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    科學技術論文

    抽水蓄能電站工程三維可視化技術研究

    時間:2021年08月16日 所屬分類:科學技術論文 點擊次數:

    摘要:文章采用多維信息集成技術、BIM技術、模型輕量化技術和三維可視化技術,通過場景管理、模型輕量化、模型編碼、數據集成、數據展示等過程,對抽水蓄能電站廠站側基建管控數據進行三維可視化,實現構件化、抽屜式的一體化平臺,為工程建設管理提供全方位

      摘要:文章采用多維信息集成技術、BIM技術、模型輕量化技術和三維可視化技術,通過場景管理、模型輕量化、模型編碼、數據集成、數據展示等過程,對抽水蓄能電站廠站側基建管控數據進行三維可視化,實現構件化、抽屜式的一體化平臺,為工程建設管理提供全方位技術支撐;最終按公司數字化移交標準形成一套可移交的施工數字化資產。

      關鍵詞:抽水蓄能;三維可視化技術;BIM應用;模型輕量化;多維信息集成

    抽水蓄能工程

      基建智能管控系統的推廣應用提供了現場大量的施工過程數據,智能型電站三維成果在豐滿、敦化等電站完成應用。國網新源公司在已建成基建管理信息化大集中、一體化平臺的基礎上,進行智能化、數字化的研究工作,實現信息系統的橫向管理貫通和縱向管控集成。

      在豐滿重建工程研究中建立了構件化、抽屜式的三維可視一體化平臺,建立了各專業共享、全要素集成、全流程一體化的現場施工管理三維數字化平臺,為工程建設管理提供全方位技術支撐,解決了傳統工程建設信息不及時、不準確、不真實、不系統的問題,實現了建設管理過程中數據自動采集、三維可視、全壽命管控。在吉林敦化電站研究中建立了瀝青心墻堆石壩碾壓質量監控、現場資源動態管理(分包人員、施工機械)等基建智能化管控手段。

      本次研究開發了廠站側基建智慧管控系統,在智能型電站三維成果的基礎上,研發了三維可視化管控平臺,為智慧大壩、數字廠房和機組提供全方位技術支撐,并按公司數字化移交標準形成一套可移交的施工數字化資產;研究開發了基建智慧管控中心,利用監控大屏實現三維實時監測、預警,并與安全專項智慧管控模塊集成。

      1研究內容

      研究深度應用BIM和數字地圖技術,開發三維可視化管控系統,建立構件化、抽屜式的三維可視一體化平臺,建立各專業共享、全要素集成、全流程一體化的現場施工管理三維數字化平臺,為工程建設管理提供全方位技術支撐,進一步解決傳統工程建設信息不及時、不完整的問題,F場施工三維可視化協同管控平臺以單元工程三維模型為載體,在可視化平臺上進行施工進度、質量、安全、檔案等管理,實現建設管理過程中全景可視、實時采集、業務協同、智慧感知,為智慧大壩、數字廠房和機組提供全方位技術支撐,并按數字化移交標準建立施工數字化移交平臺。

      通過研究水電工程施工標準規范的數字化實現方式、方法,對水電施工標準規范通過互聯網技術進行統一管理,利用數字化技術將施工標準規范納入標準規范庫,并將建立的標準規范庫應用到移動終端設備,實現現場施工過程作業、工序等環節管理數據的采集,并實現最終結果自動傳輸、統一展現。

      2整體技術路線

      整體技術路線分為五部分內容,一是研究三維場景綜合管理的開發和應用;二是建立水電工程建設施工過程單元模型編碼體系(樹);三是研究如何進行BIM模型的輕量化;四是建立廠站三維可視化數據集成標準和應用標準;五是研究廠站三維可視化數據展示。

      3三維場景綜合管理

      通過多邊形建模、衛星地圖數據網格化、三維交互引擎等技術,構建電站竣工面貌,實現第一人稱、鳥瞰、第三人稱等多種漫游方式;通過場景導航實現位置快速跳轉;通過工程部位樹形菜單實現虛擬電站模型管理;通過模型控制實現模型選中狀態、地下隱蔽工程的展現;通過路徑巡航和語音結合,將主標工程的位置、高程、尺寸、開工時間、工期、建筑方量、投資金額等基本信息標到模型上,實現工程概況自動介紹;通過三維標簽,實現工程主要設計參數的展示;最終為電站提供一個數字化的電站全景沙盤。

      4單元模型編碼樹

      建立水電工程建設施工過程單元模型編碼體系,通過研究當前水電工程劃分編碼體系,建立單元模型編碼規范,并與工程劃分編碼關聯,協助導入施工過程安全、質量、進度、檔案等數據,為平臺實現模型管理、信息數據集成和模型數據掛接提供編碼基礎,平臺實現單元模型、單元工程編碼一一對應。

