摘要：現(xiàn)階段，我國水利水電基建工程建設(shè)規(guī)模不斷的擴大，傳統(tǒng)勘測設(shè)計方式已經(jīng)遠遠不能滿足水利水電工程的實際需求。三維數(shù)字化設(shè)計平臺具有眾多性能優(yōu)勢，如適用范圍廣、技術(shù)標(biāo)準、協(xié)同能力強以及數(shù)據(jù)兼容能力強等，被廣泛的推廣和應(yīng)用在水利水電工程領(lǐng)域。因此，文章針對水利水電工程三維數(shù)字化設(shè)計平臺的建設(shè)進行了分析，并探析了水利水電工程三維數(shù)字化設(shè)計平臺的工程應(yīng)用以及效果，以供參考。

關(guān)鍵詞：水利水電工程；三維數(shù)字化設(shè)計平臺；建設(shè)；實踐

一、前言

水利水電工程設(shè)計內(nèi)容眾多，主要包括施工、給排水、機械、建筑、土木、地質(zhì)以及測繪等專業(yè)，各個專業(yè)之間不僅設(shè)計相互影響，而且數(shù)據(jù)也存在頻繁的交互，即各個專業(yè)之間存在密切的關(guān)聯(lián)，這就要求設(shè)計成果具有較高的共享程度。水利水電工程的上述特點和要求，要求設(shè)計的平臺必須具有以下性能：易于推廣和普及、技術(shù)規(guī)范、專業(yè)覆蓋范圍廣、協(xié)同設(shè)計能力以及較強的數(shù)據(jù)兼容能力等。文章研究一種基于BentleyMicroStation的三維數(shù)字化平臺，該三維數(shù)字化平臺能夠?qū)崿F(xiàn)跨專業(yè)、跨業(yè)務(wù)。

二、水利水電工程三維數(shù)字化設(shè)計平臺的建設(shè)

