基于GIM 模型的架空輸電線路智能算量研究

魏惠敏

（北京洛斯達(dá)科技發(fā)展有限公司，湖北 武漢430073）

1 項(xiàng)目背景

現(xiàn)狀一：現(xiàn)有的造價(jià)編制依賴手工，編制過(guò)程中耗時(shí)最多、費(fèi)力最大、最易出錯(cuò)的“算量”步驟自動(dòng)化程度很低，工程量計(jì)算主要依靠手工，效率低且準(zhǔn)確度差，工程的結(jié)余率水平一直比較高。

現(xiàn)狀二：造價(jià)評(píng)審由于缺乏大數(shù)據(jù)和專業(yè)軟件支撐，造價(jià)指標(biāo)合理區(qū)間的判斷主要依賴評(píng)審人員個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，但評(píng)審人員專業(yè)素質(zhì)參差不齊，容易導(dǎo)致造價(jià)合理性判斷流于形式，且人工評(píng)審過(guò)程自動(dòng)化程度低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

現(xiàn)狀三：當(dāng)前電網(wǎng)工程造價(jià)數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)于各類不同的應(yīng)用系統(tǒng)中，缺乏統(tǒng)一的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)收集平臺(tái)，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)不緊密，數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象比較嚴(yán)重，工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集、填報(bào)和校核需要耗費(fèi)基層造價(jià)專業(yè)人員大量的時(shí)間和精力，且受數(shù)據(jù)收集、填報(bào)人員專業(yè)素質(zhì)和責(zé)任心等因素影響，造價(jià)分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和質(zhì)量缺乏保障。

為滿足輸變電工程三維設(shè)計(jì)的需要，統(tǒng)一模型架構(gòu)和數(shù)據(jù)交互格式，實(shí)現(xiàn)工程全壽命周期數(shù)據(jù)共享，國(guó)家電網(wǎng)編制了《輸變電工程三維設(shè)計(jì)模型交互規(guī)范》等七項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。輸變電工程三維設(shè)計(jì)GIM 模型以輸變電工程各相關(guān)信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用三維數(shù)字化技術(shù)建立的工程信息集合，具備完整性、關(guān)聯(lián)性、一致性、唯一性、擴(kuò)展性等特點(diǎn)，滿足可視化、可分析、可編輯、可出圖等工程全壽命周期應(yīng)用需求。

如有專業(yè)軟件能夠根據(jù)*.GIM 文件一鍵式智能生成工程量數(shù)據(jù)，將大幅減輕技經(jīng)人員的工作負(fù)擔(dān)，同時(shí)提高工程造價(jià)的精準(zhǔn)水平。本文旨在基于三維設(shè)計(jì)模型GIM 對(duì)架空輸電線路智能算量方法及算量可行性進(jìn)行研究。

2 算量技術(shù)路線

2.1 計(jì)價(jià)體系與三維設(shè)計(jì)研究

研究輸電線路估算、概算、預(yù)算、招標(biāo)控制價(jià)、投標(biāo)報(bào)價(jià)、竣工結(jié)算報(bào)表的定額規(guī)范和清單規(guī)范，梳理兩種計(jì)價(jià)體系規(guī)則。三維設(shè)計(jì)模型的顆粒度和屬性準(zhǔn)確性影響工程量計(jì)算準(zhǔn)確性，梳理三維設(shè)計(jì)模型（GIM）數(shù)據(jù)的分層關(guān)系和屬性，將現(xiàn)有的三維設(shè)計(jì)規(guī)范與計(jì)價(jià)體系對(duì)比分析。

