基于BIM技術的核電運維工業安全管理措施

劉洋 金楷

摘要：現階段，世界上大多數的國家或者地區在進行核電站的設計中大多將BIM技術引入到了其中，這是因為BIM技術的使用能夠在很大程度上實現精益化的管理，并且基于BIM技術，還能夠對工業安全管理制定切實可行的方案以及相關的模型。因此，本文從核電運維工業安全管理存在的問題出發，給出基于BIM技術的核電運維工業安全管理的有效措施。

關鍵詞：BIM技術核電工業安全管理措施

Safety Management Measures for Nuclear Power Operation and Maintenance Industry Based on BIM Technology

LIU YangJIN Kai

（Hainan Nuclear Power Co.， Ltd.，Changjiang， Hainan Province，572700China）

Abstract： At present， most countries or regions in the world mostly introduce BIM technology into the design of nuclear power plants. This is because the use of BIM technology can achieve lean management to a great extent， and based on BIM technology， it is also possible to formulate feasible schemes and related models for industrial safety management. Therefore， starting from the problems existing in the safety management of nuclear power operation and maintenance industry， this paper gives effective measures for the safety management of nuclear power operation and maintenance industry based on BIM technology.

Key Words： BIM technology; Nuclear power;Industrial safety management;Measures

BIM技術在我國的興起和信息技術以及智能技術等的發展有著密切的關聯，如地理信息系統、虛擬現實和增強現實以及云計算等。目前BIM技術在運維階段的應用還處于較為初級的階段，但是其在工業安全方面有很大的發展可能性。核電廠安全的重要內容是工業安全，工業安全涉及到的內容和相關的工作人員比較多，這表明工業安全管理是一項比較復雜的工程。核電廠可以分為兩部分內容，其一是系統設備，即直接和發電相關的系統設備以及管線;其二是廠房環境，就是構成系統設備的外在環境，如廠房、照明、安防和應急等。這兩部分之間既相互區別，又相互聯系。核電廠運維階段的運維管理時間比較長、跨度比較大、周期較長且內容復雜，并且涉及的人員比較復雜[1]。要想保證核電廠整體的安全，必須保證在運維階段構建物和其所形成的環境是安全和穩定的，這樣有助于提升運維工業安全管理的水平。

1核電運維工業安全管理存在的問題

核電運維階段工業安全管理是一個不斷發展和改進的過程，其存在的問題主要表現在廠區安全管理和土建運維安全管理這兩個方面，不論是管理的手段，還是管理的方式都有待提升。

2基于BIM技術的核電運維階段工業安全管理措施

基于BIM技術的核電運維階段工業安全管理措施主要利用的是BIM技術的優點，將相關的人員、設備和技術以及管理信息等進行整合，從而最大限度內滿足相關人員和設備在建筑空間上的要求，從而達到全生命周期都能夠進行信息共享的目的[2]。核電運維階段工業安全生產管理措施主要是構建了一個模型和三大系統，即廠區全景三維數字化信息模型、建構筑物安全智能管理系統、作業安全風險三維智能管理系統和防火三維智能管理系統，具體內容如下：

2.1構建廠區全景三維數字化信息模型

基于BIM技術核電運維工業安全管理的信息化和智能化基礎就是構建廠區全景三維數字化信息模型，該模型具有“形”“神”兼備的特點，其中的“形”體現在模型上，為核電運維工業安全管理做了重要的支撐。其中的“神”側重于信息，強調的是信息的內涵和思想。廠區全景三維數字化信息模型的構建如圖1所示。

為了盡可能的滿足核電廠的工業安全管理的宏觀和精細化方面的需要，將BIM技術和GIS技術結合在一起，從而構建其完善的廠區全景概況三維模型以及核島、汽輪機床廠房和泵房等的精細化模型。其中，廠房全景概況三維數字化模型的內容主要以外觀模型為主，包括廠區周邊的地形地貌、海工、地下管溝等，而精細化模型包含的內容比較多，如功能門鎖。防火屏障和重要二次鋼結構等[3]。整合和歸一化處理廠區全景概況三維模型和重要建構筑物，再加上相關技術的輔助作用，如正向建模和逆向建模等，能夠保證廠區全景三維模型的完整性和全面性。

根據工業安全管理的實際需要和土建運維管理的需求，能夠建立起廠房和內部構件編碼體系。和廠內部設備不同的是，對建構筑物及其構件的管理尚未形成一套成熟的編碼體系。舉個例子來講，墻體的位置信息通常只是一個廠方代號和標高，在很大程度上不能夠滿足日常的安全管理需求。針對這種狀況，建立完整的一套廠房和內部構件的編碼體系是很有必要的，能夠對構件進行定位、分類查詢和檢索。同時，廠區全景三維模型能夠緊密的和對應的圖紙信息、材質信息以及西部構造信息等聯系起來，這樣一來就能夠十分便利的進行動態的查詢和檢索建構筑物的相關參數。

