三维设计校审平台建设研究

雷亚雄，宿维忠

（中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司，河北 石家庄 050000）

中国从20 世纪80 年代就提出了三维设计的构想。20 世纪90 年代，国内各大电力设计院逐步引进PDS、PDMS，开展工程三维设计[1]。随着三维设计的普及和深入，设计的核心内容由图纸文件转变为数据和存储数据信息的模型，建模成为工程设计的主要活动也是最重要的活动，施工图纸、清单、表格等文件都是基于数据模型生成的[2]，因此对三维成果的校审变得尤为重要。但是原有的仅仅针对图纸文档的校审工具已经无法满足三维设计的要求，必须提供一个能够对数据库、模型和图纸进行全方位质量控制的平台。

目前，在三维设计质量控制方面，多数采用基于设计平台进行二次开发，与现有管理流程进行整合的方式，如核电、火电设计有基于PDMS 平台的三维设计管理研究[3]，变电设计有基于Revit 的质量控制研究[4]。但是，对于设计院来说，各业务板块、各专业设计工具逐渐多样化，模型不仅仅来源于单一软件。上述方式虽然可以保证数据传递的流畅性，但是不利于统一校审平台的构建，不满足多源模型集中校审的需求。本文提出了一种B/S 架构下开展三维设计校审平台建设的思路，实现多源头、多平台、多格式的数据、模型、图纸的在线校审，提高三维设计校审的效率与便捷性。

1 关键技术需求

在线的三维模型校审平台需要实现三维设计校审的可视化、成果集成化、校核智能化，依据标准规范，结合管理流程，为校核人员提供高效校审工具，这需要大量底层技术的支持。下文就平台依赖的图形引擎、图档管理、校审知识库、流程引擎、版本管理等关键技术进行了详细阐述。

1.1 图形引擎

图形引擎是三维模型校审平台的核心，决定了多个专业基于模型的协同与校审能否真正实现。为了满足在线三维校审，图形引擎需采用WebGL 技术，实现三维模型在网页端、移动端跨平台展示及无插件加载。除此之外，图形引擎还需至少包括多源模型融合技术、空间算法、三维校审工具等核心功能。

1.1.1 多源模型融合技术

设计院各业务板块、各专业使用的三维设计工具多种多样，包括PDMS、Revit、SolidWords、Microstation等。要想实现统一平台校审，图形引擎需具备丰富的三维模型接口，支持多种模型格式，可将模型及数据平滑地导入到平台进行加工处理，形成整体统一的三维信息模型。

1.1.2 空间算法

三维校审相比于二维校审的区别是，可以借助三维模型开展基于实体模型或虚拟空间的校核检查。在三维空间下，测量、空间关系判断等均需要强大的空间算法支持。表1 梳理了图形引擎应具备的基础空间算法。

表1 基础空间算法

1.1.3 三维校审工具

除了底层空间算法的支持外，图形引擎应提供空间算法的基本封装，形成常用的校审工具，提高校审的快捷性、便利性，如批注工具、剖切工具、测量工具（距离测量、高度测量、坡度测量、标高测量、角度测量、面积测量）等。

1.2 图档管理

除三维模型外，相关的图纸、文档也是三维校审的必要内容。平台应提供图档数据解析接口，对图档进行解析，将文件图档数据、图档属性数据保存到存储层，同时生成对象属性数据，实现对图档的全文检索，挖掘图档对象编码，与模型自动关联。同时，实现图档的在线浏览、必要的测量功能及批注功能，辅助校核人员完成在线的设计校审。

1.3 校审知识库

校审知识库既是各级校核人员校核设计成果的依据，也是未来自动校审、智能校审的数据基础。校审知识库由规程规范、强制性条文、质量通病等规范条文构成。当前规范条文的编写形式是为满足后期人工解读的需要，条文内主要包括文本式语句、图表和公式等内容。为实现计算机的自动校审，首先需要将自然语言的规范条文结构化为计算机可以识别的规则[5]。本文采用的结构化规则由校审对象、校审内容、校审表达式构成，各部分由多个逻辑表达式、数值表达式、空间运算共同组成。在校审过程中，结构化的规范条文能够通过平台内置的规则引擎自动判断，用于三维模型的属性值检查、空间关系判断。

