輸變電工程建設BIM 技術應用推廣

張露遷，王亞鵬，謝瑞杰

（中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

輸變電工程建設是國家電力網(wǎng)絡的重要組成部分，其工程質(zhì)量直接關系到電力供應的穩(wěn)定性和安全性。傳統(tǒng)的工程建設方法在面對復雜、精細的輸變電工程時，往往存在效率低下、易出錯等問題[1]。為了解決這些問題，BIM 技術應運而生，為輸變電工程建設帶來了革命性的變革。BIM 技術通過構(gòu)建三維模型，實現(xiàn)工程建設信息的數(shù)字化、可視化、協(xié)同化和智能化，為輸變電工程建設提供了更高效、更精確、更可靠的技術支持[2]。

1 輸變電工程建設概述

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，電力需求量不斷增加，輸變電工程建設的重要性日益凸顯。首先，輸變電工程是電力系統(tǒng)的重要組成部分，輸變電工程是電力系統(tǒng)中非常重要的組成部分，主要涉及輸電線路和變電站的建設[3]。其目標是通過構(gòu)建高效的電力傳輸網(wǎng)絡，將電能從發(fā)電廠輸送到用戶端，確保電力供應的穩(wěn)定性和安全性。簡單來說，就是負責將電能從發(fā)電廠輸送到用戶，確保電力供應的穩(wěn)定和可靠。其次，輸變電工程建設對于提高電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量和效率具有重要作用，能夠滿足不同用戶的用電需求[4]。輸變電工程建設對于推動電力行業(yè)的發(fā)展和進步業(yè)具有重要意義，能夠提高電力系統(tǒng)的運行效率和安全性。

輸變電工程涉及的設備包括輸電線路、變壓器、斷路器、隔離開關、避雷器等。其中，輸電線路是輸電工程的核心組成部分，負責將電能輸送到用戶端；變壓器則是實現(xiàn)電壓變換和電能傳輸?shù)年P鍵設備。

2 BIM 技術優(yōu)勢

2.1 參數(shù)化

BIM 技術使用參數(shù)化的建模方式，通過為建筑物、設備和管道等元素分配參數(shù)，實現(xiàn)信息的數(shù)字化表示。這種參數(shù)化建模方式使得模型數(shù)據(jù)具有更高的可重復性和可編輯性，方便進行數(shù)據(jù)管理和更新。在工程建設過程中的數(shù)據(jù)管理和分析工作中，參數(shù)化建模能夠確保模型的精確性。通過定義和調(diào)整參數(shù)，可以精確地控制模型的形狀、尺寸和屬性。這使得BIM 模型能夠準確地反映實際工程建設的細節(jié)，為后續(xù)的工程設計和施工提供準確的數(shù)據(jù)支持。設計師也可以通過修改參數(shù)來快速調(diào)整模型的形狀和尺寸，而無須從頭開始重新建模。這大大縮短了設計周期，提高了設計效率。

2.2 形象化

BIM 技術通過三維模型將輸變電工程建設項目呈現(xiàn)得更加形象、直觀。這種形象化的展示方式有助于項目團隊更好地理解施工過程和設計意圖，提高施工效率和質(zhì)量。通過BIM 技術，可以將輸變電工程的設計方案和施工過程進行形象化的展示。這有助于項目團隊更好地理解工程建設的整體流程和細節(jié)，提前發(fā)現(xiàn)和解決潛在的問題[4]。并且在運維階段，BIM 模型可以為運維人員提供直觀的設備信息和操作指南。這有助于提高運維的精細化和智能化水平，降低運維成本。

2.3 模擬性

BIM 技術可以進行施工過程的模擬，通過虛擬施工，提前預見和解決施工中可能出現(xiàn)的問題。這有助于項目團隊優(yōu)化施工方案，提高施工效率和質(zhì)量。同時，BIM 模型還可以模擬建筑物和設備的性能和運行情況，為項目的可持續(xù)性和綠色建筑提供有力支持。BIM技術可以模擬實際的施工過程，幫助項目團隊在施工前預測和評估潛在的問題和風險。通過模擬，可以優(yōu)化施工方案，減少施工過程中的錯誤和延誤，提高施工效率和質(zhì)量[5]。利用BIM 模型，也可以快速、準確地計算工程量。這有助于項目團隊在預算和資源分配方面做出更準確的決策，減少資源浪費和成本超支的風險。

2.4 協(xié)調(diào)性

BIM 技術可以實現(xiàn)各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)和溝通。在輸變電工程建設中，涉及電氣、建筑、結(jié)構(gòu)、管道等多個專業(yè)，BIM 模型可以整合各專業(yè)的設計信息，避免專業(yè)之間的沖突和誤解。同時，通過BIM 模型的信息共享，可以實現(xiàn)各專業(yè)之間的協(xié)同設計和施工，提高項目效率和質(zhì)量。通過BIM 技術的協(xié)同管理功能，可以實現(xiàn)項目進度的實時監(jiān)控和調(diào)整，確保工程建設的順利進行。

