三維數字化設計平臺介紹Establishedin1954,HYDROCHINAHUADONG(FormerlyECIDI)isoneofthetwoearliestmajordesigninstitutesinChina’shydropowerengineeringfield.信息與數字化中心：張業星

華東勘測設計研究院是中國電建集團公司直屬的大型綜合性國家甲級勘測設計研究單位，于1954年在上海建院，后遷至杭州，是我國最早的勘測設計院之一。先后隸屬于燃料工業部、水利電力部、能源部、水利部、電力工業部、國家電力公司、中國水電工程顧問集團公司、中國電力建設集團有限公司。國家電力監察委員會大壩安全監察中心也設在華東院。華東院員工人數近3700人華東院三維三維數字化設計研究歷程200420092004-2005調研選型單點突破2006-2008科研促生產項目初步應用開發各類數據庫制定標準和流程2009~2011生產促科研工程全面應用需求驅動研發解決方案平臺化系統平臺集成20122012數字化工程新起點制定數字工程標準平臺產品市場化數字化施工與運行物聯網集成應用2006與行業發展一致的應用和發展方向功能實用、易于掌握的三維平臺完善的綜合解決方案擁有強大的企業管理與協同功能完善的數據交互能力性價比較高，集成度較好，適合PC用戶的單獨使用可擴展全生命周期的解決方案選擇Microstaion為主要設計工作平臺的理由：樞紐工廠地質構建起一個水電水利工程三維數字化設計平臺，全專業覆蓋水電水利工程勘測設計各個環節（測繪、地質、樞紐、工廠等），使勘測設計工作能夠在統一的設計平臺開展，成果能夠基于統一的信息架構以及統一的信息模型進行存儲和展示。基于統一的設計平臺可最大限度減少數據轉換引起的效率降低和質量風險，使設計成果能夠在各個設計環節共享；基于統一的信息模型，各環節設計成果能夠得到有效集成，成果綜合利用效率以及整體設計效率將得到極大提高；基于統一的數據架構，模型和數據的有效性和一致性才能得到有效保證，設計成果管理的復雜度將大大降低。平臺建設目標文件格式眾多數據需要頻繁轉換專業軟件眾多互用性差如果沒有統一設計平臺信息易損失整體效率低應用環境復雜協同能力差部署維護成本高平臺建設思路及指導原則商業設計、協同管理軟件（MicroStation，ProjectWise）水電水利工程三維數字化設計平臺梳理水電水利工程三維數字化設計需求；選擇成熟的商業軟件系統作為水電水利工程三維數字化設計平臺的基礎；基于成熟的商業軟件系統進行專業擴展應用開發；針對水電水利工程三維設計特點及要求編制規程規范（設計方法、流程）以工程內容為中心，統一數據架構以及統一信息模型，使設計信息高效、無損共享；以設計生產為主線，統一設計環境，構建全專業覆蓋的、集成開放的三維數字化設計平臺以及與之相適應的管理體系，同步提高企業整體設計效率和專業團隊設計效率；以交付物創新為目標，提高常規二維圖紙交付的質量和效率的同時，掌握數字化移交方法標準化定制及二次開發標準化定制及二次開發標準化定制及二次開發標準化定制及二次開發Projectwise+Microstation

