BIM技術在電網工程中的應用價值分析

內蒙古電力信息通信分公司 賽穎夫 張田佳

輸變電工程的全生命周期管理涵蓋了工程前期策劃和設計、物料供應管理、工程施工，竣工驗收、運行維護等全過程階段，與傳統的項目管理形式相比，全生命周期管理的理念是優化管理體系，注重工程建設的各個階段、各個主體的管理。BIM 技術是電力工程建設信息化發展的重要依據，為提升電力企業全面信息化管理提供重要的數據支撐。

1 BIM 技術在規劃階段的應用價值分析

在設計規劃階段，電網工程建設首先關注工程整體的科學系和合理性，輸變電的規劃工作應考慮到變電站使用年限內近期、中期及遠景內變電站的狀況預測和輸電線路的系統安排。通過BIM 技術與GIS 技術的結合，可顯著提高輸變電工程規劃水平。

1.1 BIM+GIS 與規劃管理

GIS 是地學信息系統，也是空間信息系統，能夠對地理空間進行相關數據采集，并實現對數據的存儲、計算、分析等功能。應用在電力工程項目中，則是實現對項目范圍的地理位置信息、布線信息、隱蔽工程系統、環境信息、道路信息等空間上的宏觀信息。

通過BIM 技術可獲取集成更多的環境信息：一是工程范圍的詳細環境信息。如經緯度、工程區域位置、周邊建筑模型等信息；二是集成的建筑外觀信息，結合建筑模型可視化功能，能夠通過三維模型展示工程建筑的詳細尺寸和體量；三是通過BIM技術，集成建筑的容積率、用地面積等精確的測算信息，分析電力工程項目的規劃和投資決策的可信性和合理性[1]。

BIM 和GIS 屬于不同的行業領域，不能相互代替，但兩種技術可互為補充。在電力工程中，工程設計的基礎數據可基于BIM 技術展示；而位置信息、定位數據等可由GIS 提供，通過工程模型與地理信息的結合，能夠在工程規劃階段就通過三維模型查看當前工程與周圍環境、道路、其他建筑物的合理性和協調性；相比傳統電力建筑工程規劃管理中的人工規劃和大量計算有突出的優勢。

1.2 BIM+GIS 在規劃階段的集成應用

BIM 三維模型包含項工程設計的全部基礎信息，同時在工程全生命周期過程中，伴隨著項目進程BIM 模型不斷完善，數據始終在動態的增長與變化中。在輸變電工程的設計規劃階段，將工程的BIM 模型導入到GIS 平臺中，包括建筑物高度、設備信息、設備屬性等信息，從宏觀和微觀的角度將電力工程信息有機結合，為工程規劃階段提供更直觀、更科學的數據支撐。

2 BIM 技術在設計階段的應用價值分析

在電力工程項目設計中運用BIM 技術是為了提高項目設計的效率和準確度，減少返工，提高施工效率，準確規劃施工周期，減少項目管理成本。在電力工程設計階段有以下應用價值：可視化。BIM技術運用三維模型將工程建筑直觀清晰的展示出來，將設計階段的成果進行可視化展示，為決策和后續施工提供有力數據支撐；協調。BIM 技術將各個不同專業的設計有機融合、歸于統一，各部門可通過三維模型協同辦公，避免設計失誤，統籌兼顧，提高設計效率；模擬。BIM 技術通過三維模型模擬工程施工過程，在施工前及時發現問題，避免設計缺陷，減少返工，提高施工效率；出圖。基于BIM 技術的工程施工圖及統計表相較傳統設計方式，大大提高了準確性和可操作性，最大程度保障工程設計最終成果的準確。

2.1 基于BIM 的碰撞檢查

采用BIM 技術進行工程設計，業主方和設計單位可充分利碰撞檢測功能，對設計成果中的建筑與管線之間、設備與建筑之間、設備與管線之間的情況進行檢測，及時發現錯誤并糾正，減少現場返工工作量，不僅比現階段的工作人員憑經驗檢測的效率更高，且提高了準確度，為實際施工奠定基礎。

