基于信息化技術(shù)的輸變電工程智能化算量

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院 江蘇 南京 210000

正文：

1 引言

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是指通過對工程項(xiàng)目幾何、屬性、材質(zhì)等數(shù)據(jù)的提取和集成，創(chuàng)建并利用數(shù)字化模型，對在建項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等全過程進(jìn)行管理和優(yōu)化的方法和技術(shù)[1]。BIM技術(shù)不僅可用于三維建模和建筑性能分析，也可用于施工指導(dǎo)、造價(jià)管控等，在項(xiàng)目的全壽命周期中都具有廣泛的運(yùn)用。

造價(jià)管控是BIM應(yīng)用的重點(diǎn)，也是基于BIM 的建設(shè)工程項(xiàng)目的重要環(huán)節(jié)。王廣斌等（2009）提出了基于BIM技術(shù)的工程項(xiàng)目成本核算理論[2]。林韓涵等（2015）通過分析并改進(jìn)Revit中的工程量計(jì)算規(guī)則，開發(fā)出附加在Revit中的算量軟件，并能夠輸出符合我國清單規(guī)范的構(gòu)件工程量[3]?？傮w而言，從理論到實(shí)踐，現(xiàn)有基于BIM技術(shù)進(jìn)行造價(jià)管控的研究已經(jīng)形成了一個(gè)較為完善的體系。

輸變電工程投資規(guī)模大、施工難度高，其造價(jià)不僅涉及一般民用建筑，還包括發(fā)電工程和變配電工程等專業(yè)知識[4]。劉睿等（2015）通過問卷調(diào)研，得出BIM技術(shù)在電力工程造價(jià)領(lǐng)域應(yīng)用推廣的關(guān)鍵成功因素是BIM造價(jià)軟件的功能、推廣所需的環(huán)境支撐和實(shí)施所需的條件支撐[5]。許燕（2015）和劉宏志等（2016）通過分析BIM技術(shù)在輸變電工程中應(yīng)用的可行性，制定了推廣策略[5][6]。目前，BIM技術(shù)在輸變電工程造價(jià)領(lǐng)域的應(yīng)用還處在探索階段，相關(guān)研究還有待深入。

本文基于Revit與BSL軟件，以我國電力建設(shè)工程預(yù)算定額計(jì)算規(guī)則為依據(jù)，通過建立兩種軟件之間的數(shù)據(jù)映射，實(shí)現(xiàn)輸變電工程量在BSL中的自動化計(jì)量，最終提高輸變電工程造價(jià)的效率和準(zhǔn)確性。

2 工程算量問題分析

Revit是國內(nèi)廣泛應(yīng)用的算量軟件，工程量的提取具有非常高的精度，但體積扣減規(guī)則和明細(xì)表功能不符合我國清單計(jì)價(jià)規(guī)范要求。并且輸變電工程定額子目內(nèi)容繁多、工程量計(jì)算復(fù)雜，Revit中又缺乏相應(yīng)的電氣設(shè)備族庫，試圖內(nèi)嵌電力定額計(jì)算規(guī)則到Revit模型中存在不小的難度[5]。

本文采取了基于Revit平臺的電力工程量3D計(jì)算軟件BSL。該軟件專為電力行業(yè)研發(fā)，符合《電力建設(shè)工程預(yù)算定額》（2013年版）、《國家電網(wǎng)公司輸變電工程工程量清單計(jì)價(jià)規(guī)范》（2014年版）和《國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集》（11G101標(biāo)準(zhǔn)）對于工程量計(jì)算的規(guī)定和要求。與傳統(tǒng)算量軟件相比，BSL可直接導(dǎo)入輸變電工程Revit模型，無需二次翻模，不存在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題。并且通過向BSL中映射Revit模型的屬性信息，可實(shí)現(xiàn)模型導(dǎo)入后的智能化算量，有效提升輸變電工程算量效率與管理水平。

