BIM技术在输变电工程建设与管理中的应用前景

BIM技术在输变电工程建设与管理中的应用前景

薛凯

（河南省电力勘测设计院河南郑州450000）

摘要：文章通过对BIM技术在输变电工程建设与管理中的应用前景分析，以期BIM技术的研究与应用解决输变电工程建设中全寿命周期建设信息收集、传递、共享问题；安全模拟与危险动态识别实现工程建设安全风险预控；互操作性和协作式功能实现工程精细化管理；可视化技术实现输变电工程施工现场可视化监控管理；解决工程建设科技水平不高、效率低、参建各方协调差的问题；BIM技术的应用，实现建筑信息效用的最大化，为我国输变电工程建设助力。

关键词：BIM技术；输变电工程；安全模拟；可视化技术

1.前言

随着输变电工程技术的进步和电力信息技术的支撑，我国输变电工程建设正在由集中控制与信息化管理向智能、环保、高效的方向迈进。BIM技术是从美国发展起来，并逐渐扩展到欧洲、日韩等发达国家，其中，在美国的深入应用最广泛。我国BIM技术前期倾向理论研究，2014年7月1日，住建部《关于建筑业发展和改革的若干意见》明确指出，推进建筑信息模型（BIM）等信息技术在工程设计、施工和运行维护全过程的应用，近几年，BIM技术已在全国各地的项目以及项目全生命周期的各个阶段开始了应用。

2.BIM技术简介

（1）BIM的概念。BIM(BuildingInformationModeling)的概念，目前认可度较高的由美国国家BIM标准（NBIMS）所提出，即BIM是对设施物理和功能性特征的一种数字化表征；是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，为该设施从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；在项目的不同阶段，不同利益相关干系方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业[1]。

（2）BIM模型的三大数据支撑。BIM数据模型含有三个数据标准：工业基础类数据标准，信息交付手册以及术语词典国际框架三个数据标准。①工业基础类数据标准，简称IFC。这一套数据标准，是由国际国标组织统一认证的一套建筑行业的执行标准，而且在建筑行业中的认可程度比较大，应用比较广泛的一个行业标准，通俗的来说IFC标准就是一个数据交换的标准。②信息交付手册，简称IDM。IDM数据标准，是对于一个项目需要进行数据交换的类型和交换的方式进行具体的定义，并且能够确保在信息交换的过程中每一个阶段的使用方向是没有错误的；③术语词典国际框架，简称IFD。IFD主要是用来记录系统中信息的名称和称谓的一个数据词典库。因为语言和地区的差异，许多相同的术语是有许多不同说法的，IFD就是对这些不同的说法进行一个系统的记录、整理，不至于导致在实际应用的时候出现错误，造成不必要的损失。

3.BIM技术应用解决全寿命周期建设信息收集、传递、共享问题

BIM技术是基于软件开发的数字信息传递、共享、协作的一种管理工具，数据收集从设计阶段、招投标阶段、施工阶段直至运维阶段，BIM海量数据信息和智能化、参数化的数据平台能够决当前输变电工程建设各阶段数据信息传递不畅、资料丢失、提取速度慢、不可追溯的问题；BIM应用发展从3D模型建立到4D进度模拟，5D成本计划及nD方向的安全管理、运行维修、全过程信息资料交付、财务决算、投资效益评估等方向探索与发展，BIM强大的融合技术和信息互操作功能将会为输变电工程建立以信息为纽带，建设各阶段各参与方共同协作、分享的全过程数据信息系统。

在输变电工程建设的整个过程中会涉及到非常多的专业，各专业之间从设计开始就需要进行密切配合，才可以确保整个工程施工的顺利进行。在工程实施过程中，从设计、采购、施工、运维各阶段以及项目业主单位、施工单位、设备供应单位、监理单位等各参与单位会产生非常庞大的数据信息，需要提取和共享更多的基于3D信息技术平台的信息，BIM技术建立起一个互操作性和协作式的共享信息数据库，为确保这些信息可以得到安全共享提供了平台，通过共享信息，每一个专业的相关人员可以以自身为基础，提取和交换有针对性的信息用于所属阶段和专业的管理。

4.BIM技术的安全模拟与危险动态识别实现工程建设安全风险预控

工程施工中静态的施工方案与技术分析很难发现安全隐患，在输变电工程建设中如塔吊运行中和相邻机械、建筑之间的运行交叉风险，GIS设备吊装精度要求对吊装方案验证模拟与优化，风险较大模板脚手架的设计与施工等，可利用BIM技术的可视化与智能化与互动性平台，通过方案运行模拟进行风险预控；BIM基于4D-BIM动态模拟及无线射频识别技术集成，可以在施工现场识别动态的危险因素。如输电线路工程中铁塔架立及线路监控，利用无人机视频传送可以实现远程线路监控与危险识别，在现场特殊作业工种人员操作可通过自动识别工人信息进行远程放权作业等，个人认为，BIM技术未来的发展将会利用现有智能手机终端的视频、文件、定位、互动、传输、微信群、QQ群功能，实现工程管理现场最终端的智能化。

