桃源水电站三维数字化移交

作者：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 刘军、陈明、李伟

1、项目背景

随着水电行业的发展，在水电站建设过程中实现智能化三维设计，实现数字化移交，提高水电站信息管理水平档次，已经越来越成为水电站建设的焦点。

水电站从建设期转向投产运行期过程中，业主需要从参建各方接收大量的数据，但目前数据移交接收的技术和手段还停留在旧有模式下，且由于基建过程管理与运行维护期管理对生产性资产数据的关注点也不尽相同，且管理人员分属于不同管理团队，团队之间缺乏沟通，导致最后所移交的数据还需要经过大量的人工筛查处理以及手工录入，数据的完整度、可用性得不到有效保障，还远不能满足集约化、标准化、流程化管理的需求。

为提高管理水平，在桃源水电站工程设计中，我院以桃源水电站数字化移交为课题，挑选桃源船闸部分为对象，采用Bentley公司推出的AssetWise Enterprise Bridge（以下简称eB）进行了数字化移交的研究。

2、项目目标

本项目的总体目标是，采用三维设计手段构建工程全信息三维模型，实现全生命周期的数字化管理，涵盖以下内容：

1）根据设计方现有资料、建立水电站全信息模型，为水电站设施设备的可视化管理提供图形支持；

2）建立工程数据中心，将传统二维设计和管理方式产生的零散的图纸、文档和数据记录等与信息三维模型建立关联关系，为电站各类运行维护管理系统提供数据支撑，实现信息快速检索、分类归档，降低使用工程数据的人力和时间成本；

3）实施工程三维数字化移交，为下一步构建工程全生命周期管理系统打好基础。

3、数字化移交步骤

数字化移交以数据库为核心，三维模型为依托，具有精准、直观、高效的特点。其实施步骤如下：

3.1 各专业三维建模

在桃源水电站建设过程中，采用三维设计，各专业配合，利用AECOsim、Substation、OpenPlant、Bentley Raceway and Cable Management（BRCM）等软件精确搭建出桃源水电站三维模型。

　　图1 桃源水电站三维模型总装

3.2 碰撞检查

三维模型完成总装后，对各模块间进行碰撞检查，主要包括：建筑结构与发电设备、管线、电缆、楼梯、门窗等的碰撞。通过碰撞检查，及时修改设计模型，有效降低施工风险，提高施工效率。

3.3 基础数据的导入

1）将建好的桃源水电站模型、i-model、HyperModel等模型的收集、整理、编码和录入；

2）将项目相关的设计合同、设计资料、图档、规范、手册等资料收集、整理和录入；

3.4 基础数据加工

在基础数据导入后，需对基础数据进行加工，分解，主要包括如下内容：

1）基于eB的数据模型原型的建立，包括系统分解、空间分解、工作单元分解、设备类型分解、材料分解、人员类型分解等多维度的数据原型系统的建立；

2）建立各数据原型间的关联关系模型；

3）建立各种台账报表系统。

3.5 基础数据中心的建设

1）建立信息编码体系；

2）设定信息采集深度、规范流程和规则；

3）将采集的基础数据、图档进行关联，实现由图纸到设备材料的查询统计，由设备材料到图纸的查询等；

4） 建立数据审批流程、建立质量检验和移交规则，对往来的基础数据进行权限的审批和质量控制。

5）实现设计数据与设计文档的数字化移交，实现设计资料的有效采集、质量检查和移交控制。

4、成果展示

桃源水电站数字化移交项目，前期以船闸为实例做了部分展示成果（如图2）。

　　图2 eB船闸模型信息展示界面

在船闸实例中，还可通过空间、系统、工程三个维度对信息进行分类展示（如图3）。

　　图3 分维度对信息进行分类展示

在系统中，可以方便展示查看某一设备与之相关的完整信息（如图4）。

　　图4 eB中存储的设备信息

在桃源船闸数字化移交模型中，我们采用BRCM软件对船闸部分进行了电缆敷设和算量。

首先整理计算所需要的电缆清册表，导入BRCM软件中，然后BRCM通过计算，自动完成电缆敷设。在三维图形中，我们可以方便的查看每一根电缆的走向和经过的路径，并及时纠错。

