基于BIM技術(shù)的核電運維工業(yè)安全管理措施

劉洋 金楷

摘要：現(xiàn)階段，世界上大多數(shù)的國家或者地區(qū)在進行核電站的設計中大多將BIM技術(shù)引入到了其中，這是因為BIM技術(shù)的使用能夠在很大程度上實現(xiàn)精益化的管理，并且基于BIM技術(shù)，還能夠?qū)I(yè)安全管理制定切實可行的方案以及相關(guān)的模型。因此，本文從核電運維工業(yè)安全管理存在的問題出發(fā)，給出基于BIM技術(shù)的核電運維工業(yè)安全管理的有效措施。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)核電工業(yè)安全管理措施

Safety Management Measures for Nuclear Power Operation and Maintenance Industry Based on BIM Technology

LIU YangJIN Kai

（Hainan Nuclear Power Co.， Ltd.，Changjiang， Hainan Province，572700China）

Abstract： At present， most countries or regions in the world mostly introduce BIM technology into the design of nuclear power plants. This is because the use of BIM technology can achieve lean management to a great extent， and based on BIM technology， it is also possible to formulate feasible schemes and related models for industrial safety management. Therefore， starting from the problems existing in the safety management of nuclear power operation and maintenance industry， this paper gives effective measures for the safety management of nuclear power operation and maintenance industry based on BIM technology.

Key Words： BIM technology; Nuclear power;Industrial safety management;Measures

BIM技術(shù)在我國的興起和信息技術(shù)以及智能技術(shù)等的發(fā)展有著密切的關(guān)聯(lián)，如地理信息系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實以及云計算等。目前BIM技術(shù)在運維階段的應用還處于較為初級的階段，但是其在工業(yè)安全方面有很大的發(fā)展可能性。核電廠安全的重要內(nèi)容是工業(yè)安全，工業(yè)安全涉及到的內(nèi)容和相關(guān)的工作人員比較多，這表明工業(yè)安全管理是一項比較復雜的工程。核電廠可以分為兩部分內(nèi)容，其一是系統(tǒng)設備，即直接和發(fā)電相關(guān)的系統(tǒng)設備以及管線;其二是廠房環(huán)境，就是構(gòu)成系統(tǒng)設備的外在環(huán)境，如廠房、照明、安防和應急等。這兩部分之間既相互區(qū)別，又相互聯(lián)系。核電廠運維階段的運維管理時間比較長、跨度比較大、周期較長且內(nèi)容復雜，并且涉及的人員比較復雜[1]。要想保證核電廠整體的安全，必須保證在運維階段構(gòu)建物和其所形成的環(huán)境是安全和穩(wěn)定的，這樣有助于提升運維工業(yè)安全管理的水平。

1核電運維工業(yè)安全管理存在的問題

核電運維階段工業(yè)安全管理是一個不斷發(fā)展和改進的過程，其存在的問題主要表現(xiàn)在廠區(qū)安全管理和土建運維安全管理這兩個方面，不論是管理的手段，還是管理的方式都有待提升。

2基于BIM技術(shù)的核電運維階段工業(yè)安全管理措施

基于BIM技術(shù)的核電運維階段工業(yè)安全管理措施主要利用的是BIM技術(shù)的優(yōu)點，將相關(guān)的人員、設備和技術(shù)以及管理信息等進行整合，從而最大限度內(nèi)滿足相關(guān)人員和設備在建筑空間上的要求，從而達到全生命周期都能夠進行信息共享的目的[2]。核電運維階段工業(yè)安全生產(chǎn)管理措施主要是構(gòu)建了一個模型和三大系統(tǒng)，即廠區(qū)全景三維數(shù)字化信息模型、建構(gòu)筑物安全智能管理系統(tǒng)、作業(yè)安全風險三維智能管理系統(tǒng)和防火三維智能管理系統(tǒng)，具體內(nèi)容如下：

2.1構(gòu)建廠區(qū)全景三維數(shù)字化信息模型

基于BIM技術(shù)核電運維工業(yè)安全管理的信息化和智能化基礎(chǔ)就是構(gòu)建廠區(qū)全景三維數(shù)字化信息模型，該模型具有“形”“神”兼?zhèn)涞奶攸c，其中的“形”體現(xiàn)在模型上，為核電運維工業(yè)安全管理做了重要的支撐。其中的“神”側(cè)重于信息，強調(diào)的是信息的內(nèi)涵和思想。廠區(qū)全景三維數(shù)字化信息模型的構(gòu)建如圖1所示。

