基于BIM技術(shù)的建筑電氣工程低壓電氣安裝技術(shù)分析

林詒喜

（福建川元工程項目管理有限公司，福建 羅源 350600）

0 引言

低壓電氣安裝施工在建筑電氣工程施工中占據(jù)重要地位，其安裝技術(shù)水平直接影響建筑電氣工程的整體施工質(zhì)量。一旦低壓電氣安裝不達標，會給電氣設(shè)備運行帶來潛在的風(fēng)險。建筑電氣工程中的低壓電氣是在低壓條件下運行的電氣設(shè)備[1]，包括變壓器、開關(guān)按鈕、接觸器、電磁鐵、電磁閥、繼電器等設(shè)備。這些低壓電氣設(shè)備的安裝過程較為復(fù)雜，為保障低壓電氣設(shè)備安全運行，研究建筑電氣工程中的低壓電氣安裝施工技術(shù)意義重大[2]。很多學(xué)者已經(jīng)研究了低壓電氣安裝施工技術(shù)，如劉德宏[3]提出建筑電氣工程中低壓配電安裝技術(shù)，該技術(shù)重點研究中低壓配電設(shè)備如何選型、安裝和調(diào)試，其在應(yīng)用過程中受中低壓電氣設(shè)備類型影響，應(yīng)用范圍不夠廣泛；王金龍[4]提出低壓電氣安裝施工要點，該方法著重探究設(shè)備的安裝步驟，并未考慮電氣設(shè)備的應(yīng)用場景，因此應(yīng)用效果不佳。而本文基于BIM技術(shù)，研究建筑電氣工程中的低壓電氣安裝施工技術(shù)，以供參考。

1 建筑電氣工程施工中的低壓電氣安裝技術(shù)

1.1 低壓電氣設(shè)備安裝場景BIM模型構(gòu)建

BIM技術(shù)是一種可視化、數(shù)據(jù)化的管理技術(shù)，在工程設(shè)計、施工過程管理等方面應(yīng)用極為廣泛。將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑電氣工程中的低壓電氣安裝時[5]，首先是建立電氣設(shè)備安裝場景三維模型，利用該模型獲取建筑信息以及電氣設(shè)備安裝位置信息等，以該信息為依據(jù)，再對低壓電氣設(shè)備進行安裝與施工。電氣設(shè)備安裝場景模型建立流程如圖1所示。

圖1 低壓電氣設(shè)備安裝場景模型建立流程示意圖

利用BIM技術(shù)建立電氣設(shè)備安裝場景模型時，先將低壓電氣施工現(xiàn)場圖層和電氣設(shè)備參數(shù)信息輸入到BIM模型內(nèi)，通過圖層識別和墻體結(jié)構(gòu)提取后，得到電氣設(shè)備和其安裝環(huán)境結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；再以該結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別得到電氣設(shè)備管線空間位置信息、類別、程度參數(shù)信息、標記體圖元參考點坐標和標記體圖元基礎(chǔ)信息后[6]，得到低壓電氣設(shè)備安裝場景可視化三維模型；利用該三維模型，可得到低壓電氣設(shè)備安裝詳細位置信息，為低壓電氣設(shè)備施工提供可視化指導(dǎo)和施工質(zhì)量檢驗。

1.1.1 圖層識別

在建立低壓電氣設(shè)備安裝場景可視化三維模型過程中，對電氣設(shè)備施工現(xiàn)場的建筑圖紙圖層進行識別，建立低壓電氣設(shè)備安裝場景可視化三維模型的基礎(chǔ)[7]，再使用圖層自動識別算法（ALCM）識別低壓電氣設(shè)備施工現(xiàn)場建筑圖紙的圖層。

圖層自動識別算法通過檢索每個圖層的特征元素，計算每個圖層單個特征元素的匹配度得分來識別圖層，其單個特征元素匹配度得分計算公式如下：

式中：

Score——每個圖層單個特征元素匹配度得分==——等同符號；

N(SC==True)——滿足匹配條件的特征數(shù)量；

N(SC)——匹配充要條件數(shù)量；

SC、NC——充分條件和必要條件；

false——錯誤匹配。

以公式（1）得到的計算結(jié)果為基礎(chǔ)，計算每個圖層所有特征元素的總匹配度得分，表達公式如下：

式中：

Totalscore——每個圖層所有特征元素的總匹配度得分；

REi——第i個特征元素的鄰近相關(guān)元素；

FE——圖層特征元素。

1.1.2 墻體輪廓提取

對低壓電氣安裝場景圖紙的圖層提取完成后，提取低壓電氣安裝場景的墻體輪廓，使用自適應(yīng)分塊墻體輪廓提取方式來實現(xiàn)，其詳細過程如下：

通過適應(yīng)離散點數(shù)據(jù)劃分方式，將低壓電氣安裝場景圖層劃分為大小均勻的網(wǎng)格，離散點數(shù)據(jù)對應(yīng)墻壁線段特征，網(wǎng)格大小是動態(tài)變化的值，受網(wǎng)格內(nèi)最佳平均坐標點數(shù)量影響。令W、H分別表示網(wǎng)格的寬度和高度，其計算公式如下：

