Revit二次开发在地铁电缆敷设BIM正向设计中的应用研究.pdf

139JournalofBEEElectricityand IntelligenceNo.7 in 2023(Total Vol.51.No.389)电气与智能化2023年第7 期（总第51卷第38 9期）建筑节能（中英文doi:10.3969/j.issn.2096-9422.2023.07.024Revit二次开发在地铁电缆敷设BIM正向设计中的应用研究陈英杰（象型数智科技（苏州）有限公司，江苏苏州215300)摘要：BIM技术中面向地铁供电系统设计的应用研究相对较少。现以国内外广泛使用的Revit软件为基础，通过对供电系统设计的实际需求进行分析，并以相关设计规范为依据，同时使用C#编程语言与MicrosoftVisualStudio集成开发环境，调用RevitAPI来获取元素参数信息，使用WPF来编写UI界面实现人机交互的功能，通过RibbonUI进行程序菜单的界面设计，从而开发出一个地铁供电系统BIM正向设计的Revit的插件，并通过具体的地铁供电系统电缆铺设项目实例，阐述了Revit软件二次开发在地铁供电系统BIM正向设计中的应用点、可行性以及高效性，为地铁领域采用BIM进行正向设计提供思路，并能够为其他地铁项目进行BIM正向设计提供一定的参考。关键词：Revit；BIM；二次开发；地铁供电系统中图分类号：TU17;TU83文献标志码：A文章编号：2096-9422(2023)07-0139-06Application of Revit Secondary Development in the Forward Design ofBIMinSubwayPowerSupplySystemCHEN Yingjie(Suzhou Xiangxingshuzhi Co.,Ltd,Suzhou 215300,Jiangsu,China)Abstract:BIM technology in the application research for subway power supply system design isrelatively small,the research is based on the Revit software widely used at home and abroad,through theanalysis of the actual requirements of power supply system design,based on relevant design specifications,using C#programming language and Microsoft Visual Studio platform,calling Revit API to obtain elementparameter information,using WPF to write UI interface,to achieve human-computer interaction.Throughthe Ribbon UI program menu interface design,a plug-in for the forward design of BIM for subway powersupply system was developed.Through the specific subway power supply system cable laying example,theapplication point,feasibility and efficiency of Revit software secondary development in the forward designof BIM of metro power supply system are expounded,which provides ideas for the forward design of BIMin the subway field,and can provide a certain reference for the forward design of BIM in other subwayprojects.Keywords:Revit;BIM;secondary development;subway power supply system0引言BIM技术目前作为越来越实用的技术，主要在民用建筑项目广泛应用，在技术实力较强的地铁设计单位，地铁供电系统的二维设计与三维BIM设计均有采用。据了解，目前设计单位一般在复杂且重要的地收稿日期：2 0 2 3-0 3-0 4；修回日期：2 0 2 3-0 7-19方愿意采用BIM技术，大规模采用BIM进行正向设计的工程实例却不多 1.2 。