基于BIM技術的風電場設計信息應用平臺構建

王范華,徐漢坤,孫 靜

(1.內蒙古察哈爾新能源有限公司，內蒙古 烏蘭察布 012000；2.中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，西安 710065)

0 前 言

BIM概念來自于20世紀70年代的美國，作為一種全新的理念和技術，在美國、歐洲等發達國家或地區，建筑行業工業化需求旺盛，基于BIM技術的產業優化進步明顯，并逐步向私人項目延申。在當地政府的相應政策鼓勵下，BIM技術首先在公建項目上得到了良好的應用，并逐步向其他各領域推廣。近年來，BIM技術應用較好地區的學者利用BIM技術在各個行業的實際應用案例積累，提煉案例思路，將BIM技術的研究進一步深化，將BIM技術的使用經驗進行總結，基于具體問題具體分析的理念，提出了更明確的BIM技術優化建議，加快了BIM技術向更完善的方向發展。

現階段，風電項目BIM技術處在設計階段的應用中，如在土建基礎、道路、變電站設計中得到了廣泛的應用，但距離各專業協同設計尚存在一定差距，基于BIM的模塊化、標準化水平不高，制約了設計效率的提升，影響了工程進度。在建筑、工廠等領域，BIM的應用已比較成熟，協同化、標準化、模塊化程度教高，一定程度地解決了工程應用問題，提高了工程建設的精細度和效率，降低了工程造價。此外，BIM技術在工程建設階段也有深入的應用，如施工進度編排及模擬、工藝工法仿真、造價管理、工程建設項目管理等[1]。基于BIM技術的風電場設計當前尚處于起步階段，研究成果較少。本文通過梳理風電項目設計單位各專業對三維設計軟件以及業主單位對設計管理的需求，采用BIM+設計管理的形式，構建基于BIM技術的風電場可視化設計信息管理平臺，為設計各專業內部協同以及業主對設計進行有效管理提供平臺支持。

1 平臺結構

1.1 結構雛形

IM應用的目標是消除信息孤島，促進信息流轉，實現實時的數據共享。為了實現這個目標，通過構建一個統一的信息應用平臺，通過格式轉換的方式納入各專業設計平臺數據，基于BIM輕量化數據實現數據共享可視的BIM信息應用平臺[2]。系統總體架構如圖1所示。

1.2 各層級架構

(1) 數據層

基于輕量化引擎的數據中心，為數據層，其包含的數據庫信息在風電項目實施全過程中能夠動態變化調整，能及時精確的調用系統數據庫中的數據，從而加快決策進度，提高決策質量和項目質量，降低項目成本，增加項目利潤[3]。

數據層利用輕量化引擎實現設計數據可視化，從而可以被各專業共享使用。BIM數據庫的構造應注意3點：① 此數據庫用以存儲的風電場設計信息，是整個風電場在建設期中所產生的所有設計信息，每個專業都可以利用此數據庫中的數據信息來完成自己的設計工作，從而做到真正的信息共享；② 該數據庫可以儲存多個項目的模型，尤其BIM模型存在著數據量大，文件存讀取困難的問題，如何更好的解決成為數據庫架構的重點之一；③ 數據的存儲形式應統一標準，通過與各設計平臺數據互通的輕量化引擎，形成輕量化數據融合。

(2) 圖形平臺層

第二層為圖形顯示編輯平臺，基于BIM的數據可視化顯示特點，將工程生產過程數據集成并顯示，調動各專業工種更早地參與工程的設計活動，進行較早的并行工作[4]。各專業可利用此顯示編輯平臺，完成各專業的規劃、設計等工作。該平臺與各專業設計平臺入口對接，集專業自設計、專業間提資、專業模型總裝為一體。

(3) BIM應用層

第三層為利用設計信息進行BIM應用平臺層，是基于模型數據中心，整合符合風電項目BIM應用需求的，集分析計算、碰撞檢測、工程量提取等功能為一體的應用平臺[5]。各層級架構如圖2所示。

2 基于BIM技術的風電場設計信息應用平臺的功能定位

(1) BIM引擎模塊

軍事國防教育是大學生進入大學的第一堂課，通過對軍事理論學習，可以把國防教育、愛國主義教育結合起來，激發學生個愛國情操。通過軍訓可以對新生身體素質和意志品質一次很好的鍛煉，鍛煉大學生意志力，軍訓還可以培養學生的組織紀律性、團結友愛、互幫互助的精神，讓大學生進一步建立集體生活的行為規范，養成積極向上的團隊精神。

基于BIM輕量化引擎，實現在BIM場景中對BIM成果進行查看及操作，支持多窗口的BIM模型查看，實現BIM模型操作功能，如縮放、平移、漫游、視圖記錄、測量(測距、測角度、測體積、測坐標)、定制漫游路徑等。BIM窗口下可顯示子模型結構樹，能夠對用戶自定義視圖、定制飛行路徑等進行記錄。

