基于BIM技术的核电运维工业安全管理措施

刘洋 金楷

摘要：现阶段，世界上大多数的国家或者地区在进行核电站的设计中大多将BIM技术引入到了其中，这是因为BIM技术的使用能够在很大程度上实现精益化的管理，并且基于BIM技术，还能够对工业安全管理制定切实可行的方案以及相关的模型。因此，本文从核电运维工业安全管理存在的问题出发，给出基于BIM技术的核电运维工业安全管理的有效措施。

关键词：BIM技术核电工业安全管理措施

Safety Management Measures for Nuclear Power Operation and Maintenance Industry Based on BIM Technology

LIU YangJIN Kai

（Hainan Nuclear Power Co.， Ltd.，Changjiang， Hainan Province，572700China）

Abstract： At present， most countries or regions in the world mostly introduce BIM technology into the design of nuclear power plants. This is because the use of BIM technology can achieve lean management to a great extent， and based on BIM technology， it is also possible to formulate feasible schemes and related models for industrial safety management. Therefore， starting from the problems existing in the safety management of nuclear power operation and maintenance industry， this paper gives effective measures for the safety management of nuclear power operation and maintenance industry based on BIM technology.

Key Words： BIM technology; Nuclear power;Industrial safety management;Measures

BIM技术在我国的兴起和信息技术以及智能技术等的发展有着密切的關联，如地理信息系统、虚拟现实和增强现实以及云计算等。目前BIM技术在运维阶段的应用还处于较为初级的阶段，但是其在工业安全方面有很大的发展可能性。核电厂安全的重要内容是工业安全，工业安全涉及到的内容和相关的工作人员比较多，这表明工业安全管理是一项比较复杂的工程。核电厂可以分为两部分内容，其一是系统设备，即直接和发电相关的系统设备以及管线;其二是厂房环境，就是构成系统设备的外在环境，如厂房、照明、安防和应急等。这两部分之间既相互区别，又相互联系。核电厂运维阶段的运维管理时间比较长、跨度比较大、周期较长且内容复杂，并且涉及的人员比较复杂[1]。要想保证核电厂整体的安全，必须保证在运维阶段构建物和其所形成的环境是安全和稳定的，这样有助于提升运维工业安全管理的水平。

1核电运维工业安全管理存在的问题

核电运维阶段工业安全管理是一个不断发展和改进的过程，其存在的问题主要表现在厂区安全管理和土建运维安全管理这两个方面，不论是管理的手段，还是管理的方式都有待提升。

2基于BIM技术的核电运维阶段工业安全管理措施

基于BIM技术的核电运维阶段工业安全管理措施主要利用的是BIM技术的优点，将相关的人员、设备和技术以及管理信息等进行整合，从而最大限度内满足相关人员和设备在建筑空间上的要求，从而达到全生命周期都能够进行信息共享的目的[2]。核电运维阶段工业安全生产管理措施主要是构建了一个模型和三大系统，即厂区全景三维数字化信息模型、建构筑物安全智能管理系统、作业安全风险三维智能管理系统和防火三维智能管理系统，具体内容如下：

2.1构建厂区全景三维数字化信息模型

基于BIM技术核电运维工业安全管理的信息化和智能化基础就是构建厂区全景三维数字化信息模型，该模型具有“形”“神”兼备的特点，其中的“形”体现在模型上，为核电运维工业安全管理做了重要的支撑。其中的“神”侧重于信息，强调的是信息的内涵和思想。厂区全景三维数字化信息模型的构建如图1所示。

为了尽可能的满足核电厂的工业安全管理的宏观和精细化方面的需要，将BIM技术和GIS技术结合在一起，从而构建其完善的厂区全景概况三维模型以及核岛、汽轮机床厂房和泵房等的精细化模型。其中，厂房全景概况三维数字化模型的内容主要以外观模型为主，包括厂区周边的地形地貌、海工、地下管沟等，而精细化模型包含的内容比较多，如功能门锁。防火屏障和重要二次钢结构等[3]。整合和归一化处理厂区全景概况三维模型和重要建构筑物，再加上相关技术的辅助作用，如正向建模和逆向建模等，能够保证厂区全景三维模型的完整性和全面性。

根据工业安全管理的实际需要和土建运维管理的需求，能够建立起厂房和内部构件编码体系。和厂内部设备不同的是，对建构筑物及其构件的管理尚未形成一套成熟的编码体系。举个例子来讲，墙体的位置信息通常只是一个厂方代号和标高，在很大程度上不能够满足日常的安全管理需求。针对这种状况，建立完整的一套厂房和内部构件的编码体系是很有必要的，能够对构件进行定位、分类查询和检索。同时，厂区全景三维模型能够紧密的和对应的图纸信息、材质信息以及西部构造信息等联系起来，这样一来就能够十分便利的进行动态的查询和检索建构筑物的相关参数。

2.2构建建构筑物的安全智能管理系统

从土建运维存在的问题以及土建专业的独有特点上来说，构建建构筑物的安全智能管理系统的目的是提升核电厂的土建安全管理。根据厂区三维数字化信息模型，建立的建构筑物安全智能管理系统如图2所示。

