PK PM与三维布置软件数据交互方法研究
李月雯，张斌
（中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司，西安 710075）
【摘 要】 针对PKPM结构计算软件与Bentley系列三维布置软件数据不通的问题，提出了一种模型解析和数据交互的方法。使用PKPM数据接口获取计算模型的几何信息及工程属性并存入XML文件，再通过ABD二次开发实现计算模型在ABD中的自动复建。实践结果验证了该方法的可行性与模型转换的正确性。
【关键词】 BIM；结构计算；三维布置；数据交互
1 引言
随着BIM技术在电力设计领域的应用，传统的生产与管理模式逐渐被取代，生产效率及质量也逐渐提高[1]。电力工程结构计算软件常用的有PKPM、ETABS等，三维布置软件常用的有 Bentley、AECO sim Building Designer（以下简称“ABD”）、Revit等，各软件模型数据的结构、格式各不相同，通常情况下不能直接实现不同软件间模型数据的共享与交换。本文以结构计算软件PKPM和三维布置软件ABD为对象，研究PKPM与ABD的数据交互问题。
“当下，公立医院新的、理性的就医秩序正在建立。”今年9月15日，由《中国医院院长》杂志社主办的“中国医院领导者论坛——北方峰会”上，大连医科大学附属第二医院（以下简称“大医二院”）院长赵作伟表示，几年间，大医二院深耕辽南，积极探索体制机制创新，搭建起了以信息化为支撑，纵向贯穿三级医院、二级医院和基层医疗机构，横向覆盖疑难重症诊疗、急诊急救、居民健康管理的多维度、三级联动的区域医联体。大医二院以信息化为技术基础，“守正创新”，在患者至上，以智慧化服务模式优化就诊流程；“行稳致远”，意在效率与安全，完善和改造医疗服务模式。
对刀误差△T，如图1因是铣多孔，铣孔尺寸为φ5F7±0.020铣刀尺寸为φ5±0.03mm，尺寸40±0.1mm的对刀误差均为铣刀与导向槽的最大间隙。
在发电工程结构设计中，当结构设计人员使用PKPM初步完成结构布置方案和计算分析后，通常需要在ABD软件中人工建立同样的结构模型继续进行三维布置设计。通过PKPM分析产生的结构计算模型通常是简化模型，为之后的详细设计提供数据基础，ABD三维布置软件设计的实体模型更精细化，且集成了结构计算软件分析产生的数据。例如，在进行结构基础参数化建模时，为满足结构专业三维一体化的设计需求，需要增加配筋、展示和算量功能，现有做法是设计人员读取PKPM计算模型的计算信息，通过三维参数输入完成基础钢筋的配筋及修改，从而实现计算模型向三维模型的转换，但设计人员手动建立既影响设计效率又无法保证模型数据的一致性，不利于项目整体的协同设计。因此，如何实现计算模型与三维实体模型的数据交互成为困扰设计人员的一大问题。
综上所述，如何实现PKPM与ABD之间的数据互通，简化建模工作、保证上下游数据的一致性和完整性、提高工作效率成为亟待解决的问题。截至目前，尚未检索到研究成果能够有效地解决该问题。本文以PKPM生成的PDB数据文件为对象进行研究，提出使用PKPM提供的PDB-IO接口解析PDB数据文件，获取模型的几何信息及工程属性，并将这些数据转换为ABD可读的XML格式数据，再通过ABD二次开发最终实现在ABD中复建结构模型的目的。
2 关键技术研究
2.1 PK PMPD B-IO
MicroStation平台是ABD软件的基础，基于ABD的二次开发均是在MicroStation平台上进行，该平台支持的二次开发语言主要有3种：MicroStation Visual Basic for Application（简称“MVBA”）、Addins（基于 C#语言或其他.NET 开发语言）以及 MicroStation Development Language/Library（简称“MDL”，基于C/C++）。MVBA方式（基于VB）适合开发简单的小工具，开发周期较短，但该方式开发出来的项目需要向最终用户提供源代码才能使用，对于保护知识产权不利；MDL方式（基于C/C++）相对复杂，包含较全的功能；Addins方式（基于C#），是从V8XM(08.09.xx.xx)版本开始MicroStation中增加的一种新的开发方式，开发难度介于前两者之间。Addins基于.NET框架开发，因而可以使用C#、C++/CLI或VB.NET语言来开发Addins应用程序。Addins和MDL都可以生成DLL提交给最终用户。本文采用Addins方式进行开发，相比较于MVBA方式，Addins能支持命令表、能编译成DLL；相比较于MDL方式，Addins支持可视化界面开发，用WinForm来设计界面，使得开发方式更加灵活、简洁。同时，Addins开发方式开发效率较高，能够方便解析XML文件，因而是最适合解决本文研究问题的开发方式。
2）依次遍历构件元素数据；
