建筑電氣設計中BIM技術(shù)的應用研究

曾云亮

（廣東省建筑設計研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)指的是對于工程設施實體和功能特點數(shù)字化的表達，為圖紙落地提供了很大的幫助。一個包含全專業(yè)的BIM信息模型是能夠連接項目整個生命周期不同階段的數(shù)據(jù)和資源，可供參建各方共同使用，各專業(yè)協(xié)同工作，在節(jié)約業(yè)主資金、提高溝通效率、指導施工、減少施工返工等各方面做出較大貢獻。

2 BIM技術(shù)在建筑電氣設計應用當中的優(yōu)點

BIM工藝是應用網(wǎng)絡信息方式，構(gòu)建產(chǎn)生建筑模型的一類3D建模工藝。這類建模工藝能夠借用數(shù)據(jù)和指令操作，進而建立起較為健全設計模型。并且這類建筑模型中包含了建筑設計當中的全部功能，相關(guān)設計工作人員于電氣設計當中對于BIM技術(shù)進行有效應用[1]。建筑工程的電氣設計過程中，因電氣圖紙涉及建筑、結(jié)構(gòu)、暖通等多個專業(yè)，較容易出現(xiàn)問題，特別是專業(yè)間的協(xié)同問題復雜，只靠平面去協(xié)調(diào)將耗費大量時間。BIM技術(shù)強大的可視性和空間關(guān)系的透明性，如圖1所示，方便設計師傳達設計思路，可快速精準地查看問題位置。與傳統(tǒng)設計應用相比，BIM技術(shù)于建筑工程電氣設計運用當中的優(yōu)勢關(guān)鍵涵蓋了可視化、協(xié)同性以及可持續(xù)性三個方面。

圖1 局部三維模型

2.1 BIM技術(shù)的可視化特征

可視化指的是BIM工藝與互聯(lián)網(wǎng)科技相結(jié)合把電氣設計利用三維立體的虛擬模型方式進行相應呈現(xiàn)，相關(guān)設計工作人員能夠依照設計圖紙察覺到設計之中存在的問題，而且把設計圖紙呈現(xiàn)于設計環(huán)節(jié)以及施工進程當中，使得運營可視化特點獲得實現(xiàn)，以便施工人員使用[2]。

2.2 BIM技術(shù)的協(xié)同性特征

建筑電氣設計為一類比較復雜的工藝，需要應用到大量工作數(shù)據(jù)，而建筑企業(yè)為了確保設計工作的效率，將會動員眾多設計工作人員參與進來.在開展設計的時候，各個單位之間的現(xiàn)實工作進度存有一定差異，影響數(shù)據(jù)的時效性和準確性，將影響后面的相關(guān)出圖，容易造成返工。使用BIM技術(shù)進行設計，各專業(yè)均在同一服務器中處理模型，模型匯總了各專業(yè)的數(shù)據(jù)，互不干擾，但能互相查看信息，確保了數(shù)據(jù)的時效性，縮短了溝通時間。

2.3 BIM技術(shù)的可持續(xù)性特征

現(xiàn)實工作中設計、運營以及施工等進程是一個逐漸優(yōu)化的進程，而優(yōu)化和BIM之間不存有實質(zhì)性必然關(guān)聯(lián)，不過于BIM技術(shù)基礎之上能夠?qū)崿F(xiàn)更好優(yōu)化、以及更好開展優(yōu)化處理。在對于建筑工程的電氣設計中，由于信息與時間等因素產(chǎn)生一定變動，當復雜程度達到一定的程度，參與工作的人員未掌握全部的信息數(shù)據(jù)。而BIM模型可以供給建筑物現(xiàn)實所存有的全部信息，涵蓋了規(guī)則信息、幾何信息以及物理信息，而且提供建筑物變化之后現(xiàn)實的存在。通過BIM技術(shù)構(gòu)建的三維構(gòu)件不僅能夠?qū)τ谑┕ぎ斨行畔⒏膭娱_展精準的估測，而且可以經(jīng)過數(shù)字化裝置以及相應工藝對于一些復雜的狀況進行處理，經(jīng)過參數(shù)的調(diào)節(jié)，對模型實施相應的更改，進而保證了項目信息的準確性。

3 電氣設計階段中BIM技術(shù)的應用

3.1 BIM技術(shù)于配電系統(tǒng)設計當中的運用

配電體系是電氣體系當中核心部分之一，需綜合項目全局考慮，借助BIM模型對工程內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)進行收集整理，可以全面分析建設配電系統(tǒng)，合理規(guī)劃配電機房位置、相關(guān)綜合管線路由等，能對配電系統(tǒng)的整體構(gòu)件和局部重點位置直觀展示，并輸出相關(guān)屬性及配電盤對應的明細表，可對其進行重點檢查，避免細節(jié)出現(xiàn)問題。