对Revit进行软件二次开发，为设计单位供电工程师提供一款便捷、高效的电缆敷设BIM正向设计软件。这款软件将电缆敷设的设计工作进行BIM正向化，施工活动可通过三维可视化成果更直观的读取项目相关信息 3.4140陈英杰：Revit次开发在地铁电缆敷设BIM正向设计中的应用研究1软件概况1.1软件设计思路电缆敷设要满足相关的约束准则，不同的设计单位对约束准则的要求不同，但均需满足电缆敷设相关规范，其准则如下：敷设的长度最短；不同类型的电缆宜敷设在不同的通道中；同一层的电缆支架上尽量只敷设一种类型的电缆；不同电缆通道容积率宜趋近；电缆转弯数和错层数宜尽量少。满足目前传统地铁供电系统设计中一次电缆敷设设计的准则以及流程的一次电缆敷设的开发路线如图1所示，开始通道/支吊架设计导人电缆清册选择匹配起始点选择路径二二二绘制电缆断面排列导出电缆清册生成平面图生成断面图生成轴测图材料统计表结束图1一次电缆开发路线图二次电缆的自动生成是以现有桥架模型为载体通过算法来智能生成，主要思路是在给定起点、终点的情况下利用算法获取电缆组的最优路径。电缆敷设可采用的算法众多，有Dijkstra（迪克斯切）算法、Floyd(弗洛伊德)算法等。在有限的计算资源下，建立恰当的数学模型，选择合理的算法，是电缆智能生成工具开发的关键。本软件开发经过算法对比测试后采用用效率稳定和复杂度适中的Dijkstra算法进行路径优化设计，其主要思想为通过遍历整个图找到每个点的最短路径，从而确定目标点的最短路径。Dijkstra算法设置了一顶点集合S,从源点s到集合中的顶点的最终最短路径的权值均已确定。算法反复选择具有最短路径估计的顶点u,ueV一S,并将u加入S中,对 u的所有出边进行松驰 5-7 ,Dijkstra 算法较蚁群算法更适合本插件。部分代码见图2，最终生成在桥架内的二次电缆的最短的路径，2软件主要功能对Revit软件中嵌人的程序在菜单栏的显示界面样式通过RibbonUI进行设计，插件主要菜单界面见图3所示：1）地铁供电系统设备粗模（粗模具备基本形状，粗略的尺寸和形状，类似于几何体盒子）布置；2）地铁供电系统设备精模（精模具备最终厂家提供的确定的模型外型尺寸外，还应包括其他竣工资料提交时所需的信息等）替换布置功能；3）地铁供电系统的电缆对应电缆支架的自动布置功能；4）地铁供电系统1108/1109/1获取所有路径1110/l1111/起始点1112/结束点1113/连接表1114/1/所有路径1115/1116private static void CableRoute(ElementId startElementId,ElementId EndElementId,DictionaryElementId,ListneighborList,ref ListListCableRoutes,List soures=null).11531154/1155/I/获取相邻列表1156/1157/所有桥架1158/l/1159private static DictionaryElementId,List GetNeighborList(ListallMepElems)11601161DictionaryElementId,Listdic=new DictionaryElementId,List();11621163if(aliMepElemsI=null&al1MepElems.Count0)12341235returndic;1236图2最优路径部分代码的一次电缆布置；5)地铁供电系统的二次电缆布置；6)地铁供电系统的电缆对应电缆工程量提取功能；7)碰撞检查功能；8）导出碰撞检查报告的功能。建筑结构系统插入注释分析体量和场地协作视圈管理附加模块橄C陈英杰放置粗模 替换为精模 电缆布置电缆工程量电缆支架布置 二次电缆生成 碰撞检测 碰撞检测报告用户管理MEP图3Ribbon UI界面2.1软件二次开发原理和方法软件基于熟悉的Revit软件进行了二次的研究与开发，该软件需要使用C#语言来进行开发，开发工具采用vs2019，通过调用RevitAPI获得Revit文件中的元素（包括视图，构件等)信息来实现功能(8-10 1)2.2地铁供电系统设备布置结合工程实际，建立标准化、规范化、精细化和完备化的供电设备族库，族模型能直观反映设备的几何141CHEN Yingjie.Application of Revit Secondary Development in the Forward Design of BIM in Subway Power Supply System信息，族参数准确存储设备的材质信息和技术参数。建立不同LOD的设备族匹配不同设计阶段的设计精度，在设计初期确定的设备参数较少时，采用低LOD模型。在设计后期设备已基本确定时，改用高LOD模型。模型升级采用菜单选取，一键完成。