BRCM電纜敷設(shè)軟件在工程中的應(yīng)用研究

對(duì)電氣專業(yè)而言，電纜敷設(shè)無疑是手工設(shè)計(jì)工作量最大，設(shè)計(jì)周期最長，涉及設(shè)備數(shù)量最多的領(lǐng)域，是提高工作效率最為迫切的部分。借助于地理信息系統(tǒng)、三維建模技術(shù)、數(shù)字化協(xié)同等先進(jìn)技術(shù)的集成應(yīng)用，數(shù)字化設(shè)計(jì)能提供更加真實(shí)、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)成品。

本文以某變電站工程為例，詳細(xì)介紹基于MicroStation 平臺(tái)BRCM電纜敷設(shè)軟件的工作流程及應(yīng)用情況。項(xiàng)目采用BRCM電纜敷設(shè)軟件對(duì)電纜進(jìn)行敷設(shè)，整個(gè)敷設(shè)過程，精確化建立了全站三維模型，包括電纜橋架、電纜溝、豎井、支吊架等。最后重點(diǎn)對(duì)項(xiàng)目綜合樓電纜采用“最優(yōu)路徑法”，自動(dòng)計(jì)算電纜起點(diǎn)到終點(diǎn)的最優(yōu)路徑，同時(shí)準(zhǔn)確計(jì)算出電纜長度，模擬敷設(shè)電纜，最終生成滿足實(shí)際工程需要的成品，整個(gè)過程完全數(shù)字化設(shè)計(jì)，有效避免了各專業(yè)間的碰撞問題，可達(dá)到全自動(dòng)化敷設(shè)的目的，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，為今后在工程中完全實(shí)施數(shù)字化設(shè)計(jì)和提交數(shù)字化移交成果奠定了基礎(chǔ)。

BRCM電纜敷設(shè)軟件常用于低電壓或控制電纜的設(shè)計(jì)，可以精確統(tǒng)計(jì)電纜長度、走向，但無法展示單根高壓電纜的空間走向、占位等情況，也無法進(jìn)行實(shí)體電纜的碰撞檢測(cè)。采用MicroStation平臺(tái)對(duì)全部高壓電纜進(jìn)行實(shí)體建模，開展電纜敷設(shè)的精細(xì)化設(shè)計(jì)。對(duì)主要電纜的空間走向進(jìn)行定位并建模，利用數(shù)字化平臺(tái)直觀、高效地展示了電纜在空間上的走向、路徑，最后進(jìn)行相應(yīng)的碰撞檢測(cè)，并利用數(shù)字化設(shè)計(jì)模型對(duì)電纜敷設(shè)模型進(jìn)行了切圖，生成部分電纜敷設(shè)施工圖紙。

數(shù)字化電纜敷設(shè)研究背景

根據(jù)本單位變電站電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)的情況來看，主要有兩種處理方式。

一是完全依靠人工一根根理清電纜路徑，通過對(duì)橋架關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)做剖面的方式來表達(dá)設(shè)計(jì)意圖。這種方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)也不方便施工。

二是在橋架和電纜支架布置圖上對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，然后在編制電纜清冊(cè)時(shí)依次列出每根電纜從起點(diǎn)到終點(diǎn)所經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)編號(hào)，這種方法在一定程度上降低了設(shè)計(jì)人員的工作量，同時(shí)方便現(xiàn)場施工，但是該方法沒有計(jì)算過橋架的容積率，有可能出現(xiàn)某根電纜所要經(jīng)過的橋架已經(jīng)滿了的情況，不利于電纜在不同通道上的合理分布。

同時(shí)業(yè)主對(duì)于電纜敷設(shè)的要求也不斷提高，比如動(dòng)力電纜要與控制電纜分開，電纜在橋架上排列整齊，減少交叉等，這些要求按照現(xiàn)有電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)方式難以甚至無法滿足的，所以必須尋求新的解決方案。

BRCM軟件主要用于在3D環(huán)境下完成電纜溝、電纜橋架、埋管、支吊架、設(shè)備等布置，它可以定義綜合的橋架、電纜溝、埋管參數(shù)，放置電氣設(shè)備，導(dǎo)入電纜和設(shè)備列表。軟件通過讀取電纜清冊(cè)的邏輯信息，結(jié)合平面設(shè)備布置及路徑，自動(dòng)進(jìn)行電纜優(yōu)化敷設(shè)，精確統(tǒng)計(jì)電纜長度。電纜敷設(shè)后，可以生成材料清冊(cè)（電纜及其連接信息、路徑信息等）；最后從模型中剖切生成提資圖和施工圖。