為了盡可能的滿足核電廠的工業(yè)安全管理的宏觀和精細化方面的需要，將BIM技術(shù)和GIS技術(shù)結(jié)合在一起，從而構(gòu)建其完善的廠區(qū)全景概況三維模型以及核島、汽輪機床廠房和泵房等的精細化模型。其中，廠房全景概況三維數(shù)字化模型的內(nèi)容主要以外觀模型為主，包括廠區(qū)周邊的地形地貌、海工、地下管溝等，而精細化模型包含的內(nèi)容比較多，如功能門鎖。防火屏障和重要二次鋼結(jié)構(gòu)等[3]。整合和歸一化處理廠區(qū)全景概況三維模型和重要建構(gòu)筑物，再加上相關(guān)技術(shù)的輔助作用，如正向建模和逆向建模等，能夠保證廠區(qū)全景三維模型的完整性和全面性。

根據(jù)工業(yè)安全管理的實際需要和土建運維管理的需求，能夠建立起廠房和內(nèi)部構(gòu)件編碼體系。和廠內(nèi)部設備不同的是，對建構(gòu)筑物及其構(gòu)件的管理尚未形成一套成熟的編碼體系。舉個例子來講，墻體的位置信息通常只是一個廠方代號和標高，在很大程度上不能夠滿足日常的安全管理需求。針對這種狀況，建立完整的一套廠房和內(nèi)部構(gòu)件的編碼體系是很有必要的，能夠?qū)?gòu)件進行定位、分類查詢和檢索。同時，廠區(qū)全景三維模型能夠緊密的和對應的圖紙信息、材質(zhì)信息以及西部構(gòu)造信息等聯(lián)系起來，這樣一來就能夠十分便利的進行動態(tài)的查詢和檢索建構(gòu)筑物的相關(guān)參數(shù)。

2.2構(gòu)建建構(gòu)筑物的安全智能管理系統(tǒng)

從土建運維存在的問題以及土建專業(yè)的獨有特點上來說，構(gòu)建建構(gòu)筑物的安全智能管理系統(tǒng)的目的是提升核電廠的土建安全管理。根據(jù)廠區(qū)三維數(shù)字化信息模型，建立的建構(gòu)筑物安全智能管理系統(tǒng)如圖2所示。

建構(gòu)筑物安全智能管理系統(tǒng)可以從3個方面來進行詳細的說明，首先，該系統(tǒng)以大數(shù)據(jù)和云計算作為重要的基礎(chǔ)，通過建立廠區(qū)重要構(gòu)筑物運維信息數(shù)據(jù)庫來獲取各類信息，如廠區(qū)內(nèi)重要構(gòu)筑物和重要構(gòu)件的設計制造狀況、檢測和評估情況以及歷史維修記錄和相關(guān)的改造以及預防風險的各項檢查等，這樣有助于廠區(qū)重要構(gòu)筑物關(guān)鍵信息的電子化管理。在進行維護的時候，還要注重土建周期性維護標準的設置，保證土建運維中長期計劃能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)管理，從而全過程管理做好相應的計劃、預算等工作[4]。

其次，分類廠區(qū)內(nèi)建構(gòu)筑物和細部構(gòu)件，保證在已有的工業(yè)建筑檢測評估成果的現(xiàn)狀上，再結(jié)合歷史檢測評估相關(guān)資料和具體的運維信息，從而構(gòu)建相應的健康評估體系。該體系的重點應當放在廠房的總體安全性能評估和核島、汽輪機廠房等重要廠房細部構(gòu)件的服役周期研究方面，這樣能夠提供相應的技術(shù)支撐，從而促使廠區(qū)內(nèi)建構(gòu)筑物正常功能管理、安全管理以及延長服役周期的正確性和有效性。

