市政電氣設計中BIM 技術的應用探討

石東旭，袁 樂

（中鐵十一局集團第五工程有限公司，重慶 400000）

1 BIM 技術的概述

BIM 即建筑信息模型，是當前市政行業中應用廣泛的一種新型技術，貫穿應用在市政投資、設計、實施及竣工驗收等環節，還可以融入市政電氣運營管理中，簡化以往設計及管理流程，全面掌握設計情況，為圖紙落地提供了很大的幫助。切實維護市政設計的整體效益價值[1]。BIM 技術主要建立在信息化技術基礎之上，將工程相關的數據信息進行整理，由專業人員將其輸入系統內部進行集中管理與分析，把數據整理到同一數據模型中，利用技術本身的模擬特性對設計全過程進行虛擬化模擬，以直觀的三維市政模型來展現所有設計環節。市政設計者及管理者通過分析模型相關的數據信息，明確設計重難點，制定最佳的設計方案及對應的管理方案，從而達到控制設計過程資金風險等目的，推動項目建設目標的實現[2]。BIM 技術在市政設計中的實踐應用具有以下重要作用：①將以往的設計圖紙從二維信息模型轉換為三維可視化模型，提供給設計者便利的工作條件，讓他們在短時間內找出設計缺陷，然后采取有效措施進行完善。②實現工程各項數據的專業化、系統化管理。在后續設計及管理工作的開展中，相關人員直接查詢數據信息即可調取設計所需數據并進行合理的管理，使市政設計的精準性更高。③利用BIM 技術自身的數據分析性能和直觀的三維效果圖，可高效、快捷地完成設計前期的準備工作，有效防止因數據遺失等問題造成的返工或重建等。

2 BIM 技術在市政電氣設計中的優點

BIM 技術在工程建設中占有舉足輕重的地位。市政電氣設計過程中，因電氣圖紙涉及市政、結構、暖通等多個專業，較容易出現問題，特別是專業間的協同問題復雜，只靠平面去協調將耗費大量時間。BIM 技術強大的可視性和空間關系的透明性，方便設計師傳達設計思路，可快速精準地查看問題位置。與傳統設計應用相比，BIM 技術于市政電氣設計運用當中的優勢如下。

2.1 運用3D 渲染技術對市政管理進行了優化

在市政電氣設計中，常規的平面設計圖或設計方案常常存在著一些缺陷，使人們很難直觀地感受到施工中的重點與難點。在BIM 技術的幫助下，利用3D 繪制技術，將平面設計方案轉換成直觀的立體圖形，便于人們對其進行全方位的觀察與分析。同時，也為施工工藝的優化奠定了基礎。

2.2 協同性

市政電氣設計為一類比較復雜的工藝，需要應用到大量工作數據，而市政單位為了確保設計工作的效率，將會動員眾多設計工作人員參與進來。在開展設計的時候，各個單位之間的現實工作進度存有一定差異，影響數據的時效性和準確性，將影響后面的相關出圖，容易造成返工。使用BIM 技術進行設計，各專業均在同一服務器中處理模型，模型匯總了各專業的數據，互不干擾，但能互相查看信息，確保了數據的時效性，縮短了溝通時間。

2.3 數據的快速、高效處理

市政電氣設計是一個綜合的、復雜的體系。在建設項目中，將會有更多的資訊呈現出來，而這些資訊將直接反映在市政的建設過程中。但是，在很長一段時間內，這些資料的使用率都很低，很難全面地反映工程建設的實際狀況。

2.4 優化資源配置，提高效益

通過對BIM 技術的應用，可以對設計中的各類資源、進度進行控制，并對相關的物料、機械設備進行預先的準備與管理，達到最優化的目的，有效地減少了不必要的資源浪費，提高了項目整體的工期和工作效率。

2.5 可持續性

在市政電氣設計中，由于信息與時間等因素產生一定變動，當復雜程度達到一定的程度，參與工作的人員未掌握全部的信息數據。而BIM 模型可以供給市政電氣所存有的全部信息，通過BIM 技術構建的三維構件不僅能夠對于設計當中信息改動開展精準的估測，而且可以經過數字化裝置以及相應工藝對于一些復雜的狀況進行處理，經過參數的調節，對模型實施相應的更改，進而保證了項目信息的準確性[3]。