協同工作平臺工程全信息三維模型(EIM)(以DGN為載體)測繪資料采編及處理數據后處理GISMicroStationBentleyGeopakMapStationBentleyCadastre三維地質系統三維建模\分析\成果提交GeoStation三維樞紐系統壩工專業引水專業PowerCivilPowerCivil施工專業PowerCivil廠房專業ABD+RS工程全生命周期管理(ELM)全生命周期管理平臺AssetsWiseLifecycleServerEnterpriseBrigeFacilityManager可視化及虛擬現實平臺MicrostationUnity3D三維工廠系統碰撞檢查及校審水機專業廠房及建筑專業OpenPlantStructure電氣專業Electricalsystem暖通給排水專業Mechanicalsystem觀測專業MechanicalsystemＢＲＣＭArchitectureAutoPipeSTAADPROProSteelReStationPlantFlowHammerProjectwiseNavigator金結專業Microstation\Solidworks華東院水電水利三維設計解決方案自主研發、集成創新，使平臺及其相關組件在柔性以及獨立性上取得平衡，使整體效率和單點設計效率最大化地質三維設計系統樞紐三維設計系統工廠三維設計系統數據發布MicrostationCivilDesignerPlantDesignerGeoStation統一管理的工作空間（Workspace）+公共數據訪問框架機電設備參數化元器件庫一體化展示平臺ProjectWiseExplorerProjectwise+托管工作空間+專業數據庫數據訪問中間件服務局域網/廣域網ReStation三維協同設計管理體系三維數字化設計平臺系統結構地質樞紐工廠三維數字化設計平臺分布式部署構架：技術優勢統一的圖形平臺---Microstation，強大的圖形處理能力統一的文件格式---DGN，數據格式無需轉換，共享效率高統一的數據架構---數據表達方式一致，無需專業應用環境即可查看專業模型屬性橫跨地質建模、樞紐設計的GeoStation地質三維系統多標準規范支持的混凝土配筋三維設計系統ReStation完善的水利水電工程參數化元件庫，包含50多個國家和地區的標準豐富的、貼合水電水利工程相關專業設計需求的樞紐及工廠三維設計套件龍開口技施階段樞紐三維模型龍開口樞紐下游鳥瞰龍開口樞紐布置細部漫游龍開口廠房布置龍開口廠房布置楊房溝水電站樞紐三維模型楊房溝水電站樞紐三維模型錦屏二級水電站廠房錦屏二級水電站主廠房設備總裝沙坪二級水電站樞紐鳥瞰沙坪二級水電站樞紐上下游鳥瞰響水澗抽蓄電站全廠設備響水澗蓄能電站廠房設備總裝仙游抽蓄三維模型杭州下沙地鐵中心站福州地鐵排下站閑林辦公基地龍開口技施階段樞紐圖仙游技施階段廠房布置圖仙游技施階段暖通布置圖主廠房母線層通風空調系統布置圖主廠房網架頂部通風空調系統布置圖錦屏二級技施階段機電布置圖副廠房通風空調系統1321.80高程布置圖主廠房滲漏排水設備管路布置圖響水澗技施階段電氣布置圖主變洞-26.10m高程通信系統設備布置及埋管敷線圖蝸殼夾層EL.-52.90m橋架布置圖響水澗技施階段暖通布置圖副廠房-19.600高程空調水管布置圖GeoStation?集地質數據庫、數據管理、三維建模、分析計算、二維出圖、網絡查詢、系統接口等模塊于一體，為地質勘察和土建設計提供統一平臺環境的協同勘察設計業務系統。