      5BIM模型輕量化

      建立模型輕量化處理精度標準,根據平臺信息集成維度,分析各階段各應用場景的三維模型精度要求,劃分模型進度等級,建立電站BIM模型輕量化精度清單。研究當前設計院主流BIM設計模型的來源和特點,分析BIM模型的格式,通過鑲嵌細分、網格拓撲等方法在精度可控的條件下減小模型體積,將BIM模型轉換成平臺三維可視化系統能夠接入的格式;研究BIM模型設計數據的導入,傳統模型格式轉換方式會丟失模型上集成的設計數據,在進行模型輕量化的同時,實現BIM模型數據的解析和導入。

      設計BIM模型或設備廠家工業模型一般都是Revit、BentleyAECOsim、SolidWorks、ProE等曲面建模軟件制作的參數化模型,模型精度高,模型本身攜帶結構及設計參數信息,體積較大,無法在Web等性能瓶頸較大的平臺上實時渲染,無法流暢查看模型。通過BIM及工業模型輕量化處理流程,可以實現BIM及工業參數化模型向多邊形模型的轉換,同時可以在保證平臺應用模型精度的基礎上大幅度減少網格數量,減小模型體積,加快實時渲染效率,保證能夠在Web或移動平臺上流暢運行。

      PixyzStudio軟件采用先進的鑲嵌細分算法,通過控制曲面的段數,能夠在參數模型轉換多邊形模型的過程中大幅度減少網格數量,從源頭控制網格的數量。結合小尺寸物體批量刪除、補洞、遮擋物體刪除和Decimate工具,可以進一步減少網格數量。Pixyz靈活的控制方式能夠輸出不同精度的模型,模型質量也很少出現破面、法線錯誤等多邊形拓撲減面工具常見的錯誤,再加上Python腳本的批處理,大幅度減輕了輕量化的工作量。

      6建立廠站三維可視化數據集成標準和應用標準

      系統提供平臺數據接入的標準格式,規定平臺通信協議,開發平臺、中間件和數據庫等需滿足國家電網相關要求;規定第三方平臺接入數據的應用方式,提供平臺數據接入標準API,建立數據接入應用指南。通過建立統一數據庫、數據交換與共享平臺來實現多系統的信息集成。由基礎數據庫、管理數據庫、模型庫形成統一數據庫,實現數據整合和統一存儲,由數據交換與共享平臺實現多源數據采集。

      為了便于交換與共享,應制定交換共享數據元和元數據標準,定義哪些數據需要共享,數據格式是什么。其中數據元通過定義、標識、表示以及允許值等屬性進行描述,在特定的語義環境下,數據元被認為是不可再分的最小數據單元。元數據是描述數據的數據,主要是描述數據屬性的信息,用來支持如指示存儲位置、歷史數據、資源查找、文件記錄等功能。數據交換與共享平臺主要用于實現系統之間數據庫及文件級的數據交換,即數據集成,一體化平臺通過數據交換與共享平臺獲取各專項系統數據及外部數據,同時向專項系統提供工程劃分等數據,向外部系統提供質量驗評結果等數據。

      7廠站三維可視化數據展示

      在數據概覽展示功能,電站整體三維場景中,通過平臺數據結合二維、三維數據展示方式,展示電站級別和主要標段的整體信息統計和趨勢分析結果。

      水利論文范例: 新時期的農田水利灌溉工程研究

      8小結

      本文通過對廠站側三維可視化管控平臺系統介紹,研究分析了BIM如何在基建期與基建管理系統結合應用,集成安全、質量、進度、資源投入等各項關鍵指標數據,實現基建過程三維可視化監控。結果表明:通過構件化、抽屜式的交互模式,結合各層管理人員核心管理業務需求,能夠直觀展現各項關鍵指標,提高基建過程監控效果;在系統應用過程中基于統一編碼,自動形成數字化交付物,方便運行期的查閱。在廠站側三維可視化管控平臺應用過程中,有幾個方面要點須引起足夠重視:明確平臺各層目標用戶需求,做好數據分層;關鍵指標選擇需結合三維空間位置優勢,明確各項數據三維可視化的意義,切勿片面追求顯示效果。

      參考文獻:

      [1]路振剛,王永潭,孟繼慧,等.豐滿水電站重建工程智慧管控關鍵技術研究與應用[J].水利水電技術,2016,47(6):2-5,13.

      [2]曾凝霜,劉琰,徐波.基于BIM的智慧工地管理體系框架研究[J].施工技術,2015,44(10):96-100.

      [3]江小兵,陳獻周,朱焱華.大型水電工程現場基礎數據采集及決策支持系統[J].中國建設信息,2012(20):69-75.

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      [5]王偉,徐竹青.水利工程安全管理指數體系及評價指標研究[J].水利技術監督,2021(4):7-11,65.

      作者:王凱1,潘福營1,劉生智2,趙城2,孫健2,李軍2

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