2.2 三維設(shè)計(jì)和技經(jīng)濟(jì)映射研究

通過(guò)對(duì)比技經(jīng)算量體系的信息要求和現(xiàn)有三維設(shè)計(jì)模型規(guī)范中提供的信息，提煉三維設(shè)計(jì)構(gòu)件與技經(jīng)算量構(gòu)件，算量構(gòu)件作為技經(jīng)體系的基本單元，將實(shí)現(xiàn)與三維設(shè)計(jì)模型關(guān)聯(lián)，建立GIM 模型和兩種算量體系的映射規(guī)則。將技經(jīng)算量體系的項(xiàng)目提煉為43 類算量業(yè)務(wù)構(gòu)件，包括：尖峰、基面、底盤、套筒、卡盤、拉線盤、混凝土裝配式基礎(chǔ)、基礎(chǔ)墊層、現(xiàn)澆基礎(chǔ)、基礎(chǔ)聯(lián)系梁、保護(hù)帽、巖石錨桿基礎(chǔ)、灌注樁基礎(chǔ)、樹根樁基礎(chǔ)、預(yù)制樁基礎(chǔ)、鋼管樁基礎(chǔ)、挖孔樁基礎(chǔ)、排洪溝、擋土墻、護(hù)坡、接地體、接地極、接地模塊、基礎(chǔ)永久圍堰、地腳螺栓、插入式角鋼（或鋼管）、鋼環(huán)、混凝土桿、鋼管桿、塔、拉線、防墜落裝置、避雷線、導(dǎo)線、OPGW、絕緣子串、防震錘、間隔棒、重錘、阻尼線、阻冰環(huán)、跳線、跨越。梳理算量構(gòu)件類型、屬性項(xiàng)、屬性值類型、枚舉值、工程量代碼等，進(jìn)一步梳理各類構(gòu)件的定額匹配規(guī)則和清單匹配規(guī)則。定額匹配規(guī)則包括［業(yè)務(wù)構(gòu)件類型］、［屬性項(xiàng)］、［屬性值條件］、［工程量代碼］、［匹配定額］、［對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目劃分］；清單匹配規(guī)則包括［業(yè)務(wù)構(gòu)件類型］、［屬性項(xiàng)］、［屬性值條件］、［清單編碼］、［項(xiàng)目名稱］、［項(xiàng)目特征］、［對(duì)應(yīng)屬性項(xiàng)］、［計(jì)量單位］、［工程量代碼］、［對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目劃分］。

梳理架空輸電線路三維設(shè)計(jì)模型規(guī)范，提煉桿塔組、導(dǎo)體組、交叉跨越組共10 類三維設(shè)計(jì)構(gòu)件：桿塔、基礎(chǔ)、絕緣子串、導(dǎo)線、地線、跳線、間隔棒、防震錘、導(dǎo)體及金具、交叉跨越物。

映射規(guī)則的梳理和建立是本研究中非常關(guān)鍵也是工作量最大的一個(gè)環(huán)節(jié)。通過(guò)從三維設(shè)計(jì)構(gòu)件到算量構(gòu)件的一對(duì)一直接映射、一對(duì)多約束映射、虛擬構(gòu)件間接計(jì)算、其他補(bǔ)充設(shè)計(jì)材料計(jì)算等方法建立兩類構(gòu)件的映射關(guān)系。

圖1 塔組構(gòu)件映射示意圖

2.3 基于GIM 規(guī)范及技經(jīng)算量需求的GIM 校核

融合清單算量的項(xiàng)目特征，套定額屬性，提煉算量業(yè)務(wù)構(gòu)件必須屬性項(xiàng)?；诟麟娏υO(shè)計(jì)院導(dǎo)出的三維設(shè)計(jì)模型成果普遍存在的基礎(chǔ)丟失、模型屬性缺失、模型屬性錯(cuò)誤，開發(fā)程序自動(dòng)讀取解析三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)模型，依據(jù)三維設(shè)計(jì)模型規(guī)范和技經(jīng)映射對(duì)屬性要求，校核三維設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)的規(guī)范性，檢測(cè)和定位不滿足規(guī)范的數(shù)據(jù)項(xiàng)。采用校核工具+人工檢核的方式對(duì)實(shí)驗(yàn)工程出具模型檢測(cè)報(bào)告，并作為修改完善GIM 模型的依據(jù)。

2.4 基于三維設(shè)計(jì)模型（GIM）自動(dòng)算量

開發(fā)自動(dòng)化程序以輸電線路三維設(shè)計(jì)模型*.gim 為入口，解析模型信息，生成三維設(shè)計(jì)構(gòu)件，依據(jù)映射關(guān)系實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)構(gòu)件到算量構(gòu)件的文件轉(zhuǎn)換，分別按預(yù)算定額算量規(guī)則和清單算量規(guī)則匹配預(yù)算定額工程量和清單工程量。根據(jù)GIM 文件信息，輸出符合預(yù)算、清單控制價(jià)等要求的工程量報(bào)表。能輸出開放式xml 格式文件，打破數(shù)據(jù)壁壘。

輸電線路算量技術(shù)流程如下圖所示：

圖2 輸電線路算量技術(shù)流程圖

3 算量結(jié)果分析

依托國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司的科研課題，選用湖南古亭-橫店村220kV 線路作為實(shí)驗(yàn)工程進(jìn)行概算定額可算性分析。本次研究包括輸電線路工程定額第3 章基礎(chǔ)工程、第4 章桿塔工程、第5 章架線工程、第6 章附件工程，由于時(shí)間問(wèn)題暫未對(duì)第1 章工地運(yùn)輸、第2 章土石方工程、第7 章電纜工程進(jìn)行分析。

