新時(shí)期BIM 在電力工程設(shè)計(jì)中的運(yùn)用和創(chuàng)新

楊磊

（國(guó)網(wǎng)延安供電公司，陜西 延安 716000）

1 電力工程設(shè)計(jì)的概述

電力工程的運(yùn)行在很大程度上會(huì)影響經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在多項(xiàng)工程建設(shè)中均占據(jù)領(lǐng)先地位。電力系統(tǒng)的核心任務(wù)，在于推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)重點(diǎn)是預(yù)測(cè)某個(gè)區(qū)域中產(chǎn)生的用電負(fù)荷，結(jié)合該區(qū)域的發(fā)展規(guī)模與用電情況對(duì)用電需求量做出綜合分析，了解片區(qū)的用電情況，并進(jìn)行合理評(píng)價(jià)，詳細(xì)計(jì)算各區(qū)域相關(guān)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，檢測(cè)電力設(shè)備運(yùn)行情況，科學(xué)規(guī)劃需要的電力項(xiàng)目，從而幫助電力企業(yè)節(jié)約投資成本。

2 BIM 技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）可視化。結(jié)合BIM 軟件本身的視覺(jué)價(jià)值，建立起三維圖形，以視覺(jué)方式展示整個(gè)建筑的設(shè)計(jì)，如構(gòu)件尺寸和所在位置，促進(jìn)構(gòu)件的反饋和交互，確保建筑最佳的視覺(jué)效果，體現(xiàn)出室外景觀漫游。基于軟件，反映出軟件構(gòu)件彼此的交互、反饋關(guān)系。從應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的視角上看，BIM 技術(shù)支持多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)，能夠分析交叉建設(shè)以及碰撞問(wèn)題，為技術(shù)交底提供必要的支持，同時(shí)為項(xiàng)目的施工作業(yè)提供指導(dǎo)。深度挖掘BIM 技術(shù)潛在的應(yīng)用價(jià)值，有助于優(yōu)化電力設(shè)計(jì)，為項(xiàng)目的施工質(zhì)量控制提供有力的支持。

（2）協(xié)調(diào)性。綜合樓的設(shè)計(jì)與建造，背后要有許多力量的配合?；贐IM 技術(shù)，建立安全的溝通平臺(tái)，確保設(shè)計(jì)單位能夠和施工單位之間做到協(xié)同設(shè)計(jì)。整合多個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案，如水電、暖通等專(zhuān)業(yè)，在施工碰撞分析以及綜合制圖中可以提前發(fā)現(xiàn)存在的設(shè)計(jì)問(wèn)題，消除潛在的隱患。

利用BIM 模型，可以檢查碰撞問(wèn)題，采取有效的協(xié)調(diào)和處理手段，解決專(zhuān)業(yè)不協(xié)調(diào)問(wèn)題，保證建筑設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量。

（3）模擬性。以BIM 技術(shù)為支撐的模型施工與設(shè)計(jì)模擬，能夠模擬分析施工的全部過(guò)程，支持節(jié)能、高山以及火災(zāi)疏散模擬等諸多基本的隱蔽工程，編制科學(xué)的建筑設(shè)計(jì)方案，用于對(duì)建筑施工與管理提供指導(dǎo)，以確保建筑效益目標(biāo)的順利達(dá)成。

（4）優(yōu)化性。建立起來(lái)的建筑模型利用數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)以往和現(xiàn)有建筑的數(shù)據(jù)和信息，對(duì)設(shè)計(jì)方案加以優(yōu)化，尤其在管道方面，可以反映出最大的優(yōu)勢(shì)，指導(dǎo)施工項(xiàng)目安全優(yōu)質(zhì)的實(shí)施。確?；A(chǔ)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，提供精準(zhǔn)的幾何、規(guī)則信息，協(xié)助建筑工程后期的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（5）可出圖性。利用BIM 技術(shù)以及設(shè)計(jì)軟件，對(duì)部分專(zhuān)業(yè)完全能夠做到自動(dòng)繪圖，其成功率為90%。與過(guò)去的CAD 和其他設(shè)計(jì)方法不同，基于BIM 技術(shù)，建筑和結(jié)構(gòu)學(xué)科可以同時(shí)提供二維、三維圖紙。經(jīng)碰撞優(yōu)化后，設(shè)備專(zhuān)業(yè)還可提供二維彩色圖、三維模型圖、管網(wǎng)各個(gè)預(yù)留洞口圖。這不僅提高了設(shè)計(jì)方案和施工圖的立體感，也使工作人員能夠更好地掌握了設(shè)計(jì)意圖，提高運(yùn)行效果的控制水平。

