BIM技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

楊 威

（國網(wǎng)上海市電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，上海 200002）

0 引言

建筑信息模型（BIM）是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，并可利用數(shù)字模型對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)營管理［1］。它具有可視化、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性、模擬性和信息綜合性等特點(diǎn)。它正在引發(fā)建筑行業(yè)一次史無前例的徹底變革，實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)二維繪圖向三維繪圖的轉(zhuǎn)變，使建筑信息能更加全面、智能、直觀地展現(xiàn)出來。

BIM技術(shù)發(fā)源于建筑設(shè)計(jì)，但不局限于建筑行業(yè)。目前，BIM技術(shù)已經(jīng)在一些重要的電力工程項(xiàng)目中成功應(yīng)用［2－5］，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。同時(shí)，國內(nèi)電網(wǎng)三維模型的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)工作已經(jīng)逐步開展，國家電網(wǎng)公司已經(jīng)開始進(jìn)行電網(wǎng)三維可視化模型相應(yīng)行業(yè)、公司規(guī)范的組織編寫工作。因此，BIM技術(shù)將會(huì)在未來的電力工程建設(shè)過程中逐步推廣應(yīng)用。

1 BIM技術(shù)與二維CAD應(yīng)用中的區(qū)別

傳統(tǒng)方法以二維CAD圖紙為載體，主要以顏色、圖層和線形等抽象信息來表達(dá)，用于設(shè)計(jì)人員之間、設(shè)計(jì)方和業(yè)主方之間、設(shè)計(jì)方和施工方之間、施工方和業(yè)主方之間的交流。由于這些交流主要以二維圖紙和文字形式進(jìn)行，因此很容易造成各方人員之間的理解出現(xiàn)偏差，從而導(dǎo)致出現(xiàn)“錯(cuò)誤、遺漏、碰撞、缺失”的情況。

BIM技術(shù)以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，在建筑模型中集成了各種相關(guān)信息。在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營等各階段，建筑物都是以三維狀態(tài)形式存在。通過建立三維模型，可以很直觀地進(jìn)行“錯(cuò)誤、遺漏、碰撞、缺失”檢查，同時(shí)可以方便各專業(yè)人員之間進(jìn)行交流。

2 BIM技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

BIM技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要包括以下幾個(gè)方面。

1）可視化 可視化的運(yùn)用在電力工程中的作用是非常大的，例如各專業(yè)施工圖紙通常只是各個(gè)構(gòu)件或設(shè)備的信息在圖紙上采用線條方式繪制表達(dá)，但是其真正的構(gòu)造形式就需要各參與人員去自行想象。BIM技術(shù)提供了可視化的方式，讓參與人員將以往的二維線條圖形形成三維立體圖形展示出來，使得項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營過程中的交流溝通都在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行。

2）優(yōu)化性 BIM模型提供了電力工程中建筑物實(shí)際存在的信息，包括幾何、物理等信息，還提供了建筑物變化以后的實(shí)際狀況。在工程項(xiàng)目復(fù)雜程度較高時(shí)，以參與人員本身的能力可能無法掌握所有的信息，需要借助一定的科學(xué)技術(shù)和設(shè)備。BIM技術(shù)提供了對(duì)復(fù)雜工程項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化的一種手段。

3）協(xié)調(diào)性 協(xié)調(diào)性是電力工程中的重點(diǎn)內(nèi)容，不管是施工方、業(yè)主方還是設(shè)計(jì)方，都需要做好協(xié)調(diào)及相互配合的工作。在設(shè)計(jì)時(shí)，往往由于各專業(yè)設(shè)計(jì)師之間的溝通不到位，而出現(xiàn)各專業(yè)之間的碰撞問題。BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)性功能就可以幫助解決這種問題，也就是說BIM模型可在建筑物建造前解決各專業(yè)的碰撞問題。

3 BIM技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM技術(shù)在建筑工程行業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛，尤其是在一些大型建筑項(xiàng)目［6］中。而在一些重要的電力工程項(xiàng)目中也進(jìn)行了BIM技術(shù)的應(yīng)用，獲得了各項(xiàng)目參與方的好評(píng)，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1）2010年上海世博展覽會(huì)中的國家電網(wǎng)企業(yè)館［2］占地面積為4 000m2，展館地上部分是企業(yè)展館，而地下部分則是110kV蒙自智能變電站，它承擔(dān)著為園區(qū)和場(chǎng)館供電的任務(wù)。在該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程中，利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)、管道碰撞檢查、人流疏散模擬預(yù)演等功能，在保證建筑功能的前提下，使建筑成為了低碳排放、舒適、節(jié)能的建筑。通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，使得該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作變得更合理、更高效。

2）上海容災(zāi)中心［3］是國家電網(wǎng)公司在全國范圍內(nèi)建設(shè)的三個(gè)集中式信息系統(tǒng)容災(zāi)中心之一。該項(xiàng)目具有專業(yè)眾多、施工工期緊、設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜以及對(duì)項(xiàng)目成本控制要求高等特點(diǎn)。通過采用BIM技術(shù)，在設(shè)計(jì)階段就提前發(fā)現(xiàn)了建筑專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)間、建筑專業(yè)與設(shè)備專業(yè)間、結(jié)構(gòu)專業(yè)與設(shè)備專業(yè)間以及設(shè)備本身各專業(yè)間的碰撞沖突情況，并在施工前將其解決，從而減少了返工施工，提高了施工效率，同時(shí)也節(jié)省了施工成本。此外，為方便后期運(yùn)營維護(hù)管理，有針對(duì)性地開發(fā)了BIM運(yùn)維管理軟件，用以輔助日常運(yùn)營管理，可對(duì)重要設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并提供預(yù)警信息，從而保障各設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)整個(gè)建筑物起到很好的預(yù)防保護(hù)作用。

