BIM技术在电力工程中的应用前景分析

刘辉亚 刘羡敏

摘要： 针对电力工程中的物料裕量浪费、管理粗放、验收成本高、运维手段原始问题，引入建筑行业BIM技术，以三维数字化模型构建电力工程的信息化基础，完成与“大云物移智”先进技术架构的数据层衔接，达到电力工程精细设计施工、深层运维管控、全周期质量管理和降本增效的未来型建设模式。经过案例分析证明电力工程中引入BIM技术，可有效降低施工和运维成本、积累知識模块、提升管理水平，电力设施低耗运行，为电力客户提供极佳的服务体验。

关键词：电力工程;BIM;项目管理;族库系统;

中图分类号： TU71文献标识码：A

0引言

电力工程是关系到国计民生的大事，需要不断的建设、升级、维护，以满足人民群众日益提升的用电需求，以及提供更好服务承诺的践行。尤其是在互联网时代和物联网时代，大数据、云计算、物联网、移动互联和智能化技术日新月异的发展，新技术、新应用不断更新换代，电力行业也需要追赶时代前进的潮流，努力改善电力设施的软、硬件条件，为广大用户提供更加舒适便捷的用电体验。这就要求电力工程建设要持续推进，而且要加大更新速度和建设力度，才能不辜负人民的殷切期望。但是电力工程建设是系统工程，具有规模大、跨区广、投入高、工期长等特点，在规划、设计、施工、验收、使用、维护的全生命周期中，现场实地勘查难，二维地图更新慢，经验设计多反复，设计质效低下;施工安全、技术交底书面化，不直观形象，进度以百分比描述，易造成错误决策;现场验收耗时长、效率低，纸质档案流转保存难度大;故障点准确定位难，应急处置能力有限;配网工程点多面广，参与各方协同难，亟需高效精准的信息共享与服务等严重问题。

如何破解这些问题？根据建筑行业的经验可以充分借鉴——引入BIM技术。

1 BIM的价值

BIM（Building Information Modeling）技术是一个三维模型信息数据库[1]，集成了建筑设计、施工、运行直至销毁的全寿命周期的信息。由于各种信息整合于中，设计团队、施工单位、质量监管公司、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。目前已经在全球范围内得到业界的广泛认可。

BIM的核心是通过利用数字化技术，建立虚拟的建筑工程三维模型，提供与实际情况一致的、完整的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物所有构件的物理信息、装配信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象（如空间、运动行为等）的状态信息。借助这个三维模型[2]，极大提高了建筑工程的信息集成化程度，提供了一个工程信息交换和共享的平台，相关方均可从中获取到感兴趣的信息。

BIM有如下特征：它不仅可以在设计中应用，还可应用于建设工程项目的全寿命周期中;用BIM进行设计属于数字化设计;BIM的数据库是动态变化的，在应用过程中不断在更新、丰富和充实;为项目参与各方提供了协同工作的平台。

2 BIM在电力工程中的作用

由于BIM技术的多重功能，对BIM在电力工程中的作用进行深入分析。

2.1 设计阶段

搭建配电网标准物料BIM族库系统，形成参数化的设备材料BIM模型和电力行业BIM技术应用标准，实现快速标准化设计，形成知识积累，避免重复设计的资源浪费，同时也降低了设计风险。

2.2 施工阶段

利用BIM项目模型，开展三维模拟施工并分析现场实景情况，进行安全、技术交底;三维进度管理模块可根据建设进度计划进行模拟，实现全过程计划与现状的对照分析。可对进度滞后的项目作出预警，直观反映出项目滞后的工程量，为项目管理提供最直接的情报信息。还可以通过模型参数信息进行5D成本核算[3]，在项目状态分析、项目汇报、交底会议中提供高效的沟通渠道，为决策提供最直观的证据。实景模型与二维影像对比见图1。

图中左侧为实景模型图像，完全真实直观，所见即所得。图中右侧为传统的二维卫星影像[4]，仅有平面信息。两者的优劣对比一目了然。

2.3 验收阶段

实现工程质量在线云验收，现场作业人员使用自带经纬度的基建相机，对隐蔽工程及关键部位拍照，关联至与现场坐标位置相对应的模型中，通过全方位数据与合格判据的一一对比，快速给出验收结论。质量验收更加方便、快捷，也有利于竣工项目的展示汇报。质量验收示意图见图2。

