三维变电站（精选8篇）
三维变电站 篇1
前言
江北供电局现辖有变电站31座, 随着经济的发展, 在未来两年内, 江北供电局的变电站数量将达到60多座。随着变电站的增加, 传统的以文字加图片描述对站内设备进行管理的方式由于信息表现的不足, 越来越不适应电网建设的需要。例如文字和图片无法表现变电站内部各种设备的空间位置关系。
通过建立三维变电站, 充分利用三维模型特有的空间概念和三维实体造型, 可以极大地丰富站内设备的信息表现方式, 能提供各类设备在生产现场的位置空间信息;通过建立三维设备与外部数据和系统的接口, 就能在三维数字化变电站上为远程视频巡检提供可视化的路径规划手段, 也可以为变电站值班人员的提供直观可视的包括应急辅助决策信息在内的各类辅助决策信息支持;通过建立三维变电站, 借助数字模型形象逼真的显示站内布局和设备结构, 与模型相关的操作规程、操作记录、操作流程均可以文本、表格或其他多媒体保存在三维数字模型中, 还可以在三维模型上实现相关操作的动画演示, 提高变电站值班员的各项操作水平。
一、系统技术内容
三维变电站生产辅助系统采用目前最流行的WPF技术框架, 使用MS.NET作为集成开发环境。通过运用各种实际数据以及VR (Virtual Reality) 技术和工具进行场景的建模, 在综合变电站现场环境、设备空间位置、标准化倒闸操作工作规范、五防功能、视频监控信息、应急辅助决策信息后, 进行动画场景以及生产辅助场景的制作。利用DirectX引擎实现场景的操作和交互, 使用数据库统一存储和管理生产辅助系统各项业务数据。
二、系统结构
系统遵循三层体系结构设计, 根据变电站CAD设计/竣工图档、实地图片等素材, 采用虚拟现实技术建立变电站三维虚拟现实模型。通过三维实时引擎, 并编程调用引擎相关接口和底层DX接口, 实现对变电站模型的操作以及与外部系统的交互。按照系统层次化、模块化设计原则, 将数据平台、三维接口、业务实现按照层次化设计, 各个层之间独立性强, 便于系统扩展灵活。
三、系统功能概述
三维变电站生产辅助系统以变电站三维数字化模型为核心, 融合变电站的日常生产工作, 为变电站内的关键信息 (变电站内基础信息数据、设备设施数据、运行监测数据、工业图像信息) 提供了一种基于虚拟现实的可视化管理手段, 实现包括设备管理、培训演练、运行监控、应急决策辅助在内的多项业务的全景互动管理。其业务功能总体可划分为后台信息支撑管理、变电站倒闸操作标准化作业培训、运行巡视巡检路径规划及录制、应急处置辅助四大模块。
1. 后台信息支撑管理模块
该模块为系统提供正常运行所必须的基础业务数据管理、三维模型库管理以及系统用户设置等后台服务功能。其具体功能包括:变电站设备台账管理、工器具管理、五防规则库管理、变电站运行方式管理、事故案例管理、应急预案库管理、巡检记录管理、培训记录管理、系统管理等功能。
2. 变电站倒闸操作标准化作业培训模块
电力事业的高速发展对变电站生产运行人员的培训工作提出了较高的要求。培训是提高变电站运行操作人员素质, 保证电力系统安全、有效运行的重要手段之一, 但电力系统运行的特点决定了不能通过实际设备直接操作进行人员培训, 因而利用仿真培训具有很大的现实意义
本模块在变电站三维仿真场景中, 按照变电站倒闸操作标准化作业规范要求, 为变电站操作人员提供包括受令阶段、填写操作票阶段、模拟预演阶段、现场倒闸操作阶段、汇报阶段全过程全景互动培训功能。
3. 运行巡检路径规划及录制模块
在电力系统中, 变电站的巡视是一项很重要的工作, 巡视员一天中要进行多次对变电站的巡视, 以便及时发现潜在的故障和隐患并加以排除, 以保障整个电网的正常运转。
该模块在三维场景中加入各种三维控制功能, 如漫游、飞到、标注、画板、存图等, 可根据需要规划多条巡检路径, 结合变电站现场视频图像将日常运行巡视巡检注意事项、巡视路径全过程录制下来, 最后形成巡检记录, 有效地保证了巡检人员巡检到位, 提高了设备和线路运行的安全可靠性, 消除安全隐患, 使整个巡检工作电子化、信息化得到了有效提高, 强化无人值守变电站运行辅助监视手段。
4. 应急处置辅助模块
系统除提供基本的变电站日常运维标准化现场作业功能外, 集成了部分常见的变电站应急处置事故预案, 三维场景中事故相关设备台账、工器具等应急辅助决策信息全部实现可视化, 通过视频动画演示事故案例使工作人员了解事故发生及正确处置的全过程, 通过三维动画的交互使工作人员可以模拟事故现场做出相应的应急处置方案, 有效地遏制事故发生, 使变电站运行值班人员在处理异常和事故时做到处理程序安全、正确、规范、快捷。
四、结束语
综上所述三维变电站生产辅助系统运用了三维可视化技术和虚拟现实技术, 模拟变电站现场生产工作环境, 将日常培训、运行巡检、应急处置工作整合到三维场景中, 使变电站日常运维工作数字化、可视化, 不仅有效地提升了变电站工作人员操作水平, 强化了无人值守变电站运行辅助监视手段, 提高了值班员应急处置能力, 还能降低人员培训费用和事故发生率, 而且易于在电力系统内部推广, 不仅具有较大的社会效益还有潜在的经济效益, 具有广泛的应用及推广价值。
参考文献
[1]刘振兴.变电站安全运行管理规范实用手册[R].国家电网, 2003.
[2]刘冰.现场标准化作业管理系统的开发应用[J].电力设备, 2007 (9) .
[3]张全元.变电运行现场技术问答[M].2版.中国电力出版社, 2009, 07.