2.2構建建構筑物的安全智能管理系統

從土建運維存在的問題以及土建專業的獨有特點上來說，構建建構筑物的安全智能管理系統的目的是提升核電廠的土建安全管理。根據廠區三維數字化信息模型，建立的建構筑物安全智能管理系統如圖2所示。

建構筑物安全智能管理系統可以從3個方面來進行詳細的說明，首先，該系統以大數據和云計算作為重要的基礎，通過建立廠區重要構筑物運維信息數據庫來獲取各類信息，如廠區內重要構筑物和重要構件的設計制造狀況、檢測和評估情況以及歷史維修記錄和相關的改造以及預防風險的各項檢查等，這樣有助于廠區重要構筑物關鍵信息的電子化管理。在進行維護的時候，還要注重土建周期性維護標準的設置，保證土建運維中長期計劃能夠實現動態管理，從而全過程管理做好相應的計劃、預算等工作[4]。

其次，分類廠區內建構筑物和細部構件，保證在已有的工業建筑檢測評估成果的現狀上，再結合歷史檢測評估相關資料和具體的運維信息，從而構建相應的健康評估體系。該體系的重點應當放在廠房的總體安全性能評估和核島、汽輪機廠房等重要廠房細部構件的服役周期研究方面，這樣能夠提供相應的技術支撐，從而促使廠區內建構筑物正常功能管理、安全管理以及延長服役周期的正確性和有效性。

最后，對比現有的預防性體系和廠區全景三維模型，找出之間存在的不足和缺陷，從而提升預防性體系的完整性和全面性。通過對比發現，需要建立建構筑物構件安全分綴管理體系、安全巡檢標準化體系和安全巡檢信息查詢平臺。建立建構筑物構件安全分級管理體系的重要作用在于能夠按照不同的標準對核電廠的構筑物件進行分類，如功能和類別。同時，如果再將結構的重要程度、相關設備的重要程度以及和建構筑物之間的空間關系等考慮在其中，就需要對其存在的不足和潛在的危險進行分級管理;建立安全巡檢標準化體系，其重大作用和功能就是確保巡檢對象、巡檢內容、巡檢標準和巡檢流程等的完整、統一、標準和統一性;的完整和明確、的統一、巡檢流程的標準化;基于廠區三維模型，建立安全巡檢信息查詢平臺需要在廠區三維模型的基礎上，對其相關的信息信息進行了解和認知，如構件的設計信息、巡檢缺陷信息，甚至還包括歷史維修信息。同時還能夠有效的追溯相關的缺陷和巡檢相關信息，從而確保土建運維方式的安全管理[5-6]。

2.3構建作業安全風險三維智能管理系統

核電和其他的普通工業領域相比而言，設計的作業安全問題和風險狀況更加負責，不僅面臨著高溫和窒息等常見的風險，還會受到氫氣、毒氣和輻射等風險的影響。這樣風險因素直接威脅著工作人員的生命安全，因此，對作業安全風險的管理是很有必要的，需要構建作業安全風險三維智能管理系統。

要認真仔細的梳理風險因素和這些因素的影響范圍，然后構建起相關的作業環境風險數據庫，設置各種風險預警裝置或者感應器，做到對各種風險因素的實時管理和監督。并且通過三維模型對其進行直觀且立體的展示，還可以通過佩戴一些能夠提醒風險的裝置或者設備，保證對作業環境風險的可視化管理。同時，以現場建構筑物和設備三維模型為基礎設置三維仿真場景，結合影響現場工作人員的環境因素風險，如溫度、輻射和危險氣體等，對相關工作人員的真實工作場景進行盡可能真實的還原。

借助AR技術，對現場相關的工作人員開展相關的專項培訓，培訓的內容要包括工業安全的基礎知識、現場操作的技術關鍵點、勞動保護用品的正確穿戴方式、危險環境下的復雜作業工序的正確操作方式和各類設備的正確使用等，從而做到最大限度內減少各類風險對現場工作人員帶來的傷害。

2.4構建防火三維智能管理系統

核電廠工業安全最關注的問題就是防火問題，有效的管理防火分區是很重要的內容，并且有著重要的現實意義。構建防火三維智能管理系統需要防火分區電子化管理體系、廠區全景三維數字化信息模型、火災載荷動態評價和火災應急管理作為基礎，這樣能夠保證對防火分區空間狀況的實時監管和智能化管理。利用當前的火災載荷評估方法，精準的識別火災產生的風險根源，有效的模擬現場火災的狀況，從而做到對火災載荷的智能化管理。火災應急管理可以借助AI技術，這樣能夠為現場工作人員的逃生通道或者路徑進行合理的規劃。

3結語

核電廠發展的基礎就是核電廠的工業安全，利用BIM技術能夠實現對核電廠運維工業安全管理的動態化、智能化和信息化。目前，我國在基于BIM技術的核電運維工業安全管理方面還存在很大的不足，希望其在不斷的探究和改進過程中提升工業安全管理的水平。

參考文獻

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[4]陳思.基于BIM技術的鋼筋工程施工階段精細化管理研究[D].武漢：湖北工業大學，2020.

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