3.2 BIM技術(shù)于照明系統(tǒng)設計當中的運用

現(xiàn)階段，BIM技術(shù)于照明設計當中被普遍運用，設計人員能夠通過三維模型的構(gòu)建使得電氣設計的可視化獲得實現(xiàn)，把眾多數(shù)據(jù)實施存儲，提供給各參建人員全面、精準的數(shù)據(jù)。電氣設計人員在現(xiàn)實設計進程中，可依照模型輸出的數(shù)據(jù)，逐漸把設計方案完善以及優(yōu)化。要使BIM技術(shù)在照明系統(tǒng)的設計中獲得充分發(fā)揮作用，應當將以下3點內(nèi)容做好：①對于建筑工程項目照明設計所需的相應數(shù)據(jù)應全部輸入BIM三維模型中，需保證數(shù)據(jù)信息的精準性。②編制設計相關(guān)的各項報表時，可在BIM三維模型中導出對應的報表清單，如燈具選型表、配電盤明細表等。③由于模型中包含了光源、建筑相關(guān)材質(zhì)等信息，可直至渲染出圖或?qū)⒛Ｐ蛯胫粱贐IM技術(shù)的照明計算軟件中進行計算，實現(xiàn)照明設計出圖、計算、渲染等相關(guān)步驟的一體化[3]。

3.3 BIM技術(shù)于弱電系統(tǒng)設計當中的運用

弱電系統(tǒng)的構(gòu)建需要多個設計環(huán)節(jié)的協(xié)助，應當經(jīng)過多個流程開展優(yōu)化以及協(xié)調(diào)，例如對弱電機房的布置及弱電設備的合理排布，應當依照建筑構(gòu)造設計對其現(xiàn)實耗能進行明確，使得遠程監(jiān)控獲得實現(xiàn)。使用BIM技術(shù)能夠?qū)θ蹼姍C房進行相應的專項設計，把主體和供配電設計的契合點找到，使得各個體系實現(xiàn)協(xié)調(diào)運行，保證弱電機房設計的科學合理性。借助BIM三維模型，能夠找準攝像機理想的安設位置，查看對應視角的情況，便于及時發(fā)現(xiàn)漏洞。

3.4 電氣族庫的創(chuàng)建

應用電氣族庫的創(chuàng)建工藝時，需要強化對于基礎設置關(guān)注，使得電氣族庫創(chuàng)建的質(zhì)量獲得有效提升，可以對于電氣設計供給更大的助力，確保全部數(shù)據(jù)信息的真實性以及有效性。電氣族庫在建立之前，如圖2所示，應當制定得到相關(guān)的族群建立標準，三維模型與二維模型的建立存有下述幾點不同：二維模型需要依據(jù)國家相應規(guī)定標準開展相應標注以及定義工作，三維模型應當對其形象和尺寸實施定義。除此之外，受到族庫類型、型號規(guī)格以及廠家等方面作用，同一種構(gòu)件尺寸一般會存有不同差異，所以，應當依照現(xiàn)實狀況對其開展重新定義。

圖2 配電箱族類型屬性

3.5 管線的碰撞檢測

BIM碰撞檢測主要體現(xiàn)為：通過BIM軟件模型檢測工具進行模型中圖元構(gòu)件之間的沖突關(guān)系查找并且記錄輸出報告?；贐IM模型對各專業(yè)模型碰撞檢查：建筑模型與結(jié)構(gòu)模型、電氣模型與結(jié)構(gòu)模型、機電全專業(yè)模型與幕墻模型等等進行碰撞檢查。因此，能夠?qū)Ω鲗I(yè)之間的圖紙問題提前查找與解決，開展施工之前發(fā)現(xiàn)將來可能會產(chǎn)生的矛盾以及問題，尋找到施工當中不恰當?shù)奈恢眉皶r調(diào)節(jié)，應用三維截圖處理方式得到最佳的施工方案和解決措施，使得原始2D設計模式中存在的缺、錯、碰、漏以及碰等問題減少，使得施工質(zhì)量以及效率獲得提升。

3.6 運維管理的優(yōu)勢

BIM的核心是信息傳遞、信息管理、信息應用[4]。信息完備性體現(xiàn)在BIM技術(shù)可對工程對象開展3D幾何信息與拓撲關(guān)系的描述以及完整的工程信息描述，如對象名稱、工程性能、結(jié)構(gòu)種類以及建筑材料等多方面設計信息；施工成本、工序、質(zhì)量、進度，還有材料、人力以及機械資源等多類施工數(shù)據(jù)；工程項目的安全性能以及材料耐久性等維護信息；以及對象間邏輯聯(lián)系等方面。

3.6.1空間管理的應用

空間管理主要應用在照明、消防等各系統(tǒng)和設備空間定位。業(yè)主方應用BIM技術(shù)可提取三維模型中各系統(tǒng)和設備的附加信息，快速定位到構(gòu)件的準確位置，直觀形象且方便查找，如通過RFID獲取某報警器的構(gòu)件信息及位置，或在增加管線的時候，快速獲取該區(qū)域現(xiàn)有的管線情況及相關(guān)空間關(guān)系屬性。

