BIM技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用前景分析

劉輝亞 劉羨敏

摘要： 針對電力工程中的物料裕量浪費(fèi)、管理粗放、驗(yàn)收成本高、運(yùn)維手段原始問題，引入建筑行業(yè)BIM技術(shù)，以三維數(shù)字化模型構(gòu)建電力工程的信息化基礎(chǔ)，完成與“大云物移智”先進(jìn)技術(shù)架構(gòu)的數(shù)據(jù)層銜接，達(dá)到電力工程精細(xì)設(shè)計(jì)施工、深層運(yùn)維管控、全周期質(zhì)量管理和降本增效的未來型建設(shè)模式。經(jīng)過案例分析證明電力工程中引入BIM技術(shù)，可有效降低施工和運(yùn)維成本、積累知識模塊、提升管理水平，電力設(shè)施低耗運(yùn)行，為電力客戶提供極佳的服務(wù)體驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：電力工程;BIM;項(xiàng)目管理;族庫系統(tǒng);

中圖分類號： TU71文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引言

電力工程是關(guān)系到國計(jì)民生的大事，需要不斷的建設(shè)、升級、維護(hù)，以滿足人民群眾日益提升的用電需求，以及提供更好服務(wù)承諾的踐行。尤其是在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代和物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)和智能化技術(shù)日新月異的發(fā)展，新技術(shù)、新應(yīng)用不斷更新?lián)Q代，電力行業(yè)也需要追趕時(shí)代前進(jìn)的潮流，努力改善電力設(shè)施的軟、硬件條件，為廣大用戶提供更加舒適便捷的用電體驗(yàn)。這就要求電力工程建設(shè)要持續(xù)推進(jìn)，而且要加大更新速度和建設(shè)力度，才能不辜負(fù)人民的殷切期望。但是電力工程建設(shè)是系統(tǒng)工程，具有規(guī)模大、跨區(qū)廣、投入高、工期長等特點(diǎn)，在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、使用、維護(hù)的全生命周期中，現(xiàn)場實(shí)地勘查難，二維地圖更新慢，經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)多反復(fù)，設(shè)計(jì)質(zhì)效低下;施工安全、技術(shù)交底書面化，不直觀形象，進(jìn)度以百分比描述，易造成錯(cuò)誤決策;現(xiàn)場驗(yàn)收耗時(shí)長、效率低，紙質(zhì)檔案流轉(zhuǎn)保存難度大;故障點(diǎn)準(zhǔn)確定位難，應(yīng)急處置能力有限;配網(wǎng)工程點(diǎn)多面廣，參與各方協(xié)同難，亟需高效精準(zhǔn)的信息共享與服務(wù)等嚴(yán)重問題。

如何破解這些問題？根據(jù)建筑行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)可以充分借鑒——引入BIM技術(shù)。

1 BIM的價(jià)值

BIM（Building Information Modeling）技術(shù)是一個(gè)三維模型信息數(shù)據(jù)庫[1]，集成了建筑設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行直至銷毀的全壽命周期的信息。由于各種信息整合于中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、施工單位、質(zhì)量監(jiān)管公司、設(shè)施運(yùn)營部門和業(yè)主等各方人員可以基于BIM進(jìn)行協(xié)同工作，有效提高工作效率、節(jié)省資源、降低成本、以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。目前已經(jīng)在全球范圍內(nèi)得到業(yè)界的廣泛認(rèn)可。

BIM的核心是通過利用數(shù)字化技術(shù)，建立虛擬的建筑工程三維模型，提供與實(shí)際情況一致的、完整的建筑工程信息庫。該信息庫不僅包含描述建筑物所有構(gòu)件的物理信息、裝配信息、專業(yè)屬性及狀態(tài)信息，還包含了非構(gòu)件對象（如空間、運(yùn)動(dòng)行為等）的狀態(tài)信息。借助這個(gè)三維模型[2]，極大提高了建筑工程的信息集成化程度，提供了一個(gè)工程信息交換和共享的平臺(tái)，相關(guān)方均可從中獲取到感興趣的信息。

