變電工程三維設計自動成圖技術研究

朱曉東 岳毛毛

（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）

0.引言

國家電網公司從2020年全面推行輸變電工程三維設計以來，對正向三維設計（各專業協同設計完成三維模型，從三維模型中抽取符合現場施工要求的二維圖紙）的要求越來越高。在尚無三維設計制圖標準的情況下，交付的二維圖紙仍必須符合國家的二維制圖規范和標準。從目前國內最常使用的變電工程三維設計軟件來看，出圖成果質量較差且還不能完全滿足現行二維制圖標準的要求，大部分圖紙還需采用CAD軟件再次進行處理。相較于國內，國外發達國家大多數項目已經可以利用Revit軟件直接出圖，基本不再使用CAD，只在少數基礎設施項目中，由于軟件功能的限制，會采用CAD出圖、Revit建模的方式[1]。

為提高三維設計模型抽取圖紙的質量，國內諸多院校及企業對該方面技術進行了大量研究，宋士龍，吳真結合實際工程，總結出建筑工程給排水專業的Revit出圖流程，提出目前給排水專業三維出圖在系統軸測圖、遮擋、材料表、圖例等方面存在的問題，并給出解決方案[2]。楊小龍、吳貴春針對Revit三維設計軟件應用于大型水電站廠房三維設計存在的問題開展研究，實現水電站廠房從三維建模到三維出圖等全流程三維設計，并做了二次開發[3]。張遠艷等人研究了ВIM模型圖紙表達需要規定的內容，并以Revit軟件為平臺，研究了ВIM模型輸出二維圖紙的出圖流程及出圖要點，并以某建筑工程為示例進行了應用。綜上所述，現階段我國對于三維設計模型自動成圖技術在各個行業均有一定的研究，但針對于變電工程三維出圖技術尚屬空白。

基于此，本文以變電工程三維設計出圖為著手點，研究基于Revit軟件的自動成圖技術，以提高變電工程三維設計出圖成果質量，提升出圖效率。

1.變電工程三維設計出圖現狀

根據國網公司三維設計標準《QGDW 11798.1—2017_輸變電工程三維設計技術導則第1部分：變電站（換流站）》規定，以下圖紙必須從三維設計模型中抽取：電氣總平面布置圖、電氣各區域平斷面圖、土建總平面布置圖、各建筑物平立剖面圖、設備架構基礎等平面布置圖。

目前國內變電工程三維設計出圖模式主要有以下2種：（1）從三維設計軟件通過調整不同的視圖來抽取相應的二維圖紙，直接利用三維軟件提供的功能手動完成標注、說明、圖例等圖面其他信息整理，后導出dwg圖紙；（2）僅從三維設計軟件抽取模型外形信息，導出dwg圖紙后，利用CAD進行圖面其他內容的二次完善。由于第一種方式需要對三維設計軟件熟練掌握，大部分圖紙導出后仍需用CAD軟件進行圖框、簽署等后續符合協同校審平臺內容補充，所以基本上90%的設計人員都是采用第二種方式。這樣就會帶來出圖工作量大、設計周期長、圖模不一致等問題，也是目前推動正向三維設計的最大阻力。

2.基于Revit軟件自動成圖技術的研究與實現

Revit軟件由Autodesk公司開發，是全球建筑工程領域最常用的ВIM(Вuilding Infomation Modeling，建筑信息模型)軟件平臺[4]。Revit軟件提供了豐富易用的二次開發接口，目前國內變電工程三維設計平臺有將近一半也是基于Revit進行了本地化、行業化的二次開發。以下基于我院所采用的變電工程三維設計平臺（以下簡稱STD-R）及Revit軟件自身從視圖樣板、圖框定義等方面進行深入研究，并二次開發實現從三維模型抽取圖紙過程中一些提高效率、提高質量的關鍵技術。

2.1 視圖樣板

由于Revit軟件中自帶的樣板文件是針對大眾化需求，不符合我院變電站工程設計出圖習慣及要求。為保證出圖成果質量，經過探索研究建立起了一套符合變電站工程制圖規定及出圖習慣的本地化標準樣板文件。該樣板文件中規定了Revit項目中各個圖元的屬性，如線寬、各材質填充樣式、度量單位、字高、標注樣式等。該樣板文件針對各專業、各圖紙類型（如電氣總平面、土建總平面、電氣間隔斷面圖、建筑平立剖面圖等）進行了分類并二次開發加入彈框下拉選擇，用戶在工具欄點擊配置按鈕選擇對應的模板即可。

2.2 圖框定義

根據我院常用的標準圖框dwg文件、會簽欄dwg文件制作相應的圖框族、會簽欄族，將項目名稱、圖紙名稱、圖號用Revit自帶參數標簽進行定義，版次、比例、階段、日期、頁碼等具有我院特性等文字信息用共享參數標簽進行定義。并通過二次開發實現項目名稱、階段信息從STD-R平臺項目中自動獲取，實現圖框自動識別圖幅大小套用并一鍵生成圖紙，同時可選取是否含有會簽欄，若有自動進行圖面布置。

