基于BIM技术的充电站施工过程安全管理研究

基于 BIM技术的充电站施工过程安全管理研究

张潇

南京华润能源有限公司，江苏省 南京市 211000

摘要：电动汽车充电站的施工过程，涉及多种建筑工程施工信息的融合，施工过程安全隐患较多；BIM 技术由于其信息融合能力及过程可视化仿真能力已广泛应用于施工过程进行安全管理。本文结合实际工程案例分析了BIM技术的充电站施工过程安全管理，以供参考。

关键词： BIM技术；充电站施工；安全管理；研究

引言

新能源汽车作为全球金融危机过后新一轮经济增长的突破口和实现交通能源转型的根本途径，已成为世界各主要国家和汽车制造厂商共同的战略选择，全球汽车产业进入了全面的交通能源转型时期，电动汽车进入了加速发展的新阶段。新能源汽车充电设施作为城市基础配套设施，也迎来发展的战略机遇期。为了加快充电站的建设，我国政府制定了一系列的政策以指导充电基础设施建设。充电站的施工过程，不仅涉及到传统建筑土建工程施工、低压电气工程等要素，同时也涉及到高压变换电设备施工、充电专用设备、信息采集系统及人机防护装置等的施工，涉及多个学科及多种建筑工程施工信息的融合，施工过程复杂，安全隐患较多。如何采取有效手段，制定合理的充电站施工方案，保障施工过程安全，有效防范安全事故，具有重要的现实意义。

1、充电站施工过程的特点

充电站施工过程不仅涉及到传统建筑施工的要素，而且涉及电力工程施工、高压变电设备施工、高压大电流电缆施工、多种专用设备施工等，因此呈现独有的施工特点：①专业跨度大。充电站的建设施工属于专用基础设施施工，施工过程涉高低压电气、土建、配电、配线、消防、安防等领域，专业跨度较大。②人员素质要求高。充电站的施工过程要求施工人员不仅具备土建，水电等传统施工技

术，而且需要具备或了解相应的充电站公共设施施工法律法规及电气、配线、电磁防护、防水绝缘、信息系统等方面的知识，素质要求较高。③需要多工种协同交叉施工。充电站施工过程，常常出现多工种同时施工或交叉施工的情况，施工过程需要多个工种交接或多次交接完成。④专业设备多。充电站施工过程涉及的充电系统、监控系统、支付系统、配电系统、防护系统等所需专业设备较多，安装调试过程复杂，且占施工过程的周期也较长，存在的安全隐患也较多。⑤安全风险高，管理难度大。充电站施工过程涉及的专业、设备众多，特别是涉及到各种高低压电气施工调试。因此，存在的安全因素复杂，施工过程安全风险高，管

理难度大。

2、充电站施工建设

针对新能源汽车发展趋势，结合各服务区用电实际情况，本次公交充电站建设按照“配电设备独立增容、充电设施制式统一、车桩一体智能运维”的原则，按照统一标准开展建设运营，具体方案如下：

2.1 配电方案

公交充电站配置2台户外箱变(其中1台为箱变充电堆)，建设符合国标规定。配电系统采用干式低损耗非晶合金变压器，高压侧采用单路常供，单母线接线方式，低压侧采用单母线接线方式，同时设置低压备用电源。配电系统包括高压开关柜、变压器、低压开关柜、无功补偿装置、有源滤波装置和微机测控装置、配电监控等部分。

2.2 充电设备配置

公交充电站配备最大充电功率为360kW的直流充电桩；每个充电桩配备2把充电枪，可实现均充或单充等柔性充电功能。直流充电桩整体配置在现场停车位旁，露天安装。充电堆柜内配置有充电控制器，通讯模块等设备，带有充电电缆和国标9孔充电插头或插座。

2.3 视频监控系统

考虑到公交场站司乘流量大，为强化现场监管，需要安装视频监控系统。系统采用数字硬盘录像，不仅存储费用低、效率高，而且具有网络传输和循环存储等优点。与此同时，系统可实现与防盗报警等系统联网联动，及时准确地反馈现场信息，为报警事件提供充分可靠的依据。具体方案根据现场勘验后确定。

图1 监控系统结构图

2.4 膜结构顶棚

考虑充电设施全天候工作的实际，为保障充电安全性，在充电区域宜安装顶棚。顶棚采用膜结构设计，主体框架材质选用高频焊管焊接，膜布采用PVC膜材，表面涂有PVDF涂层，高强度钢丝拉绳能够承载1570MPa。本项目中每个站点根据充电车位数（充电桩数*2）建设相应的膜结构顶棚，每个充电车位按照24㎡（长6米，宽4米）计。