2.5 可出圖性

BIM 技術可以生成施工圖紙和竣工圖紙，避免傳統(tǒng)出圖方式中的煩瑣繪圖和計算工作，提高了出圖效率和質(zhì)量。在輸變電工程建設中，BIM 技術可以基于三維模型生成各種圖紙和文檔，如建筑設計圖紙、結(jié)構(gòu)施工圖紙、電氣安裝圖紙等[6]。這些圖紙可以直接從模型中導出，避免了傳統(tǒng)出圖方式中煩瑣的繪圖和計算工作，提高了出圖效率和質(zhì)量。同時，BIM 模型還可以作為信息共享的平臺，為項目團隊提供全面的信息查詢和交流功能。這有助于提高項目團隊的溝通效率，減少信息傳遞的延誤和錯誤。

3 BIM 技術在輸變電工程建設中的應用

3.1 輸變電工程建設前期

在輸變電工程建設的初期階段，BIM 技術可以發(fā)揮重要作用，為項目提供全面的支持和指導。以下是BIM 技術在輸變電工程建設前期的主要應用分析。

（1）項目規(guī)劃與設計。在項目規(guī)劃階段，BIM 技術可以幫助項目團隊進行場地建模，根據(jù)標高方格網(wǎng)導入CAD 地形圖，生成三維布置圖。使項目團隊能夠更直觀地了解施工場地的地形、地貌和環(huán)境條件，為后續(xù)的設計和施工提供基礎數(shù)據(jù)。BIM 技術可以進行方案比選和優(yōu)化，通過模擬不同的設計方案，評估各種方案的經(jīng)濟性、可行性和優(yōu)缺點，為決策者提供科學依據(jù)。

（2）場地布置與策劃。在場地布置方面，BIM 技術可以協(xié)助項目團隊進行臨建設施的布置，如施工道路、排水系統(tǒng)、塔吊、施工升降機等。通過BIM 模型的參數(shù)化功能，可以方便地進行調(diào)整和優(yōu)化，提高場地使用效率，減少二次布置所產(chǎn)生的費用。郭政等[7]的研究中表示，在綠色施工中，BIM 技術可以分施工階段對場內(nèi)布置進行提前策劃和轉(zhuǎn)換預演，找出最優(yōu)布置方案，提高場地使用效率，減少二次布置所產(chǎn)生的費用。同時可以利用軟件統(tǒng)計功能將臨建工程量自動生成，減少算量工作。

（3）工程量統(tǒng)計與預算。BIM 模型可以自動生成工程量清單，為項目預算和成本控制提供準確的數(shù)據(jù)支持。幫助項目團隊在初期階段就對工程量有清晰的認識，為后續(xù)的施工和結(jié)算提供便利。

（4）協(xié)同設計與溝通。在前期階段，BIM 技術可以幫助各專業(yè)設計師進行協(xié)同設計。通過共享同一BIM模型，不同專業(yè)的設計師可以實時查看和修改其他專業(yè)的設計內(nèi)容，減少專業(yè)之間的沖突和誤解。BIM 模型還可以作為信息共享的平臺，為項目團隊提供全面的信息查詢和交流功能。從而提高項目團隊的溝通效率，減少信息傳遞的延誤和錯誤。

（5）風險管理。在前期階段，BIM 技術可以幫助項目團隊識別潛在的風險源和危險區(qū)域。通過BIM 模型的參數(shù)化功能，可以預先識別洞口等危險源，將更多的時間用于安全風險的評估與措施的制定。陳俁等[8]研究指出，它還可以用于安全防護措施的模擬和優(yōu)化。在模型中預先進行安全防護的布置和調(diào)整，確保防護欄的設置完善、合理。

3.2 輸變電工程建設階段

在輸變電工程建設階段，BIM 技術可以應用于工程項目安全管理、質(zhì)量管理和進度管理等方面，以下是對這3 個方面的詳細分析。

（1）BIM 技術在工程項目安全管理中的應用。BIM技術可以通過三維模型展示施工過程，幫助項目團隊更好地了解施工環(huán)境、設備和人員的情況，提前識別潛在的安全風險，制定相應的安全措施和應急預案。同時，BIM 模型可以實時更新施工過程中的安全數(shù)據(jù)，如設備狀態(tài)、人員安全狀況等，為安全管理提供準確的數(shù)據(jù)支持。項目團隊可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)及時調(diào)整安全管理策略，確保施工過程的安全。

（2）BIM 技術在工程項目質(zhì)量管理中的應用。BIM技術可以與施工圖紙、質(zhì)量標準和驗收規(guī)范等相關信息進行關聯(lián)，為項目團隊提供全面的質(zhì)量管理支持。周楚清[9]認為，通過BIM 模型，項目團隊可以直觀地查看施工過程中的質(zhì)量問題，及時采取相應的措施進行整改和修復。此外，BIM 模型還可以為項目團隊提供詳細的質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，幫助他們更好地掌握施工質(zhì)量情況，為后續(xù)的工程驗收和質(zhì)量管理提供有力支持。

