BIM设计与数字化交付在矿山工程中的应用

BIM设计与数字化交付在矿山工程中的应用

玄静雨

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摘要：BIM技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数字化工具，支持项目各种信息的连续和实时应用，该技术应用于工程设计领域不但能快速、直观地建立多方案动态软模型，实现多方案的比选优化，更主要的是解决复杂空间关系的处理（碰撞问题）以及从模型中提取施工所需的图纸和数据。BIM设计所独有的“所见即所得”、直观、准确、全面、便利等优势已逐渐被项目参与方所认识，并在电力、石化、水利、建筑等方向得到广泛应用。BIM技术在煤炭行业的应用尚处于起步阶段，目前国内煤炭工程大多数仍采用二维平面设计，随着互联网信息技术的飞速发展，煤炭行业已经非常重视BIM技术，并且在很多新建或改扩建的选煤厂项目建设过程中都使用到了该技术。

关键词：BIM设计；数字化交付；矿山工程；应用

引言

随着智能化建设步伐的加速、企业数字化转型升级的快速推进，工程数字化交付作为工程建设与生产运营的信息传递桥梁，已经在各行业广泛推广应用。矿产资源全生命周期工程数字化交付是智能矿山建设的重要环节，意义十分重大，势在必行。矿产资源全生命周期包括矿产资源勘查的普查、详查、勘探[1]，矿产资源开采的生产勘探、采场验收与资源闭坑的六个阶段，它是资源储量随着探采工程不断推进，从推断、控制、探明、采出逐步明确与核销的动态管理过程[2]。矿山是一个传统的劳动密集型企业，受粗放式管理模式的影响，数字化与信息化基础薄弱，虽然近几十年随着矿业建模工具软件的应用，数字化程度有所提升，但信息化水平仍然较低，其主要是由于作业处理与数据处理标准化不够、各阶段信息互联互通不畅、缺乏有效管理体系和支撑平台所造成的。

1.矿山工程的BIM设计

创建项目工作空间与工作组，项目开展BIM设计之前，需在PW平台上建立该项目的协同设计工作组，成员主要由BIM管理员、项目经理、各专业负责人及专业设计人组成。建立项目相关人员的账号，并按照人员职责配置相应的工作权限。同时，根据工程项目的生产工艺布置、建筑特征、建筑类型、平面布置、相关专业等资料，在PW平台上建立该项目的工作空间。为工作空间配置统一的制图环境及制图标准，统计项目需要建设的具体单位工程，分别建立每个单位工程的文件夹，并设置相关专业的工作区。

2.数字化交付

2．1数字化交付平台的功能

数字化交付能够实现模型的轻量化处理、全专业多模型集成浏览、协同校验、精准查询、信息创建和数据同步，满足模型信息向建设施工及运营维护阶段传递和继承的要求。1）模型轻量化服务。工程项目完成BIM建模后其加载了设备、材质等参数和属性信息的工程模型数据量比较大，模型加载速度降低且浏览不流畅，模型轻量化处理是保障运维平台轻量化运行与数据有效传递的重要技术措施。数字化平台通过对模型的纹理图片和模型网格进行合并、压缩等处理，可以实现信息模型轻量化，经过处理后帧速率明显提高，实现了三维场景的高效加载和显示。2）模型浏览功能。通过模型浏览功能可以直观看到工程项目的三维数字化模型。视图左侧的模型结构树不但能查看全厂总装的概览模型，还可以查看到某个建筑甚至建筑内某1台具体设备或建筑构件。右侧属性框同步显示出该建筑的基本特征信息或所选设备的属性信息，如设备名称、编号、厂商、型号规格、特有属性、备注等。属性框界面还能查看与该设备相关联的所有文档，支持浏览器打开或下载到本地。模型浏览还提供了鼠标拾取、量算分析、可视化分析、模型编辑、模糊查询和精准查询等功能。3）批量文件上传。工程项目的模型文件和文档文件都通过批量文件上传功能来实现。在该功能下可以将符合格式及规则的模型文件和文档文件全部上传到平台，而且模型文件或者文档上传后会根据文档编号规则，自动翻译出模型名称和文档名称。4）文件关联。文件关联可以将上传的模型按照数字化交付指定的关联规则关联到相应的文档。如果后期业主对该设备进行了某些维护或操作，也可以手动添加设备的关联文件。例如该设备在某年某月某日进行了维修，可以添加该设备的维修文档，并记录好日期、时间、维修项目、维修方法，维修人员等相关信息。

