基于MicroStation的BRCM三维敷设软件的应用研究

欧阳宁烽

（湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司）

0 引言

目前在发输变电工程中，电缆敷设通常采用手动敷设设计，工作复杂，效率低，设计周期长，且不利于多型号电缆在不同路径上的合理走向。同时桥架路径多而复杂，分布范围广，若采用常规敷设方式，空间布置不直观，容易与水机、消防等专业管路交叉或碰撞，急需寻求新的解决方案。

随着信息科学的高速发展，基于BIM技术平台的三维立体设计软件在发输变电工程领域的应用日益广泛。发输变电工程施工周期长、工程内容多，涉及测绘计算、地质勘探、水工结构、施工组织、水力机械、电气、消防通信等多个专业，三维设计软件在工程施工过程中的运用优势明显。

本文以某航运枢纽工程为例，采用BIM三维设计软件布置电缆桥架，整体布置清晰，可以指导现场施工，避免不同专业设备和管道等碰撞；自动敷设电缆，并生成相应的电缆清册及材料清单，提升材料统计精度的同时节省了材料，降低工程投资，提高了设计效率和产品质量。

1 运用BRCM软件进行中低压电缆敷设的工作流程

BRCM三维电缆敷设工作程序主要有：①配置BRCM系统参数；②绘制桥架、电缆廊道、埋管等三维模型；③绘制电气设备三维模型及生成电缆清册；④导入电缆起始点参数，自动敷设电缆及优化敷设路径。

1.1 配置BRCM工作参数，建立多专业协同工作平台

利用BRCM绘制电缆桥、支架时，需要参考土建结构、水力机械管道等相关专业的三维数字化模型，Bentley公司的Project Wise协同平台有效地解决了各专业间的技术配合问题。

首先，将Project Wise上的BRCM文件夹设置为项目级别文件夹，编写配置文件，建立标准模型。其次，建立本工程的SQL数据库，用于后期BRCM软件敷设电缆时从该数据库中读取桥架及电缆清册等数据，自动敷设电缆。

工作空间配置成功后，电气工程专业与土建结构、水力机械、通信消防等本工程所涉及的专业基于Project Wise平台进行协同设计。通过软件的参考功能，电气工程专业所参考其他专业三维模型会同步更新，无需多次配合。电气工程专业人员在利用BRCM进行本项目设计时，可以通过Project Wise平台共享SQL数据库，从而可以多专业、多人员协同完成电缆敷设工作。

1.2 绘制三维模型，完成桥架及电缆廊道的设计

参考土建结构、水力机械等相关专业设计的建筑三维数字化模型、设备模型参数，设计电缆桥支架、电缆廊道、埋管等路径及电气设备的布置。

BRCM软件提供了托盘式、梯级式和槽盒式等多种类、多型号的桥架，系统录入了各类型桥架的尺寸，同时支持设计人员依据工程需要定制桥架。如图1、图2所示。

图1 电缆桥架参数化建模

图2 电缆沟、支吊架参数化建模

布置电缆桥架过程中，软件可以自动生成和添加弯通、三通和四通等桥支架配件，并自动连接，也可以手动添加桥架配件，十分方便、智能。电缆桥架和廊道建模原则上按照工程前期计划的电缆桥架路径，结合现场建筑结构进行精细化建模，自动编制路径编号，直观地模拟现场实际布置情况，实现点到点的准确路径设计（见图3）。

图3 设备及桥架布置轴测图

1.3 绘制设备模型及编制电缆清册

电气设备中的配电柜、控制柜等三维建模（见图4）是电缆三维自动敷设中非常关键的一环，每一台设备和对应的控制或配电屏柜都有唯一的编码，该编码在电缆清册中一一对应。屏柜的大小尺寸、定位位置依据其功能和建筑结构情况进行布置。电气设计人员编制BRCM系统默认格式的电缆清册表（见图5），并根据不同电压等级的电缆进行详细划分，导入BRCM系统中，读取到本工程SQL数据库中。

图4 设备参数化建模与编号

图5 电缆清册

1.4 自动敷设电缆及优化敷设路径

在完成所有设备、柜体等建模后，导入前期编制的电缆清册，利用BRCM软件进行电缆自动敷设。软件是默认最短敷设路径，并给出用于电缆敷设的桥架、电缆支架等的容积率（见图6）。当最短路径上的电缆桥、支架容积率达到额定值时，该软件会自动选择其他最优路径；若无剩余路径可用，该软件会显示敷设失败，并标识敷设失败的原因。

图6 电缆总长度及路径节点信息表

1.5 敷设成果

经过多次调试，所有电缆敷设路径确定后，即可以生产如下敷设的成果：

1）包含电缆起始位置、电缆长度、电缆路径和相应桥架长度的电缆清册表。

表 传统设计与数字化设计输出结果对比

2）每种型号的电缆都分类汇总好的电缆材料清单。

通过表中普通二维电缆敷设与三维电缆自动敷设的电缆长度对比，后者对材料的统计更为精确，部分敷设回路节省电缆约10%。

2 110k V高压电缆敷设三维精细化设计

三维电缆敷设过程中主要采用BRCM软件，该软件主要针对10kV及以下电压等级的电缆进行数字化电缆自动敷设设计，虽可以依据电缆敷设路径自动统计电缆长度，给出详细敷设路径，但无法进行电压等级35kV及以上高压电缆的路径规划、空间占位等设计。因此，本工程采用Micro Station三维平台对110kV高压电缆进行三维数字化建模，开展高压电缆的三维敷设设计（见图7）。

图7 110kV电缆三维敷设轴侧视图

对高压电缆的敷设路径进行规划并建模，有效避免电缆与构建物之间的碰撞，并通过设置电缆中心轴线转弯半径，在满足电缆最大转弯半径的同时保证高压电缆按照蛇形路径敷设（见图8）。

图8 110kV电缆三维敷设正侧视图

利用Micro Station数字化三维设计软件直观、高效地展示了电缆、电缆与支架、墙体、梁柱、电缆隧道等各种构建物的相对位置（见图2），直观展示了电缆全路径敷设方案。碰撞检测完毕后，进行三维切图，生成电缆敷设施工用的二维图纸。

3 应用成果分析

基于Micro Station平台BRCM三维电缆敷设软件，对某航运枢纽工程10kV动力电缆和110kV高压电缆的敷设进行了应用测试，与传统手动敷设电缆方法相比，利用BRCM三维设计软件进行电缆敷设有如下突出优点：

1）数字化的三维路径模型方便设计人员快速、有效地进行电缆敷设，生成带有信息的三维模型，便于现场施工指导；

2）在协同设计平台上，设计人员可将设计成果在各专业间进行校验对比，减少各专业间的碰撞，避免以往工程设计过程中专业配合信息滞后、数据不准确等问题，提升工作效率；

3）根据建筑实体模型设计的电缆路径，敷设方案更合理，电缆长度统计结果更准确，降低工程投资；

4）可生成易交付使用的三维模型，直观且便于理解，有助于提高施工效率，方便现场施工管理。

4 结束语

在以某航运枢纽工程设计过程中，基于MicroSation三维设计平台对工程中的110kV高压实体电缆敷设进行了有益尝试，数字化的三维路径模型直观、简洁，但高压电缆路径的选择和细节调整还是人工完成，无法自动敷设，需要对该平台开发专有的高压电缆敷设工具包。

BRCM作为目前一款先进的三维数字化电缆敷设软件，自动化、高精度、高效率等优点突出，极大地提升了设计成果的深度和精度，它将引领工程数字化移交设计趋势。