3.6.2 機電設備管理

機電設備管理主要體現(xiàn)在設施的裝修、維護以及空間規(guī)劃處理。應用BIM工藝可以獲得與建筑體相關(guān)的可計算且協(xié)調(diào)一致的數(shù)據(jù)，本信息能夠應用在共享和重復應用中，進而能夠使得業(yè)主與運營單位因為缺少操作性而造成的成本損失降低。除此之外，基于BIM工藝還能夠?qū)τ陉P(guān)鍵裝置開展遠程把控，將項目當中的獨立運行裝置經(jīng)過RFID等工藝匯總至統(tǒng)一平臺上開展控制以及管理，經(jīng)過平臺匯總數(shù)據(jù)能夠?qū)τ谙鄳b置運行狀況做到詳細了解。

3.6.3 隱蔽工程協(xié)調(diào)管理

基于BIM工藝運維管理能夠?qū)τ趶碗s室內(nèi)和室外管網(wǎng)進行處理，像是排水管道、網(wǎng)線以及電纜還有相應管井等方面，而且能夠直接于對應的平面圖上獲得相對的位置關(guān)系。當需要進行改建或二次裝修的時候可以查看相關(guān)位置的局部三維模型，直觀地查看現(xiàn)有管線情況，有利于管網(wǎng)維修、更換設備和定位。

3.6.4 應急保障管理

經(jīng)過BIM工藝的運維管理方式對于突發(fā)事件管理涵蓋了：警報、預防以及處理。通過系統(tǒng)對相關(guān)感應器的實時監(jiān)測等手段，及時預處理，避免發(fā)生應急事件。當發(fā)生應急事件時，控制中心將及時收到相關(guān)警報，而且可以對于相關(guān)部位的裝置狀況以及周邊條件進行飛速查詢，對于人群的及時疏散以及災情處理提供關(guān)鍵信息。

3.6.5 節(jié)能減排管理

經(jīng)過BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)工藝結(jié)合運用，使日常中能源的管理監(jiān)控更為便利。運維體系能夠使得室內(nèi)溫濕度遠程的監(jiān)測獲得實現(xiàn)，對于房間內(nèi)部實時的溫濕度變化進行分析，與節(jié)能運行管理相配合，規(guī)避能源浪費問題產(chǎn)生，及時對于異常能源應用狀況開展標識與警告。

4 存在的不足之處

4.1 BIM設計技術(shù)發(fā)展限制

現(xiàn)階段，中國存在眾多設計企業(yè)對于BIM技術(shù)具有更全面與深入的認知。大量設計企業(yè)均是首先開展二維圖紙的設計，然后開展Revit建模工作，方便對設計進程當中是不是存有其他問題進行掌控，規(guī)避施工進程當中產(chǎn)生嚴重的變化，不過沒有真正經(jīng)過BIM軟件使得“正向設計”獲得實現(xiàn)[5]。地方上相應施工圖審查體系均必須上傳相應二維圖紙，三維審查也只是機器去審核各專業(yè)部分強條，因此，造成BIM三維設計工作的推廣較為緩慢。

4.2 無法生成系統(tǒng)圖

鑒于Revit軟件的自身屬性，在設計繪制完各樓層平面圖后，無法生成對應的系統(tǒng)圖。這部分相對于AutoCAD來說會處于劣勢，因此，設計人員仍傾向于使用AutoCAD軟件來完成電氣系統(tǒng)圖的繪制。

4.3 增加設計時間

建筑設計中想要使用BIM技術(shù)取得較大成效，就需要各專業(yè)提高創(chuàng)建模型的完整度、準確度以及精細度。想要提高模型的精細度需要一定的軟件操作能力及時間去完善，但目前項目的設計周期比較短，時間緊張，沒有充足的時間去完善相關(guān)專業(yè)的模型。

5 BIM技術(shù)應用展望

BIM技術(shù)在我國使用已有10余年，近些年隨著從中央到地方不斷的出臺相關(guān)政策，BIM技術(shù)已經(jīng)成為重難點工程的必備技術(shù)之一，越來越多的企業(yè)開始重視BIM技術(shù)。對于目前BIM技術(shù)的不足之處，將隨時間一步一步消除，BIM技術(shù)人員將越來越多，相關(guān)專業(yè)軟件及插件能實現(xiàn)更方便快捷地畫圖及出圖，在提高設計效率的前提下保證設計質(zhì)量。

6 結(jié)語

在進行建筑電氣設計時，可考慮結(jié)合使用BIM技術(shù)進行設計，在配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等系統(tǒng)中充分使用BIM技術(shù)，建立相關(guān)的電氣族庫，有效提高電氣平面圖的設計，對管線進行相關(guān)碰撞檢查，能提前發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，全面提升電氣管線的安全性及可靠性。