基于三维技术的工程数字化移交系统初探

吴 磊（1.太原理工大学，山西 太原 030024；2.中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西 太原 030001）

·电力信息技术·

基于三维技术的工程数字化移交系统初探

吴 磊1，2
（1.太原理工大学，山西 太原 030024；2.中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西 太原 030001）

讨论了工程数字化移交系统的背景及其设计目标，工程数学化系统依托三维技术，通过实现可视化交互操作、文档在线查看、设备参数管理等功能，最终为管理者提供辅助决策，实现工程项目全生命周期管理，为工程项目提供数据支撑。

三维技术；工程项目；信息技术

0 引言

随着信息化技术的发展，特别是大数据、互联网+、物联网的快速发展，信息技术已渗透到各行各业。工程管理包含了大量的内容，其涵盖了工程项目整个生命周期的管理，包括工程规划管理、工程设计管理、工程投资管理、工程建设管理和工程使用管理等。为了确保工程各参与方的有效沟通，避免“信息孤岛”，有效充分利用各种信息，必须借助信息化手段。

随着企业转型跨越发展的要求，工程项目建设环境也随之发生了很大变化，需要解决转型过程遇到的各种问题，如设计观念问题、管理制度仍需完善、缺乏进度费用控制经验、信息化管理不健全。设计企业在向国际型工程公司转型的过程中、在开拓总承包项目业务的过程中，必须增强规划统筹能力，提升核心竞争力，更新设计手段，实现设计手段从以二维为主向以三维设计为主转变，在提高设计效率及设计精细化的同时，实现设计过程的数据集成，最终达到数字化手段在工程营销、设计、现场实施、项目移交等工程全过程的深度应用。

随着大量基础设施的投入使用，对于基础设施资产的运营与维护，业主方愈加关注，项目全生命周期管理变得越来越重要，数字化移交逐渐普遍，智慧建设的开展越来越快，而这些也将不断促进基础设施设计与建设单位向业主交付的产品从实物基础设施到数字化智能基础设施的转变[1]。

1 数字化移交系统的目标

1.1 近期目标

从解决实际问题出发，以建设三维可视化、低成本的数字化移交管理系统为近期目标。为解决设计企业缺乏工程管理的经验、缺乏有效的信息化管理工具等问题，改变原有传统的纸质文件传递、项目文档分散在各岗位人员的手中、使用服务器的共享目录来共享文件的工作方式，改善查找文件效率低下，同类型项目资源共享流通困难的状况，建立一套有效的以三维模型为数据中心的、集成工程数据文档的信息化平台。

1.2 远期目标

以建立可应用于工程建设期及运行期、可广泛适用于不同工程类型的数字化工程资产管理平台为远期目标。作为当前成果的延伸，数字化移交及资产管理系统的设计、实现工作将逐步展开。通过系统与施工阶段、运维阶段相应的系统集成，从初期实现设计、施工阶段的数据展示，到贯通设备接口，真正具备采集工程运维阶段的实时数据的功能，最终可以达到通过系统控制各类实时运行设备的目标，为工程项目全生命周期各阶段项目管理提高效率、减低成本。

2 数字化移交系统的主要功能

系统以三维图形引擎为支撑，通过对三维图形及其数据进行预处理，可实现三维数据的输入、存储、检索查询、处理分析、展示的可视管理系统。系统主要功能包括：三维模型在线可视化交互操作，文档在线查看功能，设备参数管理，数据处理，文档关联功能，权限管理。

2.1 三维模型在线可视化交互操作

无需安装专门的浏览三维模型软件，在浏览器端就可查看三维模型，常用的浏览操作有：旋转、放大、缩小、点选、隐藏三维模型。三维模型树结构可与三维模型互相定位查询，点击三维模型中的目录树节点可定位高亮显示三维模型；点选三维模型后，可自动跳转定位到目录树节点。实现双向定位功能，方便定位查找模型。通过输入三维模型名字，可模糊匹配查找，从查找结果中快速定位自己所关心的三维模型。三维显示查询：用户可通过系统提供的三维展示窗口，查看电厂地上建筑物、电力设备设施、地下三维模型；并可通过操作鼠标实现场地漫游、模型放大（离近）、缩小（离远）；通过选择具体的电力设备设施、建筑物、三维管网等查询具体的模型信息；通过旋转视图改变视角实现不同角度的查询检索。

2.2 文档在线查看

将文档与三维模型建立对应的关联关系，选中文档，指定文档的类型，再选择跟文档有关的三维模型名字建立关联关系。在三维模型树中选中三维模型名字节点后，可显示与其关联的相关文档。文档按文件类型分类建立了文档目录树。可查询的数据资料有：设计数据、施工图、竣工图、设计变更单、电力设备设施、地下设施、地上建筑的建设情况，设备参数、维护、维修记录、安装调试数据等庞大的数据[2]。数字化移交的文档往往都是PDF（portable document format） 格式，为方便用户查看，系统利用文档转换接口将便携式文档格式PDF文档转化为可在线查看的文件格式，用户无需安装专门的PDF阅读器，即可直接在线查看所需文档资料。

2.3 设备参数管理及权限管理

系统具有严格的权限管理，可设定不同的用户角色，根据用户的角色，给予不同的操作权限。权限级别高的用户角色可对设备参数进行新增、修改、删除、保存操作；普通用户只能查看设备参数或修改某一指定的设备参数。系统管理员用户可增加平台用户角色以及指定用户角色的操作权限，还可以查看系统中所有存在的角色。系统管理员用户可通过该模块实现新用户添加、设置用户角色，查看系统中已存在的用户。