2.3 圖紙說明

在圖紙中經常需要加入成段的文字來對圖面內容進行補充說明，如利用Revit自身的文字注釋功能，需要每次輸入完成后調整文字樣式等屬性，操作比較煩瑣，對軟件使用人員有一定的要求。而且對于每個專業，常用的圖紙說明具有一定的重復性，可以整理后形成共用的模板。

針對這個問題，我們進行了二次開發，將常用的圖紙說明文字按照專業、圖紙整理成多個txt文件，并存放于服務器。前端通過點擊按鈕下拉選擇，每個人看到的圖紙說明模板都一致，進一步保障了圖紙的出手質量。將選擇好的圖紙說明布置到圖面后，可以根據本圖紙的實際情況再進行修改調整。

2.4 圖例

變電工程常用圖例基本上按照變動頻率可以分為兩種：一種是電氣設備圖例，跟隨生產廠家變化，基本每個工程都不太一樣；第二種是圖面上的一些相對固定的圖例，比如土建總圖中的道路、電纜溝，豎向布置上的建筑物室內地坪標高、場地排水坡度等。

針對第一種情況，在每個工程都根據不同的設備創建二維圖例族顯示工作量太大，不太現實。我們采用的解決辦法是自動獲取平面視圖中每個設備的正投影圖片，導出到本地文件夾，然后通過再次選擇導入圖片的方式布置到圖面上。第二種情況就是建立固定的二維圖片，為了圖面排版方便進行了二次開發，方便用戶選擇一鍵布置到調整好的視圖中。當然，一些簡單的箱柜圖例，也利用Revit的二維族進行了固化。

2.5 表格

設備材料表、明細表、設備支架基礎一覽表等表格是設計成品圖紙中不可缺少的部分，變電工程三維設計最大的好處就是可以自動統計材料，節省人工統計工作量，并減少錯誤。但是目前的三維模型并不能完全覆蓋材料表中要求的所有材料，對現有軟件STD-R生成的設備材料表有時還需要根據設計習慣合并、調整順序、增加局部細小材料等操作；而對于設備、支架基礎一覽表現有軟件更是無法自動統計生成表格。

鑒于上述原因，我們重點對電氣一次設備材料表、土建設備支架一覽表進行分析，分別做了二次開發，保證生成的表格可自動套取在圖面上，并固定于圖面右上角，表格寬度與圖框簽署欄保持一致。電氣設備材料表我們主要獲取STD-R生成的材料表，并讀取到可編輯表格內，提供增、刪、調整順序功能，調整完畢后保存寫入圖面。土建設備支架一覽表的生成由于基礎本身沒有帶入設備名稱等屬性，所以首先需要將相應的設備、支架模型rvt文件進行鏈接，程序自動讀取每個基礎上部的設備、支架，然后按照規則整理生成表格、寫入基礎的編號屬性，并完成基礎的圖面標注。

當然針對一些無法從模型讀取的表格，也研究開發了自定義表格功能，可以像在excel中操作一樣編輯需要的表格并放置在圖面合適的位置。

2.6 快速標注

按照二維制圖規范在模型視圖制作完成后，需要對模型視圖中各構件的類型（系統）、尺寸、標高等進行原位標注、坡度標注，以及與墻、柱、軸線進行定位標注。按標注形式主要可分為3類：坡度標注、原位標注、定位標注。標注過程應注意標注的整齊性和美觀性，盡可能地不遮擋其他管線、設備、基礎等圖面內容，且圖紙標注應表達完整且具有指導施工作用。

研究分析各專業要求抽取圖紙的圖面標注內容，通過開發軸網標注、批量標注、特定標注等功能（見圖1），盡可能實現圖面的快速標注，提高出圖效率。

圖1 各標注功能示意圖

3.工程應用及其他問題研究

本文的研究成果基于實際工程模型進行開發測試，并已應用于我院某戶外500kV變電站和某戶內220kV變電站施工圖設計階段的三維出圖，抽取了電氣一次、土建、建筑專業要求圖紙，滿足施工圖制圖規范要求，大幅提高了三維設計的出圖效率。

但是，從三維模型中抽取的圖紙往往僅是一個卷冊中的一部分圖紙，目前設計行業基本都是按照卷冊為單位進行圖紙的校審流轉。對于這個問題，我們對STD-R和勘察設計校審平臺之間也進行了接口開發，可以直接從三維設計平臺端發起“成品校審”流程，也可以向已發起的同一卷冊“成品校審”流程中加入新抽取的圖紙，同其他二維圖紙一并進入流程流轉最后完成簽署、批量轉PDF等其他操作，從一定程度上避免了再次打開CAD手動調整圖紙導致的圖模不一致的錯誤。

4.結語

隨著國家電網公司對輸變電工程三維設計的進一步推進，三維設計技術在工程全生命周期應用的逐步推廣，三維設計出圖經驗的積累，制圖標準的制訂及相關本土化軟件功能的逐漸完善，相信從三維模型中抽取施工圖紙將不再是阻力，三維設計技術也將會得到廣泛應用。