拱坝三维可视化仿真设计系统的研发与工程应用顺利完成

    华北水利水电学院钢结构与工程研究院魏群教授带领的科研团队，历经5年时间进行的“拱坝三维可视化仿真设计系统的研发与工程应用” 课题已顺利完成并通过验收。本课题主要应用三维图形理论，Civil 3D图形系统和丰富的功能、强大的内置命令体系等技术手段进行拱坝三维可视化仿真设计系统的关键技术的研究，并在理论方法和工程实践中具有重大的创新性。以数字化设计理念BLM为基础的拱坝设计BLM方法，开发了国内第一套基于CIVIL 3D平台的拱坝三维可视化仿真设计系统，拥有完全自主知识产权，界面友好，使用方便。该系统能使拱坝设计、分析和施工图融为一体，针对拱坝结构部位建模的图形数据结构及方法，提出的拱坝结构网络骨架模型，采用实体属性存储技术直接将三维实体模型、表面模型或混合模型与数据库直接“link”起来。通过规定各剖面控制点的存储顺序，依次存入各空间位置的控制点坐标，保存了三维控制点的网络骨架，解决了解决参数化形成三维整体模型，能够动态关联实时更新。针对拱坝部件配筋建模的图形数据结构及方法，提出的拱坝结构截面控制点配筋模型，根据截面控制点的位置关系，以点与点之间的配筋原则为设计单元，分段分区间的完成截面配筋，并根据配筋的实际情况表示钢筋属性。首次提出了基于拱坝三维实体信息模型的图形输出方法。利用Autodesk Civil3D中强大的视图视口处理技术、标注自动生成技术、属性标注技术，完成基于拱坝三维实体信息模型的工程图设计，解决图形输出技术问题。同时结合工程设计经验，在拉西瓦水电站进行了三维可视化仿真设计工作，并取得了明显社会效益和经济效益。 课题的顺利完成对我国水电行业三维数字化设计具有重要的意义。

    该项目得到了“十一五科技支撑计划”(2006BAC14B06)；国家自然科学基金（50539020）,（50539010）；水利部公益项目（200801007）；河南省重点科技攻关项目（0523052200）；郑州市钢结构工程中心（20090408）的支持与资助。(魏群)

结构工程变形监测信息扫描采集处理新技术与工程应用研究成果介绍

    华北水利水电学院钢结构与工程研究院与水利学院联合组成的研究团队，研究了的点云信息采集、处理、分析及逆向建模的方法和工程应用取得了阶段性的成果。本课题以CAD图形软件为研发平台，以VB.NET等高级语言作为开发工具，以SQL Server 或ACCESS为数据存储平台，集成了点云数据逆向建模图形库和点云信息逆向建模系统，并为点云数据虚拟现实模型的构筑提供了接口，使用户能够轻松完成整个逆向建模工作。并采用的大场景三维激光扫描和近场景格栅扫描的配套测试技术，对水工建筑物、桥梁工程进行了无接触式的测量扫描，并将点云数据的数字散斑技术应用于工程实践中，提高其应用范围和信息精度、灵敏度和可靠性。系统研究了结合点云数据的多源格式转换和点云数据消噪、去冗、图块拼接的方法，并利用点云信息和数字散斑技术逐点分析得到结构部位的离散位移值，通过数值微分可得到相应点的应变和应力，可以高精度、快速了解结构部位的变形状态，利用点云信息建立水工建筑物、桥梁工程的点云数据有限元计算模型，用以验证工程设计参数和工程运行过程中应力应变状态，为建筑物的生命周期管理提供技术支持，为工程安全运行管理提供科学依据。本课题的阶段研究成果为后续研究工作的顺利进行奠定了基础。                                

    该项目得到了国家自然科学基金（50749030）、国家自然科学基金（50539010）、水利部948项目（201005）、郑州市科技创新团队项目（096SYJH210810）；河南省软件专项项目的）的支持与资助。（刘尚蔚）

