市政電氣設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)的應(yīng)用探討

石東旭，袁 樂

（中鐵十一局集團(tuán)第五工程有限公司，重慶 400000）

1 BIM 技術(shù)的概述

BIM 即建筑信息模型，是當(dāng)前市政行業(yè)中應(yīng)用廣泛的一種新型技術(shù)，貫穿應(yīng)用在市政投資、設(shè)計(jì)、實(shí)施及竣工驗(yàn)收等環(huán)節(jié)，還可以融入市政電氣運(yùn)營管理中，簡化以往設(shè)計(jì)及管理流程，全面掌握設(shè)計(jì)情況，為圖紙落地提供了很大的幫助。切實(shí)維護(hù)市政設(shè)計(jì)的整體效益價(jià)值[1]。BIM 技術(shù)主要建立在信息化技術(shù)基礎(chǔ)之上，將工程相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理，由專業(yè)人員將其輸入系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行集中管理與分析，把數(shù)據(jù)整理到同一數(shù)據(jù)模型中，利用技術(shù)本身的模擬特性對設(shè)計(jì)全過程進(jìn)行虛擬化模擬，以直觀的三維市政模型來展現(xiàn)所有設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。市政設(shè)計(jì)者及管理者通過分析模型相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，明確設(shè)計(jì)重難點(diǎn)，制定最佳的設(shè)計(jì)方案及對應(yīng)的管理方案，從而達(dá)到控制設(shè)計(jì)過程資金風(fēng)險(xiǎn)等目的，推動項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[2]。BIM 技術(shù)在市政設(shè)計(jì)中的實(shí)踐應(yīng)用具有以下重要作用：①將以往的設(shè)計(jì)圖紙從二維信息模型轉(zhuǎn)換為三維可視化模型，提供給設(shè)計(jì)者便利的工作條件，讓他們在短時(shí)間內(nèi)找出設(shè)計(jì)缺陷，然后采取有效措施進(jìn)行完善。②實(shí)現(xiàn)工程各項(xiàng)數(shù)據(jù)的專業(yè)化、系統(tǒng)化管理。在后續(xù)設(shè)計(jì)及管理工作的開展中，相關(guān)人員直接查詢數(shù)據(jù)信息即可調(diào)取設(shè)計(jì)所需數(shù)據(jù)并進(jìn)行合理的管理，使市政設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性更高。③利用BIM 技術(shù)自身的數(shù)據(jù)分析性能和直觀的三維效果圖，可高效、快捷地完成設(shè)計(jì)前期的準(zhǔn)備工作，有效防止因數(shù)據(jù)遺失等問題造成的返工或重建等。

2 BIM 技術(shù)在市政電氣設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn)

BIM 技術(shù)在工程建設(shè)中占有舉足輕重的地位。市政電氣設(shè)計(jì)過程中，因電氣圖紙涉及市政、結(jié)構(gòu)、暖通等多個(gè)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(fù)雜，只靠平面去協(xié)調(diào)將耗費(fèi)大量時(shí)間。BIM 技術(shù)強(qiáng)大的可視性和空間關(guān)系的透明性，方便設(shè)計(jì)師傳達(dá)設(shè)計(jì)思路，可快速精準(zhǔn)地查看問題位置。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用相比，BIM 技術(shù)于市政電氣設(shè)計(jì)運(yùn)用當(dāng)中的優(yōu)勢如下。

2.1 運(yùn)用3D 渲染技術(shù)對市政管理進(jìn)行了優(yōu)化

在市政電氣設(shè)計(jì)中，常規(guī)的平面設(shè)計(jì)圖或設(shè)計(jì)方案常常存在著一些缺陷，使人們很難直觀地感受到施工中的重點(diǎn)與難點(diǎn)。在BIM 技術(shù)的幫助下，利用3D 繪制技術(shù)，將平面設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)換成直觀的立體圖形，便于人們對其進(jìn)行全方位的觀察與分析。同時(shí)，也為施工工藝的優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。

2.2 協(xié)同性

市政電氣設(shè)計(jì)為一類比較復(fù)雜的工藝，需要應(yīng)用到大量工作數(shù)據(jù)，而市政單位為了確保設(shè)計(jì)工作的效率，將會動員眾多設(shè)計(jì)工作人員參與進(jìn)來。在開展設(shè)計(jì)的時(shí)候，各個(gè)單位之間的現(xiàn)實(shí)工作進(jìn)度存有一定差異，影響數(shù)據(jù)的時(shí)效性和準(zhǔn)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(jìn)行設(shè)計(jì)，各專業(yè)均在同一服務(wù)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(shí)效性，縮短了溝通時(shí)間。

