Bentley 软件平台在管道仪表BIM 建模中的应用初探

黄梓珂 赵健淇 代 鑫

（ 西华大学土木建筑与环境学院，四川 成都610039）

1 概述

进入21 世纪，数字化信息化成为时代主流，在建筑领域，现代社会对建筑项目的允许误差、造价、建造速度等方面不断提出新的要求，BIM（ Build Information Model）技术应运而生。 管道系统是建筑内的重要组成部分，尤其是在工厂建筑中，错综复杂的管路关系着生产的正常进行，而对管道系统的实时监测和调控则离不开各种仪表。 在实际施工过程中， 仪表的安装往往因二维图纸对立体空间的考虑不足导致其受限于房间、管道、其他设备等因素，临时变更安装方案使得施工时间延长、成本增加。运用Bentley 软件的BIM 技术，在施工前对项目进行预建模，提前发现图纸问题并对其进行修改与优化，可以达到加快施工进度减少成本的目的。

2 软件简介

Microstation 是国际上与AutoCAD 齐名的2D/3D 设计软件，由奔特力（ Bentley）工程软件系统有限公司开发，其文件专用格式为DGN，在技术上奔特力一直处于世界领先水平，尤其在3D建模领域更是独步青云， 但在国内的运用不太广泛。 AECOsim Building Designer V8i（ ABD） 与OpenPlant Modeler V8i（ OPM）是基于Microstation 平台技术开发的软件， 其中ABD 专注于对建筑的建筑、平台、设备、结构、电气、IFC 方面的设计、分析与管理，OPM 是面向三维工厂设计的解决方案。

3 建模

3.1 准备工作

3.1.1 文件归纳与建立文件夹目录

对于大型项目来说，会涉及到的图纸、标准等文件资料多且复杂， 这就需要提前对文件进行归纳。 建模任务中的文件大致可分为三类——①图纸文件， 各种PDF、dwg 格式的原始图纸，可直接作为参考载入ABD 与OPM，但该做法存在精度误差；②参考文件，已完成的各类管道、设备的dgn 模型文件，仪表建模过程的直接定位参考文件； ③工程文件， 即仪表建模的dgn 文件，用不同软件进行建模的文件应分开存放，并分为完成文件、待完成文件、待修改文件。

3.1.2 仪表种类确定与编号

一个项目中的仪表数量众多，但是一般种类较为固定。根据仪表的作用可分为监测型仪表（ 如：流量表、压力表、流速表、温度计等）与控制型仪表（ 如：变频调速器、压力变送器、温控仪等）， 根据其的安置位置可分为直接安装在管道上的仪表和安装在支架或墙壁上通过仪表管与管道相连的仪表。

根据以上的分类，将项目中的仪表分系统、分标高或者分房间进行编号，不同类型仪表用不同英文缩写指代，标高由低到高排序， 然后根据在图纸中的位置从左至右， 从上到下依次编号，即英文代码+ 标高+ 序号的编号方式，这样既方便查找仪表位置，也方便统计仪表数量及查漏。

3.1.3 仪表单元（ cell）库建立

单元（ cell）是Microstation 的一项功能，可以实现对相同外形的构件的批量建模、模型保存以及外形替换，还可以与各单位共享单元库使建模出图统一化，大大加快了建模和修改的速度。

在建模开始前， 需要先将项目中的仪表及仪表相关配件进行建模并保存为单元库文件，模型的绘制细致程度视项目的需要而定，可以用简单的几何体来替代复杂仪表的表达，但是原则上模型的体积尺寸应与实际仪表保持一致。 有需要时可将单元库共享给其他协作单位， 为后续的建模工作开展提供便利。 单元库文件格式为cel， 可以在所有基于Microstation 的软件中使用。

3.1.4 工作空间（ Workspace）配置

工作空间是ABD 和OPM 的核心配置文件， 可以根据项目需要进行定制以完成不同的项目任务。 其作用是配置在建模时需要用到的构件类型或属性，如管道种类、磅级、法兰种类、接头种类、特殊属性，以及写入一些便于建模的脚本等，这使得奔特力的软件适用性和灵活性都非常高。