图2 膜结构顶棚剖面图

2.5 消防设备

小型灭火器是控制初期火灾和扑灭小型火灾的最有效设备，充电站内建筑物的灭火器可按现行国家标准《建筑灭火器配置设计规范》GB50140进行配置。

根据GB50966-2014《电动汽车充电站设计规范》、GB50966-2014《电动大巴充电站设计规范》、GB50140-2015《建筑灭火器配置设计规范》的要求，对于公交车充电站的火灾危险等级应按轻危险等级配置灭火器（不考虑插电式混合动力汽车进入）。

一个计算单元内配置的灭火器数量不得少于2具。

各站点根据国标要求，配备沙盒、推车式灭火器和手提式灭火器等。

2.6 防雷方案

（1）充电站的防雷接地、防静电接地、电器设备工作接地以及保护接地应共用一套接地装置，且接地电阻不得大于4 Ω。

（2）充电站内的建（构）筑物应根据建筑物防雷设计规范GB50057-2010中的防雷等级做好防直击雷的措施。建筑物防直击雷措施应采用在建筑物上安装接闪器、接闪带或接闪杆。

（3）接闪器、接闪带的敷设应按照规定沿屋角、屋脊和檐角等易受雷击的部位敷设，并根据防雷等级在这个屋顶组成一定规格的避雷网，避雷网应和建筑物顶部其他金属物体连接成为一个整体。

（4）当在充电站建筑物周边的无钢筋的闭合条形混凝土基础内敷设人工基础接地极时不得采用铝导体作为接地。

3 基于BIM 的充电站施工过程安全管理体系的构建

3.1 人员管理

基于BIM 平台的人员管理主要包括：人员的安全教育、施工前的操作培训、项目施工方案培训、施工人员安防培训、施工过程人员的素质评估及管理等。主要利用BIM的可视化及模拟性功能，在施工前对施工人员进行安全可视化的教育，从视觉上了解整个施工过程的流程方案、施工细节及可能存在的安全隐患及相应的预防措施。同时针对每个施工人员建立独立档案，进行跟踪记录、素质评估、岗位匹配度管理，以保障施工过程的安全。

3.2 施工过程危险源的管理

充电站施工过程涉及的施工材料较多，施工工序较复杂，因此需要借助BIM 平台的信息数据库、模型数据库对施工过程的现场信息、材料信息、充电设备信息、配电设备信息进行提取，明确其失效模式及可能存在的危险，并结合脚手架模型、充电桩模型、线缆模型等的特征，采用模拟施工识别施工过程中的危险源并分类进行管理。

3.3 安全施工方案管理

充电站安全施工方案的管理过程包括施工组织方案制定、施工方案模拟实施、施工过程危险源识别及制定相应的防护措施、组织方案可行性评估的循环优化过程。通过BIM 平台的4D 或5D 可视化虚拟施工，可以直观的了解整个组织方案的实施流程、工段交接细节、高低压配线走向、充放电设备安装调试信息、过程工器具的操作空间等，进而识别施工过程的危险源，并制定相应的预防措施。通过对优化后的施工组织方案进行评估确认是否满足项目及安全施工的要求，如存在风险则进行新一轮的施工方案优化，以保障实际执行的施工组织方案同时满足项目设计要求及施工可行性、安全性要求。

3.4 施工过程动态监控及安全施工流程管理

施工过程动态监控及安全施工流程管理是充电站施工安全管理中的重要环节。基于BIM 的信息集成技术及开放式接口，可以通过现场视频、远程监控等手段方便的对现场实时施工信息进行采集、分析及过程管理。同时，通过数字化手段，将充电站施工过程中的作业流程、工艺档案、充放电设备调试顺序、工种入场出场交接清单等电子化，并进行集中式管理，分级审批，进而达到对施工流程安全管理的目的。

3.5 施工安全案例数据库管理

以BIM 集成平台为依托，通过对充电站施工过程安全案例信息如充电专用设备的安装调试过程的失效模式信息、工器具实用过程的安全事故等进行收集、归纳、整理，并以数据库的方式保存，不仅方便档案文件保管、安全施工知识积累，而且为后续施工人员安全培训，施工组织方案制定等提供了素材和参考，以避免后续施工过程出现同样的安全事故。

4、结语

新能源汽车行业的发展关乎到国家汽车战略的重大转型，充电站业务做为新能源汽车的配套服务业务，在近年来也得到了快速发展，集团也将该业务列为华润燃气试点探索的新业务之一。BIM 技术由于其信息融合能力及过程仿真能力已广泛应用于复杂的施工过程，对施工过程进行管理，保障施工过程安全。本文构建了基于BIM 的充电站施工过程安全管理体系，从充电站施工过程中人员管理、施工过程危险源的管理、安全施工方案管理、施工过程流程管理、安全案例管理等方面介绍了具体的管里内容及方法，为制定充电站安全施工组织方案、保障充电站施工过程安全及完善BIM 技术在施工过程安全管理方面的应用提供了参考。

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