PKPM PMCAD所生成模型文件类型为.JWS，经过SATWE结构计算生成的数据文件类型为.PDB，PDB文件包含结构计算模型较为全面的几何信息及属性信息，为实现向ABD的数据交互，本文提出方案主要分为3个部分：（1）将PKPM计算模型变为数据的过程，以PKPM SATWE模块生成的PDB文件为对象，采用PDB-IO接口进行二次开发获取梁板柱等构建的几何信息及工程属性；（2）归整读取到的各项工程信息，将数据写入XML文件进行传输再变为数据的过程，对象是数据，采用统一结构化数据形式以方便程序读写；（3）将数据变为工程模型的过程，对象是模型，采用ABD Addins二次开发方式，依据XML中的工程信息生成三维结构模型。示意图如图1所示。
2.2 A BD二次开发
PKPM软件在工程设计领域已被结构专业设计人员广泛应用,其方便快捷的建模方法和强大的计算能力使得设计人员可以方便、快捷地完成较大工作量的结构计算设计任务。其中，SATWE计算模块所需的几何信息和荷载信息均从PMCAD建立的结构模型中自动提取生成。SATWE完成计算后，计算结果为各分析或设计软件提供必要的数据接口。
3 数据交互
什么是沟通难题？当同事之间发生争吵不休、讽刺挖苦甚至恶言相向时，这些就是沟通的难题。这些沟通难题的共同点就是当事人以不同的方式表达异议。如果处理不当，这类冲突可能造成关系紧张、时间浪费和生产力的下降。
Controlling study on treating domestic sewage by the automatic intermittent feeding aeration reactor with double zone series
图1 数据交互方案示意图
3.1 PK PM模型解析
要实现不同软件之间模型格式转换和数据互通，其重点和难点在于如何解析不同格式三维模型的工程属性和几何信息。经过研究发现，PKPM与ABD基本实体对象、属性对象以及数据内容是相似的，结构模型数据信息主要包括节点信息（几何数据）、单元信息(单元节点、单元类型、材料、截面等)、荷载信息(点、线、面荷载)等[2，3]。总结需要读取的主要数据结构见表1。读取PKPM计算模型信息程序流程图见图2。
3.2 X M L数据传输
ABD模型复建程序是将XML中的数据变为工程模型的过程。该程序的开发环境与上文一致，使用的Addins开发方式基于MicroStation平台，使用MicroStation SDK包进行二次开发。程序主要分为3个部分：（1）依据用户选择路径找到并打开存有数据的XML文件；（2）遍历读取XML文件中的数据并存储至程序相应数据结构中；（3）依据读取得到的数据创建三维模型。其中，创建三维模型是此模块的重点，其思路为：
1）初始化：加载ABD tfsecmgr截面管理器，然后加载本文自定义的截面模板XML文件，该文件扩充了ABD支持的构件截面参数，相当于增加了元件库构件类型；
表1 主要数据结构
图2 PK PM计算模型信息读取流程图
图3 Ti nyX M L类组织形式
3.3 A BD模型复建
本文使用TinyXML第三方库创建和解析XML文件。该过程的目的是通过XML文件存储数据并进行传输后形成整个工程的数据信息，再由指定程序读取该数据。TinyXML基于DOM模型XML解析器，简单易用、稳定并且轻量化，适合存储简单数据、配置文件、对象序列化等数据量不是很大的操作，支持对XML的读取和修改，主要由DOM模型类：TiXmlBase、TiXmlNode、TiXmlAttribute、TiXmlComment、TiXmlDeclaration、TiXmlElement、TiXmlText、TiXmlUnknown 和操作类TiXmlHandler构成，其类组织形式见图3。TinyXML由2个头文件（.h文件）和4个CPP文件（.cpp文件）构成，在使用时需要将这4个.cpp文件和2个.h文件添加到工程引用中。
食管癌 吞咽食物有迟缓、滞留或轻微哽噎感，可自行消退，数日后又可出现，反复发作，逐渐加重。或在吞咽时，总感觉胸骨有定位疼痛。平时感觉食管内有异物且与进食无关，持续存在，喝水及咽食物均不能使之消失。
为了便于PKPM与其他三维设计软件进行数据互通，PKPM发布了结构软件数据接口，即PDB-IO。用户可采用该接口对PKPM数据（目前主要为SATWE结果数据）进行二次开发。该接口为动态库方式，提供了DEBUG和RELEASE版本，可在C、C++、FORTRAN中使用，主要包含接口函数和相关数据描述2个重要的头文件，囊括了大至工程总信息小至单个节点信息的接口函数及数据结构。该接口程序的开发基于PKPM程序生成的PDB文件（经SATWE模块计算后生成的数据库文件），采用激活码或授权码方式打开PDB文件接口，支持对该文件的读、写操作，具有强大的可开发性。