2.2 基于BIM 的設計方案優化

輸變電工程的設計包含主接線設計專業、電氣布置設計專業、防雷設計專業、土建設計專業、配電裝置設計專業等，跟專業協作完成工程設計。現階段絕大多數輸變電工程的設計過程中，這些不同專業的設計是“流水作業”，也就是說只有在前一種專業完成設計后，后一種專業才能在前一種專業的設計上進行本專業的相關設計。而BIM 技術協同辦公的特點優化了傳統的設計過程，使得各專業的設計工作可同步進行，有效銜接。

工程初步設計期間，建設和設計單位可創建初步BIM 模型：首先，利用BIM 系統中的數據庫，綜合以前的相似工程的特點，提出適合當前工程的設計方案，利用BIM 模型進行初步建模，上傳到BIM 平臺后，不同專業的相關設計人員即可利用平臺進行各專業的相關設計，進而實現設計方案的快速成型。此時業主方就可在BIM 平臺上進行設計的初步審核，如提出設計變更，就可直接在BIM 平臺上與設計人員進行交流提出相關要求，設計單位可在BIM 系統中對工程的三維模型進行修改，進而實現對設計方案的調整與優化。

2.3 基于BIM 的自動算量及圖紙輸出

基于BIM 技術可將設計圖紙模擬成三維模型，實現數字化和立體化，將工程的具體參數全部存儲在模型數據庫中，包括物理信息、幾何信息、環境信息等，形成完整的檔案庫，為工程的估算、造價提供精確數據。BIM 模型可實現精確且快速的整合工程信息，使設計算量與實際施工數據同步，發生變更時可及時更新數據，減少誤差；再利用其中相關構件關聯的造價信息數據庫及信息平臺更新的市場人材機價格，進行初步設計概算的編制，使得初步設計概算能對工程資金限額提供有效參考，有助于準確預算工程造價，也為招投標階段的招標控制價的編制提供了依據。

2.4 基于BIM 的管線綜合

在傳統工程設計中，設計圖紙使用硫酸圖，設計人員將不同構件的圖紙疊加后形成管線綜合，但是硫酸圖疊加形成的平面設計圖依然會存在信息缺失的問題，同時因缺乏立體可視化試圖，導致管線綜合在設計過程中很容易出問題。利用BIM 技術，通過創建三維模型，設計人員可在三維環境下發現設計中的碰撞沖突，大幅提高管線綜合的設計能力和工作效率。

2.5 基于BIM 的協同設計及管理

隨著電網工程不斷發展，輸變電設計項目的難度日益增大，涉及的專業領域越來越多，不同專業在設計階段的信息不對等、資源復用程度低的問題日益突出。通過利用BIM 技術，工程設計從“二維設計圖紙”轉化為“三維數據模型”[2]，在此基礎上，通過三維協同化設計可使各專業配合更加緊密，實現準確和快速的信息傳遞，提高各個專業之間協同工作效率。

3 BIM 技術在施工階段、竣工階段的應用價值分析

3.1 基于BIM 的施工方案模擬

將BIM 技術應用于電網工程的施工階段，首先可進行工程的“預施工”。由于輸變電工程的設施模型具有完整的信息，“預施工”可將施工方案的實現過程和實際效果可視化的展示出來，可使施工人員了解整個施工過程的施工順序、施工重點、施工注意事項、工程的相關信息，幫助施工人員預知施工難點和驗證施工方案，并可發現的施工順序是否合理、設計階段是否存在不合實際的問題等，可節約因施工錯誤造成的時間浪費和資金浪費，有利于提高工程質量。

3.2 基于BIM 的施工動態管理

在工程施工過程中，通過三維模型可實現施工進度的動態管理優化方案和施工計劃，當工程出現變更時，可根據變更情況對工程資源、項目進度等內容做出相調整，并將調整的信息集成到模型中，實現加入時間進度的4D 虛擬建造過程的模擬并進行進度動態展示，同時可對比工程的實時進度與計劃進度，實現進度預警功能，并形成進度的偏差分析，進行對比、調整和控制，實現進度監控。通過向BIM 模型中添加資源建立資源分配模型，確保各項任務都能夠分配到可靠的資源，從而保障施工過程的順利進行。

