數據轉換程序在變電站三維協同設計中的應用

曹 欣 馮 璀 馬彥玲 侯盛文

(中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司，山西 太原 030001)

1 概述

在電網建設形勢新要求要求創新電網設計技術，深化三維設計應用，推進工程建設精益管理，助力電網高質量建設，變電工程專業軟件能夠進行三維設計平臺數據互導、協同設計。

大部分設計院的三維數字化基礎平臺為Bentley Substation、博超STD-R平臺，同時變電站建筑物建模抗震計算和設計出圖又是在結構軟件(如PKPM軟件)完成，亟待解決結構專業在參與三維協同設計過程中的數據互通、簡化建模、數據一致、提高效率是三維設計軟件協同設計的首要問題。

2 數據接口匹配

土建結構設計計算分析中結構分析軟件均采用自己的數據描述，雖然數據描述的格式和結構不同，但分析方法都是基于有限元分析原理，因此描述的對象是基本相同的，包括節點信息、單元信息、約束、荷載等。接下來以PKPM數據接口和Revit接口為例進行匹配說明。

2.1 PKPM數據接口

PKPM軟件是中國建筑科學研究院研發的結構設計軟件，在工程設計領域已被結構專業設計人員廣泛應用。PKPM通過平面建模方式使得設計人員方便快捷的建立三維計算模型，并通過核心分析設計模塊SATWE進行分析設計。

為了與其他三維設計軟件進行數據互通，PKPM正式發布了結構軟件數據接口PDB-IO，該接口可對PKPM的結構數據進行二次開發，提供C++，Fotran兩種接口API,C++使用的方式為：在項目的頭文件中添加pdb_Common_Data.h和pdb_Common_Interface.h兩個頭文件，鏈接庫文件pdb_Common_Interface.lib，將Runtime的動態庫文件拷貝到程序運行目錄內。其中接口包含的結構數據信息如下：

SAP_SYSINFO_IO：獲取模型節點總數、構件總數、層數、靜力工況數、分析計算控制信息、通用參數信息、地震作用信息、結構設計信息的接口；

SAP_COORDINATES_IO：獲取模型中所有節點坐標數組信息接口；

SAP_MATERIALS_IO：獲取模型材料類型及材料定義參數信息接口；

SAP_BAR_SECTIONS_IO：獲取模型截面類型及截面定義參數信息接口；

SAP_IGRID_IO：獲取所有網格起始點、網格弧高等信息接口；

SAP_NELE_IO：獲取各層梁、柱、墻、板等構件數量信息接口；

SAP_ELEDEF_IO：獲取各層梁、柱、墻、板等構件截面號、材料號、節點號、偏心號等構件幾何信息和構件屬性信息接口。

2.2 Revit接口

Revit是一款強大的參數化三維建模半開源軟件，是目前市面上適用范圍最廣的BIM軟件，Revit二次開發接口提供了完整的動態鏈接庫，其中RevitAPI.dll程序集包含了訪問Revit中數據庫的方法，包含了Application，Document，Element，Parameter以及其他相關接口，因此Revit是可以進行二次開發的，開發人員可通過如C#，VB以及C++編程語言進行編程。

本文使用C#編程語言進行開發，創建的項目中需要引用以下應用程序集：

Autodesk.Revit.UI;

Autodesk.Revit.DB;

Autodesk.Revit.UI.Selection;

Autodesk.Revit.ApplicationServices;

Autodesk.Revit.DB.Structure;

Autodesk.Revit.Attributes。

3 接口程序實現

3.1 開發工具

Visual Studio是一個集成開發環境工具集，是最流行的Windows平臺應用程序的IDE，支持多種不同程序語言進行開發，提供高級開發工具、調試功能、數據庫功能等，幫助在各種平臺上快速創建應用程序；C#語言是建立在C++和JAVA基礎上的一門新的語言，是編寫.NET框架的語言。.NET Framework集成了現有產品的特點形成了單一的開發環境中，該環境大大簡化了應用程序的開發。

3.2 數據轉換流程及數據描述

PKPM模型轉換為Revit模型的過程，具體見圖1。

模型數據結構主要為工程結構的數據，包括工程總信息、節點信息、網格信息、截面信息、材料信息、構件信息(梁、柱、墻、板)以及荷載信息(見表1)。

表1 模型數據信息表

3.3 Revit模型復建與匹配

Revit模型復建程序是將MDB.TXT中的數據變為博超軟件工程模型的過程。該程序流程圖見圖2。在Revit中，所有模型的建立都是通過各式各樣的族搭建而成的，通過解析MDB.TXT中的幾何參數，匹配到Revit框架截面族的參數中，即可復建與實際模型相匹配的構件。

4 工程應用

利用本文的方法對新疆某750 kV變電站工程進行三維數據協同設計，該工程是國家電網公司三維設計試點工程。站內建筑有主控通信樓，各級繼電器小室以及安保器材室、警衛室、生活泵房等輔助建筑。以上房屋均考慮抗震設計計算并通過PKPM數據接口完成數據導入至三維博超設計平臺完成協同設計。以下為PKPM模型數據和使用本文開發的Revit接口得到的繼電器小室博超三維模型(如圖3所示)，由圖3可知數據接口導接完美實現。

通過數據接口將模型中梁、柱、板的混凝土保護層、配筋信息也如實反映至三維設計平臺中(見圖4)。本接口使用完全滿足了國網三維設計工程需要。

5 結語

本文論述了一種PKPM模型數據接口在三維設計平臺中的技術方案即使用PKPM數據轉換接口獲取工程模型的數據屬性，再利用Revit API進行開發實現了PKPM數據模型轉換到三維設計平臺軟件的接口軟件。

通過工程實例說明，該開發軟件使轉換的結構模型數據準確，滿足了國網三維協同設計的需求，對于以PKPM、博超軟件STD-R為主要設計平臺的用戶，該軟件具有三維設計創新意義。