

本发明属于三维数字化技术领域，涉及数字化移交及KKS编码等技术领域，应用于输变电工程三维数字化移交，尤其涉及一种基于输变电工程三维设计模型与BIM引擎的变电站数字化移交方法。

背景技术

术语解释：

数字化移交：按既定的数据标准和规则，将工程设计、采购、制造、安装、调试等阶段产生的静态数据以及运维阶段需要的动态数据，形成全生命周期的数字化信息，以适当的方式移交给运营方，使其在获得物理工厂的同时，获得一个“数字化工厂”。

KKS编码：KKS全称电厂标识系统，是一种根据功能、型号和安装位置来明确标识发电厂中的系统、设备、组件和建构筑物的编码体系。解决信息分类与编码是实现电厂数字化的基础。

BIM引擎：BIM指建筑信息模型，BIM引擎是在房建领域以WEBGL技术的计算机图形技术将三维图形在网页终端进行轻量化展示、操作，以及基于BIM模型开发的施工、移交、运维等可视化平台。

随着大数据时代的来临，对数据的重视程度得到了前所未有的提高，“数据即资产”已经被广泛认可。数字化资产包含三大基本形式：数据文件、数据表单、数据模型，是在整个项目进行全生命周期进行数字化设计、数字化管理过程中形成的，具有可高密度存储、零成本复制，零损耗的重复循环利用的特点。数据化资产是数字化移交的基础，然后数字化移交数字化目前仍面临的问题：第一，数据标准化程度低，第二，数据质量不能有效保证，前两点使得数据的可重复性利用大打折扣。第三，数字化移交必须是负有质量责任的过程，移交过程中需同时建立有效的责任管理体系。然而电力行业由于各个系统在规划建设时没有一致协调，系统的建设时间不一致、开发人员水平不同等原因，导致系统的硬件、操作系统、运行支撑环境、数据存储有很大的差别，系统之间很难互相共享信息，造成了系统条块分割，形成了一个个信息孤岛。在数字化建模阶段，为满足输变电工程三维设计的需要，统一模型构架和数据交互格式，实现工程全寿命周期的数据共享，国家电网规定采用GIM格式作为输变电工程设计阶段三维模型文件的架构、存储结构等数据交互要求。以输变电工程各相关信息数据为基础，采用三维数字化技术建立的工程信息集合，具备完备性、关联性、一致性、唯一性、扩展性等特点，满足可视化、可分析、可编辑、可出图等工程全寿命周期应用需求。在数字化移交阶段，为实现建设期数据有效共享和运维期对建设期数据的全面继承，需要对数据化进行编码、期内容和形式进行关联，提高数据的可利用性。数字化移交编码体系是数字化移交的基础。

现有技术存在的问题是BIM引擎无法实现与GIM格式数据交互，电力行业业主无法直接利用房建领域成熟、低成本的BIM引擎技术实现信息集成。

发明内容

针对现有方案存在的缺陷和不足，本发明一种基于输变电工程三维设计模型与BIM引擎的变电站数字化移交方法，在三维建模阶段引入KKS编码体系，输出满足符合国网统一标准的GIM模型，结合房建领域已十分成熟的BIM轻量化引擎技术，将数据文件、数据表单、数据模型进行关联，实现对数据的关联，可视化，满足交互功能。

其具体采用以下技术方案：

一种基于输变电工程三维设计模型与BIM引擎的变电站数字化移交方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：建立项目KKS编码标准，并进行各专业三维建模；

步骤S2：输入各专业部件属性信息，其中电气设备信息采用外挂数据库方式；

步骤S3：完成三维建模后输出三维模型RVT文件和GIM格式文件包；所述RVT文件导入BIM引擎，利用GIM解析器获取GIM格式文件包中的电气设备属性；在Web端，将属性信息与电气设备几何模型通过KKS编码建立关联关系；

步骤S4：基于KKS编码，将各类工程文件与三维模型建立关联。

优选地，在步骤S1中，进行各专业三维建模的过程包括以下步骤：

步骤S11：确定模型组织架构，依据项目的特点，对模型进行拆分；

步骤S12：各专业使用Revit建模；其中，电气一次和二次设备单独在一个或多个模型文件中，不与其它专业模型放在同一文件。

优选地，在步骤S3中，

完成三维建模和属性信息录入后，数字化成果采用GIM格式输出：输变电工程三维设计模型的标准格式为*.GIM，标准格式文件存储的数据包括：几何模型单元、组合模型、物理模型、逻辑模型、工程模型以及属性信息；标准格式文件按照四个目录结构进行存储，并采用 GUID 作为唯一标识，采用 UTF-8 编码，通过引用方式建立各层级之间的关系；

