數字化設計的核心優勢是數據化的模型，并以工程設計數據為基礎對工程設計、建造、運營等整個過程進行管控。然而數字化模型附帶的數據若僅僅停留在工程設計階段，所產生的價值將十分有限，只有將工程各階段的信息壁壘打通，讓工程數據在設計、采購、建造、運營等各個方面流轉起來，才能最大程度體現工程數據的價值。因此，工程數據中心的建立在工程數字化設計中顯得尤為重要。

工程數據中心是以項目為對象，有機關聯工程中所涉及各類相關數據、信息、圖紙、資料和三維模型等工程內容，伴隨建設過程動態生長的工程內容數據庫。工程數據中心構建了工程文檔之間、工程數據之間以及工程文檔與工程數據之間的關聯，建設全工程項目范圍的工程數據倉庫，并為工程數字化移交提供數據支撐。

Bentley 系列軟件涵蓋了從項目定制，信息發布到工程設計，數據管理等工程設計各階段的工作內容?；?Bentley 平臺，可以構建一個專業覆蓋全面，數據接口兼容性好的工程解決方案，變電站工程的系統解決方案結構圖如下圖所示：

圖1 變電站工程解決方案架構

如圖所示，工程數據中心主要由協同設計管理環境（ProjectWise）和面向對象的工程數據庫（eB）兩個平臺組成。工程數據由文檔（非結構化信息）和數據（結構化信息）兩部分組成，ProjectWise 主要用于文檔的管理，建立角色和文檔、以及權限管理；eB 主要專注于數據的管理，與設計軟件數據的貫通，建立各類數據的關聯關系。

2.1 信息集成平臺 eB

eB （Enterprise Bridge）是 Bentley 公司的一款信息集成平臺軟件，為工程公司提供工程全生命周期的信息集成管理平臺，用以管理結構化以及非結構化的數據，為用戶提供完整、可信、可用的信息。eB 系統總體結構如圖2所示：

圖2  eB 系統架構示意圖

eB 面向對象的系統架構符合企業的可預測、可擴展的標準，也可以通過WEB的發布服務與其他業務考評系統快速集成在一起，為企業的生產經營等管理功能服務。 eB 可為用戶提供一套完全一體化、統一管理、統一維護的企業信息管理系統解決方案，eB 平臺在核電及大型工程中有較為廣泛的成功案例。

2.2 變電站設計軟件 Substation

Substation 作為 Bentley 公司的電氣專業設計軟件，主要用于與變電站工程設計，該軟件有著強大的三維表現功能，能夠完成電氣設備的參數化建模、布置以及導線的掛接、金具布置、原理圖繪制等電氣專業三維設計基本要求。并根據變電站電氣設計特點，集成了斷面圖剖切、設備標注、材料表統計、帶電距離校驗等一系列電氣實用工具。

Substation 采用一個集成的部件數據庫存儲模型屬性（該數據庫支持MS-Access, SQL Server 和 Oracle），并預留了字段（user）給不同使用者進行設備屬性的自定義。利用 Substation 中設備屬性數據庫的可擴展性，根據國網物料編碼體系將物料編碼、設備常用電氣屬性等數據以自定義屬性的方式添加到產品型號模型板中。通過 Substation 軟件的屬性查詢功能，可以通過關鍵字段快速查找出對應的電氣設備進行插入或替換，提高同類型工程的復用效率，并為斷面圖生成詳細的材料清冊以及施工管理提供了準確的數據依據。在 Substation 中自定義的設備屬性以及產品型號錄入模板如下圖所示。

圖3  Substation 中自定義設備屬性和產品型號屬性模板

由于 Substation 中的模型被賦予了屬性信息，在進行材料統計時，可以準確、快速地統計出不同區域的設備信息。如下圖所示為 Substation 中自動統計得到的設備材料表。

圖4  Substation 中自動統計的設備材料表

3.1 設計數據的導入

如2.2小節所述，Substation 是基于數據庫的電氣設計軟件， eB 需將 Substation 數據庫的內容導入到自身數據庫中，并建立信息間的關聯關系，以實現數據從設計軟件到管理平臺的貫通。而設計工具中的模型數據需要經過全信息模型的格式（i-model）的轉化，導入 eB 平臺中。三維實體模型在 eB 中作為一個信息載體，繼承了設計軟件中關聯的設備信息，并可建立與安裝圖紙、技術規范書、設計文檔等各類信息的關聯關系。如圖5所示：在 eB 中導入 Substation 軟件的設備信息和設備模型。