3 基于Revit與BSL的輸變電工程智能化算量框架

3.1 建設(shè)工程項(xiàng)目智能化化算量實(shí)現(xiàn)方案

建設(shè)工程項(xiàng)目造價(jià)主要分為兩個(gè)過程，首先是工程量計(jì)量，其次是基于工程量計(jì)量結(jié)果的工程計(jì)價(jià)。工程量計(jì)量不僅是工程計(jì)價(jià)的基礎(chǔ)，也是工程造價(jià)計(jì)算結(jié)果是否準(zhǔn)確的關(guān)鍵。目前，基于BIM平臺的工程量計(jì)量設(shè)計(jì)方案是BIM在建設(shè)工程造價(jià)領(lǐng)域應(yīng)用推廣最理想的方案，也是其最終要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。具體實(shí)現(xiàn)思路是首先建立BIM工程模型，其次利用BIM技術(shù)提取工程量，并通過將提取到的工程量導(dǎo)入到造價(jià)軟件中，實(shí)現(xiàn)工程造價(jià)的計(jì)算。

在本文中，Revit族庫是后期利用BSL軟件實(shí)現(xiàn)自動化算量的基礎(chǔ)。因此，首先可利用Revit軟件創(chuàng)建適用于我國輸變電工程造價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的BIM模型以及對各族庫添加特有的參數(shù)信息，接著導(dǎo)入電力工程量自動化計(jì)算軟件BSL便可直接獲取BIM模型的各類信息，從而依據(jù)一定的規(guī)則實(shí)現(xiàn)輸變電工程的自動化算量。

3.2 BSL軟件的自動化算量實(shí)現(xiàn)框架

利用Revit創(chuàng)建完成輸變電工程BIM模型后，為了實(shí)現(xiàn)BSL軟件的自動化算量，需要將Revit模型的屬性信息，包括軸網(wǎng)信息、標(biāo)高信息以及各圖元的名稱、幾何和參數(shù)化信息等，按照一定的映射規(guī)則導(dǎo)入BSL軟件中。其中幾何信息表示圖元的長寬高等尺寸數(shù)據(jù)，參數(shù)化信息表示圖元的鋼筋配筋、做法和材質(zhì)數(shù)據(jù)等。Revit模型的軸網(wǎng)信息、標(biāo)高信息以及各圖元的名稱、幾何信息向BSL軟件中的映射保證了二者建模數(shù)據(jù)的一致性。各圖元的參數(shù)化信息向BSL軟件中的映射保證了工程算量數(shù)據(jù)的一致性。

4 基于Revit與BSL的輸變電工程智能化算量信息構(gòu)建

4.1 BSL的算量模塊

BSL軟件主要包括四大算量模塊：圖形抽筋、土建、鋼構(gòu)和裝修算量模塊。各模塊包含的構(gòu)件或工程類別如下表所示。同一模塊內(nèi)的構(gòu)件或工程在進(jìn)行算量時(shí)所需的屬性信息大致相同，因此Revit向BSL映射的信息設(shè)置規(guī)范和邏輯規(guī)范也基本相同。

表1 BSL算量模塊明細(xì)

4.2 屬性信息設(shè)置和映射流程

Revit中缺少針對各類圖元的工程計(jì)量信息，但其自帶的“共享參數(shù)”功能可以彌補(bǔ)這一缺陷。該功能可以為各類圖元添加尚未定義的屬性信息，同時(shí)此類共享參數(shù)可以在明細(xì)表中予以計(jì)量。因此，為了使Revit模型中有關(guān)算量的信息與BSL保持一致，可利用Revit的“共享參數(shù)”功能，進(jìn)行屬性信息的設(shè)置?；镜脑O(shè)置和映射流程如圖1所示：

圖1 信息設(shè)置和映射流程

4.3 示例

以下以圖形抽筋算量模塊中的框柱構(gòu)件為例說明輸變電工程Revit模型算量的屬性信息設(shè)置規(guī)則以及與BSL軟件中相同圖元的映射規(guī)則。

根據(jù)《電力建設(shè)工程預(yù)算定額計(jì)算規(guī)則（2013年版）》，框柱在進(jìn)行圖形抽筋算量時(shí)所需的屬性信息如下表所示：

表2 框柱構(gòu)件的屬性信息

(1) 直接添加名稱、截面寬、截面高、頂標(biāo)高、底標(biāo)高信息

在Revit中打開框柱構(gòu)件的編輯類型，重命名該構(gòu)件為“KZ-1”；設(shè)置尺寸標(biāo)注，其中“b”與BSL軟件中“截面寬（B邊）”對應(yīng)，“h”與“截面高（H邊）”對應(yīng)；在Revit中，框柱構(gòu)件的屬性窗口已包括底部標(biāo)高、底部偏移、頂部標(biāo)高和頂部偏移等信息，因此只需將這些信息映射到BSL中，其規(guī)則為：“底部標(biāo)高+底部偏移”對應(yīng)BSL中的“底標(biāo)高”，“頂部標(biāo)高+頂部偏移”對應(yīng)“頂標(biāo)高”。