式中：

Xmax、Xmin——網(wǎng)格橫坐標的最大、最小值；

Ymax、Ymin——網(wǎng)格縱坐標的最大、最小值。

令ρ表示網(wǎng)格坐標點密度期望值，其計算公式如下：

式中，n表示網(wǎng)格坐標點數(shù)量。

令s表示搜索圓外接正方形面積，其計算公式如下：

式中，A表示定點集覆蓋區(qū)域面積。

以公式（4）、（5）得到的計算結(jié)果為基礎(chǔ)，計算低壓電氣安裝場景墻體的物理量，計算公式如下：

式中，M表示低壓電氣安裝場景墻體的物理量，該物理量即為低壓電氣安裝場景墻體輪廓提取結(jié)果。

經(jīng)過上述過程得到低壓電氣安裝場景的墻體輪廓和圖層后，為建立低壓電氣安裝場景三維模型提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1.2 低壓電氣安裝技術(shù)實施要點

1.2.1 低壓電氣安裝圖紙審核

為了提升低壓電氣安裝質(zhì)量，施工前需對低壓電氣設(shè)計圖紙進行嚴格審核，避免低壓電氣設(shè)備安裝時出現(xiàn)問題。在審核低壓電氣設(shè)計圖紙時，需嚴格按照不同類型低壓電氣設(shè)備運行技術(shù)指標，對其型號、安裝位置以及施工技術(shù)進行嚴格審核。同時提高審核人員的責(zé)任意識，對低壓電氣設(shè)計圖紙內(nèi)存在的問題及時指出并進行相應(yīng)修改。對于低壓電氣施工時的預(yù)埋件，需對其位置進行嚴格檢查，為后續(xù)低壓電氣施工提供依據(jù)。

1.2.2 低壓電氣施工協(xié)調(diào)

由于建筑電氣工程中低壓電氣施工環(huán)節(jié)復(fù)雜，不同類型的低壓電氣設(shè)備存在同時或交叉施工情況。因此，低壓電氣施工環(huán)節(jié)需協(xié)調(diào)好施工工序，避免出現(xiàn)電氣設(shè)備安裝過程中出現(xiàn)沖突的情況，同時嚴格把控低壓電氣安裝施工質(zhì)量，監(jiān)管施工技術(shù)人員遵循規(guī)章制度和行業(yè)標準，對電氣設(shè)備進行規(guī)范安裝施工。

1.2.3 高低壓配電柜選型

在建筑電氣工程施工中，高低壓配電柜是最基礎(chǔ)的電氣設(shè)備。在選擇高低壓配電柜時，需依據(jù)電氣工程應(yīng)用標準選擇適應(yīng)的型號，為了方便其他電氣設(shè)備施工，可選擇移開式的高低壓配電柜，如果高低壓配電柜安裝位置不影響其他電氣設(shè)備安裝，可選擇固定式的高低壓配電柜。

1.2.4 盤柜安裝

在安裝盤柜時，需依據(jù)電氣施工圖紙標注盤柜標準水平線，將該水平線作為盤柜安裝輔助線。然后通過點焊接的方式將盤柜的固定鋼槽和預(yù)埋件固定后，組成盤柜整體固定結(jié)構(gòu)。為使該結(jié)構(gòu)更加牢固，可選擇在固定結(jié)構(gòu)底部澆筑混凝土。盤柜整體固定結(jié)構(gòu)施工完成后，利用四點對稱吊裝的方式將盤柜吊裝到預(yù)定安裝位置，同時使用人工檢測方式確定盤柜是否到達預(yù)定安裝位置，然后下放盤柜，并利用千斤頂對盤柜與整體固定結(jié)構(gòu)進行合縫處理。首個盤柜安裝完成后，將其作為后續(xù)盤柜安裝的基準，有條不紊地完成盤柜安裝。