2.4 数据处理

设计院设计的工厂三维布置设计管理系统PDMS(plant design management system)模型，因为包含的信息量巨大，不太适合在web端展示，所以需要先在三维动画软件 3Dmax（3D studio max） 中创建三维模型；然后将设计好的3Dmax模型导入到专门的模型交互处理软件中，添加交互操作脚本后，最终生成可在网页端使用的三维模型文件。再由管理员导入到工程数字化移交及资产管理系统中。将处理完的三维模型层次列表，导入到系统中，为后面的文档与三维模型创建关联关系做基础。利用转化接口将设计资料、施工记录、运维检修记录等数据文档从PDF格式转换为flash格式swf（shock wave flash）。将excel设备参数数据批量导入到系统中，excel文件中第1行为表头，excel文件列数可以不固定，但是excel中的数据必须与导入的三维模型名字相对应。

系统采用当前主流的web技术开发，无需安装附加插件，用户即可通过各类网页浏览器直接访问系统的数据信息，浏览并操作模型，快速查询定位所需信息，同时还提供了信息统计功能、逻辑查询与图形定位功能等。

3 工程数字化移交系统的效益

3.1 辅助决策

抛弃传统，形成数据信息网，提升管理效率，为管理者提供辅助决策。传统的工程项目建设，资料整理和管理均采用纸介质为信息传递和存储的载体，不论是业主，还是工程公司，在浩繁、堆积如山的工程图纸资料中检索和查阅所需资料。工程数字化移交系统的出现改变了人们的工作方式，将这一工作变得轻松、简单。在任何1台计算机终端，只需轻点几下鼠标，就会出现所需的一切资料，包括整个项目的三维立体模型、设计资料、设备参数，以及设计文件[3]。随着数字化内涵的延伸，工程建设过程中的管理资料及数据，项目投产后的诸多运行记录资料，都将包括在其中，最终成为管理和运行时即时有效的决策参考资料和依据。

3.2 降本增效

引进全生命周期管理，改变观念，节约成本。传统的项目建设，不论是通信工程项目还是变电站建设项目，往往只是以建设过程为对象，关注质量、成本和进度；随着信息化技术及管理水平的提升，业主对项目的管理要求也越来越高，对于工程全生命周期管理的要求也越来越迫切。在项目建设中，将控制一次性建设成本开支变为从全生命周期角度加强成本控制，通过对设备的可靠性、安全性以及运行维护、今后扩建等进行综合分析，把建设、运行成本降到最优、最小化。例如，在变电站项目建设中，采用可靠性较高的组合电气，以达到主要变电设备在寿命周期内无需维修的要求，虽然一次性增加了投入，但后期维护成本降低了；选取自动化程度高的计算机监控系统，以达到无人、少人值守的运行模式。按照“全寿命周期”管理思路建设，与传统变电站建设相比，检修率及维护费用均有很大程度降低，并为后续的工程扩建预留出发展空间，从而减少项目的二次投资。按照变电站运行 30年寿命计算，采用全寿命周期管理的变电站的建设、运营成本，将比传统同类型变电站的建设节省开支近30%[4]。

3.3 数据支撑

以移交系统为载体，服务运维，为智能工程提供数据支撑。数字化移交平台具有良好的开放性，以数字化的形式移交的各类成果，如地理信息模型、三维模型、设计资料档案库等将以数字化平台为载体，服务于巡检、工程抢修等运维工作；同时保证平台与运维时期各信息系统良好集成，共同服务于工程项目的运维阶段。打造完备的数据库，为智能工程提供数据支撑。工程数字化移交及资产系统中海量的基础地理信息数据、原始的设计图纸以及详尽的施工管理过程数据，都将成为智能工程建设的强数据支撑。

4 结束语

工程数字化移交系统的开发应用目前已初具规模，为了更好地服务于工程项目全生命周期管理，还需要进一步深入工程现场，调研现场运行的各种实时系统，深入研究与各系统的接口方式，采集设备运行数据，与现场运行的厂级监控信息系统 SIS（supervisory information system in plant level） 等做系统集成，增加设备模拟检修等功能，为业主决策提供技术参考。通过对工程信息的高效管理和分析，实时评估基础设施资产的运营状况，优化资产的运营效率，并对项目投资活动提供决策支持，提高资产管理水平。

[1]工程全生命周期管理：决胜四大挑战 [J].中国勘察设计, 2013(03)：56-61.

[2]冯德刚.利用三维可视化技术管理电厂地下管网 [J].电力信息化，2006(12)：70-72.

[3]朱凯进.虚拟现实技术在变电站设计中的应用研究 [D].浙江大学，2012：58.

[4]白璐.变电站三维数字化设计的研究及实现 [D].天津大学，2013：53.

Preliminary Study on Engineering Digital Transfer System Based on 3D Technology

WU Lei1,2
（1.Taiyuan University of Technology,Taiyuan,Shanxi030024,China; 2.China Energy Engineering Group Shanxi Electric Power Exploring and Design Institute Co.,Ltd., Taiyuan,Shanxi 030001,China）

This paper discusses the background of engineering digital transfer systemand its designing goal.Based on 3Dtechnology, through realizing the functions of visual interactive operation,online document view,equipment parameter management etc.,it can provide decision-making support for managers and realize life-cycle management of engineering projects,providing data support for the project.

three dimensional technology;engineering project;information technology

TP391.7

A

1671-0320（2017）03-0032-03

2016-12-01，

2017-04-09

吴 磊（1985），女，山西太原人，2007年毕业于山西财经大学信息管理与信息系统专业，工程师，从事电力信息化工作。