数字化设计成就智慧建筑

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数字化设计技术应用于空间狭小、结构复杂的设计条件

时，具备空间定位准确、视觉效果直观等特点。如何发

掘现有平台的潜力，更广覆盖业务范围；如何更好、更

快的辅助生产设计；如何与传统二维设计优势互补，共

同发展等等都是需要解决的问题。

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文｜洪敏王伟

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目前业主单位对工程投资、成本核算越来越精确，这就要求从工程设计源头开始，提供更加精细的设计成品。近年来，湖北省电力勘测设计院为提高信息化水平，引进了一系列数字化设计软件，大力推广数字化设计理念，改进设计手段，取得了良好的效果。

对电气专业而言，电缆敷设无疑是手工设计工作量最大，设计周期最长，所涉及设备数量最多，是提高工作效率最为迫切的部分。借助于地理信息系统、三维建模技术、数字化协同等先进技术的集成应用，数字化设计能提供更加真实、准确的设计成品。

数字化技术计算“最优路径”

以湖北省电力勘测设计院设计的某变电站工程为例，项目在电缆敷设过程中，采用BRCM电缆敷设软件对电缆进行敷设，整个敷设过程精确化建立了全站三维模型，包括电缆桥架、电缆沟、竖井、支吊架等。并重点对综合楼电缆采用“最优路径法”，自动计算电缆起点到终点的最优路径，同时准确计算出电缆长度，模拟敷设电缆，最终生成满足实际工程需要的成品。整个过程完全数字化设计，有效避免了各专业间的碰撞问题，可达到全自动化敷设的目的，提高了设计质量，缩短了设计时间，为湖北省电力勘测设计院在未来工程中完全实施数字化设计和提交数字化移交成果奠定了基础。

BRCM电缆敷设软件常用于低电压或控制电缆的设计，可以精确统计电缆长度、走向，但无法展示单根高压电缆的空间走向、占位等情况，也无法进行实体电缆的碰撞检测。湖北省电力勘测设计院采用MicroStation平台对全部高压电缆进行实体建模，开展电缆敷设的精细化设计。对主要电缆的空间走向进行定位并建模，利用数字化平台直观、高效地展示了电缆在空间上的走向、路径，最后进行相应的碰撞检测，并利用数字化设计模型对电缆敷设模型进行了切图，生成部分电缆敷设施工图纸。

根据变电站电缆敷设设计的情况来看，主要有两种处理方式。一是完全依靠人工一根根理清电缆路径，通过对桥架关键节点做剖面的方式来表达设计意图。这种方式费时费力，同时也不方便施工。二是在桥架和电缆支架布置图上对关键节点进行编号，然后在编制电缆清册时依次列出每根电缆从起点到终点所经过的节点编号，这种方法在一定程度上降低了设计人员的工作量，同时方便现场施工，但是该方法没有计算过桥架的容积率，有可能出现某根电缆所要经过的桥架已经满了的情况，不利于电缆在不同通道上的合理分布。

同时业主对于电缆敷设的要求也不断提高，比如动力电缆要与控制电缆分开，电缆在桥架上排列整齐，减少交叉等，这些要求按照现有电缆敷设设计方式难以满足，必须寻求新的解决方案。

BRCM(Bentley Raceway And Cable Management)软件主要用于在3D环境下完成电缆沟、电缆桥架、埋管、支吊架、设备等布置；它可以定义综合的桥架、电缆沟、埋管参数，放置电气设备，导入电缆和设备列表。软件通过读取电缆清册的逻辑信息，结合平面设备布置及路径，自动进行电缆优化敷设，精确统计电缆长度。电缆敷设后，可以生成材料清册（电缆及其连接信息、路径信息等），最后从模型中剖切生成提资图和施工图。

原有设计流程是基于手工设计的基础，而BRCM电缆敷设是在一个各专业统一的协同平台上完成，数据信息属于共享，多个设计人员也可以在同一平台上集体完成整套电缆敷设设计过程。从流程上减少了错误的几率，保证了设计质量。具体流程如图1所示。