BIM有如下特征：它不僅可以在設(shè)計(jì)中應(yīng)用，還可應(yīng)用于建設(shè)工程項(xiàng)目的全壽命周期中;用BIM進(jìn)行設(shè)計(jì)屬于數(shù)字化設(shè)計(jì);BIM的數(shù)據(jù)庫是動(dòng)態(tài)變化的，在應(yīng)用過程中不斷在更新、豐富和充實(shí);為項(xiàng)目參與各方提供了協(xié)同工作的平臺(tái)。

2 BIM在電力工程中的作用

由于BIM技術(shù)的多重功能，對BIM在電力工程中的作用進(jìn)行深入分析。

2.1 設(shè)計(jì)階段

搭建配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)物料BIM族庫系統(tǒng)，形成參數(shù)化的設(shè)備材料BIM模型和電力行業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)快速標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，形成知識積累，避免重復(fù)設(shè)計(jì)的資源浪費(fèi)，同時(shí)也降低了設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 施工階段

利用BIM項(xiàng)目模型，開展三維模擬施工并分析現(xiàn)場實(shí)景情況，進(jìn)行安全、技術(shù)交底;三維進(jìn)度管理模塊可根據(jù)建設(shè)進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行模擬，實(shí)現(xiàn)全過程計(jì)劃與現(xiàn)狀的對照分析。可對進(jìn)度滯后的項(xiàng)目作出預(yù)警，直觀反映出項(xiàng)目滯后的工程量，為項(xiàng)目管理提供最直接的情報(bào)信息。還可以通過模型參數(shù)信息進(jìn)行5D成本核算[3]，在項(xiàng)目狀態(tài)分析、項(xiàng)目匯報(bào)、交底會(huì)議中提供高效的溝通渠道，為決策提供最直觀的證據(jù)。實(shí)景模型與二維影像對比見圖1。

圖中左側(cè)為實(shí)景模型圖像，完全真實(shí)直觀，所見即所得。圖中右側(cè)為傳統(tǒng)的二維衛(wèi)星影像[4]，僅有平面信息。兩者的優(yōu)劣對比一目了然。

2.3 驗(yàn)收階段

實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量在線云驗(yàn)收，現(xiàn)場作業(yè)人員使用自帶經(jīng)緯度的基建相機(jī)，對隱蔽工程及關(guān)鍵部位拍照，關(guān)聯(lián)至與現(xiàn)場坐標(biāo)位置相對應(yīng)的模型中，通過全方位數(shù)據(jù)與合格判據(jù)的一一對比，快速給出驗(yàn)收結(jié)論。質(zhì)量驗(yàn)收更加方便、快捷，也有利于竣工項(xiàng)目的展示匯報(bào)。質(zhì)量驗(yàn)收示意圖見圖2。

驗(yàn)收人員通過手持終端遠(yuǎn)程即可完成質(zhì)量驗(yàn)收，各種質(zhì)量細(xì)節(jié)和參數(shù)都可快捷方便的查驗(yàn)與保存，大大提高了驗(yàn)收效率和置信度。

2.4 運(yùn)維階段

多維精益化運(yùn)維管理。通過添加例如變壓器的容量、額定電流等屬性信息，建立一個(gè)同時(shí)具備工程建設(shè)過程資料和設(shè)備屬性信息的三維數(shù)字化模型，將這個(gè)模型移交生產(chǎn)運(yùn)行可以推動(dòng)電網(wǎng)數(shù)字化建設(shè)。同時(shí)BIM與物聯(lián)網(wǎng)集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的三維可視化采集、傳遞、分析。故障診斷和應(yīng)急搶修預(yù)案也可以在指揮大廳快速完成。運(yùn)維界面效果見圖3.