原有設(shè)計(jì)流程是基于手工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，而BRCM電纜敷設(shè)是在各專業(yè)統(tǒng)一的協(xié)同平臺(tái)上完成，數(shù)據(jù)信息屬于共享，多個(gè)設(shè)計(jì)人員也可以在同一平臺(tái)上集體完成整套電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)過程。從流程上減少了錯(cuò)誤的幾率，保證了設(shè)計(jì)質(zhì)量。（圖1）

運(yùn)用BRCM軟件進(jìn)行電纜敷設(shè)的工作流程

圖1 BRCM電纜敷設(shè)軟件設(shè)計(jì)流程

在電纜敷設(shè)過程中，首先根據(jù)工程實(shí)際情況搭建電纜溝、橋架、埋管及輔助設(shè)施，然后對(duì)電纜路徑及電氣設(shè)備等進(jìn)行智能編號(hào)，采用“最優(yōu)路徑法”自動(dòng)計(jì)算電纜起點(diǎn)到終點(diǎn)的最優(yōu)路徑，同時(shí)準(zhǔn)確計(jì)算出電纜長度，模擬實(shí)際的電纜，最終生成滿足實(shí)際工程需要的成品。整個(gè)過程完全數(shù)字化設(shè)計(jì)，有效避免了各種碰撞問題，此方法可實(shí)現(xiàn)電纜敷設(shè)路徑自動(dòng)選擇與優(yōu)化，提高了質(zhì)量。

電纜敷設(shè)工作流程主要包括配置BRCM工作空間，實(shí)現(xiàn)與ProjectWise集成；多專業(yè)、多設(shè)計(jì)人員基于ProjectWise協(xié)同平臺(tái)工作；繪制橋架、電纜溝、埋管等路徑；自定義設(shè)備模型及電纜清冊(cè)編制；電纜自動(dòng)敷設(shè)及優(yōu)化等過程。具體工作流程如下：

配置B R C M工作空間，實(shí)現(xiàn)與ProjectWise集成

首先，需要將 ProjectWise上的BRCM文件夾升級(jí)為項(xiàng)目級(jí)別文件夾，并編寫項(xiàng)目通用的配置文件，同一平臺(tái)上的設(shè)計(jì)人員在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)下建立模型。 其次，還需要在PC 機(jī)上建立本機(jī)的SQL 數(shù)據(jù)庫，在BRCM 軟件進(jìn)行電纜敷設(shè)時(shí)需從 SQL 數(shù)據(jù)庫中讀取橋架及電纜清冊(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)敷設(shè)。只有實(shí)現(xiàn)了BRCM工作空間的集成才是真正意義上的協(xié)同作業(yè)。

多專業(yè) 、多設(shè)計(jì)人員基于 ProjectWise協(xié)同平臺(tái)工作

電氣專業(yè)與其他相關(guān)專業(yè)基于ProjectWise平臺(tái)協(xié)同設(shè)計(jì)，基于ProjectWise協(xié)同平臺(tái)，如若其他專業(yè)的模型發(fā)生改變，電氣專業(yè)的參考模型也會(huì)實(shí)時(shí)改變。電氣專業(yè)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行 BRCM項(xiàng)目工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以通過ProjectWise 平臺(tái)分享本機(jī)的 SQL 數(shù)據(jù)庫，從而協(xié)同完成電纜敷設(shè)工作。

規(guī)劃電纜路徑，繪制三維模型

參考土建專業(yè)提供的三維信息模型、設(shè)備模型，精確規(guī)劃電纜橋架、電纜溝、埋管、電氣設(shè)備等。BRCM軟件提供了托盤式、梯式和槽式多種類型的橋架，導(dǎo)入了部分常用的廠家橋架尺寸，并且支持橋架自定義定制。電纜橋架布置方便，可以自動(dòng)添加彎通、三通和四通，同時(shí)可以通過線條自動(dòng)生成橋架，各種彎通、三通、四通自動(dòng)連接，方便智能。另外，橋架配件可以通過自動(dòng)添加和手動(dòng)添加兩種方式添加。電纜橋架和電纜溝建模原則按照前期規(guī)劃的電纜橋架走向，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行精確化建模。