利用Revit的FamilyAPI实现电气设备族类型获取、族创建和族编辑，实现项目已加载及本地电气设备族的快速查询 1-13。且电气设备族可直接拖动到项目中使用，大大提高建模效率；点开插件的放置粗模模块将调用WPF建立的用户交互界面，见图4。在模型中选择需要替换的设备粗模，点击“替换为精模”，选择精模所在的文件夹，等待数秒程序运行完成后，可查看高LOD的设备模型我放照视型口费放暨视型口一族名称：租模-控制室族名称：粗模-控制室担械控制室类型名称：粗模35KV开关柜粗模-40 0 V开关柜类型名称：BP粗模-动力变压翻BP粗模其它DC2粗模_150 0 V开关柜DC1粗模_40 0 V开关柜AC模动力变压器粗模控制室CP粗模整流变压器OV图4粗模WPF界面2.3地铁供电系统电缆支架布置点击“电缆支架布置”将调用WPF建立的用户交互菜单界面，地铁供电系统电缆支架生成菜单见图5所示，主要有以下几个功能：调节支架生成所在的标高；调节支架生成的间距；调节支架旋转的角度；选择对应支架的族类型。通过本菜可以进行电缆支架的绘制，程序可自动生成地铁供电系统电缆支架的BIM模型与BIM施工图。翼电缆支架生成口X请选择标高：站台照装修光成面输入标高佛移值：0敦入牛成支架问距：0请选择旋转角度：0调选择类型名称：ZJ-C-5-2盘电缆支架洗择楼型线生成图5电缆支架WPF界面2.4碰撞检查功能与导出碰撞检查报告因为Revit自带碰撞检查，所以在软件中点击“碰撞检测”后，直接框选需要检测的构件点击完成，会直接调用Revit碰撞检测的命令。点击“碰撞检测报告”后，可选择需要在Revit软件中高亮显示的碰撞位置或导出相应的碰撞检测报告。2.5地铁供电系统一次电缆、二次电缆布置地铁供电系统一次电缆用户交互菜单界面如图6所示，主要通过以下几个所需条件来自动绘制一次电缆：导人电缆明细表需Excel格式；拾取路径线。通过本菜可以进行地铁供电系统一次电缆的绘制，程序可自动生成地铁供电系统一次电缆的BIM模型，调用Revit的面命令进行剖图标注即可生成BIM所内电缆敷设施工图。电缆布置X导入电缆明细（Excel)拾取路径生成电缆预宽装果图6一次电缆WPF界面地铁供电系统二次电缆生成：点击“二次电缆生成”按钮，会弹出一个界面需导人二次电缆excel表格，表格包括编号、起点、终点、电缆型号等内容，导人后会自动根据算法将每个二次电缆进行最优路径自动绘制。2.6地铁供电系统电缆工程量提取功能点击“电缆工程量”，选择提取工程量后，能查看到对应电缆“单根电缆长度”和“电缆总长度”的数值,如图7 所示。点击导出Excel按钮即可导出为Excel表格。预览结果-1H22H之FS-WDZA.503291-225H-22花8 H21FS-WOZA.5038225H12花HTFS-WOZA-50310301:4淘H12西H11FS-WDZA.50333981-5H23配5T2FS-WOZA-40329元1620H13西配ST1FS-WDZA-40329874-15OVWDZA-EPR-282江45-2ST1WDZA-EPR-.3220205-3292-1西D1WDZA-EPR-洋1545D1WDZA-EPR-.313232图7电缆工程量3工程实例应用分析3.1车站概况以苏州市轨道交通某号线工程供电系统安装项目9标段某车站为例，车站提供了该站土建Revit模型与降压变电所一次施工图，该站站台层变电所主要由0.4kV开关柜室，35kV开关柜室，控制室检修室组成3.2生成BIM模型首先在土建Revit模型以及降压变电所一次施工图的基础上使用本插件的设备粗模放置功能进行粗模的放置，待设备族收集到位或实施技术方案确定后，将低精度模型快速转换成高精度模型，如图8 所示：左侧为粗模右侧为精模。然后在模型中绘制电缆支架路径的模型线，点击“电缆支架布置”，选择电缆支架所在的标高、支架的族类型、支架摆放的间距，点击画的支架路径的模型线后，点击“完成”读取路径后可以直接自动按路径间距生成支架。142陈英杰：Revit次开发在地铁电缆敷设BIM正向设计中的应用研究图：精模替换粗模根据设计流程接下来进行一次电缆的布置，点开电缆布置模块导人电缆清册整理后符合软件生成要求的Excel表格如表1所示，导人整理好的一次电缆CAD图纸，在三维模式下选择电缆路径后点击生成电缆等待数秒程序运行完成后，可直观实时查看运行结果，并可实时检查手工调整。点击“预览结果”，可转换成表格查看运行结果，方便总体检查生成电缆、未生成电缆的情况。