所述属性信息生成的属性文件由标识符、属性名称和属性值组成，通过GIM解析器读取GIM文件中的电气设备属性，包含标识符、属性名称和属性值，以xml文件格式输出。

优选地，在步骤S3中，

所述BIM引擎首先导入三维模型RVT文件，实现三维模型基于Web端的轻量化展示，获取RVT文件中的构件属性信息，包括建筑、结构、总图、水工、暖通、强弱电专业的全部部件属性，以及电气设备的KKS编码；利用BIM引擎平台的属性扩展功能，导入包括电气设备属性的xml文件，通过KKS编码建立设备属性与轻量化设备模型的关联。

优选地，步骤S4的具体过程为：移交的工程数字文件均采用文件编码加以命名；在信息集成平台上的文件移交分类目录下发布工程数字文件，建立工程数字文件移交模型，利用文件移交清单建立起工程数字文件与KKS核心模型的关联关系，以此在信息集成平台上，形成完整的相互关联的工程数字内容集成模型。

本发明及其优选方案：

（1）从基于输变电工程三维设计模型GIM文件中抽取模型属性，基于唯一的KKS编码与BIM引擎模型实现关联的变电站数字化移交。

（2）在REVIT进行变电站设备建模时，电气设备属性数量多，采用外挂数据库录入，导出GIM格式文件，利用GIM解析器仅读取文件中的属性参数，生成XML文件，形成一种数据录入、输出到信息化集成平台的方法。

（3）BIM引擎获取RVT文件中电气设备的KKS编码，利用BIM引擎平台的属性扩展功能，导入包括电气设备属性的xml文件，通过KKS编码建立设备属性与轻量化设备模型的关联。

其基于现有的GIM格式及房建领域通用的BIM引擎实现了可用于输变电工程三维设计模型的数字化移交平台设计方案。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：

图1是本发明实施例整体流程示意图；

图2是本发明实施例KKS核心模型的结构框图；

图3是本发明实施例标准格式文件存储结构示意图；

图4是本发明实施例典型应用实例示意图1；

图5是本发明实施例典型应用实例示意图2。

具体实施方式

为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：

本实施例提供的基于输变电工程三维设计模型与BIM引擎的变电站数字化移交方法。其要点包括：（1）变电工程各专业使用Revit建模，电气一次和二次设备应单独在一个或多个模型文件中，不与其它专业模型放在同一文件。同步建立项目KKS编码标准，设计方负责用KKS编码标识数字化设计模型中的模型单元，建立起模型单元与KKS系统编码的关联关系。（2）建筑、结构、总图、水工、暖通、强弱电专业采用revit输入部件属性，电气设备属性采用外挂数据库方式录入属性信息，各专业属性必须包含KKS编码。（3）通过GIM解析器读取GIM文件中的电气设备属性，包含标识符、属性名称和属性值，以xml文件格式输出。（4）采用通用的BIM引擎平台构建信息集成平台，BIM引擎首先导入三维模型RVT文件，实现三维模型基于Web端的轻量化展示，获取RVT文件中的构件属性信息，包括建筑、结构、总图、水工、暖通、强弱电专业的全部部件属性，以及电气设备的KKS编码。利用BIM引擎平台的属性扩展功能，导入步骤三输出的包括电气设备属性的xml文件，通过KKS编码建立设备属性与轻量化设备模型的关联。（5）工程文件通过KKS编码与信息集成平台的模型建立关联。

如图1所示，为本实施例方法的基本流程，首先同步开展项目KKS编码标准建立和各专业三维建模工作；其次输入各专业部性属性信息，其中电气设备信息采用外挂数据库方式；完成三维成果后输出三维模型RVT文件和GIM格式文件包；RVT文件导入BIM引擎实现轻量化，利用GIM解析器获取GIM格式文件包中的电气设备属性；在Web端，实现电气设备属性扩展，即属性与电气设备几何模型通过KKS编码建立关联关系；最后基于KKS编码，将各类工程文件与模型建立关联。

流程说明：

步骤一、三维建模。

一个变电站模型宜由多专业模型整合而成，首先要确定模型组织架构，即确定模型拆分的原则，依据项目的特点，按专业、单体建筑、功能分区等维度对模型进行拆分，这几种维度也可以组合使用。变电工程专业主要包括电气一次、电气二次、建筑、结构、总图、水工、暖通、强弱电等。各专业使用Revit建模，电气一次和二次设备应单独在一个或多个模型文件中，不与其它专业模型放在同一文件。

