CN113849885A - 一种基于bim的输变电工程用gim数字模型建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于BIM的输变电工程用GIM数字模型建模方法，涉及三维建模技术领域。本发明包括如下步骤：对输变电工程进行实测绘制输变电工程的CAD二维实测素描图，将CAD二维实测素描图导入BIM三维建模工具建立BIM三维模型，运用BIM三维几何图像计算工具，利用BIM可视化编程工具在GIM三维图形工具的基础上，生成输变电工程GIM数字模型，并对输变电设备状态和运行环境的实时监测、预警和评估功能，形成信息共享平台。本发明提高了输变电工程的智能化程度和监控力度。
Description
技术领域
本发明属于三维建模技术领域，特别是涉及一种基于BIM的输变电工程用GIM数字模型建模方法。
背景技术
随着时代的进步，传统的输变电工程设计以及输变点运行维护等现状已经无法满足当下信息化、智能化的需求，贯穿整个项目全生命周期的数字化信息模型的建立十分必要和迫切，需要一种权限的数字化设计，以模型作为载体，使管理者能够随时获取整个输变电工程完整的数据资料，从而保证项目的信息准确完整和运行安全。在GIM的概念提出之前，建筑行业信息模型，即BIM(Building Information Model)概念已经相对成熟，其主要是以建筑信息为核心所建立的三维模型，在该模型中，我们可以获取收到建筑的设计信息，每以构建的功能以及在整个模型中所起的作用等。除此之外，建筑在建设工程中的进度监测，以及在使用过程中的维护信息都在该模型中可以囊括，也就是说，整个建筑的生命周期内的所有信息都可以整合到BIM模型中。
BIM模型可以涵盖建筑生命周期内的全程信息并达到共享的目的，但应用到电网输变电项目中则遇到了很多问题，主要是因为电网是一个复杂的系统，拥有众多复杂的设备，而建筑信息模型所反应的是单个建筑的信息，在应用到输变电项目时，无法满足电网网络化、交叉化等需要。所以近年来行业内开始推出GIM标准的概念。此概念主要是通过数字化的设计手段，对电网设备、杆塔线路等进行三维设计，并可以为工程业主提供带设备属性信息的三维模型，对于设计的文件、管理的文档以及维护资料提供实时的依据，集成了信息技术、网络技术和建模技术的融合贯通，可以有效的知道输变电工程数字化设计推广应用工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于BIM的输变电工程用GIM数字模型建模方法，通过对输变电工程进行实测绘制输变电工程的CAD二维实测素描图，将CAD二维实测素描图导入BIM三维建模工具建立BIM三维模型，生成输变电工程GIM数字模型，解决了现有的输变电工程设计以及输变点运行维护智能化程度、网络化程度不足的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种基于BIM的输变电工程用GIM数字模型建模方法，包括如下步骤：
步骤S1：对输变电工程进行实测，进行多位置、多角度、多方位的方法模拟输变电工程的实际情况；
步骤S2：准确记录输变电工程所需的电器设备，并绘制输变电工程的CAD二维实测素描图；
步骤S3：CAD二维实测素描图导入BIM三维建模工具，并根据控制点坐标，得到BIM三维模型；
步骤S4：利用BIM可视化编程工具在BIM三维图形工具的基础上，根据三维几何图形算法计算生成导线曲线；
步骤S5：输变电工程GIM数字模型创建，运用BIM三维几何图像计算工具，利用BIM可视化编程工具在GIM三维图形工具的基础上，生成输变电工程GIM数字模型；
步骤S6：规范各类输变电设备转台检测设备的数据处理，构建输变电工程设备监测系统，进行输变电设备状态和运行环境的实时监测、预警和评估功能，形成信息共享平台。
优选地，所述步骤S1中，输变电工程的建立包括可行性研究阶段、初步设计阶段、施工图阶段和竣工图阶段。
优选地，所述步骤S2中，电器设备包括变压器、导线、绝缘子、互感器、避雷器、隔离开关、断路器、电容器、套管、阻波器、电缆、电抗器和继电保护装置。
优选地，所述步骤S3中，CAD二维实测素描图导入BIM三维建模工具前，需要将实测素描剖面图分图层处理，生成完整的CAD实测电器设备图；根据电器设备竣工图确定电缆的连接位置，以同一排为同一编号进行电缆连接，完成导线的连接处理；并根据电器设备编号进行逐一保存，并按照地理坐标确定模型的基点。
优选地，所述步骤S4中，生成导线曲线是根据三维几何图形算法生成导线的平面投影，根据电器设备之间平面投影线上求出每个设备之间的定位点，利用几何图形相交算法，求出每个导线所属的设备之间的接口。
优选地，所述步骤S5中，创建输变电工程GIM数字模型的基本步骤如下：
步骤S51：打开GIM建模工具，创建一个新的Symbol符号并赋予设备名称及描述；