通過數(shù)字化方式進(jìn)行電纜路徑規(guī)劃，并按照原先制定的電纜橋架編碼原則對(duì)路徑自動(dòng)編號(hào)，借助于精細(xì)化布置的輔助設(shè)施模型，電纜路徑能更真實(shí)地模擬現(xiàn)場實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)的精確路徑規(guī)劃。

自定義設(shè)備模型及電纜清冊(cè)編制

電氣設(shè)備尤其是電氣屏柜，是整個(gè)電纜敷設(shè)中非常重要的環(huán)節(jié)，每一個(gè)屏柜都有唯一的編號(hào)，與電纜清冊(cè)一一對(duì)應(yīng)。屏柜尺寸、位置均依施工圖紙和現(xiàn)場情況布置。同時(shí)根據(jù)電氣設(shè)計(jì)人員編制的電纜清冊(cè)，整理成BRCM系統(tǒng)默認(rèn)格式的電纜清冊(cè)表，并根據(jù)電壓等級(jí)進(jìn)行劃分，導(dǎo)入系統(tǒng)中，讀取到SQL數(shù)據(jù)庫中。

電纜敷設(shè)優(yōu)化設(shè)計(jì)

進(jìn)行電纜敷設(shè)及其優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，主要采用BRCM平臺(tái)對(duì)低電壓或控制電纜進(jìn)行數(shù)字化電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)，可以精確統(tǒng)計(jì)電纜長度、走向，但無法展示單根高壓電纜的空間走向、占位等情況，也無法進(jìn)行實(shí)體電纜的碰撞檢測(cè)。采用MicroStation平臺(tái)對(duì)全部高壓電纜進(jìn)行實(shí)體建模，開展電纜敷設(shè)的精細(xì)化設(shè)計(jì)。

BRCM軟件電纜敷設(shè)及優(yōu)化

在準(zhǔn)備好基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后， BRCM軟件可讀取SQL數(shù)據(jù)庫中的電纜橋架、埋管、電纜清冊(cè)等數(shù)據(jù)，對(duì)電纜進(jìn)行自動(dòng)敷設(shè)。通過軟件計(jì)算，可輸出電纜敷設(shè)拓?fù)鋱D、電纜長度表、電纜敷設(shè)路徑及各段長度明細(xì)表等信息。BRCM軟件進(jìn)行自動(dòng)敷設(shè)計(jì)算后，根據(jù)電纜清冊(cè)信息自動(dòng)在平面圖中查找電纜敷設(shè)路徑，并按照設(shè)定的敷設(shè)原則進(jìn)行優(yōu)化，可以將每一根電纜的走向直觀地反映到拓?fù)鋱D中，也可方便查看每根電纜在拓?fù)鋱D中的走向，經(jīng)過的路徑、設(shè)備均可高亮顯示，能方便設(shè)計(jì)人員糾正設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，及時(shí)對(duì)電纜的走向或橋架的用量進(jìn)行修改，大大提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，敷設(shè)完成可即時(shí)查看橋架填充量信息。（圖2、圖3）

BRCM軟件可根據(jù)軟件自動(dòng)計(jì)算的結(jié)果，查看每段路徑的擁塞情況及敷設(shè)的電纜信息，作為參考的依據(jù)，供設(shè)計(jì)人員調(diào)整電纜敷設(shè)。最后通過切圖，將三維模型切成二維視圖，并將二維視圖參考到已制作好的圖框圖簽中，設(shè)置好相應(yīng)比例，再對(duì)視圖進(jìn)行標(biāo)注、文字注釋等即可完成提資圖和施工圖的繪制。

高壓實(shí)體電纜敷設(shè)及優(yōu)化

采用MicroStation平臺(tái)對(duì)全部高壓電纜進(jìn)行實(shí)體建模，開展電纜敷設(shè)的精細(xì)化設(shè)計(jì)。對(duì)主要電纜的空間走向進(jìn)行定位并建模，并基于變電站全站數(shù)字化模型，進(jìn)行電纜的碰撞檢測(cè)，有效避免電纜之間、電纜與支架、墻體、梁柱等構(gòu)建物之間的碰撞，并通過電纜中心軸線轉(zhuǎn)彎半徑的設(shè)置，保證了電纜設(shè)計(jì)的合規(guī)性。