步骤二、建立项目KKS编码标准。

编码技术与建模技术紧密联系，构成了数字化移交的基础。建立统一的编码系统和通用的模型标准，不仅可以推进数字化设计的应用，提高设计的质量与效率，更有利于工程各个阶段实现信息的交换和共享。KKS 编码具有系统性和规则性，采用字母或数字的形式来表示，每台生产设备或构筑物使用一个唯一且专用的KKS 编码。在设备管理过程中，从设计、采购、监造、库存、安装、调试、检修直到全生命周期结束将一直沿用用该KKS 编码。KKS 包括对设备功能位置、安装位置和地理位置的标识。国内发电企业已普遍采用KKS 编码，目前己正式出版《电厂标识系统编码标准》。设计方负责用KKS编码标识数字化设计模型中的模型单元，数字化设计模型的模型单元与工程实体单元具有一一对应关系，且都采用KKS编码标识，在发布模型时，建立起模型单元与KKS系统编码的关联关系。图2为本实施例采用的KKS核心模型的结构框图。

SHAPE \* MERGEFORMAT 步骤三、输入部件属性信息。

由于revit本身可利用实例属性中标识数据的部件编码为实体对象添加编码信息，建筑、结构、总图、水工、暖通、强弱电专业的每个部件属性在10左右，采用revit输入部件属性，属性中必须包含KKS编码。电力设备的属性数量宠大，以变压器为例，设备和部件的属性多达192个，采用revit机制输入部件属性工作量巨大，因此电气设备属性采用外挂数据库方式，可实现标准化管理、批量化操作，revit中电气设备实体对象仅存储KKS编码，利用全站唯一的KKS编码与数据库的属性建立关联，数据库属性也必须包含KKS编码。

步骤四、输出*GIM格式文件。

完成三维建模和属性信息录入后，数字化成果采用gim格式输出。输变电工程三维设计模型的标准格式为*.GIM，标准格式文件存储的数据包括：几何模型单元（*.mod）、组合模型（*.phm）、物理模型（*.dev）、逻辑模型（*.sch）、工程模型（*.cbm）以及属性信息（*.fam）。标准格式文件按照四个目录结构进行存储，如图3所示。文件采用 GUID 作为唯一标识。所有文件统一采用 UTF-8 编码。标准格式文件通过引用方式建立各层级之间的关系。

作为本实施例的重点，属性文件（*.fam）由标识符、属性名称和属性值组成，通过GIM解析器读取GIM文件中的电气设备属性，包含标识符、属性名称和属性值，以xml文件格式输出。

步骤五、与BIM引擎的交互。

本实施例可采用国内通用的BIM引擎平台构建信息集成平台，应用于建设、运维过程。BIM引擎首先导入三维模型RVT文件，实现三维模型基于Web端的轻量化展示，获取RVT文件中的构件属性信息，包括建筑、结构、总图、水工、暖通、强弱电专业的全部部件属性，以及电气设备的KKS编码。利用BIM引擎平台的属性扩展功能，导入步骤三输出的包括电气设备属性的xml文件，通过KKS编码建立设备属性与轻量化设备模型的关联。

步骤六、工程文件关联模型。

移交的工程数字文件都要用文件编码加以命名。在信息集成平台上的文件移交分类目录下发布工程数字文件，建立起工程数字文件移交模型，利用文件移交（卷册）（参见表1作为示例）清单建立起工程数字文件与KKS核心模型的关联关系。至此，就在信息集成平台上，形成了完整的相互关联的工程数字内容集成模型。

表1

图4、图5为根据本实施例方案搭建的变电站数字化移交平台的单线简图示例图。

本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的基于输变电工程三维设计模型与BIM引擎的变电站数字化移交方法，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。

Claims

1.一种基于输变电工程三维设计模型与BIM引擎的变电站数字化移交方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：建立项目KKS编码标准，并进行各专业三维建模；

2.根据权利要求1所述的基于输变电工程三维设计模型与BIM引擎的变电站数字化移交方法，其特征在于：在步骤S1中，进行各专业三维建模的过程包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的基于输变电工程三维设计模型与BIM引擎的变电站数字化移交方法，其特征在于：在步骤S3中，

完成三维建模和属性信息录入后，数字化成果采用GIM格式输出：输变电工程三维设计模型的标准格式为*.GIM，标准格式文件存储的数据包括：几何模型单元、组合模型、物理模型、逻辑模型、工程模型以及属性信息；标准格式文件按照四个目录结构进行存储，并采用GUID 作为唯一标识，采用 UTF-8 编码，通过引用方式建立各层级之间的关系；

4.根据权利要求3所述的基于输变电工程三维设计模型与BIM引擎的变电站数字化移交方法，其特征在于：在步骤S3中，

5.根据权利要求1所述的基于输变电工程三维设计模型与BIM引擎的变电站数字化移交方法，其特征在于：步骤S4的具体过程为：移交的工程数字文件均采用文件编码加以命名；在信息集成平台上的文件移交分类目录下发布工程数字文件，建立工程数字文件移交模型，利用文件移交清单建立起工程数字文件与KKS核心模型的关联关系，以此在信息集成平台上，形成完整的相互关联的工程数字内容集成模型。