步骤S52：定义设备起始插入点，并可以定义设备部件与子设备部件的从属关系和子部件的插入位置；
步骤S53：选择基本图元选项卡，选择基本图元建立设备外形，放置时定义放置位置；
步骤S54：设备添加完成时，为设备添加基本摄像以及GIM参数属性。
优选地，所述输变电工程GIM数字模型创建是构建以GIM为基础的工程数据库，将信息流和业务流融合，消除信息孤岛，实现设计文件和各应用平台之间的互联互通；建立输变电工程运行设备的三维数字化模型，涵盖结构化和非结构化的数据框架，通过以模型为载体，结合不同的信息采集手段对设备进行信息化管理，建立的GIM数据接口实现设备采购、生产、运输和安装数据的共享整合，结合在线监测技术进行设备运行阶段的信息采集。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过对输变电工程进行实测绘制输变电工程的CAD二维实测素描图，将CAD二维实测素描图导入BIM三维建模工具建立BIM三维模型，运用BIM三维几何图像计算工具，利用BIM可视化编程工具在GIM三维图形工具的基础上，生成输变电工程GIM数字模型，并对输变电设备状态和运行环境的实时监测、预警和评估功能，形成信息共享平台，提高了输变电工程的智能化程度和监控力度。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明的一种基于BIM的输变电工程用GIM数字模型建模方法步骤图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种基于BIM的输变电工程用GIM数字模型建模方法，包括如下步骤：
步骤S1：对输变电工程进行实测，进行多位置、多角度、多方位的方法模拟输变电工程的实际情况；
步骤S2：准确记录输变电工程所需的电器设备，并绘制输变电工程的CAD二维实测素描图；
步骤S3：CAD二维实测素描图导入BIM三维建模工具，并根据控制点坐标，得到BIM三维模型；
步骤S4：利用BIM可视化编程工具在BIM三维图形工具的基础上，根据三维几何图形算法计算生成导线曲线；
步骤S5：输变电工程GIM数字模型创建，运用BIM三维几何图像计算工具，利用BIM可视化编程工具在GIM三维图形工具的基础上，生成输变电工程GIM数字模型；
步骤S6：规范各类输变电设备转台检测设备的数据处理，构建输变电工程设备监测系统，进行输变电设备状态和运行环境的实时监测、预警和评估功能；并将监测系统与GIM进行整合，构建以电网信息模型为基础的工程数据库，推动建设、运行等应用层的信息关联，并最终融合输变电工程规划、建设、运行阶段的信息流和业务流，形成信息共享平台。
以输变电工程使用的杆塔为例:通过设计单位设计确定杆塔的基本参数要求、总体外型尺寸要求及相关地理信息数据,提出三维数字化模型；设计方案审查后,确定主要技术参数信息,主要以结构化数据存储在模型中,设计单位将信息传递给物资采购平台；在确定生产厂家后,由设计单位将有关生产制造信息录人到模型中,并将模型和有关图纸进--步提交给施工平台和施工管理平台；施工单位和建设管理单位将施工情况补充完善,由设计单位将包含竣工图及前期全部内容的信息移交给运行单位；根据杆塔检修、运维的数据,实现对设备全寿命周期的管控；通过以输变电工程中的变电站设备、线路杆塔为切入点，可分析工程中的大量数据，从而梳理出输变电工程建设截断各个信息平台之间的共同点，进而构建出可视、全寿命周期的输变电管理应用平台。
其中，步骤S1中，输变电工程的建立包括可行性研究阶段、初步设计阶段、施工图阶段和竣工图阶段。
其中，步骤S2中，电器设备包括变压器、导线、绝缘子、互感器、避雷器、隔离开关、断路器、电容器、套管、阻波器、电缆、电抗器和继电保护装置；
导线的主要功能就是引导电能实现定向传输。导线按其结构可以分为两大类：一类是结构比较简单不外包绝缘的称为电线；另一类是外包特殊绝缘层和铠甲的称为电缆。电线中最简单的是裸导线，裸导线结构简单、使用量最大，在所有输变电设备中，它消耗的有色金属最多。电缆的用量比裸导线少得多，但是因为它具有占用空间小、受外界干扰少、比较可靠等优点；
变压器是利用电磁感应原理对变压器两侧交流电压进行变换的电气设备；开关设备的主要作用是连接或隔离两个电气系统；高压绝缘子的作用是支撑或悬挂高电压导体；互感器作用是将变电站高压导向对地电压或流过高电压导线的电流按照一定的比例转换为低电压或小电流，从而实现对变电站高压导线对地电压和流过高电压导线的电流的有效测量。
其中，步骤S3中，CAD二维实测素描图导入BIM三维建模工具前，需要将实测素描剖面图分图层处理，生成完整的CAD实测电器设备图；根据电器设备竣工图确定电缆的连接位置，以同一排为同一编号进行电缆连接，完成导线的连接处理；并根据电器设备编号进行逐一保存，并按照地理坐标确定模型的基点。
其中，步骤S4中，生成导线曲线是根据三维几何图形算法生成导线的平面投影，根据电器设备之间平面投影线上求出每个设备之间的定位点，利用几何图形相交算法，求出每个导线所属的设备之间的接口。