3 BIM 技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用

3.1 決策性應(yīng)用

BIM 數(shù)據(jù)庫(kù)：涵蓋了現(xiàn)場(chǎng)三維地形圖（GIS）、管線三維數(shù)據(jù)以及區(qū)域用電數(shù)據(jù)等基本的信息。在數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)本身有一定的可測(cè)量性和可測(cè)量性，能夠訪問(wèn)諸多的項(xiàng)目相關(guān)信息，為項(xiàng)目提供強(qiáng)有力的支持。通過(guò)綜合分析和比對(duì)地理、設(shè)備空間等數(shù)據(jù)，從全局上精確控制。根據(jù)可視化和電力數(shù)據(jù)分析，可以確定變電站和電力樞紐的建設(shè)位置，反映出建筑物的建設(shè)數(shù)量、設(shè)備選型、線路敷設(shè)等基礎(chǔ)性問(wèn)題。BIM 項(xiàng)目的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)可在各管理部門(mén)之間達(dá)成共享，協(xié)調(diào)和協(xié)調(diào)相關(guān)工作的日常處理，提供工程數(shù)據(jù)，幫助相關(guān)人員做出精準(zhǔn)的決策和計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)以整體效益為中心的優(yōu)化和統(tǒng)籌。

3.2 設(shè)計(jì)端應(yīng)用

BIM 的數(shù)據(jù)庫(kù)信息能夠與建筑、結(jié)構(gòu)以及電力設(shè)計(jì)師之間共享，有多方合作的優(yōu)勢(shì)，有助于解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的空間、時(shí)間沖突。利用BIM 技術(shù)，在方案設(shè)計(jì)階段便可準(zhǔn)確地評(píng)估設(shè)備材料的基本性能，完成性能、結(jié)構(gòu)、線路分析，并做好設(shè)計(jì)規(guī)范檢查。在擴(kuò)建階段和施工圖階段全面檢查，提前預(yù)測(cè)專(zhuān)業(yè)間可能出現(xiàn)的干擾和碰撞問(wèn)題，事先提出備選的解決方案。

3.3 工程造價(jià)的應(yīng)用

利用數(shù)字和模擬信息，BIM 技術(shù)可以更全面地分析工程項(xiàng)目，準(zhǔn)確地計(jì)量和計(jì)算出工程量以促進(jìn)對(duì)成本的精準(zhǔn)控制。BIM數(shù)量計(jì)算系統(tǒng)十分準(zhǔn)確，同時(shí)與實(shí)際情況也是完全相符。BIM 技術(shù)的應(yīng)用能夠找出施工單位有誤出現(xiàn)偷工減料行為，制定準(zhǔn)確的材料供應(yīng)計(jì)劃，消除超采、超額領(lǐng)料這種情況。基于BIM 計(jì)算模型將BIM 工程量和項(xiàng)目的實(shí)際工程量做以比較，有助于預(yù)防施工中有人虛報(bào)工程量，強(qiáng)化施工階段的工程量和資金監(jiān)管。按照現(xiàn)有三維設(shè)計(jì)軟件以及數(shù)字技術(shù)，BIM 三維設(shè)計(jì)協(xié)作平臺(tái)完全可以導(dǎo)出相關(guān)數(shù)量信息，搭建一個(gè)量?jī)r(jià)協(xié)同三維模型，并將BIM技術(shù)應(yīng)用于多階段項(xiàng)目成本管理中，提高工程造價(jià)的控制水平。

3.4 施工過(guò)程應(yīng)用

（1）在電力建設(shè)過(guò)程中，管線很多時(shí)候是和市政、電力管道交叉的，加上電力管道槽有時(shí)也會(huì)和消防或是智能管道交叉，會(huì)干擾現(xiàn)場(chǎng)。干擾和碰撞檢測(cè)成為BIM 最為直觀的兩大功能。利用三維可視化界面和BIM 技術(shù)，我們?cè)谠缙陔A段就可以完成碰撞模擬和測(cè)量，大大降低返工的概率。工程技術(shù)人員利用碰撞優(yōu)化后推出的三維可視化方案，對(duì)施工人員進(jìn)行交底與模擬不僅提高了施工質(zhì)量，而且提高了參與者之間的溝通能力。

（2）根據(jù)BIM 的模擬和演示功能，模擬工程的總體施工進(jìn)度。通過(guò)仿真，可以分析各工序的布置和交叉行為是否合理。及時(shí)調(diào)整其中的缺陷，確保實(shí)際施工中各工序的有序推進(jìn)。虛擬施工可以將原定的施工計(jì)劃和實(shí)際進(jìn)度做出比較，通過(guò)與施工方、監(jiān)理二者的協(xié)調(diào)，最大限度地模擬高風(fēng)險(xiǎn)的施工過(guò)程。協(xié)調(diào)各施工單位、專(zhuān)業(yè)、機(jī)械設(shè)備以及施工中各工藝流程之間的關(guān)系，處理施工中的各類(lèi)矛盾，消除薄弱環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度管理的動(dòng)態(tài)調(diào)整，解決變電所和線路施工中碰到的工程質(zhì)量以及安全問(wèn)題，促進(jìn)成本、進(jìn)度以及質(zhì)量控制的一體化，使合同、信息和安全管理得到相互協(xié)調(diào)，減少組織協(xié)調(diào)工作，提高項(xiàng)目的建設(shè)水平。

