元數(shù)據(jù)對輸變電工程三維設(shè)計檔案全生命周期管理的適用性研究

[摘 要]為了保證輸變電工程三維設(shè)計檔案的真實性、有效性和完整性，提高國網(wǎng)公司輸變電工程三維設(shè)計檔案的管理水平，文章闡述了加強三維設(shè)計檔案的全生命周期管理的意義，分析了輸變電工程三維設(shè)計檔案的特點和國網(wǎng)公司的管理現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上剖析元數(shù)據(jù)對于三維設(shè)計檔案管理的適用性和優(yōu)勢，以期為提高三維設(shè)計檔案的管理水平提供參考和建議。

[關(guān)鍵詞]元數(shù)據(jù)；輸變電工程；三維設(shè)計檔案；全生命周期管理

中圖分類號：F426 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1722（2024）15-0013-03

輸變電工程檔案管理工作是輸變電工程基礎(chǔ)工作的重要組成部分，三維設(shè)計資料是輸變電工程檔案管理的重中之重。2016年年底至2017年年初，國網(wǎng)公司明確了推廣三維設(shè)計相關(guān)要求。2017年，按照“標(biāo)準(zhǔn)先行、科研支撐、試點建設(shè)、加快推進(jìn)”的總體原則，從軟件交互、設(shè)計深度、模型建模、數(shù)字化移交等方面對三維設(shè)計作了詳細(xì)規(guī)定，開啟了13項三維設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編制工作。2018年，《國家電網(wǎng)有限公司關(guān)于全面應(yīng)用輸變電工程三維設(shè)計及建設(shè)工程數(shù)據(jù)中心的意見》發(fā)布，三維設(shè)計全面開展。同年，國網(wǎng)公司印發(fā)了《國網(wǎng)基建部關(guān)于開展輸變電工程三維設(shè)計擴(kuò)大試點工作的通知》等文件，提出要擴(kuò)大輸變電工程三維設(shè)計試點應(yīng)用范圍，加強三維設(shè)計成果在設(shè)計、評審、物資、施工及移交等全過程的應(yīng)用，對新建35KV及以上輸變電工程提出了全面開展三維設(shè)計的要求。

三維設(shè)計檔案在輸變電工程建設(shè)的各個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的各種資料，構(gòu)成了三維設(shè)計檔案完整的全生命周期，每一個環(huán)節(jié)都是不可或缺的。

但是，目前國網(wǎng)數(shù)據(jù)中心三維數(shù)據(jù)移交工作還存在三維數(shù)據(jù)管理制度及標(biāo)準(zhǔn)化流程不完善、平臺支撐不到位、三維模型的安全控制難度較大等問題，急需深入研究和優(yōu)化完善。

一、加強三維設(shè)計檔案的全生命周期管理的意義

（一）有利于實現(xiàn)電網(wǎng)工程建設(shè)的降本增效

隨著電網(wǎng)公司精益化管理、全生命周期管理的穩(wěn)步推進(jìn)，電網(wǎng)數(shù)字化程度不斷深入，電網(wǎng)建設(shè)從二維階段進(jìn)入三維階段。通過加強對三維設(shè)計檔案的全生命周期管理，能夠及時發(fā)現(xiàn)和規(guī)避建設(shè)過程中產(chǎn)生的風(fēng)險。

隨著電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，三維設(shè)計檔案的數(shù)據(jù)積累也將越來越豐富。這些數(shù)據(jù)不僅可以用于當(dāng)前項目的優(yōu)化，而且可以為未來的電網(wǎng)建設(shè)提供寶貴的參考，實現(xiàn)經(jīng)驗的傳承和知識的共享。這種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的管理模式，能夠提高電網(wǎng)建設(shè)效率，也能為電網(wǎng)公司帶來長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

（二）有利于實現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)字化交互機(jī)制和智能服務(wù)

目前，電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計、施工和運行各階段尚未形成規(guī)范的數(shù)據(jù)管理，各系統(tǒng)間還存在各種問題，管理系統(tǒng)有待改進(jìn)。利用三維設(shè)計成果管理工程數(shù)據(jù)，建設(shè)電網(wǎng)數(shù)字化交互機(jī)制和智能服務(wù)框架，對于解決各系統(tǒng)間的“信息孤島”問題，進(jìn)而實現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)字化交互機(jī)制具有重要的推進(jìn)作用。

（三）有利于更好地建設(shè)新型電力系統(tǒng)