最后，對比現(xiàn)有的預防性體系和廠區(qū)全景三維模型，找出之間存在的不足和缺陷，從而提升預防性體系的完整性和全面性。通過對比發(fā)現(xiàn)，需要建立建構(gòu)筑物構(gòu)件安全分綴管理體系、安全巡檢標準化體系和安全巡檢信息查詢平臺。建立建構(gòu)筑物構(gòu)件安全分級管理體系的重要作用在于能夠按照不同的標準對核電廠的構(gòu)筑物件進行分類，如功能和類別。同時，如果再將結(jié)構(gòu)的重要程度、相關(guān)設備的重要程度以及和建構(gòu)筑物之間的空間關(guān)系等考慮在其中，就需要對其存在的不足和潛在的危險進行分級管理;建立安全巡檢標準化體系，其重大作用和功能就是確保巡檢對象、巡檢內(nèi)容、巡檢標準和巡檢流程等的完整、統(tǒng)一、標準和統(tǒng)一性;的完整和明確、的統(tǒng)一、巡檢流程的標準化;基于廠區(qū)三維模型，建立安全巡檢信息查詢平臺需要在廠區(qū)三維模型的基礎(chǔ)上，對其相關(guān)的信息信息進行了解和認知，如構(gòu)件的設計信息、巡檢缺陷信息，甚至還包括歷史維修信息。同時還能夠有效的追溯相關(guān)的缺陷和巡檢相關(guān)信息，從而確保土建運維方式的安全管理[5-6]。

2.3構(gòu)建作業(yè)安全風險三維智能管理系統(tǒng)

核電和其他的普通工業(yè)領(lǐng)域相比而言，設計的作業(yè)安全問題和風險狀況更加負責，不僅面臨著高溫和窒息等常見的風險，還會受到氫氣、毒氣和輻射等風險的影響。這樣風險因素直接威脅著工作人員的生命安全，因此，對作業(yè)安全風險的管理是很有必要的，需要構(gòu)建作業(yè)安全風險三維智能管理系統(tǒng)。

要認真仔細的梳理風險因素和這些因素的影響范圍，然后構(gòu)建起相關(guān)的作業(yè)環(huán)境風險數(shù)據(jù)庫，設置各種風險預警裝置或者感應器，做到對各種風險因素的實時管理和監(jiān)督。并且通過三維模型對其進行直觀且立體的展示，還可以通過佩戴一些能夠提醒風險的裝置或者設備，保證對作業(yè)環(huán)境風險的可視化管理。同時，以現(xiàn)場建構(gòu)筑物和設備三維模型為基礎(chǔ)設置三維仿真場景，結(jié)合影響現(xiàn)場工作人員的環(huán)境因素風險，如溫度、輻射和危險氣體等，對相關(guān)工作人員的真實工作場景進行盡可能真實的還原。

借助AR技術(shù)，對現(xiàn)場相關(guān)的工作人員開展相關(guān)的專項培訓，培訓的內(nèi)容要包括工業(yè)安全的基礎(chǔ)知識、現(xiàn)場操作的技術(shù)關(guān)鍵點、勞動保護用品的正確穿戴方式、危險環(huán)境下的復雜作業(yè)工序的正確操作方式和各類設備的正確使用等，從而做到最大限度內(nèi)減少各類風險對現(xiàn)場工作人員帶來的傷害。

2.4構(gòu)建防火三維智能管理系統(tǒng)

核電廠工業(yè)安全最關(guān)注的問題就是防火問題，有效的管理防火分區(qū)是很重要的內(nèi)容，并且有著重要的現(xiàn)實意義。構(gòu)建防火三維智能管理系統(tǒng)需要防火分區(qū)電子化管理體系、廠區(qū)全景三維數(shù)字化信息模型、火災載荷動態(tài)評價和火災應急管理作為基礎(chǔ)，這樣能夠保證對防火分區(qū)空間狀況的實時監(jiān)管和智能化管理。利用當前的火災載荷評估方法，精準的識別火災產(chǎn)生的風險根源，有效的模擬現(xiàn)場火災的狀況，從而做到對火災載荷的智能化管理?；馂膽惫芾砜梢越柚鶤I技術(shù)，這樣能夠為現(xiàn)場工作人員的逃生通道或者路徑進行合理的規(guī)劃。

3結(jié)語

核電廠發(fā)展的基礎(chǔ)就是核電廠的工業(yè)安全，利用BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對核電廠運維工業(yè)安全管理的動態(tài)化、智能化和信息化。目前，我國在基于BIM技術(shù)的核電運維工業(yè)安全管理方面還存在很大的不足，希望其在不斷的探究和改進過程中提升工業(yè)安全管理的水平。

參考文獻

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