变电工程三维设计自动成图技术研究

朱晓东 岳毛毛

（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）

0.引言

国家电网公司从2020年全面推行输变电工程三维设计以来，对正向三维设计（各专业协同设计完成三维模型，从三维模型中抽取符合现场施工要求的二维图纸）的要求越来越高。在尚无三维设计制图标准的情况下，交付的二维图纸仍必须符合国家的二维制图规范和标准。从目前国内最常使用的变电工程三维设计软件来看，出图成果质量较差且还不能完全满足现行二维制图标准的要求，大部分图纸还需采用CAD软件再次进行处理。相较于国内，国外发达国家大多数项目已经可以利用Revit软件直接出图，基本不再使用CAD，只在少数基础设施项目中，由于软件功能的限制，会采用CAD出图、Revit建模的方式[1]。

为提高三维设计模型抽取图纸的质量，国内诸多院校及企业对该方面技术进行了大量研究，宋士龙，吴真结合实际工程，总结出建筑工程给排水专业的Revit出图流程，提出目前给排水专业三维出图在系统轴测图、遮挡、材料表、图例等方面存在的问题，并给出解决方案[2]。杨小龙、吴贵春针对Revit三维设计软件应用于大型水电站厂房三维设计存在的问题开展研究，实现水电站厂房从三维建模到三维出图等全流程三维设计，并做了二次开发[3]。张远艳等人研究了ВIM模型图纸表达需要规定的内容，并以Revit软件为平台，研究了ВIM模型输出二维图纸的出图流程及出图要点，并以某建筑工程为示例进行了应用。综上所述，现阶段我国对于三维设计模型自动成图技术在各个行业均有一定的研究，但针对于变电工程三维出图技术尚属空白。

基于此，本文以变电工程三维设计出图为着手点，研究基于Revit软件的自动成图技术，以提高变电工程三维设计出图成果质量，提升出图效率。

1.变电工程三维设计出图现状

根据国网公司三维设计标准《QGDW 11798.1—2017_输变电工程三维设计技术导则第1部分：变电站（换流站）》规定，以下图纸必须从三维设计模型中抽取：电气总平面布置图、电气各区域平断面图、土建总平面布置图、各建筑物平立剖面图、设备架构基础等平面布置图。

目前国内变电工程三维设计出图模式主要有以下2种：（1）从三维设计软件通过调整不同的视图来抽取相应的二维图纸，直接利用三维软件提供的功能手动完成标注、说明、图例等图面其他信息整理，后导出dwg图纸；（2）仅从三维设计软件抽取模型外形信息，导出dwg图纸后，利用CAD进行图面其他内容的二次完善。由于第一种方式需要对三维设计软件熟练掌握，大部分图纸导出后仍需用CAD软件进行图框、签署等后续符合协同校审平台内容补充，所以基本上90%的设计人员都是采用第二种方式。这样就会带来出图工作量大、设计周期长、图模不一致等问题，也是目前推动正向三维设计的最大阻力。

2.基于Revit软件自动成图技术的研究与实现

Revit软件由Autodesk公司开发，是全球建筑工程领域最常用的ВIM(Вuilding Infomation Modeling，建筑信息模型)软件平台[4]。Revit软件提供了丰富易用的二次开发接口，目前国内变电工程三维设计平台有将近一半也是基于Revit进行了本地化、行业化的二次开发。以下基于我院所采用的变电工程三维设计平台（以下简称STD-R）及Revit软件自身从视图样板、图框定义等方面进行深入研究，并二次开发实现从三维模型抽取图纸过程中一些提高效率、提高质量的关键技术。

2.1 视图样板

由于Revit软件中自带的样板文件是针对大众化需求，不符合我院变电站工程设计出图习惯及要求。为保证出图成果质量，经过探索研究建立起了一套符合变电站工程制图规定及出图习惯的本地化标准样板文件。该样板文件中规定了Revit项目中各个图元的属性，如线宽、各材质填充样式、度量单位、字高、标注样式等。该样板文件针对各专业、各图纸类型（如电气总平面、土建总平面、电气间隔断面图、建筑平立剖面图等）进行了分类并二次开发加入弹框下拉选择，用户在工具栏点击配置按钮选择对应的模板即可。

2.2 图框定义

根据我院常用的标准图框dwg文件、会签栏dwg文件制作相应的图框族、会签栏族，将项目名称、图纸名称、图号用Revit自带参数标签进行定义，版次、比例、阶段、日期、页码等具有我院特性等文字信息用共享参数标签进行定义。并通过二次开发实现项目名称、阶段信息从STD-R平台项目中自动获取，实现图框自动识别图幅大小套用并一键生成图纸，同时可选取是否含有会签栏，若有自动进行图面布置。