加強三維設(shè)計檔案的全生命周期管理研究，能夠整合和優(yōu)化數(shù)字電網(wǎng)的各項資源，實現(xiàn)電網(wǎng)的高效運行和智能管理，有助于提升電力系統(tǒng)的供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性，為可再生能源的大規(guī)模接入和消納提供有力保障。同時，數(shù)字電網(wǎng)的建設(shè)能促進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級，推進(jìn)數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)，有助于推動能源革命。

加強三維設(shè)計檔案的全生命周期管理研究，是對數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)的重要支撐，更是新型電力系統(tǒng)建設(shè)乃至全球能源革命的重要推動力量，三維設(shè)計檔案的全生命周期管理研究對于加強數(shù)字電網(wǎng)的建設(shè)乃至新型電力系統(tǒng)的建設(shè)均具有十分重要的意義。

二、輸變電工程三維設(shè)計檔案的特點

輸變電工程三維設(shè)計檔案包括輸變電工程三維設(shè)計模型、文檔資料等設(shè)計成果，具有來源廣泛、文件形式多樣、容量大、產(chǎn)生平臺不統(tǒng)一、利用價值較高等特點。其中，輸變電工程三維設(shè)計模型是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。因其滿足可視化、可分析、可編輯等工程全生命周期的應(yīng)用需求，具有較高的重復(fù)利用和參考價值，也成為輸變電工程三維設(shè)計檔案管理的重點。

（一）三維設(shè)計檔案涉及管理程序和主體較多

由于輸變電工程單位設(shè)計檔案涵蓋了從初步設(shè)計到竣工圖編制的工程項目的全生命周期，因此，檔案資料來源廣泛、容量大，產(chǎn)生平臺不統(tǒng)一，涉及管理主體較多。相較于傳統(tǒng)二維圖紙紙質(zhì)檔案和普通的電子檔案，三維設(shè)計檔案無論是存儲環(huán)境、存儲形式還是存儲量，都發(fā)生了質(zhì)的變化，因此，傳統(tǒng)的檔案管理方式和要求難以滿足三維設(shè)計檔案管理的需要。

（二）三維設(shè)計檔案數(shù)據(jù)內(nèi)容和形式較多

相較于傳統(tǒng)的檔案管理對象，三維設(shè)計檔案涵蓋的內(nèi)容較多，檔案管理涉及文件種類較多，不同文件的邏輯關(guān)系較為復(fù)雜。其中包括工程管理信息，主要是指對工程數(shù)據(jù)的基本信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，維護(hù)工程數(shù)據(jù)信息、工程創(chuàng)建、修改及權(quán)限設(shè)置等的信息；三維設(shè)計模型，主要是指工程建設(shè)各階段基于設(shè)計圖紙所建立的三維模型[ 1 ]；電子文檔，主要是指與模型相關(guān)的文檔以及工程的其他文檔資料。這些不同格式、不同內(nèi)容和形式的三維設(shè)計資料給三維設(shè)計檔案的管理帶來了挑戰(zhàn)。

（三）三維設(shè)計檔案的傳輸和可利用性高

傳統(tǒng)的紙質(zhì)檔案資料的傳輸和查詢工作效率較低，因為除了在查閱前要經(jīng)過相應(yīng)的審批，還會因為查找翻閱耗費大量的時間。三維設(shè)計檔案的工程數(shù)據(jù)移交、審核、存儲、管理與應(yīng)用等不同階段的全生命周期管理的全部過程，幾乎不受時間和空間的限制，提高了檔案資料的使用效率，真正實現(xiàn)了三維設(shè)計成果數(shù)據(jù)管理的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和信息化。

（四）三維設(shè)計檔案管理的安全性要求較高

三維設(shè)計成果資料包含三維設(shè)計模型、工程建設(shè)數(shù)據(jù)等大量重要內(nèi)容，是一種特殊的工程檔案，在電力工程建設(shè)和后期運行維護(hù)中，能夠起到重要的參考價值和憑證作用，一旦在某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)保存不當(dāng)、丟失、毀損、無法讀取等風(fēng)險，將會造成巨大的人力和經(jīng)濟(jì)損失。因此，大量三維設(shè)計成果的產(chǎn)生對三維設(shè)計檔案的全生命周期管理提出了更高的要求，現(xiàn)有的歸檔方式和管理制度面臨新的挑戰(zhàn)。