5BIM技术互操作性和协作式功能可实现工程精细化管理的需求

互操作性是指不同软件之间实现共享和交换数据的功能，协作需要互操作性做支撑，可靠、开放的项目协作是圆满实现BIM互操作功能，实现数据快速交换的前提。

输变电工程涉及土建、电气、通信等多专业，设计阶段的平面图很难检查出各专业交叉碰撞情况，BIM基于平面设计的3D建模过程是设计阶段各专业信息输入过程，现时也是提前检查各专业在实际实施中是否存在有交叉与碰撞情形的有效办法，并根据建模情况及时对施工图进行完善与修改，有效避免项目实施阶段工程变更与交叉碰撞问题，减少工程变更风险。

工程施工前的图纸审核可通过三维立体模型与平面施工图结合进行，通过立体模型不仅可以直观地建筑构件几何尺寸与工程技术数据，还可以直观地发现在传统二维图纸上难以发现的问题,避免在实际施工中的因图纸问题的窝工与返工，实现BIM平台信息数据和图纸审查的有机结合，提高施工效率，可以减少了返工所造成的不必要损失。

工程施工中基于4D的工程施工过程模拟，方便项目负责人掌握关键工序施工进度，并通过随着工程进度进行的实时模拟与现场实际进度的比较，直观了解当前进度的是否滞后和与其他施工队伍工作面交叉搭接情况；一旦进度滞后，及时做好现场人员、材料、设备计划，进行施工方案比选与优化，调整施工计划，并重新进行进度模拟，以确定合理计划进行现场管理与组织施工，确保工程工期目标实现。

BIM技术互操作性和协作式功能与设计软件与造价软件进行的数据提取与交流，能有效进行工程量数据准确提取与工程造价计算，通过在工程建模阶段或通过设计软件导入BIM信息平台的构件几何数据信息可以方便造价软件工程量提取，避免重复工作，减轻造价人员工作量，加快计算速度，及时进行工程款支付与工程结算，便于项目管理。

6BIM可视化技术可实现输变电工程施工现场可视化监控管理

BIM可视化技术是基于建筑信息模型软件与GIS地理信息系统建立的施工现场进度、质量、安全、现场材料、现场施工现状的可视化系统。2008年，Bansal,V.K.和Pal，Mahesh在地理信息系统（GIS）和建筑信息模型软件的辅助下[2]建立工程施工进度的评价和可视化系统。随后基于GIS和BIM软件的相关研究建立了施工现场可视化模型和建筑供应链可视化系统。

输变电工程建设中利用4D模拟可直观查看项目进度情况，实时进行与现场施工进度的对比，及时调整施工计划，使管理人员能够准确控制关键线路的施工进度，确保工程总体进度，提高管理效率；在质量控制上，可利用4D信息模型虚拟施工技术，对项目的顺序、工种、专业及承包商作业施工进行模拟，避免工序等待和专业交叉，直观了解施工质量控制关键点，减少了工程建设中的窝工与返工；安全控制上，在BIM模型中可以清楚看见临边洞口及多作业交叉危险区域，可对临边洞口作好安全防护，隔离危险区域，对危险区域作到动态更新，实现安全动态控制。

7BIM技术解决工程建设科技水平不高、效率低、参建各方协调差的问题

建筑业多年来一直沿袭传统的管理模式，行业长期存在相关利益人各自为利，工程建设周期内建设各阶段信息传递不畅通，新技术采纳滞后，工作协作效率低等各种问题，BIM互操作技术的应用，是公认的解决建筑业管理弊端的有效措施与工具。

BIM技术作为一种有效的数字信息传递工具，其汇集了工程建设各阶段、各参与建设方的建设信息数据，建立起以信息为媒介的强大的交流、反馈平台，在工程建设的各阶段，可追溯的数据信息更便于建设各方的协调与沟通，为智能、环保、高效的输变电工程建设提供支撑平台。

8结论

BIM研究和应用在全球范围内迎来爆炸式发展，我国BIM技术研究与应用也正紧跟行业技术发展方向，开展建筑生命周期内各个阶段、各专业的技术研究与管理应用，BIM技术的发展将最终完成建设全阶段，多专业、多维向的综合应用，实现建筑信息效用的最大化，为我国输变电工程建设助力。

参考文献

[1]、王广斌，杨洋，聂珂，范美燕，沈慧敏.2002～2012年BIM领域研究现状与演化趋势分析.工程管理年刊中国建筑工业出版社.2014年

[2]、Bansal,V.K.；Pal，Mahesh.Generating,evaluating,andvisualizingconstructionschedulewithgeographicinformationsystems[J].JournalofComputingInCivilEngineering,2008,22(4):233-242

作者简介：

薛凯，男，1968年生，男，汉族，河南省电力勘测设计院高级工程师，主要从事工程设计、工程监理、工程总承包工作。