面向送电线路工程设计 BIM 建模的研究项目

国网上海电力设计有限公司成立于 1995 年 07 月 18 日，是国网上海市电力公司经济技术研究院下属的电力设计配套企业。专门从事上海市内的电力工程项目设计。主要以变电工程和送电线路工程两种类型的项目设计为主。是上海市主要的电力设计企业之一。自 2016 年开始引入 BIM 技术以来，已经在上海市的多个电力工程项目中应用 BIM 技术来辅助设计并建立BIM 模型。

近年来，随着工业化进程的加快，中国电力行业呈现出飞速发展的趋势，电力设施和设备的数量剧增，类型也日趋丰富。因此，国网上海电力设计有限公司的业务也随之腾飞。为加快建设上海市的智能电网事业，创新电网建设移交模式，支撑电网又好又快发展，国网上海电力设计有限公司结合国家电网公司提出的电网工程 “三维数字化移交” 的工作思路，以数字化方式贯穿设计、施工和运行，以信息化手段辅助工程移交管理，实现上海市输变电工程的数字化移交管理的信息化、科学化和规范化。但在三维设计的推广应用进程中，国网上海电力设计有限公司逐渐认识到，输变电项目中的送电线路工程因其专业特性，所以还存在一些较为突出的技术问题，需要进一步升级技术和完善工作流程，增强 BIM 技术的应用能力，同时还要提升设计师的工作效率和设计质量，缩短建模时间，保持公司运营的成本效益。

首先，无论电缆线路还是架空线路，都会涉及到很多相关的结构构件，如电缆、工井、排管、杆塔等，同变电站工程项目的 BIM 设计建模相比，送电线路工程的 BIM 建模的特点是结构构件复杂，且包含很多细小部件，而变电工程项目设计中的 BIM 核心工具—— Autodesk Revit 软件的功能主要面向建筑模型，对于此类非建筑元素的构件，在创建和制作上不太方便，效率不高。

其次，送电（输电）线路的 BIM 技术应用也有别于变电工程，相较于变电站是集中在一个固定的空间内，BIM 技术的应用比较侧重于变电站房屋及其内部设备布置摆放的设计与建模不同，送电则没有空间的限制，相反其所涉及的空间区域较为广阔，工程覆盖的面积也比较大。因此，送电线路工程的 BIM 技术应用则更偏重地形地貌和沿途所布置排放的相应构件。

目前最常用的 BIM 软件—— Autodesk Revit 的优势主要集中在房建项目领域，对于以地形和构件为主的送电线路工程项目并不适用，因此需要研究专门面向送电线路并适合其特点的 BIM 建模解决方案，帮助送电线路设计人员提高工作效率，缩短建模时间，提升建模的便捷性。

        国网上海电力设计有限公司通过与上海欧克依信息技术有限公司开展密切合作，共同参与研究 BIM 技术和相应的专业 BIM 软件在送电线路工程项目设计中的应用。以寻求找到满足送电线路工程设计业务需求的一项实用、新型的 BIM 最佳解决方案。

国网上海电力设计有限公司对于本次课题研究，主要以 BIM 技术和相应专业 BIM 软件在送电线路构件模型创建中的技术可行性与可实施性为主。研究成果可在所有的送电线路工程项目，尤其是长距离的项目设计中推广使用。所以本次研究项目有如下几个目标：

1. 研究基于制造(MFG) 行业理念，把送电线路工程中的架空线路构件（包括金属电线杆、塔）和埋地线路构件（包括工井和排管）以零部件和组装的概念为依据，来探索这些送电线路中的各个构件以制造业产品的形式来进行独立设计和建模并进行组合装配的可行性；
2. 研究基于Autodesk Inventor软件的送电线路 BIM 设计建模研究，将该软件作为送电线路三维辅助设计工具应用到送电线路工程项目中，埋地和架空线路构件的设计与建模的可行性 。该软件作为欧特克专门面向制造(MFG)业所开发的三维设计软件，其具有的独立操控平台和不基于某个特定软件的功能特性在电力行业，尤其是送电线路工程中作为 BIM 辅助设计工具的可应用性；
3. Autodesk Inventor 强大而丰富的模型线绘制工具、修改工具、形状创建和编辑工具、丰富的型材库和坚固件库（可以直接调用进行装配）、螺栓联接生成器（可以快速生成螺栓联接）、钢结构生成器（可以快速生成由结构件搭建的框架模型）、三维布线和三维布管专业模块（可以快速生成导线、电缆或管路且可以实时更新），以及非常易用的参数化功能（可以方便的实现零部件的参数化变更），作为送电线路工程专业三维正向设计强有力的技术支撑与保障的可实施性；
4. 通过研究，使从事送电线路工程的设计人员将来用 Autodesk Inventor 来替代 Autodesk Revit，从而进一步提高设计人员在送电线路工程项目的设计阶段中进行相关构件 BIM 模型创建、修改和方案推敲与验证的工作效率，大大提升了设计质量和建模速度，缩短时间。

在与国网上海电力设计有限公司本次研究项目的课题组进行初步沟通并仔细审查了其业务需求之后，上海欧克依信息技术有限公司的技术团队很快便制定了相应的解决方案和工作计划并以技术顾问的身份参与到研究项目中来，以支持国网上海电力设计有限公司。本次研究项目的课题组将原先面向变电工程项目的 Autodesk Revit 软件向更适合送电线路工程项目的 Autodesk Inventor 软件迁移。

