CN113806894A - 一种基于智慧城市数据的电网bim规划方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于智慧城市数据的电网BIM规划方法，包括以下步骤：S1、根据城市基础数据创建城市BIM模型；S2、将城市BIM模型与数据整合，形成支撑城市电网规划的城市模型要素；S3、识别规划要素模型中的城市要素，提取约束条件，形成电力规划模型；S4、将电力规划模型和城市模型迭代交互，进行干涉碰撞检测，验证电力规划合理性；S5、将通过审核后的电网规划方案传输至智慧城市平台补全城市电网规划专题；S6、在平台内通过GIS地理信息系统从时间维护出发，通过热力图和曲线图方式三维展示规划方案。本发明为电网规划支撑智慧城市发展提供了一条新路径。
Description
技术领域
本发明涉及城市电网规划设计领域，尤其是涉及一种基于智慧城市数据的电网BIM规划方法。
背景技术
本项目基于BIM技术融合城市和电网GIS、规划、建设以及运行数据，建立电网规划建设BIM管理平台，实现电网与城市的协调发展，涉及的市场领域包括智慧城市、建筑BIM技术以及电网建设。
[1]智慧城市
从产业链来看，智慧城市建设涉及的主体包括：政府、运营商、解决方案提供商、内容及业务提供商以及下游各应用领域等。从智慧城市解决方案来看，其产业链上下游涵盖了RFID等芯片制造商，传感器、物联网终端制造商，电信网络设备、IT设备提供商等;中游包括应用软件开发商、系统集成商、智慧城市相关业务运营商以及顶层规划服务提供商等多种科技型企业;下游应用领域包括智慧交通、智慧物流、智慧政务、智慧建筑等。
随着中国政府陆续开展和推广智慧城市试点工作，智慧城市相关的政策红利不断释放，同时吸引了大量社会资本加速投入。根据2020年2月IDC最新发布的《全球智慧城市支出指南》，至2020年，中国智慧城市投资市场支出规模将达到将近2000亿元，是支出第二大的国家，仅次于美国。
[2]BIM技术
近年来，我国建筑业保持稳定发展，国家推动建筑业向信息化、现代化转型，这无疑为我国BIM技术应用提供了巨大助力。但是与美国和日本等主要发达国家相比，我国BIM技术渗透率仍明显落后。
根据住建部信息中心发布的《中国建筑施工行业信息化发展报告》显示，我国BIM正在推动深度应用。虽然38%的企业在进行BIM技术概念的普及，但是仅10.4%的企业在进行大面积的BIM技术应用，而同期美国的BIM技术渗透率已经达到70%以上。
住建部2015年发布的《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》中提出，2020年以国有资金投资为主的大中型建筑和申报绿色建筑的公共建筑以及绿色生态示范小区BIM技术应用比率达到90%以上。但是目前我国BIM技术渗透率仍不足40%，且主要应用在建筑面积大于2万平米的建筑和政府投资项目。
[3]城市电网规划技术
在大云物移智技术快速发展的背景下，大数据驱动的电网规划方法和平台受到了广泛的关注。电网规划基础数据集成是平台应用的最大瓶颈，数据同时来源于外部和内部系统。外部系统主要为城市建设、地理信息系统、综合管廊、气象等与电网规划密切相关的系统，内部系统主要包括调度自动化、生产管理、营销业务等多个专业系统，各业务系统的数据模型、格式不统一，系统相互独立，访问接口各异，使得系统的信息交互困难，难以实现异构数据资源之间的数据共享。已有的电网规划大数据集成研究一般从信息模型入手，建立覆盖电网规划设备、业务的统一模型，再进行数据抽取、数据校验、数据融合和数据化简，将多源异构数据进行融合，为电网规划服务。
[4]传统的规划工作流程中，规划阶段必然是规划为主导，同时其他各方参与度较弱，尤其是跨行业类型时，经常由于信息断层和不畅，使项目在某阶段出现不确定性，导致方案反复微调，且通过现有数据进行的变电站选址规划与电缆选线规划，对周围场地模型需要人工进行分析整理，以此来站址定位与是否超越红线问题，同时在传统的选线规划中，也无法根据地下管廊的电缆孔位占有信息进行精细化规划，导致电缆管线与其他专业如燃气、水等管线冲突而引起的矛盾和纠纷。
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与城市规划脱节等缺陷而提供一种多软件协同的一种基于智慧城市数据的电网BIM规划方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于智慧城市数据的电网BIM规划方法，包括以下步骤：
步骤S1、根据城市基础数据创建城市BIM模型及场地模型；
步骤S2、将城市BIM模型与数据整合，形成支撑城市电网规划的城市模型要素；
步骤S3、识别规划要素模型中的城市要素，提取约束条件，形成电力规划模型；
步骤S4、将电力规划模型和城市模型迭代交互，进行干涉碰撞检测，验证电力规划合理性；
步骤S5、将通过审核后的电网规划方案传输至智慧城市平台补全城市电网规划专题；
步骤S6、平台内通过GIS地理信息系统从可视化、时间模拟等出发，通过热力图和曲线图方式三维展示规划方案。