2.3 數(shù)據(jù)的快速、高效處理

市政電氣設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合的、復(fù)雜的體系。在建設(shè)項(xiàng)目中，將會有更多的資訊呈現(xiàn)出來，而這些資訊將直接反映在市政的建設(shè)過程中。但是，在很長一段時(shí)間內(nèi)，這些資料的使用率都很低，很難全面地反映工程建設(shè)的實(shí)際狀況。

2.4 優(yōu)化資源配置，提高效益

通過對BIM 技術(shù)的應(yīng)用，可以對設(shè)計(jì)中的各類資源、進(jìn)度進(jìn)行控制，并對相關(guān)的物料、機(jī)械設(shè)備進(jìn)行預(yù)先的準(zhǔn)備與管理，達(dá)到最優(yōu)化的目的，有效地減少了不必要的資源浪費(fèi)，提高了項(xiàng)目整體的工期和工作效率。

2.5 可持續(xù)性

在市政電氣設(shè)計(jì)中，由于信息與時(shí)間等因素產(chǎn)生一定變動，當(dāng)復(fù)雜程度達(dá)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 模型可以供給市政電氣所存有的全部信息，通過BIM 技術(shù)構(gòu)建的三維構(gòu)件不僅能夠?qū)τ谠O(shè)計(jì)當(dāng)中信息改動開展精準(zhǔn)的估測，而且可以經(jīng)過數(shù)字化裝置以及相應(yīng)工藝對于一些復(fù)雜的狀況進(jìn)行處理，經(jīng)過參數(shù)的調(diào)節(jié)，對模型實(shí)施相應(yīng)的更改，進(jìn)而保證了項(xiàng)目信息的準(zhǔn)確性[3]。

3 BIM 技術(shù)存在的不足之處

3.1 設(shè)計(jì)企業(yè)投資不強(qiáng)

部分市政單位由于對BIM 技術(shù)的不熟悉，還在沿用原有的設(shè)計(jì)方式，因此對這種新技術(shù)進(jìn)行了否定。所以，設(shè)計(jì)單位在BIM 技術(shù)上不會有太多的投資。但是，BIM 技術(shù)的發(fā)展離不開資本投入，如引入相應(yīng)的設(shè)備。鑒于目前的經(jīng)濟(jì)狀況，部分市政單位認(rèn)為BIM 技術(shù)投資不劃算，BIM 技術(shù)在實(shí)施初期很難獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。這些因素使得BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用受到越來越大的阻礙。BIM 技術(shù)的普及，需要市政單位轉(zhuǎn)變觀念，讓市政單位充分了解BIM 的優(yōu)勢。

3.2 數(shù)據(jù)信息平臺建設(shè)薄弱

BIM 技術(shù)是一種與數(shù)據(jù)和信息技術(shù)緊密聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。在實(shí)際工作中，有些市政單位忽視了對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息平臺的建設(shè)，以節(jié)省成本。所以，在任何時(shí)候，都有可能會有人故意偷盜建設(shè)項(xiàng)目的資料。在網(wǎng)絡(luò)攻擊、網(wǎng)絡(luò)攻擊市政單位的數(shù)據(jù)、信息平臺時(shí)，企業(yè)毫無防范之力。而在建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)中，企業(yè)信息技術(shù)的運(yùn)用和BIM 技術(shù)的迅猛發(fā)展，往往會造成企業(yè)信息管理者的工作倉促。

3.3 無法生成系統(tǒng)圖

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

3.4 延長設(shè)計(jì)時(shí)間

市政設(shè)計(jì)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(zhǔn)確度以及精細(xì)度。想要提高模型的精細(xì)度需要一定的軟件操作能力及時(shí)間去完善，但目前項(xiàng)目的設(shè)計(jì)周期比較短，時(shí)間緊張，沒有充足的時(shí)間去完善相關(guān)專業(yè)的模型。

4 電氣設(shè)計(jì)階段中BIM 技術(shù)的具體應(yīng)用

隨著科技水平的提高，設(shè)項(xiàng)目的信息化程度也逐步提高，BIM 技術(shù)在電氣設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)用。在市政設(shè)計(jì)中，將BIM 技術(shù)與GIS 有機(jī)地結(jié)合起來，能夠建立相關(guān)的數(shù)據(jù)模型，并進(jìn)行相應(yīng)的評估，進(jìn)行合理的分析，使設(shè)計(jì)與決策更具科學(xué)性。BIM 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)的可視化，也就是利用相關(guān)的可視化工具對市政電氣進(jìn)行逼真的仿真，從而使設(shè)計(jì)者能夠從立體的視角做出相應(yīng)的設(shè)計(jì)，更好地展示出設(shè)計(jì)的效果。

