BIM技術在電力工程中的應用現狀及展望

楊 威

（國網上海市電力公司經濟技術研究院，上海 200002）

0 引言

建筑信息模型（BIM）是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，并可利用數字模型對項目進行設計、建造及運營管理［1］。它具有可視化、協調性、優化性、模擬性和信息綜合性等特點。它正在引發建筑行業一次史無前例的徹底變革，實現了從傳統二維繪圖向三維繪圖的轉變，使建筑信息能更加全面、智能、直觀地展現出來。

BIM技術發源于建筑設計，但不局限于建筑行業。目前，BIM技術已經在一些重要的電力工程項目中成功應用［2－5］，并取得了良好的經濟效益和社會效益。同時，國內電網三維模型的標準建設工作已經逐步開展，國家電網公司已經開始進行電網三維可視化模型相應行業、公司規范的組織編寫工作。因此，BIM技術將會在未來的電力工程建設過程中逐步推廣應用。

1 BIM技術與二維CAD應用中的區別

傳統方法以二維CAD圖紙為載體，主要以顏色、圖層和線形等抽象信息來表達，用于設計人員之間、設計方和業主方之間、設計方和施工方之間、施工方和業主方之間的交流。由于這些交流主要以二維圖紙和文字形式進行，因此很容易造成各方人員之間的理解出現偏差，從而導致出現“錯誤、遺漏、碰撞、缺失”的情況。

BIM技術以三維數字技術為基礎，在建筑模型中集成了各種相關信息。在規劃、設計、施工及運營等各階段，建筑物都是以三維狀態形式存在。通過建立三維模型，可以很直觀地進行“錯誤、遺漏、碰撞、缺失”檢查，同時可以方便各專業人員之間進行交流。

2 BIM技術在電力工程中的應用優勢

BIM技術在電力工程中的應用優勢主要包括以下幾個方面。

1）可視化 可視化的運用在電力工程中的作用是非常大的，例如各專業施工圖紙通常只是各個構件或設備的信息在圖紙上采用線條方式繪制表達，但是其真正的構造形式就需要各參與人員去自行想象。BIM技術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，使得項目設計、施工、運營過程中的交流溝通都在可視化的狀態下進行。

2）優化性 BIM模型提供了電力工程中建筑物實際存在的信息，包括幾何、物理等信息，還提供了建筑物變化以后的實際狀況。在工程項目復雜程度較高時，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技術和設備。BIM技術提供了對復雜工程項目進行優化的一種手段。

3）協調性 協調性是電力工程中的重點內容，不管是施工方、業主方還是設計方，都需要做好協調及相互配合的工作。在設計時，往往由于各專業設計師之間的溝通不到位，而出現各專業之間的碰撞問題。BIM技術的協調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的碰撞問題。

3 BIM技術在電力工程中的應用現狀

BIM技術在建筑工程行業中的應用已經比較廣泛，尤其是在一些大型建筑項目［6］中。而在一些重要的電力工程項目中也進行了BIM技術的應用，獲得了各項目參與方的好評，并取得了良好的經濟效益和社會效益。

1）2010年上海世博展覽會中的國家電網企業館［2］占地面積為4 000m2，展館地上部分是企業展館，而地下部分則是110kV蒙自智能變電站，它承擔著為園區和場館供電的任務。在該項目的設計過程中，利用BIM技術實現了各專業協同設計、管道碰撞檢查、人流疏散模擬預演等功能，在保證建筑功能的前提下，使建筑成為了低碳排放、舒適、節能的建筑。通過BIM技術的應用，使得該項目的設計工作變得更合理、更高效。

2）上海容災中心［3］是國家電網公司在全國范圍內建設的三個集中式信息系統容災中心之一。該項目具有專業眾多、施工工期緊、設備系統復雜以及對項目成本控制要求高等特點。通過采用BIM技術，在設計階段就提前發現了建筑專業與結構專業間、建筑專業與設備專業間、結構專業與設備專業間以及設備本身各專業間的碰撞沖突情況，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，同時也節省了施工成本。此外，為方便后期運營維護管理，有針對性地開發了BIM運維管理軟件，用以輔助日常運營管理，可對重要設備進行實時監控，并提供預警信息，從而保障各設備處于正常運行狀態，對整個建筑物起到很好的預防保護作用。

