元數據對輸變電工程三維設計檔案全生命周期管理的適用性研究

[摘 要]為了保證輸變電工程三維設計檔案的真實性、有效性和完整性，提高國網公司輸變電工程三維設計檔案的管理水平，文章闡述了加強三維設計檔案的全生命周期管理的意義，分析了輸變電工程三維設計檔案的特點和國網公司的管理現狀，在此基礎上剖析元數據對于三維設計檔案管理的適用性和優(yōu)勢，以期為提高三維設計檔案的管理水平提供參考和建議。

[關鍵詞]元數據；輸變電工程；三維設計檔案；全生命周期管理

中圖分類號：F426 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1722（2024）15-0013-03

輸變電工程檔案管理工作是輸變電工程基礎工作的重要組成部分，三維設計資料是輸變電工程檔案管理的重中之重。2016年年底至2017年年初，國網公司明確了推廣三維設計相關要求。2017年，按照“標準先行、科研支撐、試點建設、加快推進”的總體原則，從軟件交互、設計深度、模型建模、數字化移交等方面對三維設計作了詳細規(guī)定，開啟了13項三維設計技術標準編制工作。2018年，《國家電網有限公司關于全面應用輸變電工程三維設計及建設工程數據中心的意見》發(fā)布，三維設計全面開展。同年，國網公司印發(fā)了《國網基建部關于開展輸變電工程三維設計擴大試點工作的通知》等文件，提出要擴大輸變電工程三維設計試點應用范圍，加強三維設計成果在設計、評審、物資、施工及移交等全過程的應用，對新建35KV及以上輸變電工程提出了全面開展三維設計的要求。

三維設計檔案在輸變電工程建設的各個環(huán)節(jié)產生的各種資料，構成了三維設計檔案完整的全生命周期，每一個環(huán)節(jié)都是不可或缺的。

但是，目前國網數據中心三維數據移交工作還存在三維數據管理制度及標準化流程不完善、平臺支撐不到位、三維模型的安全控制難度較大等問題，急需深入研究和優(yōu)化完善。

一、加強三維設計檔案的全生命周期管理的意義

（一）有利于實現電網工程建設的降本增效

隨著電網公司精益化管理、全生命周期管理的穩(wěn)步推進，電網數字化程度不斷深入，電網建設從二維階段進入三維階段。通過加強對三維設計檔案的全生命周期管理，能夠及時發(fā)現和規(guī)避建設過程中產生的風險。

隨著電網建設規(guī)模的不斷擴大，三維設計檔案的數據積累也將越來越豐富。這些數據不僅可以用于當前項目的優(yōu)化，而且可以為未來的電網建設提供寶貴的參考，實現經驗的傳承和知識的共享。這種基于數據驅動的管理模式，能夠提高電網建設效率，也能為電網公司帶來長遠的經濟效益。

（二）有利于實現電網數字化交互機制和智能服務

目前，電網規(guī)劃、設計、施工和運行各階段尚未形成規(guī)范的數據管理，各系統(tǒng)間還存在各種問題，管理系統(tǒng)有待改進。利用三維設計成果管理工程數據，建設電網數字化交互機制和智能服務框架，對于解決各系統(tǒng)間的“信息孤島”問題，進而實現電網數字化交互機制具有重要的推進作用。

（三）有利于更好地建設新型電力系統(tǒng)

加強三維設計檔案的全生命周期管理研究，能夠整合和優(yōu)化數字電網的各項資源，實現電網的高效運行和智能管理，有助于提升電力系統(tǒng)的供電可靠性和經濟性，為可再生能源的大規(guī)模接入和消納提供有力保障。同時，數字電網的建設能促進能源產業(yè)的數字化轉型，推動能源結構的優(yōu)化升級，推進數字電網建設，有助于推動能源革命。

加強三維設計檔案的全生命周期管理研究，是對數字電網建設的重要支撐，更是新型電力系統(tǒng)建設乃至全球能源革命的重要推動力量，三維設計檔案的全生命周期管理研究對于加強數字電網的建設乃至新型電力系統(tǒng)的建設均具有十分重要的意義。

二、輸變電工程三維設計檔案的特點

輸變電工程三維設計檔案包括輸變電工程三維設計模型、文檔資料等設計成果，具有來源廣泛、文件形式多樣、容量大、產生平臺不統(tǒng)一、利用價值較高等特點。其中，輸變電工程三維設計模型是以輸變電工程各相關信息數據為基礎，采用三維數字化技術建立的工程信息集合。因其滿足可視化、可分析、可編輯等工程全生命周期的應用需求，具有較高的重復利用和參考價值，也成為輸變電工程三維設計檔案管理的重點。