2.2数字化交付目标与定位

数字化交付目标是打造矿产资源全生命周期管理的数据管理中心与3D集成管控中心，实现勘查阶段、开采阶段之间的信息互联互通，3D可视化与透明化管理，可促进地测工作标准化与数字化，为数字矿山与智能矿山建设服务。矿山数字化与智能化是一个不断发展完善的过程，因此数字化交付定位基于数字化交付开放式云平台进行统一规划，依据数字化交付的阶段目标，结合矿山的实际情况制定分步目标，具体包括：（1）结合勘查与开采过程，明确交付过程、交付流程、交付内容、规范其数字化建模标准，助力地质工作标准化与智能化；（2）实现地质勘查、矿山生产地测过程的信息集成融合，互联互通，实现矿产资源模型、开采模型管理3D可视化，过程与过程信息透明化；（3）为矿产资源管理提供模拟仿真分析平台，逐步规范、优化地测工艺，促进地测工作智能化升级；（4）各个阶段动态管理的同时，提供各个阶段比对分析及其智能化分析。

2.3工作协同

项目空间管理:该平台支持多个项目的空间管理功能，包括为不同项目定义的不同交付内容、项目角色和成员组管理、成员之间共享文档、图形和模板，以及满足基于文件的通信需求、协调交付内容协同合作文件编辑:云端会立即储存多个线上协同合作人员所做的变更，而无需外挂程式，以支援浏览器端提供的文件格式。它具有文字编辑、高相容性构成、多终端支援、注解和修订功能等功能。线上协同合作检阅:支援图面注解、模型、PDF文件、Office文件、支援多个注解注解、在当事人之间进行视觉化沟通，以及解决问题追踪。消息通知和项目动态:提供多通道即时警报，如手机短信、Web端、移动终端消息推送等。对话框中，查看动态项目更新，并记录各种操作以帮助确定需求来源。工作流管理:支持自定义工作流，提供各种常用模板，并支持自定义表单。提供加载、关联、验证、质量审核、审批和发布信息等功能的标准审批流程。

结束语

采用BIM协同设计及数字化交付技术，实现矿山工程项目的数据文档由单一的竣工文档管理向全生命周期的数据文档管理转变；在建设物理矿山的同时，建立数字化矿山，并具有历史追溯、施工模拟、关联检索、综合报表、运行维护管理、数据分析等功能，实现了项目的“数字孪生”，且全生命周期数据可向下游应用无限扩展延伸。并能够为智能煤矿的建设提供基础模型，是未来智能化煤矿建设不可或缺的一个方面，具有较好的应用前景。

参考文献

［1］王忠鑫，孙鑫，王金金，等．基于BIM的智慧露天矿协同工作平台架构与关键技术［J］．煤炭科学技术，2019，47（10）：36－42．

［2］孙再征．BIM技术在选煤厂设计中的应用［J］．选煤技术，2020（3）：70－73．

［3］李少宁．BIM技术在鹿台山选煤厂设计过程中的应用［J］．煤炭加工与综合利用，2020（9）：30－32．

［4］赵亮．基于BIM的三维协同设计技术在煤矿设计企业中的应用［J］．煤炭工程，2017，49（6）：29－31．

［5］周兴东．电厂三维设计系统的应用分析［J］．云南电力技术，2001（S1）：42－44．

［14］李茂江，邵刚，陈晓玲．基于BIM的数字化交付技术在办公建筑项目中的应用［J］．项目管理技术，2021，19（6）：109－114．