鉴于 Autodesk Revit 与 Autodesk Inventor 两款软件在功能特性和建模命令以及方式方法上都存在较大差异，因此，上海欧克依公司的技术团队首先对两款软件在面向送电线路构件建模时的适用性进行了对比分析。通过比对发现，Autodesk Inventor 在 “模型线绘制”、“修改工具”、“形状工具” 等方面的功能特性要优于 Autodesk Revit。同时，Autodesk Inventor 软件还具有如下优势：

1. 拥有型材库和坚固件库，可以直接调用进行装配
2. 具有螺栓联接生成器，可以快速生成螺栓联接
3. 具有钢结构生成器，可以快速生成由结构件搭建的框架模型
4. 具有三维布线和三维布管专业模块，可以快速生成导线、电缆或管路，而且可以实时更新
5. 具有非常易用的参数化功能，可以方便的实现零部件的参数化变更（Autodesk Inventor 的参数化功能主要包括参数、iPart、iAssembly 等）

其次，送电线路中相关构件包括架空与埋地两部分。其中埋地构件中包含有：工井、排管与电缆等构件，而架空线路构件则包含有电线杆塔和电缆等相关构件。通过研究使用 Autodesk Inventor 软件来创建工井、排管、电缆、杆塔等送电线路中的构件时，操作更为简便快捷，工作效率更为高效、时间也更为短少。Autodesk Inventor 软件对于送电线路构件模型的创建具备较好的可行性与可实施性。因此，在满足设计要求、符合项目实际条件的前提下，采用 Autodesk Inventor 软件可以更为快速地创建送电线路工程项目中的构件模型。

再则，Autodesk InfraWorks 软件是用于规划、设计和分析的地理空间与工程 BIM 平台。它使用真实数据在实际环境中进行实时规划、设计和工程处理，并支持关联的 BIM（建筑信息建模）流程，通过包含丰富数据的三维模型进行工程初步方案设计，从而使送电线路工程项目的设计师们能够在真实环境中规划和设计送电线路工程项目。同时还能够帮助设计师们改善项目成果，合并和连接数据以更好地创建、查看、分析、共享和管理送电线路工程项目的信息，从而做出正确的决策。尤其是其自带的 OpenStreetMap 功能，可以从 Bing（必应）地图上直接抓取送电线路工程项目所在地的地图，进而自动且快速的生成三维地理模型。借助 Autodesk Infraworks 软件，送电线路工程项目在设计时可以使用有关现有条件和三维建模的数据与信息来改善工作流程和效率及决策。

通过实现 Autodesk Inventor 的迁移和与 Autodesk Infraworks 的组合，成功在 Autodesk Infraworks 软件中将 Autodesk Inventor 创建的送电线路构件模型与 Autodesk Infraworks 所创建的地形模型进行整合拼接，实现了在 Autodesk Infraworks 软件中对最终的送电线路工程 BIM 模型及相关研究成果的展示。而上海欧克依信息技术有限公司也基于此，能够为国网上海电力设计有限公司提供一个功能强大的软件组合及工作流程，该软件组合与工作流程可以提供更快的建模速度和更高效的生产管理功能。

国网上海电力设计有限公司的课题组将用于本次课题研究的送电线路工程项目完全迁移到 Autodesk Inventor 之后，在满足对其三维建模专业技能不断增长的需求方面取得了巨大成功，无需增加额外的技术体系与资源乃至开销。同时，国网上海电力设计有限公司的课题组还特别注意到，Autodesk Inventor 基于零部件概念的强大功能特性，允许他们打破常规的建筑框架束缚，以制造业的概念来高效、快速、便捷地创建出送电线路构件中各种造型奇异的模型。譬如，金属电线钢管杆中的钢管杆身、横担、常规附件（包括法兰、加劲板、爬梯、接地装置）等部件。然后再把它们非常完美的组合到一起，形成一个完成的金属电线钢管杆。为工作添加更多的深度和细节。

“上海欧克依信息技术有限公司的整个技术团队都是不断超越我们期待的技术专家。他们从来不回避问题并愿意花时间来倾听我们的诉求和支持请求，且总是能找到满足我们电力设计业务需求的最佳方案。在这一过程中，我相信我们找到了更好的合作团队，并期待在今后的科研项目和课题研究中能够继续与他们一起携手合作。” —— 孙远，国网上海电力设计有限公司课题研究组负责人

“通过本项目研究，我们探索了基于 Autodesk Inventor 的送电线路工程 BIM 建模技术路线，解决了 Autodesk Revit 在创建线路模型和地形模型时建模效率低下的问题。在以 “新泽～鹤民 110KV 送电线路工程” 项目为案例研究的过程中，我们使用 Autodesk Inventor 软件来创建送电线路构件中的架空构件和埋地构件的 BIM 模型，包括工井、排管、杆塔、电缆等构件的建模。很好的实践了该软件的可行性。Autodesk Inventor 软件主要偏向制造业，其自身的很多命令与功能更适合于零部件等构件类的模型创建，相较于 Autodesk Revit 偏重房建领域，对于小尺寸的构件建模不方便的情况，Autodesk Inventor 在的建模效率更高，建模操控更便捷，易用性更佳。感谢上海欧克依信息技术有限公司的技术工程师们在本次课题研究中给予我们的鼎力帮助与支持！” —— 吕征宇， 国网上海电力设计有限公司总经理