1.2.5 變壓器安裝與防雷接地施工

低壓電氣工程內(nèi)可選擇油浸式變壓器和干式變壓器。其中，油浸式變壓器安裝時，其油枕部件需先組裝，再將油枕安裝到變壓器上。在安裝油枕時，需將氮壓保持在0.01～0.02MPa之間，然后對油枕進行注油。在該過程中，首先保證油枕內(nèi)沒有殘留，并將油枕內(nèi)的氮氣抽空后，在真空狀態(tài)下將高品質(zhì)絕緣油注入油枕內(nèi)；然后安裝油枕變壓器的升高座。在此過程中，需嚴格控制油枕孔蓋打開的時間，規(guī)避油枕內(nèi)油管受潮，影響變壓器運行。干式變壓器安裝相對油枕變壓器來說較為簡捷，僅控制安裝環(huán)境干凈整潔即可，將其安裝到指定位置連接線路即可。

電氣工程變壓器安裝完成后，開始防雷接地施工。在嚴格把控圖紙和設(shè)計需求的前提下，將接地裝置預(yù)設(shè)到固定位置后，通過引下線暗敷設(shè)或引下線明敷設(shè)的方式敷設(shè)接地導(dǎo)線，然后安裝均壓環(huán)后架設(shè)避雷帶或避雷網(wǎng)，再將室內(nèi)接地干線連接到接地裝置上，完成防雷接地施工。

1.2.6 母線槽安裝與電纜敷設(shè)

母線槽安裝和電纜敷設(shè)是低壓電氣施工中重要步驟之一。在安裝母線槽時，對母線槽安裝區(qū)域進行放線定位，然后安裝支吊架，依據(jù)母線槽編碼，使支吊架與母線槽編碼一一對應(yīng)，同時保障相鄰的母線槽距離不低于12cm。當(dāng)一個母線槽安裝完成后，對其進行絕緣電阻測試，其符合絕緣標準后再安裝下一個母線槽。當(dāng)母線槽絕緣電阻測試不合格時，使用絕緣材料填充母線槽，提升其絕緣電阻數(shù)值。同時為每個母線槽安裝一個防晃支架，使母線槽堅固性得到提升。

母線槽安裝完成后，就是電纜敷設(shè)環(huán)節(jié)。在該環(huán)節(jié)中，如果電纜需要穿越墻壁或樓板時，需保證電纜穿越口光滑。在敷設(shè)同一支架上的電纜時，不同類型的電纜需分開排列，每間隔80cm用綁帶固定電纜，防止電纜位移。

2 低壓電氣安裝技術(shù)應(yīng)用效果分析

以某地鐵建筑電氣工程作為研究對象。該建筑電氣工程長度為18.84km左右，均為地下線敷設(shè)方式，其中低壓配電安裝施工內(nèi)容有低壓開關(guān)柜、應(yīng)急照明設(shè)備、配電箱、母線槽等。使用上述安裝技術(shù)對該電氣工程低壓電氣設(shè)備進行安裝施工，分析該技術(shù)的實際應(yīng)用效果。

以該電氣工程某個區(qū)域作為實驗對象，使用本文方法建立其BIM施工場景模型，如圖2所示。

圖2 電氣施工場景BIM模型

從圖2可知，應(yīng)用該技術(shù)可有效構(gòu)建電氣施工場景BIM模型，從該模型中可清楚看出輸電線路走向，電氣設(shè)備安裝位置，為后續(xù)電氣設(shè)備安裝施工提供標準依據(jù)。

應(yīng)用該技術(shù)對該建筑電氣工程的電纜進行敷設(shè)，電纜敷設(shè)場景如圖3所示。

圖3 建筑電氣工程電纜敷設(shè)場景

從圖3可知，應(yīng)用該技術(shù)對建筑電氣工程電纜進行敷設(shè)后，其敷設(shè)的電纜分布較為規(guī)整，且均使用扎帶進行固定，電纜穩(wěn)固性較好。

3 結(jié)束語

綜上所述，低壓電氣安裝技術(shù)水平直接影響建筑電氣工程的整體施工質(zhì)量，需要給與足夠的重視。在進行低壓電器安裝過程中，應(yīng)用BIM技術(shù)可以建立施工場景三維模型，為施工人員提供可視化的信息，有助于明確線路的走向和電氣設(shè)備的安裝位置。此外，熟練掌握圖紙審核、施工協(xié)調(diào)、盤柜安裝和母線槽安裝等技術(shù)要點，對于提升安裝水平、確保安裝質(zhì)量具有重要意義。實踐證明，該技術(shù)具備較強的實用性，可在電氣工程施工領(lǐng)域推廣應(yīng)用。