3）判断在tfsecmgr和自定义截面模板中是否存在该种类型的截面，若不存在，则将该种参数类型截面加入自定义截面模板文件；
4）根据读取的构件元素数据，利用ABD Addins接口程序创建三维模型。该程序流程图见图4。
图4 A BD模型复建程序流程图
4 典型实例说明
由于建筑结构形式种类多样，限于篇幅，本文仅选择1种典型的混凝土建筑结构模型进行简要描述。该模型在PKPM中显示如图5a所示，在ABD中复建的结果如图5b所示。
图5 框架结构三维模型
由图5可以看出，利用本文方法在ABD中复建得到的三维结构模型与在PKPM中建立的原始模型一致。表2为该模型分别在PKPM中与ABD中的典型构件参数统计，对比可知二者完全相同。图6a和图6b为模型第1层编号12的柱子（图6b中高亮柱子）在2个软件中显示的具体参数信息，图6c为传输数据的XML文件，由于PKPM软件不直接在构件参数中显示该构件的空间坐标信息，参考XML文件中的参数信息得知，12号柱标高、起始点坐标、截面参数、材料等参数完全相同。因此，本文提出的方法可以满足工程需要。在性能方面，该混凝土结构模型PDB文件大小为2864KB，解析程序运行时间小于1s，复建程序运行时间小于1s，时间主要耗费在切换程序和人工操作上，解析和复建效率满足设计需求。
表2 构建参数统计
图6 12号柱参数
5 结语
本文提出了一种解析PKPM结构模型数据并在ABD中完成模型自动复建的有效方法，即：使用PKPM提供的PDBIO接口解析结构计算模型的PDB数据文件，获取模型的几何信息及工程属性，通过XML文件将该数据转换为统一数据格式，应用ABD二次开发技术最终实现在ABD中自动复建三维模型。典型实例说明，通过该方法解析得到的结构模型数据准确，复建得到的工程模型可以满足现阶段对模型转换的需求，对于以PKPM、Bentley系列软件为主要设计平台的用户，该方法具有借鉴意义。如何获取结构计算数据并自动生成配筋参数是今后主要的研究内容。
【参考文献】
【1】GB 50010—2010混凝土结构设计规范[S].
【2】16G101-1混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（现浇混凝土框架、剪力墙、梁、板）[S].
【3】国振喜.简明钢筋混凝土结构构造手册 [K].北京：机械工业出版社,2010.
Research on Data Interaction Method of PKPM and 3D Layout Software
LI Yue-wen,ZHANG Bin
(Northwest Electric Power Design Institute Co. Ltd. of China Power Engineering Consulting Group, Xi'an 710075, China)
【Abstract】 A method of model analysis and data interaction is proposed to solve the problem of data interworking between PKPM structure calculation software and Bentley series 3D layout software. The geometric information and engineering properties of the calculation model are obtained by using the PKPM data interface, and stored in the XML file, then the calculation model is automatically rebuilt in ABD through the secondary development of ABD.The practical results verify the feasibility of the method and the correctness of the model transformation.
【Keywords】 BIM; structural calculation; 3D layout; data interaction
【中图分类号】 TP311
【文献标志码】 A
【文章编号】 1007-9467（2019）05-0159-04
【DOI】 10.13616/j.cnki.gcjsysj.2019.05.058
【作者简介】 李月雯（1991～），女，陕西城固人，工程师，从事电力行业数字化技术应用及研究。
【收稿日期】 2018-10-18
标签：bim论文; 结构计算论文; 三维布置论文; 数据交互论文; 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司论文;