并且在预览结果中双击某行数据，可以在模型中高亮显示改根电缆，方便实时检查核对；点击“二次电缆生成”，导人相应车站的二次电缆清单Excel表格如表2 所示，模型会自动生成以起始点设备为端点的二次电缆；表11一次电缆Excel表格电缆电缆公称直 电缆外电缆电缆相电缆终序号电缆编号电缆型号设备标高起点终点径/mm径/mm根数对高度端头FS-WDZA-YJY63-26/DZ-AC-11-1展H22/西H21 II展H22西H215056.53150-1140035kV1x300 x300FS-WDZA-YJY63-26/DZ-AC-11-2西H22/花溪H21-I西H22花溪H215056.53150-1140035kV1x300 x300FS-WDZA-YJY63-26/DZ-AC-11-3西H12/花溪H11-I西H12花溪H115056.53150-1140035kV1x300 x300FS-WDZA-YJY63-26/DZ-AC-11-4展H12/西H11-I展H12西H115056.53150-1140035kV1x300 x300表2二次电缆Excel表格起点设结束点设电缆电缆公称编号起点终点电缆型号备名称备名称根数外径/mm直径/mmJL-AC/L-1交流屏AC0.4kV所用电馈线（主）L1-61WDZA-YJY23-1 kV-5*5037.537JL-AC/L-2交流屏AC0.4kV所用电馈线（备）L2-51WDZA-YJY23-1kV-5*5037.537JL-AC/H-1交流屏AC35kV一段进线柜H111WDZA-YJY23-1kV-3*41615JL-AC/CP交流屏AC控制信号盘CP1WDZA-YJY23-1kV-3*416153.3BIM施工图出图点击“碰撞检测”后，选择支架与结构柱等需要碰撞检测的对象。若有碰撞则进行微调即可,最后进行出图，可以出三维模型图，但是可能目前还是以二维图为主，所以通过在Revit中把已有模型进行视图图纸布局，就能轻松得到所要的一次电缆施工图。图9把对应的设备平面与对应平面上剖面1的剖面视图放人图纸布局中即可在Revit，得到二维的设备平面布置图；图10 调整Revit变电所夹层平面视图只留下支架显示，得到变电所夹层支架平面图；图11为站台板下电缆敷设路径图；以上图纸是在Revit中的，可以直接导出CAD的dwg格式的平面施工图，或者导出PDF格式。图12 为设计院出的传统变电所夹层支架布置控制室H21ST2M201-M212H22-7.750H23400V开关柜室BPDCIDC2ACCP轨顶风道板顶OH31H3B2BH11-11.400M101Mi13检修室35kV开关STI站台层装修完成面柜室-11.500站台板顶192021(a)设备平面布置图(比例为1:10 0)(b)剖面图(比例为1:10 0)图9设备平面布置图143CHEN)Yingjie.Application of Revit Secondary Development in the Forward Design of BIM iinSubwayPowerSupplySystem20OBB(比例为1:10 0)202图10变电所夹层支架布置图1920A5A51BBA1OO1A218IA119202122(a)所内电缆敷设图113.110-13.110-13.110站台夹层站台夹层站台夹层平面图平面图平面图A1A2A31:501:501:50-13.110-13.11013.110站台夹层站台夹层站台夹层平面图平面图平面图A4A5A6561:501:501:50(b)所内电缆敷设图2图11站台板下电缆敷设路径图00S6P1P2,P3A6园21112-5112-6112-711-11L2-12112A3A4接所外电YACT缆路径B接所外电ALA2缆路径02221112-4/12-31126112-7112-812-9h2-10/12-112-1212-130088800080008000800018920单位:mm图12该标段车站传统变电所夹层支架布置图144上接第118 页）陈英杰：Revit次开发在地铁电缆敷设BIM正向设计中的应用研究图。对比图11与图12 可以看出，相对传统的设计方式BIM正向设计优势在于三维可视化成果更直观，更能放映出传统设计看不到的问题，对比可知传统支架图无法一目了然地避开障碍物进行支架排布，传统支架图路径出现了布置在电柜下面的洞口底下的问题，所以说传统设计图只是一个大致路径还需二次深化，可是通过BIM正向设计可以直观地进行支架排布，排布后即是最终深化结果4结论通过本次研发使供电系统的设计与施工对接更加顺畅，在项目初期为了解决设备厂家设备族收集或实施技术方案滞后的问题，先采用低精度模型优先解决了专业碰撞问题，电缆数量庞大，一次、二次电缆一般数以百计，传统设计中该部分设计工作费时费力，通过该插件的电缆敷设功能，将这一工作交于程序完成，设计人员仅需校验和修正生成的成果，大大提升电缆敷设设计的速度，相比于二维图纸设计，BIM设计成果更加直观。在精细的设备、桥架和电缆模型下，设计成果可以用于指导施工。下一步计划把一次电缆也通过算法来进行自动布置并且自动生成对应剖面图。参考文献：1桑冲.基于Revit的软件二次开发在地铁结构BIM正向设计中的应用研究 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