优选的，所述的场地模型通过城市平台所提供的地理影像数据和BIM数据,通过规划平台中GIS基础地理信息系统,根据提供的数据创建城市BIM模型。
优选的，所述GIS基础地理信息系统提供的数据包括地形表面、行政分区、控规盒子、道路、地下管廊、控制带、用地红线和河道数据。
优选的，所述步骤S3的规划要素模型中包括一般规划要素和关键规划要素。
优选的，所述的一般规划要素包括城市地形表面和现状影像。
优选的，所述的关键规划要素包括控规盒子、用地类型等属性，及道路、地下管廊、控制带、河道和场地围界，所述控规盒子包含的人口要素，所述的关键规划要素模型通过体量表现，关键规划属性通过数据库查询的方式进行存储与查询。
优选的，步骤S3所述的约束条件为关键规划要素，具体包括：
31）控规盒子包括控规盒子的体量模型，及其包含的地块编号、用地性质、用地面积、住宅建设建筑面积、商业服务建筑面积、公共服务设施建筑面积、商务办公服务建筑面积、人口数量，此类关键规划要数，模型数据通过切缓存方式进行存储，属性类数据保存于数据库中，两者间通过唯一ID进行关联；
32）道路、地下管廊等通过模型进行存储，只在平台中生成BIM模型，不考虑相关属性；
33）控制带、河道和场地围界等数据通过*.shp保存，用于在平台内生成面模型；
34)根据上述关键规划要素开展城市配电站选址及选线等电网规划设计，采用kmeans和A*算法得到选址定位及规划路径计算结果。
优选的，所述的步骤S4具体包括以下步骤：
41)根据控规中的开关站点位坐标，校核运用kmeans算法计算所需开关站的点位；
42）运用欧式距离公式根据计算的开关站点位，在控规中选取与计算结果最近的开关站；
43)利用GIS系统中碰撞检测功能，计算电力规划模型与用地范围有无碰撞，如有碰撞则提示规划方案调整。
优选的，所述步骤S5具体包括以下步骤：
51）根据城市模型标准审核输出的电网规划模型，并将审核结果以体检单的形式输出，如审核单有不符合项则修改审核单，直至审核单无异样；
52）将通过审核的模型利用移动介质的方式拷贝给智慧城市，为其补全电网规划专题。
优选的，所述的步骤S6将所述的电网规划方案与城市模型在同一空间共同显示，允许多个规划方案叠加显示，叠加显示元素包括造价和时间信息维度，所述的视点图用于方案评审人员，直观清晰的衡量规划方案。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1）本发明将收集的城市数据，包括城市地理信息、空间信息等图形化信息以及城市关键基础信息等，利用GIS引擎与数据库存储技术将城市信息进行数字化重构，在电网规划系统中构建了与城市发展高度同步的城市孪生模型，再此城市底图上开展电网规划设计，解决了传统电网规划与相关行业信息断层和不畅的问题；
2）基于电网规划中负荷预测、变电站选址定容以及线路路径优化等应用的数据要求，分析城市信息数据中关键要素，确定影响城市电网的规划要素，并根据要素依托Kmeans等算法，建立电网规划模型，以城市数据为基础实现智能电网规划；
3）根据智慧城市对模型的需求审核电网规划模型，通过将过审后的模型提供于城市方，补全城市电网规划专题，与其他市政专业如燃气、水网等共同实现城市一张蓝图干到底的目标；
4）在平台中将电网规划模型与城市模型中规划的用地红线进行碰撞检测，判断电网智能选址方案是否需要调整，并利用平台模拟电力规划模型和城市规划模型，叠加显示多多个规划方案，并根据时间与成本维度校验电网规划的合理性，使规划方案更符合城市实际能源需求，实现电网与城市规划的深度融合。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图；
图2-1为城市规划要素中控规盒子建模示意图，图2-2为控规盒子配套属性查询示意图；
图3-1为选址计算模型的结果示意图，图3-2为与城市地块坐标对比后最终结果示意图；
图4为实施例中整合的电网与城市模型融合示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。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1
本实例以雄安新区容东片区电网规划为例，实施了本发明提供的方法，实施具体过程如下见图1：
本实施例中主要采用GIS软件、PostgreSQL、Revit软件等软件进行协同应用，形成了一套基于智慧城市的电网BIM规划方法，首先利用雄安新区提供的*.shp、*.XDB等数据，运用GIS软件根据不同数据类型建立基础城市模型，通过PostgreSQL存储城市规划相关属性类数据，并将上述两者通过GUID唯一标识码关联，形成整体的城市规划要素模型，其次根据城市规划要素开展电网规划中智能选址、智能选线等计算，形成电网规划方案，待电网设计单位补全数据模型后，再次利用Revit软件进行*.rvt向*.xdb格式进行转换，通过*.XDB模型如库后，实现设计要素在规划阶段的结合，最后将多套规划方案叠加显示，按时间模拟分析不同造价与不同方案对城市规划的支撑合理性，同时为后续不同行业的协同设计开展提供了良好的电网信息化模型基础数据。