其中，步骤S5中，创建输变电工程GIM数字模型的基本步骤如下：
步骤S51：打开GIM建模工具，创建一个新的Symbol符号并赋予设备名称及描述；
步骤S52：定义设备起始插入点，并可以定义设备部件与子设备部件的从属关系和子部件的插入位置；
步骤S53：选择基本图元选项卡，选择基本图元建立设备外形，放置时定义放置位置；
步骤S54：设备添加完成时，为设备添加基本摄像以及GIM参数属性。
其中，输变电工程GIM数字模型创建是构建以GIM为基础的工程数据库，将信息流和业务流融合，消除信息孤岛，实现设计文件和各应用平台之间的互联互通；建立输变电工程运行设备的三维数字化模型，涵盖结构化和非结构化的数据框架，通过以模型为载体，结合不同的信息采集手段对设备进行信息化管理，建立的GIM数据接口实现设备采购、生产、运输和安装数据的共享整合，结合在线监测技术进行设备运行阶段的信息采集。
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种基于BIM的输变电工程用GIM数字模型建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：对输变电工程进行实测，进行多位置、多角度、多方位的方法模拟输变电工程的实际情况；
步骤S2：准确记录输变电工程所需的电器设备，并绘制输变电工程的CAD二维实测素描图；
步骤S3：CAD二维实测素描图导入BIM三维建模工具，并根据控制点坐标，得到BIM三维模型；
步骤S4：利用BIM可视化编程工具在BIM三维图形工具的基础上，根据三维几何图形算法计算生成导线曲线；
步骤S5：输变电工程GIM数字模型创建，运用BIM三维几何图像计算工具，利用BIM可视化编程工具在GIM三维图形工具的基础上，生成输变电工程GIM数字模型；
步骤S6：规范各类输变电设备转台检测设备的数据处理，构建输变电工程设备监测系统，进行输变电设备状态和运行环境的实时监测、预警和评估功能，形成信息共享平台。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的输变电工程用GIM数字模型建模方法，其特征在于，所述步骤S1中，输变电工程的建立包括可行性研究阶段、初步设计阶段、施工图阶段和竣工图阶段。
3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的输变电工程用GIM数字模型建模方法，其特征在于，所述步骤S2中，电器设备包括变压器、导线、绝缘子、互感器、避雷器、隔离开关、断路器、电容器、套管、阻波器、电缆、电抗器和继电保护装置。
4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的输变电工程用GIM数字模型建模方法，其特征在于，所述步骤S3中，CAD二维实测素描图导入BIM三维建模工具前，需要将实测素描剖面图分图层处理，生成完整的CAD实测电器设备图；根据电器设备竣工图确定电缆的连接位置，以同一排为同一编号进行电缆连接，完成导线的连接处理；并根据电器设备编号进行逐一保存，并按照地理坐标确定模型的基点。
5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的输变电工程用GIM数字模型建模方法，其特征在于，所述步骤S4中，生成导线曲线是根据三维几何图形算法生成导线的平面投影，根据电器设备之间平面投影线上求出每个设备之间的定位点，利用几何图形相交算法，求出每个导线所属的设备之间的接口。
6.根据权利要求1所述的一种基于BIM的输变电工程用GIM数字模型建模方法，其特征在于，所述步骤S5中，创建输变电工程GIM数字模型的基本步骤如下：
步骤S51：打开GIM建模工具，创建一个新的Symbol符号并赋予设备名称及描述；
步骤S52：定义设备起始插入点，并可以定义设备部件与子设备部件的从属关系和子部件的插入位置；
步骤S53：选择基本图元选项卡，选择基本图元建立设备外形，放置时定义放置位置；
步骤S54：设备添加完成时，为设备添加基本摄像以及GIM参数属性。
7.根据权利要求1所述的一种基于BIM的输变电工程用GIM数字模型建模方法，其特征在于，所述输变电工程GIM数字模型创建是构建以GIM为基础的工程数据库，将信息流和业务流融合，消除信息孤岛，实现设计文件和各应用平台之间的互联互通；建立输变电工程运行设备的三维数字化模型，涵盖结构化和非结构化的数据框架，通过以模型为载体，结合不同的信息采集手段对设备进行信息化管理，建立的GIM数据接口实现设备采购、生产、运输和安装数据的共享整合，结合在线监测技术进行设备运行阶段的信息采集。
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