基于信息化技術的輸變電工程智能化算量

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1 引言

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是指通過對工程項目幾何、屬性、材質等數據的提取和集成，創建并利用數字化模型，對在建項目的設計、施工、運維等全過程進行管理和優化的方法和技術[1]。BIM技術不僅可用于三維建模和建筑性能分析，也可用于施工指導、造價管控等，在項目的全壽命周期中都具有廣泛的運用。

造價管控是BIM應用的重點，也是基于BIM 的建設工程項目的重要環節。王廣斌等（2009）提出了基于BIM技術的工程項目成本核算理論[2]。林韓涵等（2015）通過分析并改進Revit中的工程量計算規則，開發出附加在Revit中的算量軟件，并能夠輸出符合我國清單規范的構件工程量[3]。總體而言，從理論到實踐，現有基于BIM技術進行造價管控的研究已經形成了一個較為完善的體系。

輸變電工程投資規模大、施工難度高，其造價不僅涉及一般民用建筑，還包括發電工程和變配電工程等專業知識[4]。劉睿等（2015）通過問卷調研，得出BIM技術在電力工程造價領域應用推廣的關鍵成功因素是BIM造價軟件的功能、推廣所需的環境支撐和實施所需的條件支撐[5]。許燕（2015）和劉宏志等（2016）通過分析BIM技術在輸變電工程中應用的可行性，制定了推廣策略[5][6]。目前，BIM技術在輸變電工程造價領域的應用還處在探索階段，相關研究還有待深入。

本文基于Revit與BSL軟件，以我國電力建設工程預算定額計算規則為依據，通過建立兩種軟件之間的數據映射，實現輸變電工程量在BSL中的自動化計量，最終提高輸變電工程造價的效率和準確性。

2 工程算量問題分析

Revit是國內廣泛應用的算量軟件，工程量的提取具有非常高的精度，但體積扣減規則和明細表功能不符合我國清單計價規范要求。并且輸變電工程定額子目內容繁多、工程量計算復雜，Revit中又缺乏相應的電氣設備族庫，試圖內嵌電力定額計算規則到Revit模型中存在不小的難度[5]。

本文采取了基于Revit平臺的電力工程量3D計算軟件BSL。該軟件專為電力行業研發，符合《電力建設工程預算定額》（2013年版）、《國家電網公司輸變電工程工程量清單計價規范》（2014年版）和《國家建筑標準設計圖集》（11G101標準）對于工程量計算的規定和要求。與傳統算量軟件相比，BSL可直接導入輸變電工程Revit模型，無需二次翻模，不存在數據轉換問題。并且通過向BSL中映射Revit模型的屬性信息，可實現模型導入后的智能化算量，有效提升輸變電工程算量效率與管理水平。

3 基于Revit與BSL的輸變電工程智能化算量框架

3.1 建設工程項目智能化化算量實現方案

建設工程項目造價主要分為兩個過程，首先是工程量計量，其次是基于工程量計量結果的工程計價。工程量計量不僅是工程計價的基礎，也是工程造價計算結果是否準確的關鍵。目前，基于BIM平臺的工程量計量設計方案是BIM在建設工程造價領域應用推廣最理想的方案，也是其最終要實現的目標。具體實現思路是首先建立BIM工程模型，其次利用BIM技術提取工程量，并通過將提取到的工程量導入到造價軟件中，實現工程造價的計算。

在本文中，Revit族庫是后期利用BSL軟件實現自動化算量的基礎。因此，首先可利用Revit軟件創建適用于我國輸變電工程造價標準的BIM模型以及對各族庫添加特有的參數信息，接著導入電力工程量自動化計算軟件BSL便可直接獲取BIM模型的各類信息，從而依據一定的規則實現輸變電工程的自動化算量。

3.2 BSL軟件的自動化算量實現框架

利用Revit創建完成輸變電工程BIM模型后，為了實現BSL軟件的自動化算量，需要將Revit模型的屬性信息，包括軸網信息、標高信息以及各圖元的名稱、幾何和參數化信息等，按照一定的映射規則導入BSL軟件中。其中幾何信息表示圖元的長寬高等尺寸數據，參數化信息表示圖元的鋼筋配筋、做法和材質數據等。Revit模型的軸網信息、標高信息以及各圖元的名稱、幾何信息向BSL軟件中的映射保證了二者建模數據的一致性。各圖元的參數化信息向BSL軟件中的映射保證了工程算量數據的一致性。

4 基于Revit與BSL的輸變電工程智能化算量信息構建

4.1 BSL的算量模塊

BSL軟件主要包括四大算量模塊：圖形抽筋、土建、鋼構和裝修算量模塊。各模塊包含的構件或工程類別如下表所示。同一模塊內的構件或工程在進行算量時所需的屬性信息大致相同，因此Revit向BSL映射的信息設置規范和邏輯規范也基本相同。