3.2 建模步骤

3.2.1 模型定位

管道仪表作为管道的拓展与延伸， 在建模顺序上管道先于仪表， 因此在定位方面应与管道的建模进度达成统一。 最好不超越管道的建模进度出现“ 悬空”画仪表的情况，导致建模不精确面临重复修改的问题。

在图纸中找到需要绘制的仪表所连接的管段， 将该管段作为参考（ Reference）载入当前的建模文件中。 作为参考的文件其属性是无法修改的，对它进行移动缩放等几何操作均不会影响参考文件本身，若出现问题也可以通过重新加载复原参考文件。

3.2.2 仪表管建模

有些仪表并不直接安装在管道上， 而是通过仪表管与管道相连，这类仪表需要先绘制仪表管，再对仪表本体进行建模。

仪表管建模使用工具为OPM， 开始建模前先录入管线号（ Piping-Create Pipeline）， 管线号根据所连接的仪表确定厂房、系统、编号等信息。在各个管线号中分别录入图号、仪表编号、工艺设备、流体类型、支架编号、房间号、保温、伴热、焊口、管径等信息。 这些信息的作用一方面是检查仪表管是否正确布置，另一方面通过这些信息可以进行水力计算， 为最终施工方案提供参考数据与修正方案。 通过“ F”“ S”“ T”键可以对管道进行三维全向布置。

3.2.3 仪表本体建模

经过上述操作后， 仪表本体的定位就已完成， 接下来使用ABD 为仪表本体建模和添加属性。

根据图纸，将对应的参考文件载入，打开单元库，选取对应的仪表外形放置到位，再适当调整仪表大小和朝向即可。 然后为仪表添加属性： 打开左侧Building Designer 任务栏的数据-添加数据- 选择对象类型为仪表设备，对象型号为仪表对应系统类型- 点击需要添加属性的仪表- 修改属性。

4 注意事项和建模技巧

4.1 注意事项

4.1.1 在OPM 中当连接两段管段管径不同时， 系统将会自动报错，取消连接操作；当连接两段连接方式不同的管段时，系统将会警告，但连接操作将继续。

4.1.2 在ABD 中，如果将某一单元模型打散后再重组，单元模型将变成普通的实体模型无法再替换外形，其属性也将自动消失。

4.1.3 用OPM 无法查看或修改在ABD 中添加的属性，反之亦然。

4.2 建模技巧

在一个软件中已经打开的文件可以同时作为参考文件载入另一个软件中，对该文件修改后，在另一个软件中重新加载即可更新该文件的状态；Microstation 中的旋转命令建议使用上手简便且操作灵活的三点式旋转； 工具（ Tool）- 尺寸标注（ Dimensions）- 坐标标注（ XYZ Text）可以显示鼠标所指当前点的坐标，便于确认定位；通过添加工具条（ Open as Toolbox）能将一些常用工具放置到菜单栏便于使用；在任务栏（ Task）中的命令或命令栏都有一个小标或侧标标示他们的快捷方式, 通过键盘输入可直接调出指定命令。

5 总结和展望

总而言之，基于Bentley Microstation 平台的ABD 和OPM 上手较简单，在运行流畅度和操作手感上都相当优秀，但OPM 暂时没有汉化版，会给初期的学习带来不便。 不同于AutoCAD 和Revit，奔特力软件实现了在任意视角中完成3D 全向建模，为很多复杂结构建筑的设计与建模提供了新的解决方案。

管道仪表建模依赖于BIM 技术提供的跨专业协同作业功能，对专业间的信息对接和参考模型精度有较高要求。 因此在建模时需要：建模人员要专业、建模标准要统一、专业间的信息要实时共享。 在建模过程中要不断对技术进行总结与优化，提炼出多套针对不同建模项目的作业规范，建立系统的工作空间与单元库样本，为BIM 技术的深入发展打好坚实基础。