4.1 BIM 技術(shù)在數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的應(yīng)用

BIM 技術(shù)基于數(shù)字化技術(shù)。在綜合開發(fā)和使用中，數(shù)據(jù)的處理與儲存是可能的。在模擬功能方面，對各類模擬與數(shù)字結(jié)果進(jìn)行了充分的應(yīng)用。同時(shí)，BIM 技術(shù)的應(yīng)用還必須建立在科學(xué)的體系模型基礎(chǔ)上，并充分運(yùn)用BIM 技術(shù)對其進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和收集[4]?；诓煌妮斎胄畔?，并根據(jù)設(shè)項(xiàng)目的技術(shù)特征，構(gòu)建了一套完整的設(shè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。數(shù)字化技術(shù)在設(shè)計(jì)、施工、管理、技術(shù)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。通過對工程項(xiàng)目的實(shí)際操作及工藝分析，可以看出，設(shè)計(jì)資料的儲存與控制也是十分重要的。

4.2 BIM 技術(shù)于配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中的運(yùn)用

配電體系是電氣體系當(dāng)中核心部分之一，需綜合項(xiàng)目全局考慮，借助BIM 模型對工程內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，可以全面分析建設(shè)配電系統(tǒng)，合理規(guī)劃配電機(jī)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(diǎn)位置直觀展示，并輸出總機(jī)的相關(guān)屬性和對應(yīng)列表，對其檢查，避免細(xì)節(jié)問題。

4.3 BIM 技術(shù)于照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中的運(yùn)用

現(xiàn)階段，BIM 技術(shù)在照明設(shè)計(jì)中被廣泛應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員能夠通過三維模型的建立，實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)計(jì)的可視化，把眾多數(shù)據(jù)實(shí)施存儲，提供給各參建人員全面、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。電氣設(shè)計(jì)人員在現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)進(jìn)程中，可依照模型輸出的數(shù)據(jù)，逐步細(xì)化和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。要使BIM技術(shù)在照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中充分發(fā)揮作用，應(yīng)當(dāng)將下述3點(diǎn)內(nèi)容做好：①對于市政照明設(shè)計(jì)所需的相應(yīng)數(shù)據(jù)應(yīng)全部輸入BIM 三維模型中，需保證數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)性。②編制設(shè)計(jì)相關(guān)的各項(xiàng)報(bào)表時(shí)，可在BIM 三維模型中導(dǎo)出對應(yīng)的報(bào)表清單。③由于模型中包含了光源、相關(guān)材質(zhì)等信息，可以實(shí)現(xiàn)照明設(shè)計(jì)制圖、計(jì)算、渲染等相關(guān)步驟的集成[5]。

4.4 BIM 技術(shù)于弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中的運(yùn)用

弱電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要多個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的輔助，應(yīng)用BIM 技術(shù)，經(jīng)過多個(gè)流程開展優(yōu)化以及協(xié)調(diào)，例如弱電室的布置和弱電設(shè)備的合理布置，應(yīng)當(dāng)依照市政構(gòu)造設(shè)計(jì)對其現(xiàn)實(shí)耗能進(jìn)行明確，使得遠(yuǎn)程監(jiān)控獲得實(shí)現(xiàn)。例如，應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以全面開發(fā)建筑暗房、門禁、管道等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，BIM 系統(tǒng)可以通過三維模型直接繪制安全監(jiān)控?cái)z像頭，攝像機(jī)的視角、監(jiān)控區(qū)域、狀態(tài)和其他信息可以顯示在BIM 系統(tǒng)3D 模型中，一方面，可以將顯示的內(nèi)容提供給第三方視角進(jìn)行查看，另一方面，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)查看和歷史視頻顯示。

4.5 電氣族庫的創(chuàng)建

三維模型和二維模型的建立有以下區(qū)別：二維模型需要符合相應(yīng)的國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)開展相應(yīng)標(biāo)注以及定義工作，三維模型應(yīng)當(dāng)對其形象和尺寸實(shí)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(yīng)當(dāng)依照現(xiàn)實(shí)狀況對其開展重新定義。

基于BIM 工藝還能夠?qū)τ陉P(guān)鍵裝置開展遠(yuǎn)程把控，將項(xiàng)目當(dāng)中的獨(dú)立運(yùn)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?yīng)裝置運(yùn)行狀況做到詳細(xì)了解。