圖5  eB 導入 Substation 軟件的設備信息和設備模型

3.2 數據的準確性和一致性

Substation 中材料表讀取框選范圍內的電氣設備、導線、金具等模型的設備信息，自動匯總成材料表，因此 Substation 中的材料表是數據庫部分設備的定制表單，而直接導入 Substation 的數據庫信息包含了全部卷冊和圖紙的所有設備信息，則需要根據卷冊、安裝區域進行篩選得到制定區域的材料表，通過對比 Substation 某張圖紙的設備材料表和 eB 讀取的數據表進行對比，以驗證 eB 導入數據信息的準確性，如圖6所示：對于相同工程的同一張圖紙，eB 讀取 SQL 數據庫設備信息和 Substation 中統計材料表的對比。

圖6 Substation 與 eB 查詢 SQL 得出設備列表的對比

由上圖可知，對于存在于數據庫的設備信息，eB 讀取的數據信息和 Substation 統計的信息保持一致。由于數據是由 Substation 單向導入到 eB 中，為保證數據一致，需要根據設計階段或工程節點定期更新 eB 數據庫。由于模型信息全部轉化成了只讀形式的 i-model 文件，在 eB 平臺只能進行瀏覽而無權限修改，因此確保模型數據源的唯一性，即保證模型信息的一致性。

基于 eB 的工程數據信息中心將導入包括設計數據、文檔信息以及各種應用系統生成的數據，工程數據中心統一收集管理數據信息不僅確保了各種數據的真實、準確、實時同步，同時也能保證工程的全生命周期中數據的唯一性，并避免了各系統中數據的重復輸入及數據不一致導致的歧義。

3.3 關聯關系的建立

在eB系統中構建的關聯關系包括：系統與卷冊的關聯、系統與設備材料的關聯、卷冊與設備材料的關聯、卷冊與圖檔的關聯、設備材料與圖檔的關聯等。在系統中我們可以系統和卷冊的視角來查看設計的文檔和數據，維持了與 ProjectWise 文檔管理相同的結構又可方便用戶按系統的視角查看信息。

將經審批的與圖紙關聯的設備材料表中的數據自動導入 eB，并保存設備材料數據與圖紙、卷冊的關聯關系。同時建立適合eB使用者瀏覽的工程目錄樹，以系統—子系統—項目—專業—卷冊—設備的分解結構展示設備材料數據，實現按卷冊、圖紙提取設備材料表。模型與設備信息、文檔的關聯、模型的快速查找、定位等功能。如圖7、圖8所示為 eB 中建立的關聯關系的實例。

圖7 設備查找（屬性信息）和設備的快速定位

圖8 文檔（技術規范書、體系文件）與模型關聯

工程數據中心的最終目標是服務于工程全生命周期的管理，是工程公司對項目精細化管理的需要，通過工程數據中心對信息的使用和管控是提高管理效率的必需、降低運營成本的重要手段。

建設工程數據中心的過程，可借鑒傳統設計中文檔管理系統的成功經驗。通過對典型工程的分析，總結出典型工程的信息模型。例如：典型500kV變電站包含哪些卷冊（在 ProjectWise 中已實現目錄樹的建立）、包含哪些系統、每個系統包含哪些子系統，每個子系統包含哪些設備材料等。再依據典型工程的信息模型對具體的工程項目進行管理。

工程內容信息中心的建立是一個復雜的系統工程。在建設過程中也充分實際工程管理中的需求和企業整體的信息化程度，從系統簡單的工程建立典型工程數據模型，并逐步擴大工程數據中心的功能及覆蓋范圍，最終實現工程數據中心從設計到計劃經營、采購、施工管理、運營等階段的全面的數據貫通，同時為數字化移交工作提供強大的技術和數據支撐。

來源：中國電建集團湖北省電力勘測設計院 2017年 Bentley 行業應用大獎賽論文類獲獎作品

章永志，博士，高級工程師。主要從事電網工程數字化技術研究。