利用數(shù)字化平臺(tái)直觀、高效地展示了電纜在空間上的走向、路徑，電纜與墻體、梁柱，電纜隧道、支架等各種物件的相對(duì)位置，準(zhǔn)確展現(xiàn)了設(shè)計(jì)方案并依據(jù)實(shí)體數(shù)字化設(shè)計(jì)模型解答各種問題，打消種種顧慮，一改以往類似工程電纜敷設(shè)不到現(xiàn)場放樣說不清楚的局面。最后進(jìn)行碰撞檢測(cè)，并利用數(shù)字化設(shè)計(jì)模型對(duì)電纜敷設(shè)模型進(jìn)行切圖，生成部分電纜敷設(shè)施工圖紙。（圖4、圖5）

圖2 BRCM軟件自動(dòng)敷設(shè)

圖3 電纜敷設(shè)拓?fù)鋱D

圖4 變電站主要電纜數(shù)字化模型

圖5 變電站局部電纜模型剖切視圖（220kV）

BRCM電纜敷設(shè)軟件分析

與傳統(tǒng)方法相比，BRCM數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件電纜敷設(shè)優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）參數(shù)化的路徑模型方便設(shè)計(jì)，可快速并有效地進(jìn)行電纜自動(dòng)敷設(shè)，敷設(shè)后生成帶有信息的全方位的直觀立體模型 ，不僅便于施工使用和管理，也可以對(duì)業(yè)主后期運(yùn)營維護(hù)管理提供大量有效的信息；

（2）在協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境下，各專業(yè)設(shè)計(jì)人員可實(shí)現(xiàn)將成果與其他專業(yè)進(jìn)行校驗(yàn)，減少了與其他專業(yè)的碰撞問題 ，杜絕了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的專業(yè)配合錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)錄入錯(cuò)誤，也能及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)成品進(jìn)行修改，從而獲得很好的經(jīng)濟(jì)效益；

（3）根據(jù)地形布置的電纜路徑，布置方案更合理，電纜長度統(tǒng)計(jì)結(jié)果越接近實(shí)際施工情況，通過軟件準(zhǔn)確地測(cè)量和查看每一根電纜，減少采購訂貨誤差項(xiàng)目造價(jià)；

（4）可生成易交付的 i-model 模型，三維模型直觀便于理解 ，有助于提高施工效率，減少施工中的錯(cuò)誤和問題，方便施工管理。

結(jié)語

基于MicroSation基礎(chǔ)設(shè)計(jì)平臺(tái)對(duì)高壓實(shí)體電纜敷設(shè)及優(yōu)化是對(duì)電纜敷設(shè)的有益嘗試，利用現(xiàn)有平臺(tái)雖然可以完成大部分電纜設(shè)計(jì)工作，但是由于基礎(chǔ)平臺(tái)并沒有針對(duì)電纜敷設(shè)工作進(jìn)行優(yōu)化以及特有工具包的開發(fā)，絕大部分工作還是依靠數(shù)字化設(shè)計(jì)人員手動(dòng)完成電纜路徑的選擇和修改，智能化程度較低，同時(shí)由于變電站空間位置有限，修改某根電纜的走向和空間位置往往會(huì)造成牽一發(fā)而動(dòng)全身的后果，導(dǎo)致修改的過程比較繁瑣。數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用于空間狹小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的設(shè)計(jì)條件時(shí)，具備空間定位準(zhǔn)確、視覺效果直觀等特點(diǎn)。如何發(fā)掘現(xiàn)有平臺(tái)的潛力，更廣覆蓋業(yè)務(wù)范圍；如何更好、更快的輔助生產(chǎn)設(shè)計(jì)；如何與傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，共同發(fā)展等都是需要解決的問題。

BRCM作為一種先進(jìn)的數(shù)字化電纜敷設(shè)軟件，它的推廣和應(yīng)用是設(shè)計(jì)手段的革新，通過這些功能模塊使得設(shè)計(jì)產(chǎn)品的深度和精度都得到了大幅的提升，它將成為以后我們數(shù)字化移交設(shè)計(jì)的重要組成部分。

BRCM數(shù)字化電纜敷設(shè)的設(shè)計(jì)理念，自動(dòng)化、高精度、高效率的設(shè)計(jì)方式，代表了未來電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。期望通過統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、軟件二次開發(fā)等提升電纜敷設(shè)數(shù)字化設(shè)計(jì)，提高工作效率，促進(jìn)電纜敷設(shè)數(shù)字化設(shè)計(jì)手段推進(jìn)，完成數(shù)字化移交及數(shù)據(jù)全生命周期管理。

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