3.5 后續(xù)操作和維護(hù)應(yīng)用

電力信息化模型建成后，給接下來(lái)的運(yùn)行維護(hù)帶來(lái)很多的便利。目前，BIM 在建筑運(yùn)營(yíng)和維護(hù)階段都有很多嘗試。電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行的各種參數(shù)可通過(guò)監(jiān)控后臺(tái)直接反饋至BIM 模型中，然后運(yùn)用BIM 系統(tǒng)中的算法計(jì)算和評(píng)估，對(duì)電力系統(tǒng)中一個(gè)或多個(gè)指標(biāo)的運(yùn)行效率做出最大化預(yù)測(cè)，并通過(guò)這些方式反饋給電力后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)或運(yùn)維人員，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)在運(yùn)維階段的優(yōu)化配置。另外，倘若電力系統(tǒng)原本就有一些運(yùn)行故障，也可以通過(guò)BIM 三維模型方便而快速地找到問(wèn)題的所在及時(shí)排除故障。

4 基于BIM 技術(shù)的電力工程設(shè)計(jì)策略

4.1 初步設(shè)計(jì)電力工程系統(tǒng)的模型

（1）在電力工程設(shè)計(jì)中，要有多個(gè)部門(mén)的鼎力配合、協(xié)調(diào)才能完成相關(guān)工作。建筑公司內(nèi)部的設(shè)計(jì)部門(mén)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況來(lái)設(shè)計(jì)建筑圖紙，以確保電力工程的科學(xué)性。在電力工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用BIM 技術(shù)可以幫助設(shè)計(jì)人員初步建立電力工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)模型。

（2）施工企業(yè)土建部門(mén)根據(jù)電力工程涉及的系統(tǒng)方案和BIM技術(shù)進(jìn)行相關(guān)電力工程的設(shè)計(jì)。

（3）在電力工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用BIM 技術(shù)可以減少電力工程設(shè)計(jì)方案的修改次數(shù)，優(yōu)化系統(tǒng)模型，促進(jìn)電力工程設(shè)計(jì)的順利發(fā)展。

4.2 處理電力工程設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題

①整個(gè)電力工程系統(tǒng)非常復(fù)雜和困難，電力工程設(shè)計(jì)體系的建設(shè)某種程度上也困難重重；②利用BIM 技術(shù)可以及時(shí)監(jiān)控電力工程設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，一旦出現(xiàn)問(wèn)題迅速處理，保證電力系統(tǒng)建設(shè)的質(zhì)量。

4.3 確保電力工程設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性

首先，在電力工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，建設(shè)公司各部門(mén)應(yīng)協(xié)調(diào)、合作、發(fā)展，確保電力工程設(shè)計(jì)的高穩(wěn)定性和高效率。其次，利用BIM 技術(shù)可以保證設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性和施工過(guò)程的有效性，形成有效、完整、高質(zhì)量的電力工程設(shè)計(jì)體系。

4.4 實(shí)現(xiàn)電力工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的可視化趨向

首先，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的各個(gè)部分均可能影響全身，是電力工程設(shè)計(jì)難度大的一個(gè)重要原因。在電力工程設(shè)計(jì)施工中，很多細(xì)節(jié)是隱藏而很難被找到的。其次，利用BIM 技術(shù)可以促進(jìn)電力工程設(shè)計(jì)沿著可視化的方向邁進(jìn)，提出新的建筑模型分析，并了解其特點(diǎn)。最后，設(shè)計(jì)模型建立時(shí)，在可視化狀態(tài)下，能夠?qū)崟r(shí)地改變和調(diào)整電力工程設(shè)計(jì)方案，提高工程設(shè)計(jì)和施工的效率。

4.5 建構(gòu)多樣化的電力工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)

在BIM 模式下，不少電力工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)均能檢測(cè)到各種相關(guān)的建筑設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，使電力工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)的建設(shè)能夠?qū)ο嚓P(guān)電力工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)定量處理和實(shí)時(shí)監(jiān)控。如果在工程設(shè)計(jì)發(fā)展中出現(xiàn)部分問(wèn)題，工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)也將提示異常。如此，工作人員結(jié)合異常數(shù)據(jù)也可以找出潛在的問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

綜合上述，將BIM 技術(shù)引入電力工程設(shè)計(jì)中是新時(shí)代的變化要求。在電力工程設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，應(yīng)用先進(jìn)的BIM 技術(shù)能夠提高員工自身的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，體現(xiàn)出BIM 技術(shù)的作用，占領(lǐng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)高地。電力工程施工企業(yè)應(yīng)高度認(rèn)識(shí)BIM 技術(shù)的功能和最大優(yōu)勢(shì)。相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和管理者也要從戰(zhàn)略上關(guān)注BIM 技術(shù)，技術(shù)人員應(yīng)努力探索BIM 技術(shù)在電力工程設(shè)計(jì)中的推廣應(yīng)用，以推動(dòng)電力行業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展。毫不夸張的說(shuō)，BIM 和人工智能技術(shù)的融合將真正改變未來(lái)的電力行業(yè)。在海量的數(shù)據(jù)信息面前，不少專(zhuān)家預(yù)測(cè)BIM 和人工智能還將取代傳統(tǒng)方式，在電力領(lǐng)域發(fā)揮出更為重要的作用。