（一）三維設計檔案涉及管理程序和主體較多

由于輸變電工程單位設計檔案涵蓋了從初步設計到竣工圖編制的工程項目的全生命周期，因此，檔案資料來源廣泛、容量大，產生平臺不統(tǒng)一，涉及管理主體較多。相較于傳統(tǒng)二維圖紙紙質檔案和普通的電子檔案，三維設計檔案無論是存儲環(huán)境、存儲形式還是存儲量，都發(fā)生了質的變化，因此，傳統(tǒng)的檔案管理方式和要求難以滿足三維設計檔案管理的需要。

（二）三維設計檔案數據內容和形式較多

相較于傳統(tǒng)的檔案管理對象，三維設計檔案涵蓋的內容較多，檔案管理涉及文件種類較多，不同文件的邏輯關系較為復雜。其中包括工程管理信息，主要是指對工程數據的基本信息進行統(tǒng)一管理，維護工程數據信息、工程創(chuàng)建、修改及權限設置等的信息；三維設計模型，主要是指工程建設各階段基于設計圖紙所建立的三維模型[ 1 ]；電子文檔，主要是指與模型相關的文檔以及工程的其他文檔資料。這些不同格式、不同內容和形式的三維設計資料給三維設計檔案的管理帶來了挑戰(zhàn)。

（三）三維設計檔案的傳輸和可利用性高

傳統(tǒng)的紙質檔案資料的傳輸和查詢工作效率較低，因為除了在查閱前要經過相應的審批，還會因為查找翻閱耗費大量的時間。三維設計檔案的工程數據移交、審核、存儲、管理與應用等不同階段的全生命周期管理的全部過程，幾乎不受時間和空間的限制，提高了檔案資料的使用效率，真正實現了三維設計成果數據管理的規(guī)范化、標準化和信息化。

（四）三維設計檔案管理的安全性要求較高

三維設計成果資料包含三維設計模型、工程建設數據等大量重要內容，是一種特殊的工程檔案，在電力工程建設和后期運行維護中，能夠起到重要的參考價值和憑證作用，一旦在某個環(huán)節(jié)出現保存不當、丟失、毀損、無法讀取等風險，將會造成巨大的人力和經濟損失。因此，大量三維設計成果的產生對三維設計檔案的全生命周期管理提出了更高的要求，現有的歸檔方式和管理制度面臨新的挑戰(zhàn)。

三、三維設計檔案管理現狀

三維設計檔案屬于電子檔案的一種，國家標準《電子文件歸檔與管理規(guī)范》中明確規(guī)定，檔案管理的目的是保證電子文件的真實性、完整性和有效性。然而，由于三維模型本質上是電子文件的一種，其載體與信息的可分離性，給檔案真實性、完整性和有效性的維護帶來了困難和挑戰(zhàn)。從檔案管理的角度來說，三維設計檔案的管理目前存在以下問題。

（一）標準化流程不完善

當前，國網公司明確了推廣三維設計相關要求，從軟件交互、設計深度、模型建模、數字化移交等方面對三維設計做了詳細的規(guī)定，形成專業(yè)配套、全過程覆蓋的標準體系，但國網江蘇電力的三維設計檔案管理工作并不完善，因為單純地將三維設計檔案存儲起來并不復雜，但是這樣無法實現檔案的共享，導致管理質量難以提升，違背了三維設計檔案管理的初衷。標準化流程重視的是管理效率的提升，不僅對檔案資料的收集進行了規(guī)定，而且要約束調取流程，保證檔案的調取和安全性有規(guī)可依。因此，要采取相應的技術措施，完善三維設計檔案的標準化流程。

（二）平臺支撐不到位

數字化電網工程交付中心與數字檔案館的系統(tǒng)功能各有特點，在數據受控和歸檔模塊的設置上各有不同的做法，導致數據管理對象定義受限，難以針對三維設計檔案實現統(tǒng)一化的數據歸檔。除此之外，三維設計成果貫穿工程設計、施工等全過程，涉及大量的數據和內容，增加了三維設計成果歸檔管理的難度。

（三）對利用技術和安全性要求高

三維設計檔案具有一定的共享性，正是通過共享，才能實現檔案資料的經濟價值和社會價值。為了實現三維設計資料的共享，需要對三維設計成果的利用方式和途徑進行豐富，如實現三維設計檔案便捷瀏覽，但三維設計成果的瀏覽需要專門的瀏覽工具，對于計算機的性能、網絡設置等具有較高的要求。