3）在天津永定河220kV變電站設計中［5］，通過BIM技術和地理信息系統（GIS）相結合，對場地及擬建的建筑物空間數據進行建模，幫助項目在規劃階段評估場地的使用條件和特點，從而做出新建項目最理想的場地規劃、交通流線組織關系、建筑布局等關鍵決策。通過BIM技術對重要的施工環節或采用新施工工藝的關鍵部位、施工現場平面布置等進行模擬和分析，提高了施工計劃的可行性。同時，借助BIM管理軟件對施工組織的模擬，項目管理方能夠非常直觀地了解整個施工安裝環節的時間節點和安裝工序以提高施工效率和施工方案的安全。通過BIM技術中的模擬功能，將施工計劃與現場的實際情況相結合，可以模擬出各階段各專業的施工區域、人流路線、材料堆放位置、設備吊裝的路徑及避讓區域，以避免不同專業交叉施工現象，杜絕安全隱患。在工程建設過程中，BIM技術主要用在設備吊裝（較危險的環節），利用BIM技術模擬設備吊裝的垂直運輸和水平運輸，并將模擬結果作為編制施工方案的依據。BIM技術的應用對于實現變電站全壽命周期管理，提高工程設計、施工和運維的科學技術水平，促進電網建設全面信息化和現代化，具有良好的應用價值和前景。

BIM技術在電力工程中的應用，可以實現項目需求與BIM特點的結合。通過在項目的不同階段（從施工到運行維護等方面），對BIM技術的不同需求進行整合，就可實現BIM技術應用的完美銜接。BIM的全生命周期理念是一個分享有關某個設施信息，為該設施從概念開始的全生命周期的所有決策提供可靠依據的工作過程。BIM技術在電力工程中的應用，不僅可以為后續的運行維護工作向更智能化的方向發展打下基礎，也會對整個行業BIM技術的可持續發展產生積極影響。

4 BIM技術在電力工程中的應用展望

針對電力工程的工程特點，通過采用BIM技術可以在施工過程中做到對施工重點、難點的預先模擬，以提前發現和解決這些重點和難點問題，有利于保證人力資源以及施工設備的到位，從而避免因關鍵問題對施工工期及工程質量的影響，提高工程的管理水平和效能化監測能力。

通過采用BIM技術可以快速定位故障設備的具體位置，以及能準確查詢設備的信息記錄，并提供一個非常簡便的方式以記錄各次維修人員對設備的檢修信息，可以高效地解決設備故障以及落實責任。通過采用BIM技術可以在后期運營期間對電力設備進行實時監測，并在一定指標范圍內進行不同的預警，可以很好地避免各類事故的發生，從而確保電力工程的正常穩定運營。

5 結語

BIM技術在電力工程中的應用，將大大提高工程項目的集成化、信息化水平，在控制項目成本、縮短施工工期、提高建筑質量的同時，將為工程項目帶來了更安全、更低碳的管理手段，并將為國家電網公司未來的建設和管理工程中，利用先進的信息化技術、科學的管理手段提供全新的解決方案和管理思路。但BIM技術的推廣應用，需要一個長期、循序漸進的過程，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，對電力工程行業的發展將起到良好的推動作用。

［1］何關培.BIM總論［M］.北京：中國建筑工業出版社，2011.

［2］過俊.運用BIM技術打造綠色、親民、節能型建筑——上海世博會國家電網企業館［J］.土木建筑工程信息技術，2010，2（2）：63－67.

［3］季彤天，張斌，董蓓.BIM技術在上海容災中心工程管理中的應用［J］.上海電力，2011，5：456－459.

［4］寧冉.BIM傳世之作：為電力建設行業啟發未來［J］.中國建設信息，2012，24：32－35.

［5］郝超.BIM在天津永定河220kV變電站設計中的應用［J］.黑龍江科技信息，2012，25：5.

［6］葛清.BIM第一維度——項目不同階段的BIM應用［M］.北京：中國建筑工業出版社，2011.