1.4 流程引擎

无论是专业间协同设计，还是成品质量控制，都需要遵循相应的管理流程。流程引擎是用来驱动管理业务按照设定的固定流程去流转的工具。在复杂多变的业务情况下，流程引擎提供以业务建模、流程设计、流程仿真、界面设计、业务整合、部署执行、系统管理、业务监控为主线的全闭环式业务管理，保证了业务执行的准确性。由于三维设计仍处于快速发展阶段，设计和校审的流程不是一成不变的，因此，流程引擎应具备流程自定义、新旧流程版本控制、节点动态配置等灵活的控制能力。

1.5 版本管理

版本管理是对模型和图纸的历史演变过程进行记录和维护，应包括统一协调各个版本、版本存档、版本升级发布、版本对比等功能。其中，最关键的是版本对比，设计过程中方案变化是不可避免的。越是复杂的项目，变化越是频繁，要方便定位出每个版本图纸或者模型变更的位置难度也就越大。平台应能支持对2 个版本的模型或图纸进行比较，区分显示新增加、修改、删除的模型构件，提高设计检查的效率和准确性。目前图形引擎在解析模型和图纸时，均是采用将其数据对象化的方式，存储于结构化数据库，这也使得版本对比功能成为可能。

2 平台建设

2.1 平台架构

平台围绕三维校审具体业务，遵循可扩展性原则设计，分为数据层、中台层、服务层、应用层和展示层。数据层负责存储三维模型、图纸文档、数据库、知识库，对接其他业务系统数据。中台层提供针对各种数据、服务与应用的底层关键技术。服务层依赖平台关键技术，提供模型、图纸/文件、数据等各类设计成果的解析接口，同时为应用层提供各类数据访问服务和相关业务接口。应用层则根据校审业务需求，提供项目可视化展示的多种业务应用。同时通过平台开放的APⅠ接口，可由用户二次开发更多应用，适应不同场景的业务需求。平台架构及各层具体内容如图1所示。

图1 平台架构图

2.2 平台核心功能

2.2.1 专业间协同

基于平台多源数据融合技术，构建统一的工作空间。平台提供PDMS、Revit、Microstation 等常用三维设计软件数据接口，各专业可随时将模型上传至模型服务器进行合模，开展方案讨论、专业间协同设计、碰撞检查等工作，将问题消除在设计过程中，降低专业间沟通成本，减少后续返工的可能性。

2.2.2 智能自动化校审

建立校审知识库，将规程规范、设计标准等条文区分为自动、半自动以及人工校审的要点，对于空间关系、属性合规性等可借助计算机自动或半自动校审的要点进行拆解，构建为由校审对象、校审内容、校审表达式组成的结构化规则，通过规则引擎，辅助校核人员完成自动或半自动的校审，提高校审效率，保证成品质量。校审要点分类如图2 所示，结构化规则构成要素如图3 所示。

图3 结构化规则构成要素

2.2.3 人工校审与综合评审

除自动校审的要点外，其他校审工作或综合评审工作需相关人员基于统一的工作空间，手动完成校核，平台提供大量辅助校核的功能或工具，提高校核的便利性，如知识库索引、剖切工具、测量工具、批注工具、图纸模型联动、模型对比、图纸对比等。

3 结束语

随着电力勘测设计行业三维设计的深入，三维成果的校审需求也越来越迫切。本文提出了一种在线三维模型校审平台建设方案，基于平台图形引擎、图档接口，对不同来源、不同类型的三维模型、图纸文档进行在线的统一整合，依托规则化的校审知识库，辅助校核人员方便快速地完成三维设计校审工作，提高校审效率，实现基于三维成果的设计质量控制。