1. 引言
目前，核电安装施工过程中，传统的二维图纸指导施工的模式已不能满足施工需求，施工企业正在积极寻求基于数字化技术的创新解决方案。为了满足快速发展的核电数字化进程及市场需求，提出核电安装三维模型施工图数字化定义解决方案。通过开发一套完整的三维模型施工系统，旨在实现核电安装施工所需的几何与非几何信息通过三维模型施工系统进行数字化显示，成为施工所需信息的唯一载体，代替传统二维图纸成为指导核电安装施工的依据，从根本上改变了传统施工方法。
2. 三维模型施工系统设计
2.1. 系统需求分析
2.1.1. 功能需求
三维模型施工系统安装于PC端和移动端，且PC端和移动端功能一致、数据同步，移动端主要需要实现业务流程审批以及数据查看功能，并实现基础模型加载查看功能。根据业务需求，三维模型施工系统可分为四大模块：三维模型应用、综合应用、后台应用、施工管理应用，四个模块实现系统对模型、数据、消息、文档等综合管理，具备良好的人机交互条件。
2.1.2. 技术需求
三维模型施工系统采用前后端分离的B/S架构进行开发，能够处理兼容性问题，在主流的浏览器有一致的表现，在各大主流浏览器中不会出现网页显示不全等现象。系统设计与研究应基于成熟、稳定、开放的技术平台构建，系统三维引擎采用独立部署、接口调用的方式，同时预留与第三方系统接接口，接口命名规范统一，接口需要具备高安全性保障。
2.1.3. 安全需求
网络安全需求主要体现在边界控制、安全接入、入侵检测和防护、路由与交换等方面。各级接入路由器需要具备完善的访问控制功能，以实现网络端口访问的控制，阻止恶意攻击行为。路由器要实现对关键业务数据的优先传输和带宽保证。工程施工数据智能分析的防火墙要实现入侵检测和防护，防止业务应用及数据受到外界攻击或木马病毒破坏。
2.2. 系统功能说明
三维模型施工系统通过对上游设计单位的三维模型及数据的获取，将三维模型施工系统与项目施工业务流程管理、安全质量管理等模块结合起来，满足三维模型指导施工的各方面要求。三维模型指导现场施工过程中，三维模型施工系统作为三维“施工图”载体，实现具体功能包括：数据接口功能模块、三维施工图显示功能模块、模型变更及管控功能模块等。
2.3. 系统架构设计
通过对施工端三维模型需求和施工现场对三维模型施工系统需求进行调研，全面准确的收集了用户需求，并对整个系统功能形成了清晰完整的认识，开发人员针对整个三维模型施工系统做好了全局架构设计。
3. 三维模型施工系统研究
三维模型施工系统安装于PC端和移动端设备，旨在实现包含施工所需几何与非几何信息三维模型在系统中显示，指导现场安装施工。通过对系统架构、系统功能模块、系统软硬件及网络配置进行研究，实现三维模型施工系统研发及现场应用。
3.1. 系统架构研究
三维模型施工系统是承接上游设计单位发布的三维模型和数据成果，对物项的三维施工模型进行显示，实现安装物项数据统计，在施工活动中提供核电站物项三维模型的人机交互服务，支持轻量化三维施工模型版本和数据权限控制、分发与流转，能够支撑三维施工模式下的施工管理体系的系统。三维模型施工系统采用前后端分离的B/S架构进行开发，通过确定三维模型施工系统三维引擎，实现三维模型的导入、导出；对系统前端展示进行研究，实现模型控制、资料管理、模型显示等；系统后台主要实现数据接口及数据存储。
3.2. 系统功能模块研究
3.2.1. 数据接口功能研究
三维模型施工系统预留与上游设计单位对设计模型、设计数据和文件的传递接口，即三维模型施工系统数据接口功能可实现预制、施工所需设计信息的智能导入、导出，实现三维模型和数据共享及互通。上游设计单位将核岛厂房安装所需的三维模型基础信息及技术工作要求在其数据系统中录入，进行组装、筛选，并以表格的形式导入施工单位数据系统使用，根据施工施工单位数据系统权限的不同，管理员可以上传、发布文档，发布之后可以调用通知、通告功能进行显示提醒，用户点击查看，同时用户也可以通过挂接的三维模型右击选择进行查看。管理员根据权限的不同，可以设置不同的类别目录。另外，三维模型施工系统具有外链接系统管理功能，该功能主要是对外部链接进行管理，用户通过登录访问相互信任的应用系统。
3.2.2. 三维施工图显示功能研究
技术人员根据权限的不同在系统中新建项目，上传不同类型的轻量化三维模型及数据，通过系统可查阅不同项目的模型及不同模型的属性信息，实现模型的受控分发，对模型不同阶段、不同状态的有效控制，防止使用旧版本模型进行施工，同时又可以实现新旧版本模型对比。用户可以通过安装了三维模型施工系统的PC端或移动端设备进行模型查看，并对三维模型进行人机交互操作。模型查看包含三维尺寸标注查看、属性查看、专业查看及物项查找等。其中，三维尺寸标注查看包括数据标签、定位信息等施工必须的尺寸信息；属性查看，通过点击物项三维模型，显示界面相应位置显示物项属性信息；专业查看，包括管道、电气、仪控、机械、通风等安装专业，各专业三维模型在系统中进行单独显示；物项查找，在模型树上方的所搜栏输入对应的物项编码信息，即可筛选出所对应的最小单元三维模型，在系统界面中进行最大化显示。
3.2.3. 三维模型变更及管控功能研究
三维模型变更及管控功能是实现设计施工无缝衔接的关键技术手段。三维模型变更及管控功能把施工工艺流程和施工工艺管理融为一体，重新定义核岛设计、施工过程中的变更流程，在数字化变更过程中，所有的创新都是有效的、安全和及时的，同时能够确保符合规定和安全管理。三维模型变更及管控功能以三维施工模型和数据为载体，解决了三维模型及数据在各平台、各单位与部门间的流转问题。三维模型版本是现场各阶段施工的依据，模型版本的有效控制是质量保证的基础。模型的不同版本接收后，通过提交功能实现移交；通过权限设置，实现不同人员的查看和使用需求。同时，有新版本导入模型后，旧版本模型只具备查看功能，无法对其进行操作和施工数据写入。
3.3. 系统软硬件及网络配置
三维模型施工系统平台的运行环境包括硬件及操作系统等必要的支撑软件。移动端轻量化模型的使用主要考虑使用平板电脑、移动笔记本或手机，便于携带，反应迅速，配置需满足轻量化模型运行要求。软硬件的选择既要满足现阶段的业务要求，还要能满足将来业务的增长和新技术发展的要求，支持将来系统不断更新和便于升级，从而保护公司原有投资。
4. 结论
本文通过对核电安装施工对三维模型需求进行梳理，确定三维模型施工系统开发方案，形成了一款能够代替二维图纸知道核电安装施工的三维模型施工系统。三维模型施工系统具备良好的人机交互操作体验，以及良好的三维可视化界面；系统通过加载轻量化三维模型，实现安装施工所需几何与非几何信息三维显示，能够满足核电物项安装需求。三维模型施工系统通过在核电项目的应用，验证了系统的精确性，同时验证了三维模型指导施工的模式在核电领域的可行性。