自动选择优化提高敷设质量

在电缆敷设过程中，首先根据工程实际情况搭建电缆沟、桥架、埋管及辅助设施，然后对电缆路径及电气设备等进行智能编号，采用“最优路径法”自动计算电缆起点到终点的最优

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路径，同时准确计算出电缆长度，模拟实际的电缆，最终生成满足实际工程需要的成品。整个过程完全数字化设计，有效避免了各种碰撞问题，从而实现电缆敷设路径自动选择与优化，提高敷设质量。

电缆敷设流程主要可分为配置BRCM 工作空间，实现与ProjectWise 集成；多专业、多设计人员基于ProjectWise 协同平台工作；绘制桥架、电缆沟、埋管等路径；自定义设备模型及电缆清册编制；电缆自动敷设及优化等几个过程。

首先，配置BRCM 工作空间，实现与ProjectWise 集成。要实现BRCM 工作空间( WorkSpace) 集成到协同平台，需要将 ProjectWise 上的BRCM 文件夹升级为项目级别文件夹，并编写项目通用的配置文件，同一平

台上的设计人员在一个标准下建立模型。 此外，还需要在PC 机上建立本机的SQL 数据库，在BRCM 软件进行电缆敷设时需从 SQL 数据库中读取桥架及电缆清册的数据进行自动敷设。只有实现了BRCM 工作空间的集成才是真正意义上的协同作业。如图2所示。

图1 BRCM 电缆敷设软件设计流程

图2 BRCM 与ProjectWise 集成图3 电缆沟、支吊架参数化建模

图

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电缆桥架参数化建模

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5电缆沟、埋管、设备布置轴测图

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第二，多专业、多设计人员基于 ProjectWise 协同平台工作。电气专业与其他相关专业基于ProjectWise平台协同设计，基于ProjectWise协同平台，如若其他专业的模型发生改变，电气专业的参考模型也会实时改变。电气专业设计人员在进行 BRCM项目工作时，设计人员可以通过 ProjectWise 平台分享本机的 SQL 数据库，从而协同完成电缆敷设工作。

第三，规划电缆路径，绘制三维模型。参考土建专业提供的三维信息模型、设备模型，精确规划电缆桥架、电缆沟、埋管、电气设备等。BRCM软件提供了托盘式、梯式和槽式多种类型的桥架，导入了部分常用的厂家桥架尺寸，并且支持桥架自定义定制。电缆桥架布置方便，可以自动添加弯通、三通和四通，并且可以通过线条自动生成桥架，各种弯通、三通、四通自动连接，方便智能。另外桥架配件也可以用自动添加和手动添加两种方式添加。电缆桥架和电缆沟建模原则按照前期规划的电缆桥架走向，根据现场实际情况进行精确化建模。如图3、4、5所示。

通过数字化方式进行电缆路径规划，并按照本单位制定的电缆桥架编码原则对路径自动编号，借助于精细化布置的辅助设施模型，电缆路径能更真实地模拟现场实际情况，实现点到点的精确路径规划。

第四，自定义设备模型及电缆清册编制。电气设备尤其是电气屏柜，是整个电缆敷设中非常重要的环节，每一个屏柜都有唯一的编号，与电缆清册一一对应。屏柜尺寸、位置均依施工图纸和现场情况布置，并经过校核，准确无误。如图6所示。

根据电气设计人员编制的电缆清册，整理成BRCM系统默认格式的电缆清册表，并根据电压等级进行划分，导入系统中，读取到SQL 数据库中。如图7所示。

数字化设计技术革新传统设计手段

湖北省电力勘测设计院进行电缆敷设及其优化设计时，主要采用BRCM平台对低电压或控制电缆进行数字化电缆敷设设计，可以精确统计电缆长度、走向，但无法展示单根高压电缆的空间走向、占位等情况，也无法进行实体电缆的碰撞检测。因此采用MicroStation平台对全部高压电缆进行实体建模，开展电缆敷设的精细化设计。

BRCM软件电缆敷设及优化。BRCM软件可读取本机SQL数据库中的电缆桥架、埋管、电缆清册等数据，对电缆进行自动敷设。通过软件计算，可输出电缆敷设拓扑图、电缆长度表、电缆敷设路径及各段长度明细表等信息。BRCM软件进行自动敷设计算后，根据电缆清册信息自动在平面图中查找电缆敷设路径，并按照设定的敷设原则进行优化，可以将每一根

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设备参数化建模与编号图7 导入的电缆清册