2.3 图纸说明

在图纸中经常需要加入成段的文字来对图面内容进行补充说明，如利用Revit自身的文字注释功能，需要每次输入完成后调整文字样式等属性，操作比较烦琐，对软件使用人员有一定的要求。而且对于每个专业，常用的图纸说明具有一定的重复性，可以整理后形成共用的模板。

针对这个问题，我们进行了二次开发，将常用的图纸说明文字按照专业、图纸整理成多个txt文件，并存放于服务器。前端通过点击按钮下拉选择，每个人看到的图纸说明模板都一致，进一步保障了图纸的出手质量。将选择好的图纸说明布置到图面后，可以根据本图纸的实际情况再进行修改调整。

2.4 图例

变电工程常用图例基本上按照变动频率可以分为两种：一种是电气设备图例，跟随生产厂家变化，基本每个工程都不太一样；第二种是图面上的一些相对固定的图例，比如土建总图中的道路、电缆沟，竖向布置上的建筑物室内地坪标高、场地排水坡度等。

针对第一种情况，在每个工程都根据不同的设备创建二维图例族显示工作量太大，不太现实。我们采用的解决办法是自动获取平面视图中每个设备的正投影图片，导出到本地文件夹，然后通过再次选择导入图片的方式布置到图面上。第二种情况就是建立固定的二维图片，为了图面排版方便进行了二次开发，方便用户选择一键布置到调整好的视图中。当然，一些简单的箱柜图例，也利用Revit的二维族进行了固化。

2.5 表格

设备材料表、明细表、设备支架基础一览表等表格是设计成品图纸中不可缺少的部分，变电工程三维设计最大的好处就是可以自动统计材料，节省人工统计工作量，并减少错误。但是目前的三维模型并不能完全覆盖材料表中要求的所有材料，对现有软件STD-R生成的设备材料表有时还需要根据设计习惯合并、调整顺序、增加局部细小材料等操作；而对于设备、支架基础一览表现有软件更是无法自动统计生成表格。

鉴于上述原因，我们重点对电气一次设备材料表、土建设备支架一览表进行分析，分别做了二次开发，保证生成的表格可自动套取在图面上，并固定于图面右上角，表格宽度与图框签署栏保持一致。电气设备材料表我们主要获取STD-R生成的材料表，并读取到可编辑表格内，提供增、删、调整顺序功能，调整完毕后保存写入图面。土建设备支架一览表的生成由于基础本身没有带入设备名称等属性，所以首先需要将相应的设备、支架模型rvt文件进行链接，程序自动读取每个基础上部的设备、支架，然后按照规则整理生成表格、写入基础的编号属性，并完成基础的图面标注。

当然针对一些无法从模型读取的表格，也研究开发了自定义表格功能，可以像在excel中操作一样编辑需要的表格并放置在图面合适的位置。

2.6 快速标注

按照二维制图规范在模型视图制作完成后，需要对模型视图中各构件的类型（系统）、尺寸、标高等进行原位标注、坡度标注，以及与墙、柱、轴线进行定位标注。按标注形式主要可分为3类：坡度标注、原位标注、定位标注。标注过程应注意标注的整齐性和美观性，尽可能地不遮挡其他管线、设备、基础等图面内容，且图纸标注应表达完整且具有指导施工作用。

研究分析各专业要求抽取图纸的图面标注内容，通过开发轴网标注、批量标注、特定标注等功能（见图1），尽可能实现图面的快速标注，提高出图效率。

图1 各标注功能示意图

3.工程应用及其他问题研究

本文的研究成果基于实际工程模型进行开发测试，并已应用于我院某户外500kV变电站和某户内220kV变电站施工图设计阶段的三维出图，抽取了电气一次、土建、建筑专业要求图纸，满足施工图制图规范要求，大幅提高了三维设计的出图效率。

但是，从三维模型中抽取的图纸往往仅是一个卷册中的一部分图纸，目前设计行业基本都是按照卷册为单位进行图纸的校审流转。对于这个问题，我们对STD-R和勘察设计校审平台之间也进行了接口开发，可以直接从三维设计平台端发起“成品校审”流程，也可以向已发起的同一卷册“成品校审”流程中加入新抽取的图纸，同其他二维图纸一并进入流程流转最后完成签署、批量转PDF等其他操作，从一定程度上避免了再次打开CAD手动调整图纸导致的图模不一致的错误。

4.结语

随着国家电网公司对输变电工程三维设计的进一步推进，三维设计技术在工程全生命周期应用的逐步推广，三维设计出图经验的积累，制图标准的制订及相关本土化软件功能的逐渐完善，相信从三维模型中抽取施工图纸将不再是阻力，三维设计技术也将会得到广泛应用。