本实施例的规划要素模型如图2-1至2-2所示，提取到的关键规划要素有地形影像、控规盒子及其相关属性、行政边界和变电站及退界等数据，其中其中图2-1为城市规划要素中控规盒子建模示意图，图2-2为控规盒子配套属性查询示意图，查询的属性包括面积、容积率、用地类型及人口。
本实施例的电网智能规划示意如图3-1至3-2所示，利用Kmeans算法等实现配电站、电力管线的智能规划，Kmeans的计算结果如图3-1选址计算模型的结果示意图所示。在得到计算结果后，将计算结果与控规中相应点位坐标进行相近度匹配，根据城市实际点位进行匹配，确定变电站选址的最终位置，如图3-2所示。
通过GIS软件整合电网规划模型和城市模型，对整合模型进行三维渲染，通视角切换、时间模拟等方法，采用可视化的方式辅助科学决策，降低由于规划不周而可能造成的损失风险。整合模型的三维模展示如图4所示。
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工作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)
1.一种基于智慧城市数据的电网BIM规划方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、根据城市基础数据创建城市BIM模型及场地模型；
步骤S2、将城市数BIM模型与数据整合，形成支撑城市电网规划的城市模型要素；
步骤S3、识别规划要素模型中的城市要素，提取约束条件，形成电力规划模型；
步骤S4、将电力规划模型和城市模型迭代交互，进行干涉碰撞检测，验证电力规划合理性；
步骤S5、将通过审核后的电网规划方案传输至智慧城市平台补全城市电网规划专题；
步骤S6、平台内通过GIS地理信息系统从可视化、时间模拟出发，通过热力图和曲线图方式三维展示规划方案。
2.根据权利要求1所述的一种基于智慧城市数据的电网BIM规划方法，其特征在于，所述的场地模型通过城市平台所提供的地理影像数据和BIM数据,通过规划平台中GIS基础地理信息系统,根据提供的数据创建城市BIM模型。
3.根据权利要求1所述的一种基于智慧城市数据的电网BIM规划方法，其特征在于，所述GIS基础地理信息系统提供的数据包括地形表面、行政分区、控规盒子、道路、地下管廊、控制带、用地红线和河道数据。
4.根据权利要求3所属的一种基于智慧城市数据的电网BIM规划方法，其特征在于，所述步骤S3的规划要素模型中包括一般规划要素和关键规划要素。
5.根据权利要求4所属的一种基于智慧城市数据的电网BIM规划方法，其特征在于，所述的一般规划要素包括城市地形表面和现状影像。
6.根据权利要求5所属的一种基于智慧城市数据的电网BIM规划方法，其特征在于，所述的关键规划要素包括控规盒子、用地类型属性，及道路、地下管廊、控制带、河道和场地围界，所述控规盒子包含的人口要素，所述的关键规划要素模型通过体量表现，关键规划属性通过数据库查询的方式进行存储与查询。
7.根据权利要求6所述的一种基于智慧城市数据的电网BIM规划方法，其特征在于，步骤S3所述的约束条件为关键规划要素，具体包括：
31）控规盒子包括控规盒子的体量模型，及其包含的地块编号、用地性质、用地面积、住宅建设建筑面积、商业服务建筑面积、公共服务设施建筑面积、商务办公服务建筑面积、人口数量，此类关键规划要数，模型数据通过切缓存方式进行存储，属性类数据保存于数据库中，两者间通过唯一ID进行关联；
32）道路、地下管廊通过模型进行存储，只在平台中生成BIM模型，不考虑相关属性；
33）控制带、河道和场地围界等数据通过*.shp保存，用于在平台内生成面模型；
34)根据上述关键规划要素开展城市配电站选址及选线等电网规划设计，采用kmeans和A*算法得到选址定位及规划路径计算结果。
8.根据权利要求1所述的一种基于智慧城市数据的电网BIM规划方法，其特征在于，所述的步骤S4具体包括以下步骤：
41)根据控规中的开关站点位坐标，校核运用kmeans算法计算所需开关站的点位；
42）运用欧式距离公式根据计算的开关站点位，在控规中选取与计算结果最近的开关站；
43)利用GIS系统中碰撞检测功能，计算电力规划模型与用地范围有无碰撞，如有碰撞则提示规划方案调整。
9.根据权利要求8所述的一种基于智慧城市数据的电网BIM规划方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括以下步骤：
51）根据城市模型标准审核输出的电网规划模型，并将审核结果以体检单的形式输出，如审核单有不符合项则修改审核单，直至审核单无异样；
52）将通过审核的模型利用移动介质的方式拷贝给智慧城市，为其补全电网规划专题。
10.根据权利要求1所述的一种基于智慧城市数据的电网BIM规划方法，其特征在于，所述的步骤S6将所述的电网规划方案与城市模型在同一空间共同显示，允许多个规划方案叠加显示，叠加显示元素包括造价和时间信息维度，所述的视点图用于方案评审人员，直观清晰的衡量规划方案。
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