1．平臺架構(gòu)HydroStation平臺架構(gòu)主要包括三個部分，即三維設(shè)計標(biāo)準體系、三維設(shè)計應(yīng)用軟件以及基礎(chǔ)框架，按照工程專業(yè)協(xié)同領(lǐng)域進行劃分，主要包括三個方面：①工廠三維設(shè)計系統(tǒng)，如給排水工程、暖通工程、照明工程、電氣工程、水機工程等。②樞紐三維設(shè)計系統(tǒng)，如觀測、地質(zhì)、施工、廠房以及大壩等。③地質(zhì)三維勘察系統(tǒng)，如巖土、物探、水文、地質(zhì)以及測繪等。工廠、樞紐以及地質(zhì)三維數(shù)字化協(xié)同設(shè)計的整體解決方案是一體的，通過協(xié)同平臺ProjectWise與CAD平臺MicroStation共同完成交叉設(shè)計中模型校審以及資料互提等工作。該平臺能夠有效的滿足水利水電工程未來水電站全生命周期管理、網(wǎng)絡(luò)運行、設(shè)計標(biāo)準管理、異地協(xié)同管理以及多專業(yè)交叉等需求。水利水電工程三維數(shù)字設(shè)計平臺的基本框架主要包括：數(shù)據(jù)服務(wù)架構(gòu)（基于ECFramework數(shù)據(jù)總線技術(shù)）、核心模型儲存架構(gòu)（采用DGN格式）、圖形基礎(chǔ)和系統(tǒng)平臺（基于ProjectWise與MicroStation）。系統(tǒng)架構(gòu)包括四層，即專業(yè)應(yīng)用層、應(yīng)用平臺層、中間層以及服務(wù)層：①專業(yè)應(yīng)用層，該層主要包括三個板塊，即工程系統(tǒng)、工程樞紐以及地質(zhì)勘測，根據(jù)專業(yè)應(yīng)用環(huán)境完成相應(yīng)的三維軟件設(shè)計工作。②應(yīng)用平臺層，該部分由ECFramework的數(shù)據(jù)訪問框架和MicroStation共同組成，進而為設(shè)計人員提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)架構(gòu)以及基礎(chǔ)環(huán)境，保證信息模型創(chuàng)建的統(tǒng)一性。③中間層，該層主要是為三大系統(tǒng)提供相關(guān)的數(shù)據(jù)支撐服務(wù)，實現(xiàn)各專業(yè)設(shè)計的無縫共享。④服務(wù)層主要包括專業(yè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)、托管工作空間服務(wù)以及ProjectWise組成，職責(zé)是為三大系統(tǒng)提供推送服務(wù)、設(shè)計標(biāo)準管理、數(shù)據(jù)服務(wù)以及協(xié)同服務(wù)等。2．三維設(shè)計軟件該平臺采用SQLServer、ProjectWise以及MicroStation等基礎(chǔ)軟件構(gòu)建，組成部分包括新技術(shù)標(biāo)準體系、三維設(shè)計應(yīng)用軟件以及基礎(chǔ)框架，其中基礎(chǔ)框架主要包括成果自動發(fā)布、技術(shù)標(biāo)準推送以及數(shù)據(jù)庫訪問中間件等�，F(xiàn)階段，平臺的核心軟件包括五個方面：①ReStation，由統(tǒng)一平臺架構(gòu)組成具有材料報表再符號化、鋼筋圖自動化輸出、布筋隨結(jié)構(gòu)變化動態(tài)更新以及設(shè)計標(biāo)準自檢等功能的三維設(shè)計系統(tǒng)，能夠和多種結(jié)構(gòu)分析軟件進行無縫連接。②DigitalElements，由統(tǒng)一平臺架構(gòu)組成帶有設(shè)備屬性、出圖符號以及三位模型的元件庫，對國內(nèi)新的產(chǎn)品標(biāo)準進行整合，包含給排水、暖通工程、電氣工程等眾多元器件。③PlantDesigner，由統(tǒng)一平臺架構(gòu)組成包括圖紙自動標(biāo)注、電氣埋管設(shè)計、建筑裝修以及設(shè)備布置等功能的工廠三維設(shè)計系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)水機工程、暖通工程、電氣工程以及廠房的三維協(xié)同設(shè)計，并且還能夠解決傳統(tǒng)水利水電工程設(shè)計過程中繪圖工作量大、漏洞問題突出以及流程復(fù)雜等問題。④CivilDesigner，由統(tǒng)一平臺架構(gòu)組成包括地塊、洞群以及邊批設(shè)計等功能的樞紐三維設(shè)計系統(tǒng)，可以完成貫穿樞紐布置設(shè)計、地質(zhì)全信息三維模型以及地形協(xié)同設(shè)計，有效的解決傳統(tǒng)布置方案一體化仿真計算、方案比選速度慢等問題。⑤GeoStation，由統(tǒng)一平臺架構(gòu)組成具有網(wǎng)絡(luò)查詢統(tǒng)計、模型計算分析、數(shù)據(jù)驅(qū)動建模、數(shù)據(jù)庫管理等功能的地質(zhì)三維系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)水利水電工程勘測、設(shè)計三維協(xié)同一體化設(shè)計。3．標(biāo)準體系標(biāo)準化是水利水電工程協(xié)同設(shè)計的前提和基礎(chǔ)，同時也是專業(yè)之間和專業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換和利用的必要條件。該三維數(shù)字化設(shè)計平臺通過后臺標(biāo)準向設(shè)計人員推送相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。該三維數(shù)字化設(shè)計平臺的一大特色是Workspace，能夠?qū)⑼扑偷臉?biāo)準化配置劃分為五個不同的級別，即User、Project、Site、Aplication以及System�，F(xiàn)階段，根據(jù)專業(yè)設(shè)計的實際需求以及相關(guān)經(jīng)驗，總共制定了20多項設(shè)計標(biāo)準，涉及的內(nèi)容包括產(chǎn)品標(biāo)準、管理標(biāo)準、工作流程以及技術(shù)方法等方面，利用該三維數(shù)字化設(shè)計平臺能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準化設(shè)計和配置，能夠提供五個不同級別（即專業(yè)、項目、項目群、系統(tǒng)以及平臺）的標(biāo)準推送，項目內(nèi)容包括100余項，如建模出圖模板、屬性、模板色彩數(shù)據(jù)庫、標(biāo)準土層、符號庫、設(shè)備數(shù)據(jù)庫以及軟件配置等。同時，用戶可以根據(jù)自己的實際需求利用客戶端進行自行配置。4．平臺遠程部署該水利水電工程三維數(shù)字化設(shè)計平臺具有分布式部署功能，能夠?qū)崿F(xiàn)跨地域勘測和設(shè)計。根據(jù)長期實踐應(yīng)用經(jīng)驗，創(chuàng)建了符合水利水電工程實際狀況和需求的分布式部署方案，有效的解決在帶寬條件相對較低時，異地服務(wù)、客戶端和主服務(wù)器之間的標(biāo)準配置環(huán)境無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時同步和自動推送等問題。因此，設(shè)計的三維數(shù)字化平臺不受環(huán)境、時間以及地形的限制，能夠?qū)崿F(xiàn)水利水電工程的標(biāo)準化三維設(shè)計。根據(jù)實踐表明，水利水電工程現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)的帶寬為2MB時，該平臺可以滿足40人以內(nèi)的設(shè)計團隊的實際需求。平臺部署方案如圖1所示，該平臺能夠解決企業(yè)生產(chǎn)水平低、差旅成本較高、人力資源短缺以及生產(chǎn)資源有限等問題。

