水利水電工程三維數字化設計及實踐?
水利水電工程三維數字化設計平臺的建設
1.平臺架構HydroStation平臺架構主要包括三個部分,即三維設計標準體系、三維設計應用軟件以及基礎框架,按照工程專業協同領域進行劃分,主要包括三個方面:①工廠三維設計系統,如給排水工程、暖通工程、照明工程、電氣工程、水機工程等。②樞紐三維設計系統,如觀測、地質、施工、廠房以及大壩等。③地質三維勘察系統,如巖土、物探、水文、地質以及測繪等。工廠、樞紐以及地質三維數字化協同設計的整體解決方案是壹體的,通過協同平臺ProjectWise與CAD平臺MicroStation***同完成交叉設計中模型校審以及資料互提等工作。該平臺能夠有效的滿足水利水電工程未來水電站全生命周期管理、網絡運行、設計標準管理、異地協同管理以及多專業交叉等需求。水利水電工程三維數字設計平臺的基本框架主要包括:數據服務架構(基於ECFramework數據總線技術)、核心模型儲存架構(采用DGN格式)、圖形基礎和系統平臺(基於ProjectWise與MicroStation)。系統架構包括四層,即專業應用層、應用平臺層、中間層以及服務層:①專業應用層,該層主要包括三個板塊,即工程系統、工程樞紐以及地質勘測,根據專業應用環境完成相應的三維軟件設計工作。②應用平臺層,該部分由ECFramework的數據訪問框架和MicroStation***同組成,進而為設計人員提供統壹的數據服務架構以及基礎環境,保證信息模型創建的統壹性。③中間層,該層主要是為三大系統提供相關的數據支撐服務,實現各專業設計的無縫***享。④服務層主要包括專業數據庫服務、托管工作空間服務以及ProjectWise組成,職責是為三大系統提供推送服務、設計標準管理、數據服務以及協同服務等。
2.三維設計軟件該平臺采用SQLServer、ProjectWise以及MicroStation等基礎軟件構建,組成部分包括新技術標準體系、三維設計應用軟件以及基礎框架,其中基礎框架主要包括成果自動發布、技術標準推送以及數據庫訪問中間件等。現階段,平臺的核心軟件包括五個方面:①ReStation,由統壹平臺架構組成具有材料報表再符號化、鋼筋圖自動化輸出、布筋隨結構變化動態更新以及設計標準自檢等功能的三維設計系統,能夠和多種結構分析軟件進行無縫連接。②DigitalElements,由統壹平臺架構組成帶有設備屬性、出圖符號以及三位模型的元件庫,對國內新的產品標準進行整合,包含給排水、暖通工程、電氣工程等眾多元器件。③PlantDesigner,由統壹平臺架構組成包括圖紙自動標註、電氣埋管設計、建築裝修以及設備布置等功能的工廠三維設計系統,能夠實現水機工程、暖通工程、電氣工程以及廠房的三維協同設計,並且還能夠解決傳統水利水電工程設計過程中繪圖工作量大、漏洞問題突出以及流程復雜等問題。④CivilDesigner,由統壹平臺架構組成包括地塊、洞群以及邊批設計等功能的樞紐三維設計系統,可以完成貫穿樞紐布置設計、地質全信息三維模型以及地形協同設計,有效的解決傳統布置方案壹體化仿真計算、方案比選速度慢等問題。⑤GeoStation,由統壹平臺架構組成具有網絡查詢統計、模型計算分析、數據驅動建模、數據庫管理等功能的地質三維系統,能夠實現水利水電工程勘測、設計三維協同壹體化設計。
3.標準體系標準化是水利水電工程協同設計的前提和基礎,同時也是專業之間和專業內部數據相互轉換和利用的必要條件。該三維數字化設計平臺通過後臺標準向設計人員推送相關的數據信息。該三維數字化設計平臺的壹大特色是Workspace,能夠將推送的標準化配置劃分為五個不同的級別,即User、Project、Site、Aplication以及System。現階段,根據專業設計的實際需求以及相關經驗,總***制定了20多項設計標準,涉及的內容包括產品標準、管理標準、工作流程以及技術方法等方面,利用該三維數字化設計平臺能夠實現標準化設計和配置,能夠提供五個不同級別(即專業、項目、項目群、系統以及平臺)的標準推送,項目內容包括100余項,如建模出圖模板、屬性、模板色彩數據庫、標準土層、符號庫、設備數據庫以及軟件配置等。同時,用戶可以根據自己的實際需求利用客戶端進行自行配置。
4.平臺遠程部署該水利水電工程三維數字化設計平臺具有分布式部署功能,能夠實現跨地域勘測和設計。根據長期實踐應用經驗,創建了符合水利水電工程實際狀況和需求的分布式部署方案,有效的解決在帶寬條件相對較低時,異地服務、客戶端和主服務器之間的標準配置環境無法實現數據實時同步和自動推送等問題。因此,設計的三維數字化平臺不受環境、時間以及地形的限制,能夠實現水利水電工程的標準化三維設計。根據實踐表明,水利水電工程現場網絡的帶寬為2MB時,該平臺可以滿足40人以內的設計團隊的實際需求。平臺部署方案如圖1所示,該平臺能夠解決企業生產水平低、差旅成本較高、人力資源短缺以及生產資源有限等問題。
水利水電工程三維數字化設計平臺的工程應用以及效果
1.應用狀況該三維數字化設計平臺被廣泛的推廣和應用在眾多領域,例如閑林辦公基地、杭州地鐵、績溪抽蓄、白鶴灘等眾多大型工程項目中,涉及的領域包括工民建工程、市政交通工程、水利水電工程等,尤其是該三維數字化設計平臺在水利水電工程領域的應用,能夠有效的提高生產效率,解決實際設計和施工過程中面臨的眾多問題。現階段,該三維數字化設計平臺還被10余家單位(如中南勘測設計研究院等)所應用,都取得了良好的應用效果。
2.應用效益通過該三維數字化設計平臺應用在水利水電工程設計中,能夠有效的節約社會資源、培養大量的技術型人才、縮短設計和施工周期、降低風險發生概率、提高產品質量以及提高生產效率等,其社會效益非常顯著。按照專項審計報告,2009-2011年,該三維數字化設計平臺被推廣和應用在20余項大型工程項目設計和施工中,勘察設計產值增加3.6億元,產品設計差錯率降低了79%,和傳統方法相比,生產效率提高了40%左右,具有非常顯著的經濟效益。
綜上所述,通過建設三維數字化設計平臺,並將該三維數字化設計平臺應用在水利水電工程勘測設計中,能夠有效的解決傳統方法的各種弊端或者問題,如各專業的碰、漏以及錯等問題,顯著的提高水利水電工程設計水平、效率、質量,具有非常顯著的社會效益,同時在眾多領域的實踐應用經驗表明,該三維數字化設計平臺具有非常顯著的經濟效益,顯著降低設計成本,具有非常廣泛的推廣和應用價值。此外,為了推動三維數字化技術的發展和應用,三維數字化設計平臺還應該好施工管理壹體化相結合,根據水利水電工程施工現場的實際狀況和管理需求,創建相應的三維模型,實現設計、施工以及管理的壹體化,更好的滿足工程實際需求,提高平臺的實用性,創造更高的社會效益和經濟價值。
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