三维变电站 篇2
关键词：ansys软件；上部结构；动力分析；反应谱
中图分类号：TV312 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）18-0064-03
1 概 述
水电站厂房是能量进行转化的场所，将水能通过工程机械转化成机械能并最终转换为电能。它通过合理的工程手段，使河水平顺地引入水轮机，能量转化后引出水轮机，同时水电站厂房也为能量转化的设备提供合适的安装位置，为这些设备的安装、检修和运行提供方便的条件。
水电站厂房结构比较特殊，厂房各构件尺寸庞大，内部各结构受力条件复杂。厂房的主要组成结构包括：上游—下游挡水墩墙、钢筋混凝土蜗壳、导叶、尾水管、上部结构。
上部结构由主厂房下游的柱墙结构和副厂房上的板梁柱结构组成。上部结构很高，而宽度和厚度相对于高度方向尺寸很小，在地震效应作用下很容易发生摆动，使结构发生破坏，进而影响厂房的整体运行，造成重大的损失，因此对上部结构的抗震分析是很有必要的。
2 计算模型和计算理论
2.1 计算模型
某水电站位于四川省境内，为二等大（2）型工程，工程正常蓄水位398 m，相应库容6 330万m3，装机容量4×190 MW+1× 12 MW（生态机组），额定水头33 m。枢纽布置包括河床式电站、船闸、13孔泄洪冲砂闸、左岸副坝、左岸非溢流坝、右岸接头坝。本文通过建立一个机组段厂房三维有限元模型来了解地震作用下现有结构布置方案结构的应力、应变。计算采用的直角坐标系为：X轴为沿水流方向，顺水流方向为正，Y轴正方向为竖直方向，向上为正，Z轴垂直于水流方向，河流右岸为正方向，坐标原点高程为327 m。整体三维有限元模型，如图1所示。
2.2 计算理论
在地震作用下，结构系统的有限元方程是
2.3 计算假定
①混凝土、基础岩体为均质、弹性、各向同性的连续体，不考虑钢筋和混凝土的应力重分布。
②厂房为多个坝段，各厂房坝段之间分别设有结构缝，在计算时，因此各坝段独立承担荷载，坝段间无相互作用。
③计算时，结构中的二期混凝不承受荷载。。
2.4 荷载及荷载组合
抗震计算水位为上游正常蓄水位、下游最低尾水位，静荷载包括厂房自重、设备自重、内水压力、侧水压力、扬压力，动水压力的影响采用目前坝工界普遍采用的韦斯特加特（Westergarrd）公式进行计算：
式中：Pw为作用在坝体单位面积上的动水压力；
αh为设计地震加速度水平向代表值；
h为计算位置距水面的深度；
H为库水总深度；
ρw为水的密度。
3 模态分析
模态分析是研究结构振动特性的方法，能够确定自振频率、机型参与系数及振型等结构的振动特性。模态分析是在进行其他动力分析之前进行的，主要是由于结构的振动特性决定结构对于各种动力荷载的响应情况。厂房整体结构的前20阶自振频率，见表1。厂房上部结构的自振频率，见表2。可以看出整体的自振频率比较密集，其中九阶表现为上部结构的自振。厂房坝段第五、六阶振型图，如图2和图3所示。
4 动应力分析
本工程所处区域的地震设计烈度为7.3 °，水平向设计地震加速度代表值αh=0.13 g，竖向设计地震加速度代表值αv= 0.087 g，设计反应谱按《水工建筑物抗震设计规范》中4.3.3采用，设计反应谱最大值的代表值βmax=2.25，最小值不应小于 βmax=0.45，场地类别为I类，响应特征周期Tg=0.20 s，由此确定抗震计算所用的设计反应谱，如图4所示。
5 动应力和位移结果分析
抗震分析时其荷载按照顺水流方向、坝轴线方向和竖直向三个方向同时受地震荷载作用，其中竖向地震荷载为水平向的2/3，结构的总动力响应为顺水流方向和坝轴线方向动力响应的平方和开平方与竖向动力响应的0.5倍直接相加；最终总地震效应为反应谱计算的地震动应力和静力计算得到的静应力的叠加。动静叠加时需要对地震作用效应按系数0.35进行折减，再与静力计算结果进行叠加。反应谱分析得到的动应力是交变应力，所以在进行动应力和静应力叠加时，应分别进行正向叠加和负向叠加。由于地震作用下可能导致止水失效，故本次计算时按照扬压力系数为0.6和1.0两种工况进行计算。地震工况的最大位移表，见表3。
①分析应力结果可知，主厂房下游柱子与发电机层的相交部位X向的拉应力约为3.5 MPa，属于体型结构突变处，产生应力集中，但应力集中范围较小。主厂房下游柱子与副厂房上部板梁柱之间的联系梁以及副厂房上部板梁柱结构与下游墩墙之间的连系梁X向拉应力很大，约为5.0 MPa。副厂房上部板梁柱结构中板柱相交处X向拉应力交大，约为3.0 MPa。上部结构中的Z向梁的Z向拉应力较大，约为3.5 MPa。
②分析位移结果可知，主厂房下有柱子顶部X向最大位移为4.47～4.72 cm；主副厂房吊车梁顶部最大位移为3.70～3.93 cm，位移均比较大，但柱子底部的X向最大位移为2.55～2.74 cm，可知其位移是由厂房的整体位移造成的。经计算，吊车梁轨顶侧向位移满足《水电站厂房设计规范SL 266-2001》中表4.2.7的要求。
5 结 语
①上部结构中，主厂房下游柱子与发电机层相交处以及副厂房上部板梁柱结构中的板柱相交部位拉应力较大，可以通过适当的配筋来提高该部位的抗拉性能，有利于结构的安全。
②主厂房下游柱子之间的纵向连系梁、主厂房下游柱子与副厂房上部板梁柱结构之间的连系梁以及副厂房上部板梁柱结构与下游尾水墩墙之间的连系梁均有很大的拉应力，一定程度上减小了上部结构在X和Z向的摆动，有助于结构抗震。
③通过对上部结构的应力和位移分析，除个别部位有较大的拉应力外，其它部位的拉应力较小，应力分布符合一般规律，满足设计要求。位移也满足规范要求，结构合理。
参考文献：
[1] 侯攀，陈尧隆，邓瞻.用ANSYS对水电站厂房坝段进行抗震分析[J].西北 水力发电，2005，（1）.
[2] SL266-2001中国人民共和国行业标准.水电站厂房设计规范[S].
[3] 刘启钊.水电站[M].北京：中国水利水电出版社，1997.
[4] 党国强，李守义，鞠静春，等.河床式水电站厂房坝段动力分析[J].电网与 水力发电进展，2008，（3）.
[5] 樊锐，陈尧隆，刘武军，等.河床式水电站厂房坝段三维有限元抗震分 析[J].水资源与水工程学报，2009，（5）.
[6] 揽生瑞，杨菊生，李守义，等.河床式水电站结构分析与结构特性研究[J].西安理工大学学报，1994，（4）.