在系统中，我们可以查看到桥架信息，并且驱动三维模型直观的找到相应的桥架。点击与之关联的设备可以查看到通过这段桥架的所有电缆。点击电缆可以找到此条电缆连接的设备及通过的桥架（如图5）。

　　图5 电缆敷设信息实例

5、三维数字化移交的必要性

随着信息技术的发展，水电行业各单位在生产实践中将采用越来越多的数字化手段来辅助生产，但是随着信息化的深入，信息孤岛效应和数据重复建设的情况也越来越明显。数字化移交工作收集了大量项目基础数据，并且分类整理、整合了这些数据，并根据制定的规范、流程，完善了数据关系模型，这可以将各类数据关联起来，有效消除了信息孤岛，避免了数据重复建设。

而采用三维数字化设计手段进行数字化移交，具有高效、直观、智能等特点，在适应水电工程日益复杂、设计周期要求时间短以及数字化移交等要求的同时，三维设计手段更是设计师表达设计思想的利器，是促进项目更高质量，更高效率完成的助推器，更是实现全生命周期管理的必要工具。

采用三维数字化移交，是一种开创性的思路和理念。

1）三维数字化移交是要在整个生产周期对水电工程相关信息进行管理和应用，打破信息瓶颈，从全局进行统筹和规划，针对各个阶段需要掌握的信息进行规定，在信息建设初期就保证了数据的完整性，使各阶段均能获得满足使用要求的数据，避免了信息传递过程中的损失。

2）三维数字化移交过程中，对数据内容和形式进行了统一的定义，使数据具有通用性，为数据的共享和快速复制创造了条件。

3）三维数字化移交可以将已有的，符合规范的数字化成果移交给业主和其他单位，能够大大减少数据重复建设工作，节省在数据建设上的投资。

从以上几个方面来讲，进行三维数字化移交工作都是很有必要的。

6、三维数字化移交的优势

三维数字化移交相对于传统的资料移交方式，有着明显的优势：

1）基于强大的数据库后台，实现所有结构化和非结构化设计数据的综合管理。通过设计工具分别进行二维原理图、三维设备布置、场地、建筑等的设计，完成电气、土建等相关计算校验和材料统计，出具施工图纸。设计成果以数字化型式移交给施工、运行、管理等各部门，达到项目的全生命周期管理。

2）高效、直观、协同的设计方式，可优化设计方案，提高设计质量。

3）工程量可自动精确统计，降低工程造价，方便施工采购有效管理。

4）设计信息与建设期、后期运营管理相关联，可追溯性强，为后期数字化运营提供数据基础。

7、应用前景

1）工程信息综合查询

三维数字化移交开展到后期，依靠强大的数据支撑和完善的规则体系，可通过数据挖掘，构建工程信息综合查询系统，输入关键字即可方便对整个项目的责任单位、安装信息、采购信息、设计报告、计算稿、工作任务、材料信息等进行查询。

2）虚拟设备巡检

利用三维数字化设备构建虚拟巡检系统，与监控系统对接，可实时进行虚拟巡检，及时排查故障，分析故障发生原因。

3）施工进度管理

可根据基础数据进行工程进度管理，进行数据分析等，后期可与虚拟现实技术结合，模拟施工进程，让领导和设计人员对整个施工过程有一个直观化的印象，方便对方案进行调整、修改。

4）多维度成本分析

相对于传统的手工核算方式，eB系统汇总分析能力大大加强，对短周期成本的分析工作量将大大减少，效率高。因为数据动态维护，eB系统做的成本分析将比传统的方法准确性大大提高。因为系统采集了多维度数据，所以可以依据采集的多维度数据，快速进行多维度的成本分析，大大加强成本管控能力。

8、结语

目前部分水电站上已经开始尝试三维数字化移交，但还没有形成行业统一的规范。随着信息化技术的发展，三维数字化移交创新的移交模式将更广泛的为广大业主单位和设计单位接受，这将是管理手段和设计手段的革新。而推广三维数字化移交技术，也将是大势所趋。

参考文献：

[1] 于明国，严福章。 三维数字化设计在宁东-山东±660 kV直流输电示范工程中的应用[J].电力建设，2011

[2] 庄叶凯。 Bentley三维工厂软件在工程设计中的应用[J]. 有色冶金设计与研究，2009

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