建构筑物安全智能管理系统可以从3个方面来进行详细的说明，首先，该系统以大数据和云计算作为重要的基础，通过建立厂区重要构筑物运维信息数据库来获取各类信息，如厂区内重要构筑物和重要构件的设计制造状况、检测和评估情况以及历史维修记录和相关的改造以及预防风险的各项检查等，这样有助于厂区重要构筑物关键信息的电子化管理。在进行维护的时候，还要注重土建周期性维护标准的设置，保证土建运维中长期计划能够实现动态管理，从而全过程管理做好相应的计划、预算等工作[4]。

其次，分类厂区内建构筑物和细部构件，保证在已有的工业建筑检测评估成果的现状上，再结合历史检测评估相关资料和具体的运维信息，从而构建相应的健康评估体系。该体系的重点应当放在厂房的总体安全性能评估和核岛、汽轮机厂房等重要厂房细部构件的服役周期研究方面，这样能够提供相应的技术支撑，从而促使厂区内建构筑物正常功能管理、安全管理以及延长服役周期的正确性和有效性。

最后，对比现有的预防性体系和厂区全景三维模型，找出之间存在的不足和缺陷，从而提升预防性体系的完整性和全面性。通过对比发现，需要建立建构筑物构件安全分缀管理体系、安全巡检标准化体系和安全巡检信息查询平台。建立建构筑物构件安全分级管理体系的重要作用在于能够按照不同的标准对核电厂的构筑物件进行分类，如功能和类别。同时，如果再将结构的重要程度、相关设备的重要程度以及和建构筑物之间的空间关系等考虑在其中，就需要对其存在的不足和潜在的危险进行分级管理;建立安全巡检标准化体系，其重大作用和功能就是确保巡检对象、巡检内容、巡检标准和巡检流程等的完整、统一、标准和统一性;的完整和明确、的统一、巡检流程的标准化;基于厂区三维模型，建立安全巡检信息查询平台需要在厂区三维模型的基础上，对其相关的信息信息进行了解和认知，如构件的设计信息、巡检缺陷信息，甚至还包括历史维修信息。同时还能够有效的追溯相关的缺陷和巡检相关信息，从而确保土建运维方式的安全管理[5-6]。

2.3构建作业安全风险三维智能管理系统

核电和其他的普通工业领域相比而言，设计的作业安全问题和风险状况更加负责，不仅面临着高温和窒息等常见的风险，还会受到氢气、毒气和辐射等风险的影响。这样风险因素直接威胁着工作人员的生命安全，因此，对作业安全风险的管理是很有必要的，需要构建作业安全风险三维智能管理系统。

要认真仔细的梳理风险因素和这些因素的影响范围，然后构建起相关的作业环境风险数据库，设置各种风险预警装置或者感应器，做到对各种风险因素的实时管理和监督。并且通过三维模型对其进行直观且立体的展示，还可以通过佩戴一些能够提醒风险的装置或者设备，保证对作业环境风险的可视化管理。同时，以现场建构筑物和设备三维模型为基础设置三维仿真场景，结合影响现场工作人员的环境因素风险，如温度、辐射和危险气体等，对相关工作人员的真实工作场景进行尽可能真实的还原。

借助AR技术，对现场相关的工作人员开展相关的专项培训，培训的内容要包括工业安全的基础知识、现场操作的技术关键点、劳动保护用品的正确穿戴方式、危险环境下的复杂作业工序的正确操作方式和各类设备的正确使用等，从而做到最大限度内减少各类风险对现场工作人员带来的伤害。

2.4构建防火三维智能管理系统

核电厂工业安全最关注的问题就是防火问题，有效的管理防火分区是很重要的内容，并且有着重要的现实意义。构建防火三维智能管理系统需要防火分区电子化管理体系、厂区全景三维数字化信息模型、火灾载荷动态评价和火灾应急管理作为基础，这样能够保证对防火分区空间状况的实时监管和智能化管理。利用当前的火灾载荷评估方法，精准的识别火灾产生的风险根源，有效的模拟现场火灾的状况，从而做到对火灾载荷的智能化管理。火灾应急管理可以借助AI技术，这样能够为现场工作人员的逃生通道或者路径进行合理的规划。

3结语

核电厂发展的基础就是核电厂的工业安全，利用BIM技术能够实现对核电厂运维工业安全管理的动态化、智能化和信息化。目前，我国在基于BIM技术的核电运维工业安全管理方面还存在很大的不足，希望其在不斷的探究和改进过程中提升工业安全管理的水平。

参考文献

[1]陈斐.BIM技术在核电工程钢筋自动加工中的应用[J].中国勘察设计，2020（10）：97-100.

[2]叶勇，李兵，秦玉伟，等.基于BIM的一体化集成技术在核电钢筋工程中的研究与应用[J].建筑技术，2020，51（9）：1089-1093.

[3]李青，李松，沈威锋.三维施工模型在机电安装施工领域的应用探索[J].价值工程，2019，38（22）：153-154.

[4]陈思.基于BIM技术的钢筋工程施工阶段精细化管理研究[D].武汉：湖北工业大学，2020.

[5]宋少军.BIM技术在某钢管混凝土拱桥拱肋构件加工中的应用研究[D].柳州：广西科技大学，2019.

[6]陆长松.BIM技术在智能化钢筋加工中的探索[J].住宅与房地产，2018（23）：44-47.