三维变电站设计与物料关联研究 篇3
国网物料系统已经上线运行多年时间, 是较为成熟的系统。国网物料系统属于封闭系统, 对外禁止使用接口, 系统对物料有着唯一的物料项目编码。本文旨在探讨变电站三维设计与物料关联如何实现, 以期降低物料申报人员的劳动强度, 去除设计与基建部门的重复性工作, 提高工作效率。
变电站三维设计的现状
变电站三维模型是能实现统计、计算、生成施工图的数字化模型。软件不仅能够以三维方式, 多角度生动表现变电站真实情景, 使所有设备、导线、构筑物的空间关系一目了然, 而且能够在三维模型下实现真实的带电距离校核、真实的防雷保护校核、精确的材料统计。
国网物料系统的现状
随着世界经济一体化进程加快及市场经济体制的完善, 作为国民经济支柱的供电企业, 应用物料管理系统对于其充分实现社会、经济责任具有重要的现实意义。
电网企业维持电力生产、经营所涉及的物料数据涵盖范围广、使用人群分散。物料数据包含了对企业所采购、生产和存储在库存中物料的描述。不仅物资部门使用这些数据, 而且其他应用部门也使用这些数据。
变电站三维设计与物料关联性研究
变电站三维设计与物料关联性现状
变电站三维设计软件品种繁多, 例如博超、Bentley软件。此类软件可以在三维设计时生成物料, 但是无法与国网物料系统的物料编码、固定ID相对应。在后续的三维碰撞检查包含软碰撞检查及硬碰撞检查。硬碰撞检查指电气设备是否与其他专业三维模型发生位置冲突;软碰撞检查即带电距离校验。通过碰撞检查及时发现电气设备碰撞, 避免构架或设备支架之间的空间布置冲突, 并可以通过三维模型, 调整部分设备或建筑物的总体布置, 对变电站进行优化设计。
变电站三维设计与物料关联性的意义
从设计源头上将变电站物料与国家电网公司的物料系统对应, 可以大大降低后续工作量, 确保物资的唯一性。结合阜阳供电公司的特点, 在三维设计之初, 自动生成符合国网物料系统要求的变电站物料, 可以有效的提高工作效率。
变电站三维设计与物料关联性实现方法
软硬件环境要求及编程工具
硬件环境:CPU:2GHz X64 处理器, 双核及以上;内存:8G及以上;硬盘500G及以上或建议系统盘采用SSD固态硬盘;独立显卡, 1G显存或更高。
软件环境:Windows 7 X64 专业版; SQL Server2008R2 版本数据库; 软件平台Bentley Substation SS7 版本;
编程工具C# 语言, 编辑工具及版本Microsoft Visual Studio 2008。
变电站三维设计与物料关联性实现方法
本文通过电气设备编码来实现变电站三维设计与物料关联。电气设备编码应用系统融入到变电站数字化三维设计系统的子系统中, 主要功能是完成电气设备的设计编码、同步关联电气设备物料编码和国网安徽公司设备材料固化ID编码, 可生成包含电气设备设计编码、物料编码和固化ID编码的设备材料表。该系统可依据设定编码规则快速的完成电气设备的设计编码;可依据电气设备参数通过Excel数据源的方式与国网SG186 系统的物料编码同步关联;可依据物料编码和项目参数通过Excel数据源的方式与国网安徽公司设备材料固化ID编码同步关联;变电站设计完成后, 所有电气设备数据都保存在项目数据库中, 即可生成项目需要格式的电气设备材料表, 还可以提供数据给后续应用部门, 满足概预算、招标、施工、运维、检修等阶段对电气设备数据的要求。电气设备的设计编码、物料编码和固化ID编码信息还可服务于变电站全生命周期管理。
变电站三维设计与物料关联性实现实例
在变电站三维设计软件中加入Plugins选项, 该选项包含KKS编码系统。如图1 为变电站一个间隔单元, 使用KKS编码系统进行物料编码匹配。
如图2 所示, 使用C# 语言, 在三维设计软件中进行编码, 形成物料编码报表。报表格式符合国网物料ERP格式, 方便国网物料系统的导入。
小结
本文探讨了变电站三维设计与物料关联实现过程, 降低了物料申报人员的劳动强度, 可以去除设计部门与基建部门的重复性工作, 提高工作效率。具有现实意义。
三维变电站 篇4
为了缓解用地压力和美化城市环境,越来越多的城市选择建设地下变电站以满足日益增长的用电需求[1]。与常规的户外和室内变电站相比,地下变电站电气主设备的运行需要辅机设备为支撑,辅机系统的安全运行是变电站健康运行的基础。与电气设备不同,辅机设备的运行具有以下特殊性:
a.设备运行环环相扣,任何一个环节的故障都会导致整个系统停止运行,因而辅机设备均设置了备用装置,导致设备繁多;
b.整个系统以水流和风为媒介,以水温和空气温度为最终目标,水和风的处理流程复杂,水温、水位、水压、水导电度、房间温度、进出风压力以及运行设备例如水处理系统、通风送风系统、给水排水系统以及空调系统等设备的运行状态都是关注的量,导致整个系统观测量众多;
c.辅机设备之间联系的介质(水以及风)的传输过程不是瞬时完成的,设备状态变化影响效果缓慢,从而容许运行人员在不停止设备运行的前提下对故障进行隔离和恢复,由于设备间连锁众多,操作流程复杂,给运行人员更大发挥空间的同时,也对运行人员提出了更高的要求。
可见,辅机系统具有设备众多、流程复杂、设备状态量和模拟量众多的特点,因而,有必要研制一套针对地下变电站辅机设备的仿真培训系统。本文将针对辅机系统的特殊性,构建和仿真辅机系统的各电气设备间和电缆层等的通风空调系统、主设备(变压器、电抗器)的循环冷却系统、循环水处理系统以及排水系统的三维仿真系统。
1 系统开发介绍
三维仿真系统的主要功能就是虚拟现实,包括辅机三维场景漫游、设备运行状态显示、设备故障状态显示、设备的控制操作、故障汇报以及故障恢复,地下变电站辅机系统三维仿真系统的开发工作紧紧围绕上述功能展开。如图1所示,系统的开发大体分为3个阶段[2]:辅机物理建模阶段、行为建模阶段以及系统整合阶段。辅机物理建模阶段主要是场景和辅机设备的物理模型建模;行为建模阶段主要完成数据库的设计与连接、辅机设备的动作模型、设备的状态显示模型等;系统整合阶段主要是系统的界面设计、系统的资源管理、系统的功能优化等。
