BIM技術在電力工程中的應用前景分析

劉輝亞 劉羨敏

摘要： 針對電力工程中的物料裕量浪費、管理粗放、驗收成本高、運維手段原始問題，引入建筑行業BIM技術，以三維數字化模型構建電力工程的信息化基礎，完成與“大云物移智”先進技術架構的數據層銜接，達到電力工程精細設計施工、深層運維管控、全周期質量管理和降本增效的未來型建設模式。經過案例分析證明電力工程中引入BIM技術，可有效降低施工和運維成本、積累知識模塊、提升管理水平，電力設施低耗運行，為電力客戶提供極佳的服務體驗。

關鍵詞：電力工程;BIM;項目管理;族庫系統;

中圖分類號： TU71文獻標識碼：A

0引言

電力工程是關系到國計民生的大事，需要不斷的建設、升級、維護，以滿足人民群眾日益提升的用電需求，以及提供更好服務承諾的踐行。尤其是在互聯網時代和物聯網時代，大數據、云計算、物聯網、移動互聯和智能化技術日新月異的發展，新技術、新應用不斷更新換代，電力行業也需要追趕時代前進的潮流，努力改善電力設施的軟、硬件條件，為廣大用戶提供更加舒適便捷的用電體驗。這就要求電力工程建設要持續推進，而且要加大更新速度和建設力度，才能不辜負人民的殷切期望。但是電力工程建設是系統工程，具有規模大、跨區廣、投入高、工期長等特點，在規劃、設計、施工、驗收、使用、維護的全生命周期中，現場實地勘查難，二維地圖更新慢，經驗設計多反復，設計質效低下;施工安全、技術交底書面化，不直觀形象，進度以百分比描述，易造成錯誤決策;現場驗收耗時長、效率低，紙質檔案流轉保存難度大;故障點準確定位難，應急處置能力有限;配網工程點多面廣，參與各方協同難，亟需高效精準的信息共享與服務等嚴重問題。

如何破解這些問題？根據建筑行業的經驗可以充分借鑒——引入BIM技術。

1 BIM的價值

BIM（Building Information Modeling）技術是一個三維模型信息數據庫[1]，集成了建筑設計、施工、運行直至銷毀的全壽命周期的信息。由于各種信息整合于中，設計團隊、施工單位、質量監管公司、設施運營部門和業主等各方人員可以基于BIM進行協同工作，有效提高工作效率、節省資源、降低成本、以實現可持續發展。目前已經在全球范圍內得到業界的廣泛認可。

BIM的核心是通過利用數字化技術，建立虛擬的建筑工程三維模型，提供與實際情況一致的、完整的建筑工程信息庫。該信息庫不僅包含描述建筑物所有構件的物理信息、裝配信息、專業屬性及狀態信息，還包含了非構件對象（如空間、運動行為等）的狀態信息。借助這個三維模型[2]，極大提高了建筑工程的信息集成化程度，提供了一個工程信息交換和共享的平臺，相關方均可從中獲取到感興趣的信息。

BIM有如下特征：它不僅可以在設計中應用，還可應用于建設工程項目的全壽命周期中;用BIM進行設計屬于數字化設計;BIM的數據庫是動態變化的，在應用過程中不斷在更新、豐富和充實;為項目參與各方提供了協同工作的平臺。

2 BIM在電力工程中的作用

由于BIM技術的多重功能，對BIM在電力工程中的作用進行深入分析。

2.1 設計階段

搭建配電網標準物料BIM族庫系統，形成參數化的設備材料BIM模型和電力行業BIM技術應用標準，實現快速標準化設計，形成知識積累，避免重復設計的資源浪費，同時也降低了設計風險。

2.2 施工階段

利用BIM項目模型，開展三維模擬施工并分析現場實景情況，進行安全、技術交底;三維進度管理模塊可根據建設進度計劃進行模擬，實現全過程計劃與現狀的對照分析。可對進度滯后的項目作出預警，直觀反映出項目滯后的工程量，為項目管理提供最直接的情報信息。還可以通過模型參數信息進行5D成本核算[3]，在項目狀態分析、項目匯報、交底會議中提供高效的溝通渠道，為決策提供最直觀的證據。實景模型與二維影像對比見圖1。