3 BIM 技術存在的不足之處

3.1 設計企業投資不強

部分市政單位由于對BIM 技術的不熟悉，還在沿用原有的設計方式，因此對這種新技術進行了否定。所以，設計單位在BIM 技術上不會有太多的投資。但是，BIM 技術的發展離不開資本投入，如引入相應的設備。鑒于目前的經濟狀況，部分市政單位認為BIM 技術投資不劃算，BIM 技術在實施初期很難獲得較好的經濟效益。這些因素使得BIM 技術在設計過程中的應用受到越來越大的阻礙。BIM 技術的普及，需要市政單位轉變觀念，讓市政單位充分了解BIM 的優勢。

3.2 數據信息平臺建設薄弱

BIM 技術是一種與數據和信息技術緊密聯系的網絡設計系統。在實際工作中，有些市政單位忽視了對網絡數據信息平臺的建設，以節省成本。所以，在任何時候，都有可能會有人故意偷盜建設項目的資料。在網絡攻擊、網絡攻擊市政單位的數據、信息平臺時，企業毫無防范之力。而在建設項目建設中，企業信息技術的運用和BIM 技術的迅猛發展，往往會造成企業信息管理者的工作倉促。

3.3 無法生成系統圖

鑒于Revit 軟件的自身屬性，在設計繪制完各樓層平面圖后，無法生成對應的系統圖。這部分相對于AutoCAD 來說會處于劣勢，因此，設計人員仍傾向于使用AutoCAD 軟件來完成電氣系統圖的繪制。

3.4 延長設計時間

市政設計中想要使用BIM 技術取得較大成效，就需要各專業提高創建模型的完整度、準確度以及精細度。想要提高模型的精細度需要一定的軟件操作能力及時間去完善，但目前項目的設計周期比較短，時間緊張，沒有充足的時間去完善相關專業的模型。

4 電氣設計階段中BIM 技術的具體應用

隨著科技水平的提高，設項目的信息化程度也逐步提高，BIM 技術在電氣設計領域得到了越來越多的應用。在市政設計中，將BIM 技術與GIS 有機地結合起來，能夠建立相關的數據模型，并進行相應的評估，進行合理的分析，使設計與決策更具科學性。BIM 技術能夠實現設計的可視化，也就是利用相關的可視化工具對市政電氣進行逼真的仿真，從而使設計者能夠從立體的視角做出相應的設計，更好地展示出設計的效果。

4.1 BIM 技術在數據系統中的應用

BIM 技術基于數字化技術。在綜合開發和使用中，數據的處理與儲存是可能的。在模擬功能方面，對各類模擬與數字結果進行了充分的應用。同時，BIM 技術的應用還必須建立在科學的體系模型基礎上，并充分運用BIM 技術對其進行數據的處理和收集[4]。基于不同的輸入信息，并根據設項目的技術特征，構建了一套完整的設數據處理系統。數字化技術在設計、施工、管理、技術等方面得到了廣泛的應用。通過對工程項目的實際操作及工藝分析，可以看出，設計資料的儲存與控制也是十分重要的。

4.2 BIM 技術于配電系統設計當中的運用

配電體系是電氣體系當中核心部分之一，需綜合項目全局考慮，借助BIM 模型對工程內相關數據進行收集整理，可以全面分析建設配電系統，合理規劃配電機房位置、相關綜合管線路由等，能對配電系統的整體構件和局部重點位置直觀展示，并輸出總機的相關屬性和對應列表，對其檢查，避免細節問題。

4.3 BIM 技術于照明系統設計當中的運用

現階段，BIM 技術在照明設計中被廣泛應用，設計人員能夠通過三維模型的建立，實現了電氣設計的可視化，把眾多數據實施存儲，提供給各參建人員全面、精準的數據。電氣設計人員在現實設計進程中，可依照模型輸出的數據，逐步細化和優化設計方案。要使BIM技術在照明系統設計中充分發揮作用，應當將下述3點內容做好：①對于市政照明設計所需的相應數據應全部輸入BIM 三維模型中，需保證數據信息的精準性。②編制設計相關的各項報表時，可在BIM 三維模型中導出對應的報表清單。③由于模型中包含了光源、相關材質等信息，可以實現照明設計制圖、計算、渲染等相關步驟的集成[5]。