三、三維設(shè)計檔案管理現(xiàn)狀

三維設(shè)計檔案屬于電子檔案的一種，國家標(biāo)準(zhǔn)《電子文件歸檔與管理規(guī)范》中明確規(guī)定，檔案管理的目的是保證電子文件的真實性、完整性和有效性。然而，由于三維模型本質(zhì)上是電子文件的一種，其載體與信息的可分離性，給檔案真實性、完整性和有效性的維護(hù)帶來了困難和挑戰(zhàn)。從檔案管理的角度來說，三維設(shè)計檔案的管理目前存在以下問題。

（一）標(biāo)準(zhǔn)化流程不完善

當(dāng)前，國網(wǎng)公司明確了推廣三維設(shè)計相關(guān)要求，從軟件交互、設(shè)計深度、模型建模、數(shù)字化移交等方面對三維設(shè)計做了詳細(xì)的規(guī)定，形成專業(yè)配套、全過程覆蓋的標(biāo)準(zhǔn)體系，但國網(wǎng)江蘇電力的三維設(shè)計檔案管理工作并不完善，因為單純地將三維設(shè)計檔案存儲起來并不復(fù)雜，但是這樣無法實現(xiàn)檔案的共享，導(dǎo)致管理質(zhì)量難以提升，違背了三維設(shè)計檔案管理的初衷。標(biāo)準(zhǔn)化流程重視的是管理效率的提升，不僅對檔案資料的收集進(jìn)行了規(guī)定，而且要約束調(diào)取流程，保證檔案的調(diào)取和安全性有規(guī)可依。因此，要采取相應(yīng)的技術(shù)措施，完善三維設(shè)計檔案的標(biāo)準(zhǔn)化流程。

（二）平臺支撐不到位

數(shù)字化電網(wǎng)工程交付中心與數(shù)字檔案館的系統(tǒng)功能各有特點，在數(shù)據(jù)受控和歸檔模塊的設(shè)置上各有不同的做法，導(dǎo)致數(shù)據(jù)管理對象定義受限，難以針對三維設(shè)計檔案實現(xiàn)統(tǒng)一化的數(shù)據(jù)歸檔。除此之外，三維設(shè)計成果貫穿工程設(shè)計、施工等全過程，涉及大量的數(shù)據(jù)和內(nèi)容，增加了三維設(shè)計成果歸檔管理的難度。

（三）對利用技術(shù)和安全性要求高

三維設(shè)計檔案具有一定的共享性，正是通過共享，才能實現(xiàn)檔案資料的經(jīng)濟(jì)價值和社會價值。為了實現(xiàn)三維設(shè)計資料的共享，需要對三維設(shè)計成果的利用方式和途徑進(jìn)行豐富，如實現(xiàn)三維設(shè)計檔案便捷瀏覽，但三維設(shè)計成果的瀏覽需要專門的瀏覽工具，對于計算機(jī)的性能、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置等具有較高的要求。

（四）三維模型的安全控制難度較大

計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)是三維設(shè)計檔案管理的基礎(chǔ)，三維設(shè)計檔案的安全性需要得到重視，尤其是在三維設(shè)計檔案的存儲和傳輸階段。

三維設(shè)計檔案電子文件的載體與信息具有可分離性和系統(tǒng)依賴性的特點，使三維設(shè)計檔案這種電子文件比紙質(zhì)文件的安全控制難度更大。同時，三維模型無法進(jìn)行紙質(zhì)化管理，所有安全控制措施只能在計算機(jī)系統(tǒng)中實施，一旦發(fā)生操作失誤、病毒入侵、軟硬件系統(tǒng)故障等事故，就很難確保其安全。

四、元數(shù)據(jù)對于三維設(shè)計檔案管理的適用性

目前，檔案管理已進(jìn)入電子文件時代，電子文件不僅數(shù)量巨大，而且具有對硬件與軟件系統(tǒng)的依賴性、信息存儲要求高、易更改等特點。

隨著互聯(lián)網(wǎng)和科學(xué)技術(shù)及理論的發(fā)展，現(xiàn)階段更多的是采用元數(shù)據(jù)的方式管理電子資料。如果從更廣義的范圍來講，元數(shù)據(jù)其實早已存在，已經(jīng)在傳統(tǒng)的檔案管理中廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)紙質(zhì)時代的文件登記簿、文摘、目錄等都可以視為檔案元數(shù)據(jù)的體現(xiàn)。因為這些元數(shù)據(jù)描述了檔案內(nèi)容，同時提供了檔案的背景信息，這些背景信息對檔案的管理、控制以及用戶利用或調(diào)取檔案提供了便利。