2 物理模型的建立
2.1 场景建模
变电站场景是以变电站建筑结构为主体的虚拟变电站组成部分,还包括对灯光和声音效果的渲染。在Auto CAD中对2D图纸进行编辑,去除冗余信息,利用Auto CAD的插件直接将*.dwg格式文件转化为3ds Max可以接受的*.max格式文件。
建立好建筑物的平面模型后,将平面模型中的墙面等拉伸,形成三维模型,并增加地面的模型,然后赋予三维模型如墙面、地面等材质,这样,就建立起了建筑场景的基本框架。由于地面需要有单独的属性,加上地面被赋予的材质跟墙面不一样,所以不能将地面和墙面塌陷为一体。基本模型建立后,还需要增加房门和房间标签,使其与实际保持一致。
2.2 辅机设备建模
在设计辅机设备模型之前,有必要对各种设备的各类模型做详细归类整理。建模时一方面要考虑后期对行为模型建模的需要,采用层次建模方法[3,4,5],对于比较关注的设备、需要有行为的设备、反映设备运行状态的设备等需要精细建模,方便以后的调整和调用。辅机设备的建模过程与普通设备的建模过程一样,从CAD建筑、设备安装图纸入手,如果条件允许,也可以实际拍照,对照图片进行建模。通常而言,CAD图纸用于尺寸和比例的控制,图片则更为直观和细致,结合两者,就可以对建模对象的几何模型进行构建。
考虑到建模时物理模型面数的控制,尽量少用车削以及涡轮平滑等工具,不大量地运用布尔运算建模等,材质贴图在能接受的效果范围内越小越好,还可以进行多细节层次(LOD)简化[6,7,8,9]。另外,对于复用的元件,如果在后续的行为建模时需要对材质进行单独处理,那么在物理模型建模阶段要对它们单独赋予材质,如控制柜的运行指示灯、变频器的液晶显示等,都需要单独地赋予材质。对建立好的元件,备份后整体塌陷,形成元件库,组装元件,构建设备模型,同时构建物理模型库。
3 行为模型的建立
三维巡视系统中辅机设备的动作行为不是孤立的,与其他模型甚至其他平台(如二维监控系统、教员机等)都有互动[2,3],这种互动是通过数据交换实现的,这就涉及辅机设备的数据模型。设备的行为模型借助Virtools开发平台实现[3,4,5,10,11,12,13,14]。在本系统中,将辅机设备的行为模型分为数据接口、数学模型、动作模型以及数据描述。数学模型、动作模型和数据接口,其操作对象都是数据描述,如图2所示。这样,设备的动作模型和数学模型以及数据接口相互独立,任何一个模块的修改不会影响其他模块,易于扩展和维护。
3.1 行为模型数据接口
系统数据接口用于对其他平台(如二维监控仿真平台、教员机等)的数据连接和交换。为了提高本系统的通用性,采用SQL Server作为数据管理工具。系统的数据接口如图3所示,其中操作数据库包括读取数据库和更新数据库(包括删除、修改、增加),综合考虑系统运行负担和培训对于数据刷新的需要两方面,本系统的常规读取数据库设置一个周期为3 s(也可以根据要求设置为更短,如1 s甚至更短,本系统认为3 s比较合适)。这样能保证在其他平台修改数据库以后,系统能在3 s以内实现数据同步。
3.2 辅机设备的数据描述
本文将辅机设备的数据描述定义为设备反应和描述自身运行状态所需要的一切数据,归结起来分为设备的基本描述数据(设备编号、设备名、设备额定运行参数等),设备运行数据(电流、电压、启停状态等),设备故障信息以及设备操作信息4类。设备的基本描述数据主要用于设备标识以及设备参数存储;设备的运行数据用于反映本设备的运行状态以及作为相关设备运行状态计算的数据基础,为了便于教员对设备培训计划的设置,将设备的故障信息和一般设备运行数据区分开来;设备的操作信息用于记录学员对设备操作的标识位,当学员对设备进行操作以后,都需要将该标识位置为“True”,该信息非常重要,一方面用于教员读取学员的操作信息,该信息与“故障报告”一起用作评分参考,另一方面,该标识位标注了数据库的修改,当其他平台需要更新数据库时,如果读取到该位为“True”,则表明该行数据信息被三维系统修改过,不能更新该行数据库,而其他平台读取了数据库后,再将此位置为“False”,为下次更新作准备,从而避免了数据的错误覆盖。由于辅机设备类型相对较少,且同类设备多为同型号设备,为了便于数据的操作与处理,本系统设备的数据描述采用面向对象的数据结构。
3.3 辅机设备的动作模型
辅机设备的动作模型主要包括辅机设备模型对于自身运行状态的表现形式、辅机设备被操作时的动作表现以及辅机设备对于自身设备故障的表现形式。对于单一响应事件的动作(如房门、柜门等的打开),只需用Wait Message、Bezier Progression及Rotate等基本的行为模块就能构建[15,16]。
除了单一的事件响应动作模型外,还有一类动作模型,它们不仅要响应事件,还要根据设备的状态数据表现设备的状态,以及根据响应事件更新数据库。本系统对于设备的操作,是采用鼠标操作实现的,包括鼠标左键的点击、鼠标的拖动以及鼠标按住时间的长短等。对于这一类涉及数据操作的动作模型,它们的实现流程如图4所示。
为了实现数据快速同步以及防止旧数据覆盖,采取了以下措施:
a.读取数据库、填写数据模型参数和设备的动作模型实现级联完成,由于读取数据库是每3 s循环一次,所以后面的2个步骤不用单独设置时钟,并且保证了被动接受的数据与外部数据一致(如运行指示灯状态、仪表读数指示等);
b.对于涉及数据更改的动作模型(如风机启动操作),在修改了设备的数据模型参数后,立即进行数据库的更新操作,且更新操作完成后立即执行数据库的读写操作,这样一方面保证了修改的数据不会被覆盖,同时也保证了设备状态更变的快速反馈,理想状态下,设备的操作与设备的状态反馈可同步实现。
3.4 数学模型的建立
设备的数学模型是设备数据模型数据的处理核心。根据当前的设备运行状态、参数计算和修改设备的后续运行状态,如水处理系统中超滤产水箱水位受到超滤产水泵状态、超滤反洗泵状态以及反渗透产水泵状态的综合影响。在没有外接平台的情况下,该部分模型需要独立完成,如果有外接的平台且外接平台也有数学模型,可通过数据接口实现数据交互而关闭系统的数学模型功能,也可以与其他平台的数学模型互补。