2)系統方案系統基于數據庫、圖形和協同三個基礎平臺開發，實現了地質信息和模型的高效共享與利用。

建立多業務支持的地質數據庫，優化改造三維CAD平臺，基于MS開發數據管理、三維建模分析、二維出圖、網絡數據查詢、系統接口等功能，推動工程地質綜合業務向三維化、數字化、智能化發展。3)成果及創新點1）支持特大地質數據模型高效流暢的編輯和展示；2）同時具備CAD和GIS系統的優勢；3）強大、專業的勘察數據庫及后臺數據服務，支持集中管理和分布式部署，遠程協同；4）“傻瓜”式建模分析工具，大大提高建模的精度和效率；5）內嵌行業和企業技術標準及流程，實用完善的各類標準庫；6）勘察設計一體化，實現高效的樞紐三維設計；7）高效的全套地質圖件自動化出圖。1)支持特大地質數據模型白鶴灘模型范圍2.5×3.5km2地形面56萬個節點地質模型建成后僅20MB如果轉成AUTOCAD是100多MB漸變色渲染階梯色渲染新增平臺渲染顯示功能，支持工程數據的多樣化顯示；2）兼具CAD和GIS系統的優勢具備強大的對象及屬性數據管理功能2）兼具CAD和GIS系統的優勢工程地質數據庫內容包括了項目人員信息，物探、試驗、地質信息，以及成果資料信息，其性能特點是：多類項目（常規、抽蓄）多工程區（上壩址、下水庫、料場）多維度（三維空間）多時態（多勘察階段）多數據源（地質、勘探、物探、試驗、設計、監測）多種數據格式（圖檔、模型、影像）多種應用（建模、出圖、查詢）3)強大的專業化地質數據庫3)強大的專業化地質數據庫獨立運行，多任務，可在CAD平臺中被集成調用；支持多人、多項目異地協同工作，按項目分配用戶權限人員合理分工系統提供了創新的地質曲面建模工具和方法。例如：三維地質解譯方法將傳統的二維制圖與三維建模過程統一，使建模精度可控、三維建模成果可校審，建模周期大大縮短。(a)地質解譯剖面(b)地質線框模型(c)地質曲面模型4）強大的建模分析功能地質標準點符號64個（根據建模的需要，自創了20個地質點符號）地質標準線型符號60個地質標準花紋符號356個5）內嵌行業和企業技術標準及流程勘探數據圖形數據地形數據線框模型表面模型地形體實體模型剖面分析開挖分析專題分析（塊體）查詢統計設計協同源數據地質建模模型利用5）內嵌行業和企業技術標準及流程9種地質展示圖、柱狀圖7種工程地質平面圖、剖面圖3種工程地質統計分析圖7）高效的全套地質圖件自動化出圖基于數據庫和模型，系統提供水電水利工程全套19種二維圖自動化成圖與更新9種地質展示圖、柱狀圖7種地質平面圖、剖面圖3種工程地質統計分析圖基于Microstation軟件開發包含樞紐布置、拱壩體型設計、復雜邊坡設計、地下洞群設計、地塊設計等功能水電水利三維樞紐設計系統，在華東院范圍內率先形成了智能、高效的水電樞紐三維設計生產力。主要研究成果及創新點1）具備復雜邊坡三維設計與自動出圖功能2）復雜隧洞批量建模和智能化修改3）解決水電站前期征地設計難題，大大減輕重復工作量4）引水叉管“一鍵式”建模與出圖；5）實現基于統一的三維地形、地質、樞紐模型的一體化設計

智能化邊坡馬道工具同時具備水電站各種復雜邊坡的開挖、填筑的概念設計和詳細設計功能。主要功能特點：

拱壩邊坡自動生成 自動開口線計算 馬道參數化更新 豐富的變坡扭面自動建模 豐富的縱坡馬道設計開挖圖自動標注效益：邊坡三維設計效率較傳統設計、修改提高5倍，挖填量報表統計數秒中完成。優勢①

——智能化邊坡馬道開挖設計

地下洞室群設計工具專門針對水電站地下隧洞工程規模巨大、關系復雜、異形隧洞等特點開發，用于解決大規模地下洞室群工程的設計難題和效率“瓶頸”。主要功能特點：按中心線或隧洞參數自動更新連接隧洞自動放坡漸變段的自動建模交叉洞室過渡段的自動建模支持自定義異形隧洞截面洞群平面圖自動出圖

效益：地下洞室群三維設計效率提高70%，徹底解決了復雜洞室隧洞碰撞問題。優勢②

——復雜地下洞室群設計優勢⑤

——基于統一的三維地形、地質、樞紐模型，實現水電站樞紐一體化設計。基于Microstation軟件開發包含智能開孔、裝修設計、埋管設計、自動出圖、自動標注、自動報表等功能水電水利三維工廠設計系統，解決了水電站工廠三維設計中最影響效率的難點。主要研究成果及創新點1）電氣埋管智能設計、報表和出圖功能2）樓板、墻智能開口設計和統計功能3）解決建筑裝修的設計出圖和材料統計4）內嵌我國標準的智能化出圖模塊5）基于統一數據的自動標注功能

——開孔工具該工具是迄今世界上唯一一個針對工程中墻體、樓板三維開孔設計的智能化工具。主要有以下特點：孔口首次成為真實圖形可被編號、命名、統計帶出圖符號。全參數化設計開孔源修改后自動更新效益：提高廠房、建筑專業設計效率超過70%。

——裝修工具該工具是專門針對水電工程室內裝修（墻面、地面、吊頂）設計和材料統自動統計的智能化工具。主要有以下特點：自動識別房間具備材料模板自動完成門窗開孔房間修改后自動更新自動材料統計效益：提高建筑專業設計效率數倍。