4.6 管線的碰撞檢測

BIM 技術(shù)在市政電氣設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，可以使資源更合理、更科學(xué)地配置，有效地避免了由于物料調(diào)配和管理上的錯(cuò)誤而導(dǎo)致的損失和浪費(fèi)。BIM 技術(shù)在工程建設(shè)中的運(yùn)用有：①碰撞探測。碰撞檢測是指在工程建設(shè)初期，利用BIM 技術(shù)的三維可視化功能，可以降低設(shè)計(jì)過程中的誤差，并對管線的布局進(jìn)行優(yōu)化，從而達(dá)到對工程的交底與仿真。②應(yīng)用三維圖形處理方式得到最佳的設(shè)方案和解決措施，使得原始2D 設(shè)計(jì)模式中存在的缺、錯(cuò)、碰、漏以及碰等問題減少，使得設(shè)質(zhì)量以及效率獲得提升。③基于BIM 工藝運(yùn)維管理能夠?qū)τ趶?fù)雜室內(nèi)和室外管網(wǎng)進(jìn)行處理，像是排水管道、電纜等方面，在平面圖上獲得相對位置關(guān)系。

4.7 BIM 技術(shù)在實(shí)施中的應(yīng)用

數(shù)字市政工程技術(shù)著重于對電氣設(shè)計(jì)的模擬和數(shù)據(jù)的處理。利用BIM 技術(shù)，對所涉及的數(shù)據(jù)進(jìn)行了全面的處理。另外，系統(tǒng)的分離也是一個(gè)很重要的問題。掌握信息化應(yīng)用軟件的種類，對重點(diǎn)工程信息進(jìn)行系統(tǒng)化管理，并對其進(jìn)行各種控制。BIM 技術(shù)中存在著跨界作業(yè)的問題。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，利用BIM 技術(shù)可以確保在經(jīng)過數(shù)字化建模后的電氣設(shè)計(jì)能夠達(dá)到要求。BIM技術(shù)把復(fù)雜的結(jié)構(gòu)都集中到了三維空間，需要員工清楚地了解設(shè)流程和具體的內(nèi)容。工程建設(shè)中存在著各種缺陷和安全隱患。要以科技創(chuàng)新為依據(jù)，對其進(jìn)行分析，使其真正發(fā)揮其應(yīng)有的作用。例如，在用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法繪制電氣管道和電纜橋架時(shí)，可能無法清晰直觀地顯示電氣管道的類型、規(guī)格和安裝位置；應(yīng)用BIM技術(shù)，軟件中的截面功能可以對管道、電纜橋架和設(shè)備的繪制進(jìn)行連接和調(diào)整，可以在3D 視圖中預(yù)覽，非常清晰、直觀。

4.8 應(yīng)急保障管理

經(jīng)過BIM 技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)工藝結(jié)合運(yùn)用，使日常中能源的管理監(jiān)控更為便利。規(guī)避能源浪費(fèi)問題產(chǎn)生，及時(shí)對于異常能源應(yīng)用狀況開展標(biāo)識與警告。通過應(yīng)急系統(tǒng)對相關(guān)感應(yīng)器的實(shí)時(shí)監(jiān)測等手段，及時(shí)預(yù)處理，避免發(fā)生應(yīng)急事件。當(dāng)發(fā)生應(yīng)急事件時(shí)，控制中心會及時(shí)收到相關(guān)報(bào)警，并能快速查詢到設(shè)備的狀態(tài)和相關(guān)部件的周邊情況，對于人群的及時(shí)疏散以及災(zāi)情處理提供關(guān)鍵信息。

5 BIM 技術(shù)應(yīng)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(diǎn)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(shí)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(shí)現(xiàn)更方便快捷地畫圖及出圖，在提高設(shè)計(jì)效率的前提下保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。

6 結(jié)語

市政電氣設(shè)計(jì)過程中，BIM 技術(shù)運(yùn)用的效能已經(jīng)獲取了一定行業(yè)的共識，對數(shù)據(jù)資源進(jìn)行充分挖掘變成“知識服務(wù)經(jīng)濟(jì)”，相關(guān)行業(yè)應(yīng)當(dāng)持續(xù)進(jìn)行探索，圍繞建設(shè)項(xiàng)目的新模式、新業(yè)態(tài)，加速推進(jìn)向運(yùn)維、設(shè)計(jì)等方向“前展后延”。BIM 技術(shù)在電氣設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，使設(shè)質(zhì)量、設(shè)效率得到了很大的提升，同時(shí)也克服了以往設(shè)中的一些弊端，對整個(gè)市政業(yè)都有很大的推動作用。因此，在BIM 技術(shù)的推廣和運(yùn)用上，必須加強(qiáng)BIM 技術(shù)的培訓(xùn)，以發(fā)揮出BIM 技術(shù)在電氣工程設(shè)計(jì)中的作用。