验收人员通过手持终端远程即可完成质量验收，各种质量细节和参数都可快捷方便的查验与保存，大大提高了验收效率和置信度。

2.4 运维阶段

多维精益化运维管理。通过添加例如变压器的容量、额定电流等属性信息，建立一个同时具备工程建设过程资料和设备属性信息的三维数字化模型，将这个模型移交生产运行可以推动电网数字化建设。同时BIM与物联网集成应用，实现设备状态的三维可视化采集、传递、分析。故障诊断和应急抢修预案也可以在指挥大厅快速完成。运维界面效果见图3.

从图3可以看出，运维参数汇总在一个显示界面上，监控更加直观，异常报警自动完成，且直接显示出偏差值，能够指导快速诊断。

2.5 BIM在电力工程中的附加价值

建立配电网标准物料BIM族库[5]，满足了电网设备材料模型构建的存储、分类、检索的需要，还提高了设计人员建模的效率和质量，族库中的每一个族构件都具有独立知识产权。

有了配电网标准物料BIM族库，以平均每项族构件人工建模及族库系统分摊最高成本2000元，模型构建最低售价500元计算，按每项族构件仅有200家外部设计单位使用便可盈利98000元，而配电网标准物料库拥有4万种设备材料，因此BIM族库商业化可实现盈利数十亿元。

应用BIM的模型优势，融合当前PMS、ERP、经法、财务等管理系统搭建一个电网建设项目全生命周期管理平台，实现各层级、各部门在同一平台上数据共享、综合决策，此平台的推广使用是新时代电网企业管理的一次重大变革，实现数字技术与电网技术深度融合，以推进电网高质量发展，为客户服务与市场竞争提供有力支撑。

3 应用BIM建设电力工程的典型例证

依托安徽肥西35千伏花岗变10千伏董岗11线正新支线改造工程，结合无人机倾斜摄影和参数建模，对此项目建立了BIM整体模型，实现了三维可视化规划设计，尝试搭建了配电网标准物料BIM族库系统，探索了基于三维模型的施工过程管控、质量验收管理、竣工运维交付数字化的工作模式，提出了配电网智慧管理平台方案。正新支线改造工程的BIM模型示意见图4。

如图所示，改造工程的规划设计模型直观展示了建设规模、建设数量、各工段标号以及进展信息。

引入BIM技术指导项目设计和施工后，现场实地勘查一次完成，提高了设计质效;施工安全、技术交底图形化，直观形象，进度直观掌控;现场验收方便快捷，电子文件可多角度反复查验;故障点准确定位，应急处置能力大幅提升;参与施工各方统一调度，工作内容图形化、数据化，更加直观准确。

结束语

目前，BIM 技术已经在一些重要的电力工程如大型场站项目中成功应用，并取得了良好的经济社会效益。应用了BIM的电力工程凭借可视化、智能化的特点在配电网业务中将占据大的市场份额。基于以上分析和实际工程例证，可以得出如下结论：将BIM技术应用于电力工程中是提升设计质量、降本增效、掌控风险、精细管理的有效工具，可为电力工程节约大量的人力、物力、财力成本，是未来工程建设的趋势和标准。

参考文献

[1] 黄琛. BIM技術在电力工程造价中的应用推广研究[J]. 价值工程， 2016， 35（27）：53-57.

[2] 陈敏. BIM技术在电力工程造价中的应用推广研究[J]. 环球市场， 2016（17）：141-141.

[3] 黄茂林， 朱秀段. 基于BIM5D技术与挣得值法下的施工项目成本-进度预警模型研究[J]. 低碳世界， 2017（36）：313-315.

[4] 陈晶. BIM技术在工程施工管理中的应用分析[J]. 福建建材， 2017（11）：105-106.

[5]赛菡， 季文君， 杨莅宇，等. BIM族库管理建设框架设想[J]. 建筑机械化， 2016， 37（12）：30-34.