(2) BIM設備樹模塊

項目設備樹是BIM平臺系統中的核心功能，根據設備為主線，進行橫向項目全生命周期關聯，縱向業務功能單據關聯，達到事前預警、事后可追溯的目標。系統通過設備樹結構為主，與BIM模型樹對應。對不同節點進行過程類文件結構劃分，在劃分的文件結構基礎上進行系統數據關聯，包含附件。

(3) 設計管理模塊

設計管理模塊應當滿足概念設計、方案設計、初步設計、施工圖到圖及領用、設計變更等工作。

實現設計各階段的關鍵信息和成果資料的記錄，包括概念設計、方案設計、初步設計、施工圖設計等階段進度情況，設計各階段審查意見的審批和備案；設計方案及任務書等資料的落實與備案；設計變更的管理與設計圖紙的管理。

實現設計各階段的關鍵信息和成果資料的記錄，包括概念設計、方案設計、初步設計、施工圖設計等階段進度情況，設計各階段審查意見的審批和備案；設計方案及任務書等資料的落實與備案；設計變更的管理與設計圖紙的管理。

圖紙文件是設計院依據國家及行業標準對各單項工程及建筑群體進行的工程實物的圖示表達；在系統中設計單位根據圖紙到圖分類劃分，將對應的圖紙文件進行錄入上傳，通過流程審核，確定最終圖紙樣式，便于管理與下載查閱。

設計方應使用本功能進行設計任務的流程管理。包括任務下達、校核、審查、核定環節。設計成果應按照規范要求(包括且不限于二維圖紙、三維設計文件等)，存在放對應的文件夾下。

圖紙到圖具備版本管理功能，根據審批結束后的版本號定版為最新版，圖紙經過項目參建單位會檢后，提出圖紙調整要求，設計單位依照要求修改圖紙后，在原到圖記錄中發起圖紙升版，達到過程可追溯，版本控制的目的。設計圖紙到圖如圖4所示。

圖紙會檢是項目參建單位(建設單位、監理單位、施工單位等相關單位)在收到施工圖后，各單位相關人員應熟悉工程設計文件，并應參加建設單位主持的圖紙會審會議，建設單位應及時主持召開圖紙會審會議，組織監理單位、施工單位等相關人員進行圖紙會審，并整理成會審問題清單，由建設單位在設計交底前約定的時間提交設計單位。設計圖紙會檢如圖5所示。

圖紙到圖領用是建設方、監理、總包單位通過系統對已會檢完成并定版后的施工圖紙進行線上領用申請的功能。申請單位可自行選擇圖紙卷冊信息，通過流程審批后，系統自動獲取電子版圖紙至單據附件中。設計到圖領用如圖6所示。

設計聯絡單又稱設計聯系單，是設計單位與各參建方針對設計問題日常溝通的主要方式之一，并作為設計變更的重要依據項。系統實現了設計聯絡單與設計變更單功能與數據的關聯，記錄經批準則會保留，后續可對設計變更溝通過程進行源頭追溯。設計聯絡單如圖7所示。

提供設計變更申請單的創建、更新、刪除功能。設計變更申請單內容包括變更申請單編號、變更類型、變更圖號、變更原因說明等，同時可以填寫關聯的合同信息及合同增減額、概算增減額、變更的工程清單等相關工程施工影響信息。支持通過變更的圖號，能自動按照圖紙的關聯關系，給出建議變更的圖紙。支持設計變更申請表、設計變更審批表的預覽及打印功能。支持添加設計變更相關的依據文件及函件。如：審查委員會明確的意見和政府的書面文件、集團公司會議及紀要等。設計變更單如圖8所示。

3 關鍵技術突破

構建基于BIM技術的風電場設計信息平臺，需要解決設計工具選擇、數據交互、數據融合等問題。

3.1 探索出了最適合各專業的三維設計工具

梳理各專業對三維設計軟件的需求，對比分析軟件的適用情況，嘗試軟件間是否存在可靠的數據接口，形成了一套適用于各專業的三維設計工具。

3.2 實現了軟件間的數據傳遞

調研設計流程，梳理數據流轉方向和數據格式，開發上下游數據格式轉換工具，實現了專業軟件間的數據傳遞。

3.3 研發出了適用于各軟件的模型輕量化轉換工具

解析各專業三維設計工具的文件格式，開發出不損失模型真實性和數據準確性的輕量化轉換工具，將各軟件的模型數據轉換為統一的數據格式，實現了BIM數據的集成。

4 結 語

BIM技術的核心是數據的流轉，通過統一的數據中心解決最底層的數據問題，各專業的圖形平臺由統一的數據中心來承載數據，再交由BIM應用平臺進行數據的調用，使數據發揮出應有的價值[6]。