4 系统整合
系统整合包括系统构架和系统界面两方面的内容。500 k V地下变电站规模庞大,设备众多,如果将所有的设备模型都放在一个文件中,显然系统对硬件的依赖相当大,系统运行的效果无法得到保证。根据对实际辅机系统设备布局的分析,可以看出同类设备大多处于一层,例如:所有的冷却塔都在-11.5 m层,而所有的新风过滤器都处于-16.5 m层,循环水泵也全都处于-26.5 m层。根据这一特点,本系统采用分层载入文件,无论什么时候,系统中总是只有一层模型的文件,当漫游者需要离开当前层的时候,可以切换场景。具体实现流程如图5所示,为了防止同一层被反复载入,流程图中运用了比较环节。
由于将1个大的场景分割成了4个小的场景,场景的分割减小了系统运行时对高配置硬件的依赖,同时也提高了系统的运行效率。由于大多同类设备处于同一层,而本系统的数据库结构也是以设备为对象建立的,所以在读取数据库时,每类设备同时只需读取一次数据库,便能实现对设备的状态显示以及操作控制。除了系统架构,还要实现系统的漫游、碰撞检测、灯光、声效等功能。
系统的界面设计,除了常规的菜单按钮以外,系统运行提示也是必要的,而为了便于操作,可以增设小地图功能,其原理是将系统中虚拟地理系统的三维坐标与显示器屏幕的坐标之间建立一个映射关系,从而将虚拟角色的位置和漫游的方向在小地图中表示出来。用Virtools的VSL语言实现,代码如下:
这样就可以实现地图的指示功能,由于每个电脑的屏幕大小以及小地图放置位置会有不同,所以程序段中的常数会根据具体情况而有所差异。同样,获取鼠标在小地图中的点击坐标后,将上述程序反过来运用,就可以实现小地图的定位功能,方便快捷。
5 结语
三维变电站 篇5
1 国内外对三维变电站仿真系统的研究现状
在电力系统中, 电厂仿真培训首先对仿真培训系统进行了运用, 变电站的仿真培训也因电网调度的仿真培训而逐渐展开。计算机技术的应用与发展, 促使变电站的仿真培训系统也逐渐发展起来, 其发展进程由于变电站中自动化水平的提高而起到了推动作用。
20世纪60年代~70年代左右, 电力系统仿真培训系统兴起并在火电厂中被应用, 之后随着发展其范围扩增至变电站及电网的培训中。早期的火电培训仿真机投入使用于日本及英国与美国, 最具代表性的为日本的关西电力公司“变配电的技术培训中心”的建立。我国首套火电仿机组的研发建立时间为1982年, 变电站及电网仿真培训系统直至80年代末期才开始建立。我国首套DTS为东北电网仿真系统, 研制时间为1990年。早期应用的变电站的仿真系统由于其运行操作较为简便, 变电站的数量增大, 但容量较小, 再加上自动化的水平过低, 从而导致其应用的效率不高。
2 三维变电站的仿真系统研究成果
通过研究三维建模、计算机图形与仿真场景生成这三种技术, 从而使渲染和生成三维仿真场景、环境与变电站设备的建模及二维场景保存与绘制得到实现。三维场景图漫游与渲染、场景图由二维向三维的转变通过OSG技术都得以实现。通过研究应用系统子模型, 三维变电站的仿真场景实现优化, 具体研究如下。
2.1 变电站中设备建模的实现
电压互感器、变压器、隔离开关及电路器等组成了变电站设备。用三维方式将变电站设备的仿真场景进行表示。通过对三维建模技术研究, 变电站的设备建模是使用3dsMax, 3ds的模型文件是通过OSGExp的插件将其以IVE三维格式导出, 在OSG的编程中可方便调用。
2.2 绘制二维变电站的场景图
变电站周围的建筑环境与其各设备表示为二维图元, 图元的编辑操作与其绘制使利用MFC所封装各类的绘图函数来进行的。读写操作是通过二维图形文件的格式研究, 在设计中将二维场景图的文件格式与文件存储设置成自定义来实现的。
2.3 生成三维变电站的场景图
通过研究现有仿真的生成技术, 三维变电站其场景图的设计是通过OSG技术来实现的, 在这一过程中还对变电站的场景图由二维向三维转换得以实现, 由此证明, 生成三维变电站的场景图是以其二维场景图为基础的。
2.4 渲染三维变电站的仿真场景
渲染三维变电站的仿真场景实现是利用OSG技术, 在此过程中还实现了场景的碰撞检测与漫游等。通过研究粒子系统, 使其仿真场景天气模拟得以实现 (如雪与雾及雨、风等) , 使模拟效果更为逼真。
3 什么是三维仿真场景
通过对现实环境形象的三维模拟技术, 在虚拟场景中, 用户可对于其中的信息进行查询与预览, 还可对虚拟物体进行场景交互的操纵, 使用户在使用过程中仿佛身临其境, 无需处于真实环境中即可有相同效果的感受。三维的仿真场景涉及多门学科, 如人工智能、现实虚拟及计算机的图形学等, 在人机工程的工作环境、培训及教育等仿真领域中被广泛应用, 除此之外, 该技术还应用于规划领域、动画的制作领域、建筑领域、产品的展示领域及园林领域等。
4 三维仿真场景结构
仿真场景应用于虚拟现实中, 一般为是用来描述场景图。三维场景的元素存储就是场景图, 在场景中对所有物体与物体相互间的关系有保存作用。本身场景图就属于一种层次结构, 其空间的数据集所使用的是自上而下树状结构图, 以此为组织形式来达到渲染效率得到提升的目的。
诸多类型不同的节点构成了场景图, 物体是由节点表示的。根节点是全部三维的仿真场景图, 场景图位于树形结构顶端;场景图最底端为叶节点, 物体在场景中实际的几何信息包含其中, 叶节点场景中特效、光源、实体及地形等基本单元构成;组节点位于根节点下一层, 包括的控制信息为物体的外观渲染状态及其几何信息, 每个组节点与根节点都对子成员拥有零个或者多个 (注:组节点为零个子成员, 则不对其进行任何的操作) , 组节点中场景几何体的排列是通过OSG的程序进行的。在此种层次的结构中各节点可准确将其环境中的父子关系与其位置进行描述, 在场景图生成前, 各图层数据都要分别建模。如图1所示, 各节点间与场景图层次结构位置关系。