（四）三維模型的安全控制難度較大

計算機和網絡是三維設計檔案管理的基礎，三維設計檔案的安全性需要得到重視，尤其是在三維設計檔案的存儲和傳輸階段。

三維設計檔案電子文件的載體與信息具有可分離性和系統(tǒng)依賴性的特點，使三維設計檔案這種電子文件比紙質文件的安全控制難度更大。同時，三維模型無法進行紙質化管理，所有安全控制措施只能在計算機系統(tǒng)中實施，一旦發(fā)生操作失誤、病毒入侵、軟硬件系統(tǒng)故障等事故，就很難確保其安全。

四、元數據對于三維設計檔案管理的適用性

目前，檔案管理已進入電子文件時代，電子文件不僅數量巨大，而且具有對硬件與軟件系統(tǒng)的依賴性、信息存儲要求高、易更改等特點。

隨著互聯網和科學技術及理論的發(fā)展，現階段更多的是采用元數據的方式管理電子資料。如果從更廣義的范圍來講，元數據其實早已存在，已經在傳統(tǒng)的檔案管理中廣泛應用，傳統(tǒng)紙質時代的文件登記簿、文摘、目錄等都可以視為檔案元數據的體現。因為這些元數據描述了檔案內容，同時提供了檔案的背景信息，這些背景信息對檔案的管理、控制以及用戶利用或調取檔案提供了便利。

目前，對三維檔案進行管理的方式之一是物理歸檔，這種方式的弊端較多，除了比較煩瑣、檔案的安全性無法保證之外，還無法滿足數字化電網的建設需求。輸變電工程三維設計和數字化施工的應用，產生了大量的三維設計成果，使檔案的信息存儲載體發(fā)生了巨大變化。三維設計成果資料作為一種特殊的工程檔案，包含三維設計模型、工程信息、地理信息、工程建設數據和設備參數信息等大量重要內容，在電力工程建設和后期運行維護中都具有重要的參考價值和憑證作用，這些都對三維設計檔案管理工作提出了更高的要求。如果將元數據的概念引入三維設計檔案全生命周期管理領域，可將三維設計檔案元數據作為描述檔案各特征的信息集合，詳細描述三維設計檔案的內容、結構與背景信息，跟蹤記錄三維設計檔案的全過程運動。針對輸變電三維設計檔案的特點，可將現有元數據標準與實踐相結合，構建符合三維設計資料特點的元數據標準和體系，輔助三維設計檔案的收集、整理、分析與利用[ 2 ]。

（一）提高三維設計檔案數據的可讀性和質量

通過引入元數據可對三維設計檔案的數據進行標準化、規(guī)范化和有效的描述，大幅提高數據的可讀性和質量，使數據達到高效地共享、交換和使用的目的。通過元數據信息驅動可以實現數據的抽取、轉換到數據的加載全過程管理，即元數據可對數據抽取、轉換和加載進行全過程控制。只需維護元數據信息，就可以自動完成數據抽取、轉換和加載的工作任務，可以保證根據需要，隨時調取輸變電工程的三維設計檔案。

（二）元數據的使用可獨立于技術平臺

元數據的使用獨立于平臺，即使用何種技術平臺對元數據的使用不會產生任何影響。并且若將元數據標準與數據搜索相結合，可大幅度提高數據搜索的效率和準確度，快速定位想要獲得的已歸檔三維設計檔案的信息。因此，只需有效管理和維護元數據，就可支撐用戶通過元數據實現三維設計檔案數據的管理[ 3 ]。

（三）實現三維設計檔案的有序管理

元數據是對信息資源的結構化描述，對數據的組織、描述、發(fā)現、檢索、索引、集成、瀏覽、保存和管理發(fā)揮著極大的作用，可實現數字化資源的從“無序”到“有序”，該核心價值符合三維設計檔案數據管理的要求。電網數字化交付中心自使用以來，已積累了一定數量的三維檔案設計資料，但因命名不統(tǒng)一、存儲不規(guī)范等因素，成為難以檢索、難以整合的數據。

在這一背景下，“三維設計檔案元數據”的理念應運而生[ 4 ]，它在三維設計檔案全生命周期管理過程中扮演著重要角色，可忠實記錄三維設計檔案的形成過程、時間、地點、責任人及重要操作等背景信息，可將元數據納入資料的信息包歸檔，確保三維設計檔案的真實性和原始性，保證三維設計檔案的基本信息可還原、業(yè)務可還原。

參考文獻：

[1]邵軒禹.Z公司基于BIM的建筑項目管理策略研究[D].東南大學.2018.

[2]劉道新，張啟偉，朱承治，等.元數據在電力統(tǒng)計管理系統(tǒng)中的應用研究[J].經濟研究導刊，2018（11）：172-176.

[3]井輝.流程主導的變革管理方法及其集成[J].統(tǒng)計與決策.2008（20）：173-175.

[4]化湘燕.元數據在電力統(tǒng)計管理系統(tǒng)中的應用研究[J].中國科技投資，2018（30）：78.