——自動出圖圖紙作為設計院的主要產品，繪圖在傳統設計中占用了工程師絕大部分的時間，自動出圖的開發為設計人員節省了超過80%的圖紙繪制時間，設計方案修改后圖紙“一鍵式”更新。自動抽圖智能化添加主要注釋符號化出圖圖紙批量更新自動圖紙對比效益：提高各專業設計效率3倍基于“統一平臺、統一數據”，開發了二維圖自動編號、標注，大大提高了三維出圖的標注效率。——自動標注基于“統一平臺、統一數據”，開發了材料表自動統計工具，土建與機電工程量實現全自動統計。操作簡易、符合國標；具備數據管理模塊、大體積配筋模塊、梁板柱配筋模塊、切圖模塊、自動標注模塊等8大功能模塊；解決水電設計中約占水工專業70%的鋼筋圖繪制工作，大幅減輕工程師低技術的重復工作量。RReStation框架結構主要成果及創新點1）基于統一平臺的混凝土結構、配筋設計一體化2）鋼筋與結構智能關聯、自動更新3）內嵌多規范、標準體系，支持自動檢驗4）內嵌我國出圖標準和行業制圖標準的自動化出圖5）自動標注與其關聯修改功能6）鋼筋自動編號與鋼筋表自動統計數據管理模塊大體積配筋模塊梁板柱配筋模塊特種結構配筋模塊鋼筋顯示管理模塊切圖模塊梁板柱配筋模塊自動標注模塊

無論結構設計還是配筋設計均使用同一個平臺、同一套模型，完全不用模型轉換或互導。環節簡化、效率提高無數據轉換、杜絕轉換損失為鋼筋和結構同步更新創造條件

優勢①——無需任何模型轉換

Restation采用APModeling參數化系統，提供了多級參數關聯鋼筋隨結構體的幾何形狀、屬性參數（砼強度、保護層厚等）自動更新同時支持本文件內同步和文件間（與參考文件）同步。由于結構調整而引起的鋼筋修改工作效率提升超過10倍。優勢②——鋼筋和結構同步更新

優勢③——優良的鋼筋瀏覽功能不同參數的鋼筋的主題顯示支持首尾鋼筋邏輯顯示樹形結構顯示所有鋼筋按編號的鋼筋查找支持各種隔離顯示鋼筋

Restation的基礎開發框架采用ECFramework技術構建數據信息管理層，以ECSchema的方式存儲配筋規范定義及配筋模板定義，實現對多數據源的兼用。為了使Restation軟件能夠適應多種規范（甚至國外規范），采取了SupplementedSchema技術，只需更換不同的SupplementalSchema便可以實現配筋規范的更改。優勢⑤——多規范支撐

優勢⑥——智能抽圖和標注記憶符合國標的自動出圖鋼筋符號化鋼筋自動標注自動生成鋼筋表鋼筋標注修改記憶二、三維圖紙同步出圖比例自適應三維混凝土配筋系統出圖三維混凝土配筋系統出圖主要研究成果及創新點1）涵蓋國內50多個標準和30個廠商樣本的設備與元件2）總數超過35000個，覆蓋水電行業機電所有專業3）應用于20多個項目，是國內最成熟的水電三維設計元件庫4）所有元件支持參數化或定型化修改5）帶有二維出圖符號，支持自動符號化出圖6）具有符合全生命周期管理的設備信息數據結構建成了國內第一個專門正對水電站設計的、最為成熟完備的、覆蓋專業最廣的機電設備、元件庫。電氣設備、元件庫樣例水機設備庫暖通設備庫樣例給排水設備庫成熟度高自2007年第一版完成以來，先后在20多個工程中進行了應用，為機電專業設計效率提高3倍，修改效率提高一個數量級。先后經過2次大規模的升級更新，已相當成熟。屬性完備元器件庫由三維模型、二維符號、功能屬性三部分組成，在統一平臺中全面支持設計建模、二維出圖、自動化材料統計功能。特點參數化性能優良所有設備或元件都通過參數化修改帶型號的設備通過數據庫內參數驅動非定型產品通過用戶輸入參數驅動擴展性好基本三維建模智能化出圖、材料表全生命周期管理橫向擴展縱向擴展水電設計抽蓄設計水利工程設計地鐵設計工民建設計……

基于三維數字化設計平臺建立了“設計標準網絡推送”機制，從技術上保證項目內、專業內設計標準完全統一。實現系統、應用、項目類型、項目、專業五個“等級”的標準推送