從圖3可以看出，運(yùn)維參數(shù)匯總在一個(gè)顯示界面上，監(jiān)控更加直觀，異常報(bào)警自動(dòng)完成，且直接顯示出偏差值，能夠指導(dǎo)快速診斷。

2.5 BIM在電力工程中的附加價(jià)值

建立配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)物料BIM族庫[5]，滿足了電網(wǎng)設(shè)備材料模型構(gòu)建的存儲(chǔ)、分類、檢索的需要，還提高了設(shè)計(jì)人員建模的效率和質(zhì)量，族庫中的每一個(gè)族構(gòu)件都具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)。

有了配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)物料BIM族庫，以平均每項(xiàng)族構(gòu)件人工建模及族庫系統(tǒng)分?jǐn)傋罡叱杀?000元，模型構(gòu)建最低售價(jià)500元計(jì)算，按每項(xiàng)族構(gòu)件僅有200家外部設(shè)計(jì)單位使用便可盈利98000元，而配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)物料庫擁有4萬種設(shè)備材料，因此BIM族庫商業(yè)化可實(shí)現(xiàn)盈利數(shù)十億元。

應(yīng)用BIM的模型優(yōu)勢，融合當(dāng)前PMS、ERP、經(jīng)法、財(cái)務(wù)等管理系統(tǒng)搭建一個(gè)電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目全生命周期管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各層級、各部門在同一平臺(tái)上數(shù)據(jù)共享、綜合決策，此平臺(tái)的推廣使用是新時(shí)代電網(wǎng)企業(yè)管理的一次重大變革，實(shí)現(xiàn)數(shù)字技術(shù)與電網(wǎng)技術(shù)深度融合，以推進(jìn)電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展，為客戶服務(wù)與市場競爭提供有力支撐。

3 應(yīng)用BIM建設(shè)電力工程的典型例證

依托安徽肥西35千伏花崗變10千伏董崗11線正新支線改造工程，結(jié)合無人機(jī)傾斜攝影和參數(shù)建模，對此項(xiàng)目建立了BIM整體模型，實(shí)現(xiàn)了三維可視化規(guī)劃設(shè)計(jì)，嘗試搭建了配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)物料BIM族庫系統(tǒng)，探索了基于三維模型的施工過程管控、質(zhì)量驗(yàn)收管理、竣工運(yùn)維交付數(shù)字化的工作模式，提出了配電網(wǎng)智慧管理平臺(tái)方案。正新支線改造工程的BIM模型示意見圖4。

如圖所示，改造工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)模型直觀展示了建設(shè)規(guī)模、建設(shè)數(shù)量、各工段標(biāo)號以及進(jìn)展信息。

引入BIM技術(shù)指導(dǎo)項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工后，現(xiàn)場實(shí)地勘查一次完成，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)效;施工安全、技術(shù)交底圖形化，直觀形象，進(jìn)度直觀掌控;現(xiàn)場驗(yàn)收方便快捷，電子文件可多角度反復(fù)查驗(yàn);故障點(diǎn)準(zhǔn)確定位，應(yīng)急處置能力大幅提升;參與施工各方統(tǒng)一調(diào)度，工作內(nèi)容圖形化、數(shù)據(jù)化，更加直觀準(zhǔn)確。

結(jié)束語

目前，BIM 技術(shù)已經(jīng)在一些重要的電力工程如大型場站項(xiàng)目中成功應(yīng)用，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。應(yīng)用了BIM的電力工程憑借可視化、智能化的特點(diǎn)在配電網(wǎng)業(yè)務(wù)中將占據(jù)大的市場份額?；谝陨戏治龊蛯?shí)際工程例證，可以得出如下結(jié)論：將BIM技術(shù)應(yīng)用于電力工程中是提升設(shè)計(jì)質(zhì)量、降本增效、掌控風(fēng)險(xiǎn)、精細(xì)管理的有效工具，可為電力工程節(jié)約大量的人力、物力、財(cái)力成本，是未來工程建設(shè)的趨勢和標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

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