4.4 BIM 技術于弱電系統設計當中的運用

弱電系統的設計需要多個設計環節的輔助，應用BIM 技術，經過多個流程開展優化以及協調，例如弱電室的布置和弱電設備的合理布置，應當依照市政構造設計對其現實耗能進行明確，使得遠程監控獲得實現。例如，應用BIM 技術，可以全面開發建筑暗房、門禁、管道等系統的設計，BIM 系統可以通過三維模型直接繪制安全監控攝像頭，攝像機的視角、監控區域、狀態和其他信息可以顯示在BIM 系統3D 模型中，一方面，可以將顯示的內容提供給第三方視角進行查看，另一方面，可實現實時查看和歷史視頻顯示。

4.5 電氣族庫的創建

三維模型和二維模型的建立有以下區別：二維模型需要符合相應的國家規定標準開展相應標注以及定義工作，三維模型應當對其形象和尺寸實施定義。除此之外，受到族庫類型、型號規格以及廠家等方面作用，同一種構件尺寸一般會存有不同差異，所以，應當依照現實狀況對其開展重新定義。

基于BIM 工藝還能夠對于關鍵裝置開展遠程把控，將項目當中的獨立運行裝置經過RFID 等工藝匯總至統一平臺上開展控制以及管理，經過平臺匯總數據能夠對于相應裝置運行狀況做到詳細了解。

4.6 管線的碰撞檢測

BIM 技術在市政電氣設計中的運用，可以使資源更合理、更科學地配置，有效地避免了由于物料調配和管理上的錯誤而導致的損失和浪費。BIM 技術在工程建設中的運用有：①碰撞探測。碰撞檢測是指在工程建設初期，利用BIM 技術的三維可視化功能，可以降低設計過程中的誤差，并對管線的布局進行優化，從而達到對工程的交底與仿真。②應用三維圖形處理方式得到最佳的設方案和解決措施，使得原始2D 設計模式中存在的缺、錯、碰、漏以及碰等問題減少，使得設質量以及效率獲得提升。③基于BIM 工藝運維管理能夠對于復雜室內和室外管網進行處理，像是排水管道、電纜等方面，在平面圖上獲得相對位置關系。

4.7 BIM 技術在實施中的應用

數字市政工程技術著重于對電氣設計的模擬和數據的處理。利用BIM 技術，對所涉及的數據進行了全面的處理。另外，系統的分離也是一個很重要的問題。掌握信息化應用軟件的種類，對重點工程信息進行系統化管理，并對其進行各種控制。BIM 技術中存在著跨界作業的問題。在進行結構分析時，利用BIM 技術可以確保在經過數字化建模后的電氣設計能夠達到要求。BIM技術把復雜的結構都集中到了三維空間，需要員工清楚地了解設流程和具體的內容。工程建設中存在著各種缺陷和安全隱患。要以科技創新為依據，對其進行分析，使其真正發揮其應有的作用。例如，在用傳統的設計方法繪制電氣管道和電纜橋架時，可能無法清晰直觀地顯示電氣管道的類型、規格和安裝位置；應用BIM技術，軟件中的截面功能可以對管道、電纜橋架和設備的繪制進行連接和調整，可以在3D 視圖中預覽，非常清晰、直觀。

4.8 應急保障管理

經過BIM 技術與物聯網工藝結合運用，使日常中能源的管理監控更為便利。規避能源浪費問題產生，及時對于異常能源應用狀況開展標識與警告。通過應急系統對相關感應器的實時監測等手段，及時預處理，避免發生應急事件。當發生應急事件時，控制中心會及時收到相關報警，并能快速查詢到設備的狀態和相關部件的周邊情況，對于人群的及時疏散以及災情處理提供關鍵信息。

5 BIM 技術應用展望

BIM 技術在我國使用已有10 余年，近些年隨著從中央到地方不斷的出臺相關政策，BIM 技術已經成為重難點工程的必備技術之一，越來越多的企業開始重視BIM 技術。對于目前BIM 技術的不足之處，將隨時間一步一步消除，BIM 技術人員將越來越多，相關專業軟件及插件能實現更方便快捷地畫圖及出圖，在提高設計效率的前提下保證設計質量。

6 結語

市政電氣設計過程中，BIM 技術運用的效能已經獲取了一定行業的共識，對數據資源進行充分挖掘變成“知識服務經濟”，相關行業應當持續進行探索，圍繞建設項目的新模式、新業態，加速推進向運維、設計等方向“前展后延”。BIM 技術在電氣設計中的運用，使設質量、設效率得到了很大的提升，同時也克服了以往設中的一些弊端，對整個市政業都有很大的推動作用。因此，在BIM 技術的推廣和運用上，必須加強BIM 技術的培訓，以發揮出BIM 技術在電氣工程設計中的作用。