表1 BSL算量模塊明細

4.2 屬性信息設置和映射流程

Revit中缺少針對各類圖元的工程計量信息，但其自帶的“共享參數”功能可以彌補這一缺陷。該功能可以為各類圖元添加尚未定義的屬性信息，同時此類共享參數可以在明細表中予以計量。因此，為了使Revit模型中有關算量的信息與BSL保持一致，可利用Revit的“共享參數”功能，進行屬性信息的設置?；镜脑O置和映射流程如圖1所示：

圖1 信息設置和映射流程

4.3 示例

以下以圖形抽筋算量模塊中的框柱構件為例說明輸變電工程Revit模型算量的屬性信息設置規則以及與BSL軟件中相同圖元的映射規則。

根據《電力建設工程預算定額計算規則（2013年版）》，框柱在進行圖形抽筋算量時所需的屬性信息如下表所示：

表2 框柱構件的屬性信息

(1) 直接添加名稱、截面寬、截面高、頂標高、底標高信息

在Revit中打開框柱構件的編輯類型，重命名該構件為“KZ-1”；設置尺寸標注，其中“b”與BSL軟件中“截面寬（B邊）”對應，“h”與“截面高（H邊）”對應；在Revit中，框柱構件的屬性窗口已包括底部標高、底部偏移、頂部標高和頂部偏移等信息，因此只需將這些信息映射到BSL中，其規則為：“底部標高+底部偏移”對應BSL中的“底標高”，“頂部標高+頂部偏移”對應“頂標高”。

(2) 添加共享參數

框柱構件的全部縱筋、角筋、B邊一側中部筋、H邊一側中部筋、箍筋、肢數等信息在Revit模型中并不存在，因此利用“共享參數”功能添加。

i.創建共享參數文件及新參數組

點擊管理選項卡中的共享參數命令，創建“輸變電工程自動化算量”文件，用以存放輸變電工程中為各圖元添加的所有共享參數信息。其次，在該文件下新建新參數組并命名為“柱”，用以歸類框柱信息。

圖2 創建共享參數文件

ii.創建屬性信息

以角筋為例，點擊新建按鈕，在彈出的對話框中依次輸入名稱、規程和參數類型。至此，角筋的共享參數創建完成。重復以上步驟，創建其余屬性信息。

圖3 創建角筋的屬性信息

iii.添加共享參數至項目中

點擊管理選項卡中的項目參數命令，在參數屬性界面選擇共享參數并點擊選擇按鈕，在彈出的共享參數對話框中選擇需要添加的參數組及其中參數。此處以添加“B側一邊中部筋”為例，如圖4所示。確定后，選擇為實例參數，參數分組方式為“鋼筋集”，同時在類別中勾選所添加共享參數族的類別，此處框柱勾選為“結構柱”類別，如圖5所示。以此類推，將其他屬性信息添加到結構柱中。至此，框柱構件的共享參數添加完成。

圖4 添加參數組及其中參數

圖5 參數數據及類別設置

5 應用分析

為了驗證本文提出的基于信息化技術的輸變電工程智能化算量方案的效果，采用揚州某變電站工程進行計量。本工程有繼電器小室3座，主控通信樓1座，為框架結構，總建筑面積1495.3m2。針對該工程中的主控通信樓，依次進行建模、屬性信息輸入、導入BSL自動化算量。

首先依據已有的工程圖紙在Revit中進行建模并添加相關屬性信息。其次導入BSL進行智能化算量。兩種軟件之間的映射規則可在BSL中查看，如圖6所示。

圖6 Revit與BSL的映射規則

點擊匯總計算，BSL即可自動生成符合電力工程量計算規范的構件計算表，其中土建部分的定額工程量構件計算表如圖7所示。由于Revit具有很高的工程量提取精度，配以符合我國規范的映射規則，即可實現BSL準確、快速的工程量提取。

圖7 土建部分定額工程量

6 結論

本文借助于Revit以及電力工程量專業計量軟件BSL，通過兩種軟件之間的信息映射，實現了輸變電工程工程量的快速自動化提取，提高了輸變電工程量計算的效率與準確性，降低了電力企業的造價管理成本與預算風險，并為BIM技術在輸變電工程造價管控中的應用提供了新的思路。未來，基于本文方案導出的工程量可通過構件編碼匹配自動套取定額進行組價，實現輸變電工程的自動化計量計價，為推動基于BIM的輸變電工程全壽命周期造價管控提供良好的實驗基礎。