目前，對三維檔案進(jìn)行管理的方式之一是物理歸檔，這種方式的弊端較多，除了比較煩瑣、檔案的安全性無法保證之外，還無法滿足數(shù)字化電網(wǎng)的建設(shè)需求。輸變電工程三維設(shè)計和數(shù)字化施工的應(yīng)用，產(chǎn)生了大量的三維設(shè)計成果，使檔案的信息存儲載體發(fā)生了巨大變化。三維設(shè)計成果資料作為一種特殊的工程檔案，包含三維設(shè)計模型、工程信息、地理信息、工程建設(shè)數(shù)據(jù)和設(shè)備參數(shù)信息等大量重要內(nèi)容，在電力工程建設(shè)和后期運行維護(hù)中都具有重要的參考價值和憑證作用，這些都對三維設(shè)計檔案管理工作提出了更高的要求。如果將元數(shù)據(jù)的概念引入三維設(shè)計檔案全生命周期管理領(lǐng)域，可將三維設(shè)計檔案元數(shù)據(jù)作為描述檔案各特征的信息集合，詳細(xì)描述三維設(shè)計檔案的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)與背景信息，跟蹤記錄三維設(shè)計檔案的全過程運動。針對輸變電三維設(shè)計檔案的特點，可將現(xiàn)有元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與實踐相結(jié)合，構(gòu)建符合三維設(shè)計資料特點的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和體系，輔助三維設(shè)計檔案的收集、整理、分析與利用[ 2 ]。

（一）提高三維設(shè)計檔案數(shù)據(jù)的可讀性和質(zhì)量

通過引入元數(shù)據(jù)可對三維設(shè)計檔案的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和有效的描述，大幅提高數(shù)據(jù)的可讀性和質(zhì)量，使數(shù)據(jù)達(dá)到高效地共享、交換和使用的目的。通過元數(shù)據(jù)信息驅(qū)動可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的抽取、轉(zhuǎn)換到數(shù)據(jù)的加載全過程管理，即元數(shù)據(jù)可對數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換和加載進(jìn)行全過程控制。只需維護(hù)元數(shù)據(jù)信息，就可以自動完成數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換和加載的工作任務(wù)，可以保證根據(jù)需要，隨時調(diào)取輸變電工程的三維設(shè)計檔案。

（二）元數(shù)據(jù)的使用可獨立于技術(shù)平臺

元數(shù)據(jù)的使用獨立于平臺，即使用何種技術(shù)平臺對元數(shù)據(jù)的使用不會產(chǎn)生任何影響。并且若將元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與數(shù)據(jù)搜索相結(jié)合，可大幅度提高數(shù)據(jù)搜索的效率和準(zhǔn)確度，快速定位想要獲得的已歸檔三維設(shè)計檔案的信息。因此，只需有效管理和維護(hù)元數(shù)據(jù)，就可支撐用戶通過元數(shù)據(jù)實現(xiàn)三維設(shè)計檔案數(shù)據(jù)的管理[ 3 ]。

（三）實現(xiàn)三維設(shè)計檔案的有序管理

元數(shù)據(jù)是對信息資源的結(jié)構(gòu)化描述，對數(shù)據(jù)的組織、描述、發(fā)現(xiàn)、檢索、索引、集成、瀏覽、保存和管理發(fā)揮著極大的作用，可實現(xiàn)數(shù)字化資源的從“無序”到“有序”，該核心價值符合三維設(shè)計檔案數(shù)據(jù)管理的要求。電網(wǎng)數(shù)字化交付中心自使用以來，已積累了一定數(shù)量的三維檔案設(shè)計資料，但因命名不統(tǒng)一、存儲不規(guī)范等因素，成為難以檢索、難以整合的數(shù)據(jù)。

在這一背景下，“三維設(shè)計檔案元數(shù)據(jù)”的理念應(yīng)運而生[ 4 ]，它在三維設(shè)計檔案全生命周期管理過程中扮演著重要角色，可忠實記錄三維設(shè)計檔案的形成過程、時間、地點、責(zé)任人及重要操作等背景信息，可將元數(shù)據(jù)納入資料的信息包歸檔，確保三維設(shè)計檔案的真實性和原始性，保證三維設(shè)計檔案的基本信息可還原、業(yè)務(wù)可還原。

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