基于CIS/2和IFC国际标准的钢结构工程图形数据方法的创新与应用获得成功

    钢结构与工程研究院研发团队进行的“基于CIS/2和IFC国际标准的钢结构工程图形数据方法的创新与应用”获得成功。本课题依据CIS/2和IFC两种国际标准和我国的国标与行业标准，在分析模型,设计模型和制作模型不同阶段和类别的基础上,以图形为媒介，将图形与数据融为一体，数据附着于图形之中，图形隐含着数据及属性，率先提出钢结构工程图形数据方法。该方法基于钢结构工程中的图形数据方法是在研究者对AutoCAD软件所有图元数据结构形式（包括3Dsolid实体图元）、内部操作、系统指令和应用方法的透彻掌握基础上提出的，完全符合CIS/2 和IFC两种国际标准在钢结构设计、分析和制作过程中的数据和逻辑表达。该方法不仅将图形与数据库的相关联，还创造性地提出了AutoCAD图形的独特的数据存贮关联技术，并在此基础上不断向当前流行的三维设计平台延展。该课题的核心思想是图形中包含数据，数据附着于图形；同时，还建立了广泛通用的图形数据库以及简明、易于操作的应用界面。应用OOP（Object Oriented Program）编程技术，吸纳各种编程语言的优点，采用混合编程技术，创立了迅速、高效的建模方法，并集成了产品模型和设计模型的全信息处理模式，对钢结构的所有梁、柱、标准结构件、锚固螺栓、整体及局部安装布置和细部进行自动出图，使得整个设计过程自然、直观、顺畅，钢结构设计可在轻松和惬意中完成。该方法不仅可应用于钢结构工程，而且可应用于各类复杂结构工程的虚拟现实和可视化仿真过程中，是一种快捷高效和强有力的工具，已在多个工程中加以应用。

    该项目得到了“十一五科技支撑计划”(2006BAC14B06)；国家自然科学基金（50539020）,（50539010）；水利部公益项目（200801007）；河南省重点科技攻关项目（0523052200）；郑州市钢结构工程中心（20090408）的支持与资助。（尹伟波、刘尚蔚）

水电工程协同管理信息采集设备与数据智能处理网络平台的研发应用取得阶段成果

    《水电工程协同管理信息采集设备与数据智能处理网络平台的研发应用》课题研究取得阶段成果，该团队主要应用工程数据采集、第三代互联网络、移动数据采集设备、协同信息处理和丰富的功能、强大的内置命令体系等技术手段进行水电工程协同管理信息采集设备与数据智能处理平台的关键科学研究。在水电工程协同管理信息采集的采集中，采集数据的结构以及数据在系统内部、外部的高效传输是两个主要研究的内容。数据采集人员通过手持已经导出静态数据和安装数据分析应用程式的PDA设备到施工现场，系统能够充分利用PDA手写、模板选择、图片编辑、手签存储、现场照相图片等各项功能对工程进行全面的掌控与检测。数据在采集设备上采用冗余数据字节重合索引RDCI（Redundant Data Compress Indexing）系统方法优化。优化过后的数据通过与3G网络的结合，以自主研发的FAAP（第一可用接入点自动接入系统）的方式，将采集的数据第一时间传回管理部门服务器上进行数据分析及整合。该技术的应用将会提升设计、施工、监理单位的管理水平，缩短协调周期，降低成本。使协同管理向深层次专业化发展走出了关键的一步。本课题研究的“第一可用接入点”FAAP（First Available Access Point），采用多类型网络自动选择方法、移动设备ID自动识别技术、无线网络接入点信号强自动度技术，以及在协同管理信息采集移动网络中有效移动设备自动注册入网的实现。同时本课题组以水电工程协同管理信息采集设备与数据智能处理网络平台的研发应用为目标，结合工程协同管理经验，进行锦屏水电站多方协同管理信息采集的工作，取得了有明显经济价值。“水电工程协同管理信息采集设备与数据智能处理网络平台的研发应用”取得的阶段成果为后续工作的开展提供了保障，具有阶段性的意义。

    本课题由华北水利水电学院钢结构与工程研究院、中国水利水电科学研究院、河南奥斯派克科技有限公司共同完成，该项目得到了国家自然科学基金（50749030）、国家自然科学基金（50539010）、水利部948项目（201005）、郑州市科技创新团队项目（096SYJH210810）；河南省软件专项项目的支持与资助。（魏鲁双）