场景图中所包括的节点其功能是不同的, 比如说, 开关节点对其子节点的设置作用是可用或不可用, LOD细节的层次节点, 其不同子节点的距离调用是依据观察者对其作出的观察决定的, 变换节点可对其几何体坐标根据子节点的改变来对其状态进行更换。所有的节点类都有相同的基类, 又各具不同的功能方法, 场景图的继承机制, 可为节点提供多样性。
5 三维仿真技术
通过对计算机技术的使用, 生成一个具备触觉、听觉及视觉等包含多种感知、虚拟且逼真的环境, 用户可通过虚拟环境中虚拟对象与外设装置的相互作用来体会, 此种技术就是三维仿真技术。其技术包括粒子的系统模拟、碰撞检测及包围盒技术。
5.1 粒子系统
粒子系统在三维的计算机图形学中, 是对某些特定模糊的现象进行模拟的技术。在此系统中, 粒子模拟过程通过OSG实现了较为复杂的过程, 比如雨天特效、雪天特效及雾天特效等。粒子行为在粒子系统中的控制是通过对其空间的扭曲实现的, 对粒子流施加仿真特效的影响, 如风力、阻力及重力等, 可对天气现象在三维场景中被有效的模拟出来, 从而使视觉效果更为逼真。
5.2 碰撞检测
碰撞检测随着分布交互及虚拟现实等技术发展, 已成为该领域中的热点研究对象。在虚拟的环境中, 培训者沉浸感随碰撞检测精度越高而越强, 促进虚拟环境中真实性的提高。虚拟场景仿真场景渲染率与实时性受实时碰撞的影响很大, 所以, 在该领域中, 碰撞的检测技术也是难点之一。需要碰撞检测解决的核心问题就是虚拟场景中漫游实时性的保证、算法效率的提高及相交测试中对象数目的减少, 碰撞检测基本任务就是确定物体之间 (多个或两个) 是否有穿透或者接触。碰撞检测的算法有空间分解法与层次包围盒法。这两种算法加速碰撞检测都是通过相交测试的几何数目减少为基本思想的。
5.3 包围盒技术
包围盒技术在计算机几何领域与计算机图形学中, 在虚拟场景将几何体 (简单且规则) 对象进行包围, 简化其计算方法, 以此促进几何运算效率的提高。
5.3.1 碰撞检测
判断两个包围盒或者物体包围盒和检测线是否有相交, 无相交, 物体间则无碰撞发生;相交, 则有碰撞发生。
物体在场景中的构建是以实体为依据的, 一般几何体为不规则, 但物体包围盒的几何体一般都是规则的, 因此碰撞检测不对物体本身直接使用, 碰撞检测的检测效率提高是通过物体包围盒直接碰撞进行的。
5.3.2 光线渲染与跟踪
包线盒用于光线跟踪时, 其功能为相交检测, 用于渲染算法, 则是检测视体。如包线盒与视体或者光线无相交, 则盒内物体不相交。物体列表可通过相交检测来获得, 如果场景中物体在列表中显示, 就说明被栅格化或者渲染。
6 结语
三维变电站的仿真场景生成系统, 可使其开发周期有效缩短, 避免重复性的开发工作, 利于开发成本的降低。此外, 该仿真场景的实现, 不仅提供了高效且安全的培训平台, 也促使变电站工作人员对其各部分有了更为深刻的了解, 从而使其业务能力与操作技能得到提高。
参考文献
[1]赵晓冬, 孙大伟, 王斌, 等.330k V变电站仿真系统的设计和实现研究[J].电源技术应用, 2013 (1) :27.
[2]祁永新.变电站集中监控仿真培训系统研究与实现[J].电源技术应用, 2013 (2) :73.
三维变电站 篇6
为保证变电站安全可靠地运行,对变电站工作人员进行接近实际操作情况的培训,以减少各种人为操作事故是非常必要的[1,2,3]。目前的各类培训系统,大多以文字、接线图、数字图表或简单的漫游方式进行实际系统的仿真,无法逼真地模拟人与设备的实时交互功能,培训过程的真实度不够[4,5,6,7,8,9]。文献[10-13]实现了三维仿真及动态操作,但由于只是场景、设备的变化,场景中没有“人”的操作,沉浸感不够。
本文采用虚拟现实技术和虚拟人技术构建的三维变电站仿真培训系统具有明显的优越性。在该系统中,不仅对变电站的各个设备,如主变、断路器、隔离开关等,进行了三维建模,还加入了设备状态的变化,定义了各类虚拟人行为,实现了通过虚拟变电站操作人员在三维场景中完成设备巡检、倒闸操作等。系统中的虚拟人是决策任务的实际执行者,其通过接收受训人员的指令来仿真实际的操作过程;受训人员是变电站操作中的决策者,其在虚拟变电站中进行巡视和形势评估,做出决策,发布各种指令来控制虚拟人的行为。受训人员能在没有任何危险的情况下,高效地模拟变电站运行中的各种操作,这大为加强了学员的直观感受,增强了培训效果。
1 仿真培训系统框架
三维变电站仿真培训系统的框架由3个部分组成,即几何建模、行为建模和场景驱动,如图1所示。首先定义变电站设备、其他物体和虚拟人的三维几何模型;然后对虚拟人和动态设备进行行为描述,制作关键帧动画;最后根据三维几何模型信息和行为信息,设计场景驱动引擎,渲染场景并读取静态模型和动态模型文件,完成场景的各类驱动功能,最终形成完整的虚拟仿真培训系统。
2 几何建模
几何建模是通过几何方式对物理或数学物体的形状进行描述。本文通过二维几何模型和三维几何模型对变电站设备和虚拟人进行表示。
2.1 变电站设备模型创建
变电站设备模型采用3ds Max软件制作。首先单独建立各种设备的模型,如隔离开关、断路器、操作箱、变压器、控制柜等;然后构建场景环境,如围墙、大门等;最后将各个设备放置到场景中,并为墙体、控制柜等贴上图片来表现真实的变电站场景。
2.2 虚拟人模型创建
虚拟人是人的各种特性(如几何、行为、感知、情感、心理和社会性等)在虚拟空间中的数字化表示,它是完全由计算机系统生成的三维图形实体,能够在虚拟世界中模拟真人的各种特征。虚拟人模型采用Poser软件制作,Poser软件具有丰富多彩的人体三维模型,免去了人体建模的繁琐工作。但利用Poser制作的虚拟人模型的面片数很多,影响了三维仿真场景的漫游速度。将Poser模型以3ds格式导入到3ds Max软件中,并对其进行简化,以提高漫游速度。虚拟人制作的具体步骤包括:利用3ds Max软件的Multi Res修改器,大幅度减少人体模型的三角面片数;利用3ds Max软件的unwrap修改器,对模型进行平面展开,并导出512×512的坐标图;将坐标图导入到Photoshop中,制作虚拟人的衣服、安全帽、鞋、脸、手等贴图;通过行为建模完成虚拟人的行为动画。虚拟人的制作流程如图2所示。