3）在天津永定河220kV變電站設(shè)計(jì)中［5］，通過BIM技術(shù)和地理信息系統(tǒng)（GIS）相結(jié)合，對(duì)場(chǎng)地及擬建的建筑物空間數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，幫助項(xiàng)目在規(guī)劃階段評(píng)估場(chǎng)地的使用條件和特點(diǎn)，從而做出新建項(xiàng)目最理想的場(chǎng)地規(guī)劃、交通流線組織關(guān)系、建筑布局等關(guān)鍵決策。通過BIM技術(shù)對(duì)重要的施工環(huán)節(jié)或采用新施工工藝的關(guān)鍵部位、施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置等進(jìn)行模擬和分析，提高了施工計(jì)劃的可行性。同時(shí)，借助BIM管理軟件對(duì)施工組織的模擬，項(xiàng)目管理方能夠非常直觀地了解整個(gè)施工安裝環(huán)節(jié)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)和安裝工序以提高施工效率和施工方案的安全。通過BIM技術(shù)中的模擬功能，將施工計(jì)劃與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況相結(jié)合，可以模擬出各階段各專業(yè)的施工區(qū)域、人流路線、材料堆放位置、設(shè)備吊裝的路徑及避讓區(qū)域，以避免不同專業(yè)交叉施工現(xiàn)象，杜絕安全隱患。在工程建設(shè)過程中，BIM技術(shù)主要用在設(shè)備吊裝（較危險(xiǎn)的環(huán)節(jié)），利用BIM技術(shù)模擬設(shè)備吊裝的垂直運(yùn)輸和水平運(yùn)輸，并將模擬結(jié)果作為編制施工方案的依據(jù)。BIM技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于實(shí)現(xiàn)變電站全壽命周期管理，提高工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維的科學(xué)技術(shù)水平，促進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)全面信息化和現(xiàn)代化，具有良好的應(yīng)用價(jià)值和前景。

BIM技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目需求與BIM特點(diǎn)的結(jié)合。通過在項(xiàng)目的不同階段（從施工到運(yùn)行維護(hù)等方面），對(duì)BIM技術(shù)的不同需求進(jìn)行整合，就可實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)應(yīng)用的完美銜接。BIM的全生命周期理念是一個(gè)分享有關(guān)某個(gè)設(shè)施信息，為該設(shè)施從概念開始的全生命周期的所有決策提供可靠依據(jù)的工作過程。BIM技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用，不僅可以為后續(xù)的運(yùn)行維護(hù)工作向更智能化的方向發(fā)展打下基礎(chǔ)，也會(huì)對(duì)整個(gè)行業(yè)BIM技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生積極影響。

4 BIM技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用展望

針對(duì)電力工程的工程特點(diǎn)，通過采用BIM技術(shù)可以在施工過程中做到對(duì)施工重點(diǎn)、難點(diǎn)的預(yù)先模擬，以提前發(fā)現(xiàn)和解決這些重點(diǎn)和難點(diǎn)問題，有利于保證人力資源以及施工設(shè)備的到位，從而避免因關(guān)鍵問題對(duì)施工工期及工程質(zhì)量的影響，提高工程的管理水平和效能化監(jiān)測(cè)能力。

通過采用BIM技術(shù)可以快速定位故障設(shè)備的具體位置，以及能準(zhǔn)確查詢?cè)O(shè)備的信息記錄，并提供一個(gè)非常簡便的方式以記錄各次維修人員對(duì)設(shè)備的檢修信息，可以高效地解決設(shè)備故障以及落實(shí)責(zé)任。通過采用BIM技術(shù)可以在后期運(yùn)營期間對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并在一定指標(biāo)范圍內(nèi)進(jìn)行不同的預(yù)警，可以很好地避免各類事故的發(fā)生，從而確保電力工程的正常穩(wěn)定運(yùn)營。

5 結(jié)語

BIM技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用，將大大提高工程項(xiàng)目的集成化、信息化水平，在控制項(xiàng)目成本、縮短施工工期、提高建筑質(zhì)量的同時(shí)，將為工程項(xiàng)目帶來了更安全、更低碳的管理手段，并將為國家電網(wǎng)公司未來的建設(shè)和管理工程中，利用先進(jìn)的信息化技術(shù)、科學(xué)的管理手段提供全新的解決方案和管理思路。但BIM技術(shù)的推廣應(yīng)用，需要一個(gè)長期、循序漸進(jìn)的過程，它不僅僅是一種工具和手段，更是一種工作方法和思維模式，對(duì)電力工程行業(yè)的發(fā)展將起到良好的推動(dòng)作用。

［1］何關(guān)培.BIM總論［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［2］過俊.運(yùn)用BIM技術(shù)打造綠色、親民、節(jié)能型建筑——上海世博會(huì)國家電網(wǎng)企業(yè)館［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2010，2（2）：63－67.

［3］季彤天，張斌，董蓓.BIM技術(shù)在上海容災(zāi)中心工程管理中的應(yīng)用［J］.上海電力，2011，5：456－459.

［4］寧冉.BIM傳世之作：為電力建設(shè)行業(yè)啟發(fā)未來［J］.中國建設(shè)信息，2012，24：32－35.

［5］郝超.BIM在天津永定河220kV變電站設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.黑龍江科技信息，2012，25：5.

［6］葛清.BIM第一維度——項(xiàng)目不同階段的BIM應(yīng)用［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.