（3）BIM 技術在工程項目進度管理中的應用。BIM技術可以通過模擬施工過程，預測施工進度和資源需求。郭天成等[10]研究指出，項目團隊可以根據(jù)模擬結(jié)果制定詳細的施工計劃和資源調(diào)配方案，確保施工進度按計劃進行。同時，BIM 模型可以實時更新施工進度數(shù)據(jù)，幫助項目團隊及時了解施工進展情況。通過與實際進度的對比，項目團隊可以及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，避免延誤和返工。

3.3 運行維護階段

在輸變電工程的運行維護階段，BIM 技術仍然發(fā)揮著重要作用，為運維管理提供全面、高效的支持。以下是BIM 技術在輸變電工程運行維護階段的主要應用分析。

（1）運維數(shù)據(jù)管理。BIM 模型可以作為運維數(shù)據(jù)的管理平臺，將運維過程中的各種數(shù)據(jù)與模型進行關聯(lián)。這使得運維人員可以方便地查詢和更新設備信息、運行狀態(tài)、維修記錄等數(shù)據(jù)，提高運維管理的效率和準確性。

（2）故障診斷與維修指導?；贐IM 模型的運維數(shù)據(jù)，可以對設備進行故障診斷和預測。通過分析模型中的數(shù)據(jù)，可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的故障和問題，為維修人員提供準確的維修指導。還可以結(jié)合AR 技術，為維修人員提供實時的維修指導。通過AR 設備，維修人員可以在實際環(huán)境中看到與BIM 模型關聯(lián)的維修指南和操作步驟，提高維修效率和準確性。

（3）資產(chǎn)管理。BIM 模型可作為資產(chǎn)管理的平臺，對設備進行分類、標識和跟蹤。通過與運維數(shù)據(jù)的關聯(lián)，可以實時更新設備的狀態(tài)和位置信息，為資產(chǎn)管理提供準確的數(shù)據(jù)支持。

（4）決策支持。在運維階段，BIM 技術可以為決策者提供全面的數(shù)據(jù)支持。通過分析BIM 模型中的運維數(shù)據(jù)，決策者可以了解設備的運行狀況、維修需求和資源消耗情況，為決策制定提供科學依據(jù)。

（5）文檔管理與知識管理。BIM 模型可以作為文檔管理和知識管理的平臺，將運維過程中的各種文檔和知識進行分類和存儲，從而提高運維人員的知識水平和技能水平，促進團隊之間的知識共享和交流。

4 應用推廣發(fā)展對策

4.1 開發(fā)符合我國輸變電行業(yè)特色的BIM 軟件和系統(tǒng)

目前，國內(nèi)外已經(jīng)有了很多BIM 軟件和系統(tǒng)，但是這些軟件和系統(tǒng)大多是針對一般的建筑工程，而針對輸變電工程建設的專門BIM 軟件和系統(tǒng)卻比較少。因此，我們需要加強這方面的研究，開發(fā)出符合我國輸變電行業(yè)特色的BIM 軟件和系統(tǒng)。首先，需要了解我國輸變電工程建設的實際情況和需求，包括工程設計、施工、運行等方面的特點和需求。然后，需要結(jié)合這些特點和需求，對現(xiàn)有的BIM 軟件和系統(tǒng)進行改進和完善，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的、符合我國輸變電行業(yè)特色的BIM 軟件和系統(tǒng)。楊萌[11]認為，還需要注重軟件的本土化，根據(jù)我國法律法規(guī)、標準規(guī)范等要求，對軟件進行相應的調(diào)整和完善。同時，還需要加強軟件的培訓和推廣工作，提高工程設計和施工人員的BIM 技術應用水平。

4.2 建設BIM 專業(yè)人才隊伍，提高BIM 專業(yè)人才質(zhì)量

BIM 技術的應用需要有一支專業(yè)的技術人才隊伍來支撐。因此，我們需要加強BIM 專業(yè)人才的培養(yǎng)和引進工作，提高BIM 專業(yè)人才的質(zhì)量。首先，需要建立完善的BIM 技術培訓體系，對工程設計和施工人員開展定期的BIM 技術培訓，提高他們對BIM 技術的認識和應用水平。同時，還可以通過組織BIM 技術競賽、研討會等活動，促進BIM 技術的交流和合作。其次，可以通過與高校、科研機構(gòu)等合作，建立人才聯(lián)合培養(yǎng)機制，為我國輸變電工程建設輸送更多優(yōu)秀的BIM 技術人才。最后，需要建立完善的激勵機制和評價體系，對BIM 技術人才進行科學合理的評價和激勵?？梢酝ㄟ^設立獎勵機制、提供晉升機會等方式，激發(fā)BIM 技術人才的積極性和創(chuàng)造性，為我國的輸變電工程建設提供更加優(yōu)質(zhì)的技術支持和服務。

5 結(jié)語

隨著科技的不斷進步和新能源的發(fā)展，輸變電工程建設將面臨更多的挑戰(zhàn)和機遇。未來，輸變電工程建設將更加注重環(huán)保和節(jié)能，采用更加高效的電力設備和材料，提高電力供應的穩(wěn)定性和安全性。同時，隨著新能源的發(fā)展，輸變電工程建設也將更加注重與新能源的融合和發(fā)展。