3 行为建模
虚拟人行为仿真是一种计算机动画技术,包括虚拟人体模型的构建、人的动作过程仿真、语言交流和面部表情等的仿真。本文主要研究虚拟人的人体模型构建和虚拟人各种行为的模拟。变电站场景中的虚拟人行为主要有站立、行走、蹲下以及操作变电站设备等。虚拟人的各种动作通过骨骼动画技术和关键帧技术实现。首先,利用Milk Shape 3D软件,对虚拟人进行关节驱动,通过关节的旋转和移动实现虚拟人动画,进而实现虚拟变电站场景中虚拟操作员各种动作的模拟。系统中的行为设计可归纳为操作员行为设计和设备的动作设计2部分,如表1和表2所示。操作员行为与设备动作的关系如图3所示。
4 场景的驱动
场景驱动执行引擎负责实现虚拟人和物体的交互,并使虚拟场景活动起来。为了实现场景的驱动,需要定义虚拟人如何在三维虚拟场景中进行行动以及虚拟环境如何发生变化。考虑该部分的复杂性,将其分解为行为控制、运动控制和路径规划3个模块。虚拟人和设备的行为和运动控制过程如图4所示。
4.1 行为控制
行为控制模块具有决策功能,它负责确定虚拟人要执行的下一个命令,并且决定虚拟人行为与其相关设备动作的对应关系,以确保虚拟人对设备操作时,相应的设备会与之交互。行为控制模块还负责实现用户的操作:当受训人员选择某种操作时,相关命令被传递给行为控制模块,它将虚拟人的行为与设备的动作发送给运动控制模块来完对成相应的动作。
4.2 运动控制
行为控制模块决定虚拟人的行为选择,而运动控制模块负责实现该行为的具体动画序列。运动控制模块利用几何模型文件、动画模型库实现场景中的动画,采用同时播放虚拟人行为的动画序列与受相应行为影响的设备的动画序列来实现对场景的动态、交互式操作。
4.3 路径规划
路径规划在虚拟人自动操作演示中是必不可少的。针对特定的演示项目,系统预先给虚拟人设置若干关键点的坐标,在虚拟人到达某关键点后自动演示某项变电站操作。
系统采用的路径规划方法只考虑了系统的X-Z平面。设虚拟人的空间位置信息为(x,y,z),取其第1维和第3维分量,将虚拟人映射到X-Z平面上,从而将虚拟人的行走简化为二维平面上的质点的运动。
下面对算法的基本步骤进行说明。
a.根据虚拟人的移动方向和虚拟人的行走步长确定虚拟人的下一位置,并与目标位置相比较。若与目标位置的距离差为零,则结束,否则执行步骤b。
b.当与目标位置的距离小于步长时,根据距离差对步长值进行修正,减小下一步的步长值。
c.返回步骤a继续执行。
5 结论
系统仿真结果分别展现了虚拟操作员的站立、行走、按按钮、扳刀闸、旋转开关和蹲下等典型行为,具有较强的真实感,较好地模拟了变电站场景和虚拟人的各种操作。
系统具有良好的交互性,强调人与虚拟环境之间的协调,具有实时、动态的特点,适用于针对变电站操作的仿真培训。
摘要：为提高变电站仿真培训系统的真实感,对变电站虚拟场景中虚拟人的行为模型进行了研究,设计出了基于虚拟人行为的三维变电站仿真培训系统。系统框架由几何建模、行为建模和场景驱动3个部分组成。几何建模部分采用二维和三维几何模型对变电站设备和虚拟人进行了表示。行为建模部分通过动画技术对虚拟人的行为和设备的行为进行了仿真。场景驱动执行引擎负责实现虚拟人和物体的交互,以及虚拟场景的渲染和漫游。
三维变电站 篇7
变电站线缆敷设手段以往通常采用手工测量, 线缆通道设计不够精细。在电厂的设计中早有三维电缆敷设软件应用[1,2,3,4,5,6], 但限于二次和热控电缆敷设、检查碰撞等, 缺乏对电缆通道动态优化以及消防、照明、通信等线缆敷设的综合规划和管理, 且电厂三维软件在变电站设计中鲜有使用。为了解决变电站线缆敷设问题[7,8], 以下基于三维信息设计平台基础上开发了一套变电站线缆敷设管理系统, 该系统的使用可提高设计精细化程度, 提高变电站线缆敷设质量。
1 软件构成
变电站线缆管理系统是基于变电三维信息化设计平台开发的子系统, 变电三维信息化设计平台是以一个开放性网络公共数据库为底层, 以二三维一体化为手段, 将所有变电专业整合起来的大型专业设计平台。线缆敷设是在该系统基础上拓展开发的应用。三维设计平台预留线缆管理程序进行接口, 将线缆敷设数据导入三维模型, 调整优化后输出电缆清册, 敷设路径及相应的线缆通道断面图、大样图等。软件系统结构如图1所示。
2 软件功能及工作流程
2.1 软件功能
1) 在三维模型的线缆通道节点生成敷设节点号。
软件根据三维模型中线缆通道的节点:转弯、三通, 四通等, 自动设置节点号。节点号用于在线缆清册中标识线缆路径, 区域编码在三维模型建立时设置, 节点编号的生成全由软件自动完成。
2) 单根线缆选择最优路径自动敷设并可手动调整。线缆敷设除了选择最短路径外, 还需符合加入的敷设规则, 用于规范线缆走向。敷设规则包括电力行业标准规定[9,10]的各种规则, 还包括各类线缆载流量[11]、线缆排列方式[7,12,13]等, 此外线缆通道增加属性如电力电缆专用和二次电缆专用等。这些规则在线缆的走向、敷设顺序、线缆截面及长度方面进行综合控制。
3) 线缆通道、路径及宽度全周期动态优化。全站线缆通道的优化过程贯穿设计始末, 过程中某个环节如清册调整或通道的修改, 系统都将重新对线缆敷设数据进行检查和调整, 以此避免因专业差异引起的数据不匹配的问题。
4) 应用信息化技术进行多专业配合。
5) 对室内照明、通信、消防监控等线缆敷设进行规范管理。
6) 敷设材料表的开列, 清册自动生成。
7) 三维线缆敷设模型查询功能:单根线缆信息查询;局部通道规格和负荷查询;设备连接线缆汇总查询;进出建筑物线缆数量查询等。
2.2 软件工作流程
软件导入设计输入信息:
1) 线缆清册包括线缆起始点设备信息, 电缆编号、型号及截面;
2) 变电站三维模型:室外包括电气设备、基础、管道等, 室内包括三维建筑图及室内暖通、水工、消防设施等。
3) 线缆通道的初步规划:电缆沟、电缆桥架, 户内槽盒通道等线缆通道布置图。
2.3 软件效果图
三维信息化设计平台搭建变电站三维模型, 软件形成模型效果如图3所示。