(2) 添加共享參數(shù)

框柱構(gòu)件的全部縱筋、角筋、B邊一側(cè)中部筋、H邊一側(cè)中部筋、箍筋、肢數(shù)等信息在Revit模型中并不存在，因此利用“共享參數(shù)”功能添加。

i.創(chuàng)建共享參數(shù)文件及新參數(shù)組

點(diǎn)擊管理選項(xiàng)卡中的共享參數(shù)命令，創(chuàng)建“輸變電工程自動化算量”文件，用以存放輸變電工程中為各圖元添加的所有共享參數(shù)信息。其次，在該文件下新建新參數(shù)組并命名為“柱”，用以歸類框柱信息。

圖2 創(chuàng)建共享參數(shù)文件

ii.創(chuàng)建屬性信息

以角筋為例，點(diǎn)擊新建按鈕，在彈出的對話框中依次輸入名稱、規(guī)程和參數(shù)類型。至此，角筋的共享參數(shù)創(chuàng)建完成。重復(fù)以上步驟，創(chuàng)建其余屬性信息。

圖3 創(chuàng)建角筋的屬性信息

iii.添加共享參數(shù)至項(xiàng)目中

點(diǎn)擊管理選項(xiàng)卡中的項(xiàng)目參數(shù)命令，在參數(shù)屬性界面選擇共享參數(shù)并點(diǎn)擊選擇按鈕，在彈出的共享參數(shù)對話框中選擇需要添加的參數(shù)組及其中參數(shù)。此處以添加“B側(cè)一邊中部筋”為例，如圖4所示。確定后，選擇為實(shí)例參數(shù)，參數(shù)分組方式為“鋼筋集”，同時(shí)在類別中勾選所添加共享參數(shù)族的類別，此處框柱勾選為“結(jié)構(gòu)柱”類別，如圖5所示。以此類推，將其他屬性信息添加到結(jié)構(gòu)柱中。至此，框柱構(gòu)件的共享參數(shù)添加完成。

圖4 添加參數(shù)組及其中參數(shù)

圖5 參數(shù)數(shù)據(jù)及類別設(shè)置

5 應(yīng)用分析

為了驗(yàn)證本文提出的基于信息化技術(shù)的輸變電工程智能化算量方案的效果，采用揚(yáng)州某變電站工程進(jìn)行計(jì)量。本工程有繼電器小室3座，主控通信樓1座，為框架結(jié)構(gòu)，總建筑面積1495.3m2。針對該工程中的主控通信樓，依次進(jìn)行建模、屬性信息輸入、導(dǎo)入BSL自動化算量。

首先依據(jù)已有的工程圖紙?jiān)赗evit中進(jìn)行建模并添加相關(guān)屬性信息。其次導(dǎo)入BSL進(jìn)行智能化算量。兩種軟件之間的映射規(guī)則可在BSL中查看，如圖6所示。

圖6 Revit與BSL的映射規(guī)則

點(diǎn)擊匯總計(jì)算，BSL即可自動生成符合電力工程量計(jì)算規(guī)范的構(gòu)件計(jì)算表，其中土建部分的定額工程量構(gòu)件計(jì)算表如圖7所示。由于Revit具有很高的工程量提取精度，配以符合我國規(guī)范的映射規(guī)則，即可實(shí)現(xiàn)BSL準(zhǔn)確、快速的工程量提取。

圖7 土建部分定額工程量

6 結(jié)論

本文借助于Revit以及電力工程量專業(yè)計(jì)量軟件BSL，通過兩種軟件之間的信息映射，實(shí)現(xiàn)了輸變電工程工程量的快速自動化提取，提高了輸變電工程量計(jì)算的效率與準(zhǔn)確性，降低了電力企業(yè)的造價(jià)管理成本與預(yù)算風(fēng)險(xiǎn)，并為BIM技術(shù)在輸變電工程造價(jià)管控中的應(yīng)用提供了新的思路。未來，基于本文方案導(dǎo)出的工程量可通過構(gòu)件編碼匹配自動套取定額進(jìn)行組價(jià)，實(shí)現(xiàn)輸變電工程的自動化計(jì)量計(jì)價(jià)，為推動基于BIM的輸變電工程全壽命周期造價(jià)管控提供良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。