3.3 BIM 技術在變電站項目實施過程中的應用

3.3.1 進度管理

其主要是與施工進度有關的信息，包括工作任務分解計劃開工時間、計劃完工時間、計劃工期、責任人、前置任務、年度計劃、月度計劃和周計劃等信息，根據這些信息系統可自動生成橫道圖，通過形象進度月計劃、周計劃可看到各工序實際完成情況和部位編碼等信息。

應用價值：建設單位的進度控制頁面不僅可對自己的工作任務進行結構分解、安排進度、實際進度錄入及計劃與實際進度的對比查看等，還可查看施工單位的施工進度及查看監理單位提交的進度監督報告。監理單位的進度控制頁面也既可對自己的進度進行管理，同時對設計單位、施工單位的進度進展情況進行監督，并給出相應的監督意見。施工單位的進度控制頁面可給各個工程項目進行進度的安排，并給出相應的進度安排網絡圖。

3.3.2 質量管理

其信息包括質量管控、質量驗評和工程報工。質量管控包括分部分項工程的劃分、工程部位、工序、檢驗批編碼、檢驗批劃分和工程類型等信息。質量驗評包括分部分項工程每個工序的控制點編號、控制點名稱、是否在線填報、狀態和質量表單等信息[3]。

應用價值：施工方對系統默認的工程劃分內容進行修改，可快速形成本次工程所需質量檢查的內容。監理方可查看每個工序是否已經檢查狀態，并將質量檢查表上傳，便于工程質量信息的積累和查詢。建設方可通過查看每個工序的質量檢查表了解每個工序是否合格、開工時間是否合理。在工程報工中，施工方可對已完成的工序進行報工，監理方在接受到報工通知后可將所檢查工序的工程量和人材機的實際消耗量上傳，便于后續的結算，提高了各參與方交流的效率。

3.4 BIM 技術在竣工階段的應用價值分析

現階段輸變電工程竣工管理階段存在的問題主要是：驗收人員側重對局部進行細致地檢查驗收，未能對項目從整體質量上進行把關，不能充分考慮到使用功能；驗收人員與運維管理單位缺乏溝通，造成后期檢修問題較多。BIM 技術在施工階段應用包括施工方案模擬、安裝模擬、施工動態管理等。

文檔管理。其信息包括業主文件、監理文件、施工文件和工程準備階段文件，通過文檔管理將與工程有關的文件歸類整理，便于各參與方的資料傳遞和查詢，借助數字化管理方式的應用，能促進檔案的整合，保障檔案資料的全面性和完整性。

標準庫。其信息包括建模信息標準庫、施工信息標準庫、表單模板、清單標準庫、危險源辨識標準庫、資源編碼庫、安全費用指標庫。建模信息標準庫主要是設備或者材料的管理屬性，包括幾何信息和非幾何信息，也可查看或者修改已有的工程量清單以及人、材、機的消耗的類型、編碼等信息。通過建模信息標準庫，信息使用者可快速找到每個設備的參數、資源消耗量。監理方可加強對施工作業的控制，施工方可十分方便地查詢各個工序的潛在安全風險，減少安全事故的發生。通過資源編碼庫，使得材料設備擁有統一的編碼，使得歸檔整理更方便，并有利于庫存管理、減少庫存成本，保證材料供應。

綜上，在規劃階段，BIM 技術與GIS 技術結合能更好的發揮二者的優點，實現輸變電工程規劃階段的環境信息的高效集成和出入口規劃；在設計階段，可對輸變電工程進行碰撞檢查、方案優化、自動算量，為提高設計階段的質量、做出高質量的設計方案奠定了基礎；招投標管理中通過BIM 技術的應用進行信息集成、工程量計算匯總，簡化招投標階段流程的同時提高了招投標管理的效率；施工階段，進行施工方案模擬仿真、安裝模擬、施工動態管理對施工過程進行控制，將提升施工階段人材機的使用效率；竣工階段，將提高竣工結算和竣工驗收的效率及質量，同時通過數字化移交形成數字檔案館，使得各參與方都能通過數字檔案館獲取所需數據；在運維階段，通過變電站的空間管理及運維動態感知為輸變電工程現階段存在的問題提供了較好的解決辦法。