鑒于湖南省絕大部分輸電線路三維設(shè)計(jì)軟件為道亨架空輸電線路三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)，因此，本實(shí)驗(yàn)工程也選用道亨平臺(tái)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，對(duì)于三維設(shè)計(jì)模型（GIM）中沒(méi)有，設(shè)計(jì)軟件中能提供的信息，與道亨合作開發(fā)補(bǔ)充材料單。對(duì)實(shí)驗(yàn)工程概算定額項(xiàng)目進(jìn)行分析，分為GIM 可算、補(bǔ)充材料單可提供、設(shè)計(jì)階段無(wú)法對(duì)應(yīng)或確定、設(shè)計(jì)無(wú)此模型、挖方定額、運(yùn)輸定額、電纜工程定額7種情況，按架空線路工程六大項(xiàng)目維度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，架空輸電線路定額可算率高達(dá)49.26%。詳細(xì)計(jì)算結(jié)果如下：

表1 架空輸電線路GIM 算量結(jié)果統(tǒng)計(jì)

試點(diǎn)工程概算定額項(xiàng)共136 項(xiàng)，其中，GIM 可算67 項(xiàng)，占比49.26%；道亨GIM 補(bǔ)充材料單可提供5 項(xiàng)，占比3.68%；設(shè)計(jì)階段無(wú)法對(duì)應(yīng)或確定項(xiàng)10 項(xiàng)，占比7.35%；三維設(shè)計(jì)無(wú)此模型項(xiàng)4項(xiàng)，占比2.94%；挖方定額24 項(xiàng)，占比17.65%；運(yùn)輸定額24 項(xiàng)，占比17.65%；電纜工程定額2 項(xiàng)，占比1.47%。

實(shí)驗(yàn)工程設(shè)計(jì)文件說(shuō)明：

（1）設(shè)計(jì)文件由湖南送變電勘察設(shè)計(jì)咨詢有限公司提供，并提供設(shè)計(jì)修改及咨詢服務(wù)；

（2）設(shè)計(jì)文件刪除利舊的設(shè)施，保留本工程新建的設(shè)施以供算量，如桿塔保留新建的104 基；

（3）道亨對(duì)GIM 到導(dǎo)出程序進(jìn)行完善，解決基礎(chǔ)數(shù)量缺失，部分基礎(chǔ)屬性錯(cuò)誤等問(wèn)題，并提供最終GIM 以供算量；

（4）道亨導(dǎo)出補(bǔ)充材料單，提供接地體、基礎(chǔ)保護(hù)帽、基礎(chǔ)墊層相關(guān)數(shù)據(jù)。

GIM 定額算量結(jié)果說(shuō)明：

（1）由于設(shè)計(jì)文件和概算表制作時(shí)期不同，所以計(jì)算出來(lái)的量會(huì)與概算表存在差異；

（2）桿塔基礎(chǔ)、導(dǎo)地線、絕緣子串、間隔棒、防振錘等會(huì)由于模型及其屬性完整性影響算量結(jié)果；

（3）道亨設(shè)計(jì)平臺(tái)內(nèi)置的地質(zhì)模型中的土質(zhì)分類與技經(jīng)算量要求的土質(zhì)分類不一致，且GIM 規(guī)范不支持導(dǎo)出多層土質(zhì)。涉及土質(zhì)映射的定額，如“鉆孔灌注樁基礎(chǔ) 機(jī)械推鉆成孔”與概算表有差異；

（4）導(dǎo)線、避雷線的架設(shè)方式默認(rèn)“張力架設(shè)”。

4 架空輸電線路GIM 完善方向

鑒于三維設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)推行時(shí)間較晚，行業(yè)內(nèi)基于三維設(shè)計(jì)模型開展的業(yè)務(wù)應(yīng)用并不多，三維建模軟件導(dǎo)出的GIM 模型的規(guī)范性有待完善，三維設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在編制時(shí)并沒(méi)有考慮很多技經(jīng)專業(yè)的需求。通過(guò)本次研究，對(duì)架空輸電線路三維設(shè)計(jì)模型提出以下改進(jìn)方向。

（1）可適當(dāng)增補(bǔ)設(shè)計(jì)模型，如排洪溝、護(hù)坡、擋土墻等；

（2）可適當(dāng)完善設(shè)計(jì)模型參數(shù)，如桿塔標(biāo)志牌、接地模塊相關(guān)屬性、墊層材質(zhì)做法等；

（3）由于土質(zhì)分類會(huì)影響土石方工程、基礎(chǔ)工程相關(guān)的定額和清單量計(jì)算，三維設(shè)計(jì)平臺(tái)內(nèi)置的土質(zhì)分類不足以滿足技經(jīng)造價(jià)的需要，需設(shè)計(jì)和技經(jīng)土質(zhì)分類，制定分類標(biāo)準(zhǔn)，并內(nèi)置到設(shè)計(jì)平臺(tái)以供地質(zhì)模型的設(shè)計(jì)；

（4）對(duì)于其他算量需要，但是三維設(shè)計(jì)中沒(méi)有覆蓋的參數(shù)，可以考慮以補(bǔ)充材料單的形式完善GIM。