圖中左側為實景模型圖像，完全真實直觀，所見即所得。圖中右側為傳統的二維衛星影像[4]，僅有平面信息。兩者的優劣對比一目了然。

2.3 驗收階段

實現工程質量在線云驗收，現場作業人員使用自帶經緯度的基建相機，對隱蔽工程及關鍵部位拍照，關聯至與現場坐標位置相對應的模型中，通過全方位數據與合格判據的一一對比，快速給出驗收結論。質量驗收更加方便、快捷，也有利于竣工項目的展示匯報。質量驗收示意圖見圖2。

驗收人員通過手持終端遠程即可完成質量驗收，各種質量細節和參數都可快捷方便的查驗與保存，大大提高了驗收效率和置信度。

2.4 運維階段

多維精益化運維管理。通過添加例如變壓器的容量、額定電流等屬性信息，建立一個同時具備工程建設過程資料和設備屬性信息的三維數字化模型，將這個模型移交生產運行可以推動電網數字化建設。同時BIM與物聯網集成應用，實現設備狀態的三維可視化采集、傳遞、分析。故障診斷和應急搶修預案也可以在指揮大廳快速完成。運維界面效果見圖3.

從圖3可以看出，運維參數匯總在一個顯示界面上，監控更加直觀，異常報警自動完成，且直接顯示出偏差值，能夠指導快速診斷。

2.5 BIM在電力工程中的附加價值

建立配電網標準物料BIM族庫[5]，滿足了電網設備材料模型構建的存儲、分類、檢索的需要，還提高了設計人員建模的效率和質量，族庫中的每一個族構件都具有獨立知識產權。

有了配電網標準物料BIM族庫，以平均每項族構件人工建模及族庫系統分攤最高成本2000元，模型構建最低售價500元計算，按每項族構件僅有200家外部設計單位使用便可盈利98000元，而配電網標準物料庫擁有4萬種設備材料，因此BIM族庫商業化可實現盈利數十億元。

應用BIM的模型優勢，融合當前PMS、ERP、經法、財務等管理系統搭建一個電網建設項目全生命周期管理平臺，實現各層級、各部門在同一平臺上數據共享、綜合決策，此平臺的推廣使用是新時代電網企業管理的一次重大變革，實現數字技術與電網技術深度融合，以推進電網高質量發展，為客戶服務與市場競爭提供有力支撐。

3 應用BIM建設電力工程的典型例證

依托安徽肥西35千伏花崗變10千伏董崗11線正新支線改造工程，結合無人機傾斜攝影和參數建模，對此項目建立了BIM整體模型，實現了三維可視化規劃設計，嘗試搭建了配電網標準物料BIM族庫系統，探索了基于三維模型的施工過程管控、質量驗收管理、竣工運維交付數字化的工作模式，提出了配電網智慧管理平臺方案。正新支線改造工程的BIM模型示意見圖4。

如圖所示，改造工程的規劃設計模型直觀展示了建設規模、建設數量、各工段標號以及進展信息。

引入BIM技術指導項目設計和施工后，現場實地勘查一次完成，提高了設計質效;施工安全、技術交底圖形化，直觀形象，進度直觀掌控;現場驗收方便快捷，電子文件可多角度反復查驗;故障點準確定位，應急處置能力大幅提升;參與施工各方統一調度，工作內容圖形化、數據化，更加直觀準確。

結束語

目前，BIM 技術已經在一些重要的電力工程如大型場站項目中成功應用，并取得了良好的經濟社會效益。應用了BIM的電力工程憑借可視化、智能化的特點在配電網業務中將占據大的市場份額。基于以上分析和實際工程例證，可以得出如下結論：將BIM技術應用于電力工程中是提升設計質量、降本增效、掌控風險、精細管理的有效工具，可為電力工程節約大量的人力、物力、財力成本，是未來工程建設的趨勢和標準。

參考文獻

[1] 黃琛. BIM技術在電力工程造價中的應用推廣研究[J]. 價值工程， 2016， 35（27）：53-57.

[2] 陳敏. BIM技術在電力工程造價中的應用推廣研究[J]. 環球市場， 2016（17）：141-141.

[3] 黃茂林， 朱秀段. 基于BIM5D技術與掙得值法下的施工項目成本-進度預警模型研究[J]. 低碳世界， 2017（36）：313-315.

[4] 陳晶. BIM技術在工程施工管理中的應用分析[J]. 福建建材， 2017（11）：105-106.

[5]賽菡， 季文君， 楊蒞宇，等. BIM族庫管理建設框架設想[J]. 建筑機械化， 2016， 37（12）：30-34.