三、水利水電工程三維數(shù)字化設(shè)計平臺的工程應(yīng)用以及效果

1．應(yīng)用狀況該三維數(shù)字化設(shè)計平臺被廣泛的推廣和應(yīng)用在眾多領(lǐng)域，例如閑林辦公基地、杭州地鐵、績溪抽蓄、白鶴灘等眾多大型工程項目中，涉及的領(lǐng)域包括工民建工程、市政交通工程、水利水電工程等，尤其是該三維數(shù)字化設(shè)計平臺在水利水電工程領(lǐng)域的應(yīng)用，能夠有效的提高生產(chǎn)效率，解決實際設(shè)計和施工過程中面臨的眾多問題�，F(xiàn)階段，該三維數(shù)字化設(shè)計平臺還被10余家單位（如中南勘測設(shè)計研究院等）所應(yīng)用，都取得了良好的應(yīng)用效果。2．應(yīng)用效益通過該三維數(shù)字化設(shè)計平臺應(yīng)用在水利水電工程設(shè)計中，能夠有效的節(jié)約社會資源、培養(yǎng)大量的技術(shù)型人才、縮短設(shè)計和施工周期、降低風(fēng)險發(fā)生概率、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及提高生產(chǎn)效率等，其社會效益非常顯著。按照專項審計報告，2009-2011年，該三維數(shù)字化設(shè)計平臺被推廣和應(yīng)用在20余項大型工程項目設(shè)計和施工中，勘察設(shè)計產(chǎn)值增加3.6億元，產(chǎn)品設(shè)計差錯率降低了79%，和傳統(tǒng)方法相比，生產(chǎn)效率提高了40%左右，具有非常顯著的經(jīng)濟效益。

四、結(jié)語

綜上所述，通過建設(shè)三維數(shù)字化設(shè)計平臺，并將該三維數(shù)字化設(shè)計平臺應(yīng)用在水利水電工程勘測設(shè)計中，能夠有效的解決傳統(tǒng)方法的各種弊端或者問題，如各專業(yè)的碰、漏以及錯等問題，顯著的提高水利水電工程設(shè)計水平、效率、質(zhì)量，具有非常顯著的社會效益，同時在眾多領(lǐng)域的實踐應(yīng)用經(jīng)驗表明，該三維數(shù)字化設(shè)計平臺具有非常顯著的經(jīng)濟效益，顯著降低設(shè)計成本，具有非常廣泛的推廣和應(yīng)用價值。此外，為了推動三維數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，三維數(shù)字化設(shè)計平臺還應(yīng)該好施工管理一體化相結(jié)合，根據(jù)水利水電工程施工現(xiàn)場的實際狀況和管理需求，創(chuàng)建相應(yīng)的三維模型，實現(xiàn)設(shè)計、施工以及管理的一體化，更好的滿足工程實際需求，提高平臺的實用性，創(chuàng)造更高的社會效益和經(jīng)濟價值。

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