3 软件测试与应用分析
±800 k V换流站占地面积21.65公顷, 场地主要分为5个区域:±800 k V直流开关场区域、换流变阀厅区域、500 k V交流开关场区域、交流滤波器区域及其他区域等。换流变阀厅面对面布置, 500 k V交流部分远景9串。全站线缆通道型号规格多, 基础与管道纵横交错, 线缆通道复杂, 敷设繁琐。因此采用三维平台进行设计。
首先在换流站三维模型基础上对全站线缆桥架、电缆支架等通道进行设计, 系统检查碰撞后形成第一版通道规划图, 按照软件格式导入电缆清册并进行第一次敷设, 敷设结果如表1所示。
敷设完毕后, 进行通道线缆检查。调用通道优化程序对通道规划和宽度进行调整, 再次敷设。经过两次调整调整后, 第二次和第三次敷设的总量减少了约16%~18%。
4 结束语
综上所述, 基于三维信息设计平台开发的变电站线缆敷设管理系统, 与以往电厂三维电缆敷设软件相比, 一方面增加了对户内照明、通信、消防监控等线缆敷设的考虑, 提高了设计深度, 另一方面, 增加了对线缆通道综合考虑, 提出了动态规划功能, 通过线缆通道的动态调整, 使线缆布置更加合理, 节省了线缆的用量。
摘要：介绍基于三维信息设计平台开发了变电站线缆敷设管理系统的软件构成及功能, 其在传统的敷设软件基础上进行优化改进, 增加了动态规划功能和户内线缆敷设的综合考虑。
三维变电站 篇8
近年来,对于变电站的设计工作,各单位或 研究所都 已开始引进三维设计软件,并且取得了一定的效果,有效降低了 变电站设计的成本。不过由于我国在三维设计软件的应用上 还处于起步阶段,即由二维 设计软件 向三维设 计软件过 渡的时期,所以,现阶段,我国对于能够使用三维设计软件完成电力系统设计的人才还是有较大缺口的。
为进一步提高电缆层电缆敷设精细化设计能力,以满足业主对电缆敷设的要求,本次设计根据业主对已投产工程的设计评价,结合广东电网精细化设计要求,通过对110kV东华变电站、220kV角布变电站等样板工程的电缆敷设进行实地调研学习,并吸取110kV金融变电站电缆层设计经验教训,针对当前三维工程设计技术在电力行业的应用发展趋势,开展了变电站电缆层三维设计技术应用的研究工作。
1三维设计软件
三维设计指的是利用三维软件来完成实际物体的表达,能够基本达到一比一的效果,设计出来的模型能十分形象地表达出实际物体的基本情况。
GoogleSketchUp是一套直接面向设计方案创作过程的设计工具,其创作过程不仅能够充分表达设计师的思想,而且完全满足与客户即时交流的需要,它使得设计师可以直接在电脑上进行十分直观的 构思,是三维建 筑设计方 案创作的 优秀工具。该软件通用性强,操作简单,设计人员无需通过 专业培训即可上手使用。
2设计目标、流程及成果
2.1设计目标
针对本次设计,为了能给客户提供更好 的产品,帮助客户直观地观察成品的效果,需要在进行设计前提出一些目标,以此来使客户在动工前对产品有相应的了解,从而根据需要进行相应的修改。
(1)电缆层电缆敷设3D设计施工参考图(对CAD二维施工图的延续与补充):按1∶1实际场景模拟电缆层电缆敷设情况,将三维施工参考图与二维CAD施工图结合使用,可使施工人员更为直观、准确、全面地理解施工设计图纸与设计人员 的设计思路。(2)电缆层电缆敷设3D模型(对电缆层电缆敷设3D设计施工参考图的 延续与补 充):施工人员 阅读二维CAD施工设计图与三维彩色施工参考图后,仍存在无法理解或图纸表达不够清晰的部分,可通过直接观看电缆层电缆敷设3D模型电子版获取所需信息,3D模型电子版可全 方位反映 整个电缆层的任何细节,无一遗漏。
2.2设计流程
在学习完软件 及变电站 相关概念 之后,便可开始 使用GoogleSketchUp软件进行设计工作。
(1)建筑模型的建立:按GoogleSketchUp软件的建 模要求,对CAD建筑平面图进行整理,然后将CAD图纸“导入”软件中,按实际尺寸进行整体建筑物建模,之后再建立门、窗、梁、柱、预留洞口等构件的细部模型。(2)电缆桥架模型的建立:按电气设计图纸的要求,对不同类型的电缆桥架进行建模,并最终建成标准模型组件,以方便复制与连续使用。(3)电缆桥架安装模型的建立:将建立好的电缆桥架,按电气设计图纸 的要求在建筑模型中进行定位安装。(4)电缆敷设模型的建立:在已完成的建筑与电缆桥架安装模型中,按照电气设计的电缆敷设方案确定电缆路径,然后利用“路径跟随工具”完成电缆敷设的建模。(5)在上述模 型中检查 电缆碰撞、桥 架碰撞、电缆 敷设、建筑设计不合理的部位,并对其进行优化调整,最终完成初步模型。(6)在完成的初步模型的基础上,根据不同的构件进行材质铺贴,如砖墙采用乳胶漆、梁柱采用清水砼、电缆采用黑色橡胶等,以丰富模 型对材质 的表现力,最终完成 优化后的模型。
2.3成果展示
三维设计图能够给人以更加直观的感觉,让人对整体设计有更深刻的理解与认识,更好地表达出结构前后、左右的情况,具有较强的对比度。电缆室的鸟瞰图如图1所示。
在完成了三维设计之后,还需利用三维设计软件完成二维设计工作,对整体设计进行多角度的剖析,得到不同方位 的剖面图,这样便能够提供更加方便、直观的细节展示,如果设计中存在问题,在剖面图中也能够很方便地找出来。而且剖面图能够向客户展示细节,使客户可以根据自己的需要对设计提出相应的修改意见或指 出需改进 的地方,之后对设 计成品进 行修改,从而达到最好的设计效果。
在本次设计中,针对电缆室的构造,对设计结 果进行了 多个方位的剖析,其剖面图细节如图2所示。
3结语
本次科研项目所采用的设计软件GoogleSketchUp存在一定的局限性,虽然本软件可操作性高、易上手、平民化,但智能化、专业化程度不高,且在建模过程中会耗费较高的人力 和时间成本,也不具备智能敷设、智能检查、智能统计等功能。在当前3D设计发展的初级阶段,GoogleSketchUp可满足设计、施工、展示汇报的使用要求,但随着3D设计的深 层次应用 与发展,本软件并不是最理想的电缆层3D设计工具。