BIM技术在燃气厂站的应用

吕健豪，王一君，黄复搀

(1.北京市煤气热力工程设计院有限公司，北京 100032；2.北京市燃气集团有限责任公司，北京 100035；3.北京德源福星教育科技有限公司，北京 100083)

1 概述

当前，我国正处于天然气输配管网建设的高峰期，尤其是随着国家天然气“十三五”发展规划的提出与实施，我国城镇天然气输配管网的规模迅速扩大，与之配套的燃气厂站数量也在快速增加。以河北省唐山市为例，经过近几年的快速建设，截至2018年底，唐山市已建成各类规格的天然气管道约560 km、天然气输配厂站21座、CNG加气站2座、LNG储备站1座[1]。

为了安全生产，燃气公司在厂站运行管理中投入大量人力、物力及财力。由于燃气厂站具有资产庞大、操作专业性强、安全性要求高的特点，且厂站运行管理层级多、流程长，信息技术手段不完善，导致燃气厂站无法实现实时、可视化的监测、监控、预警与调度。如何借助信息化手段科学、合理优化燃气厂站运行管理及安全监管，成为燃气企业的一个重要研究方向。在此背景下，本文提出并探讨将BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)技术应用于燃气厂站运行管理中，以期为燃气厂站的综合化管理提供参考。

2 BIM技术的优势

BIM技术将数据信息作为模型基础，利用数字信息技术建立完整的、与实际情况一致的建筑信息模型，广泛应用于建筑学、工程学及土木工程。BIM技术不是简单的数字信息集成，而是通过数字化设计，在模型上对建筑项目的实体与功能特性进行数字化表达，使管理人员、技术人员可以对不同的信息作出正确理解和高效应对，是建筑信息可视化管理的一种有效方法，目前已在多个行业领域得到推广应用。BIM技术具有以下优势。

① 可视化

在基于BIM技术构建的三维立体化的建筑信息模型中，可以全面、精确地展示建筑的详细信息，涵盖了空间、属性及状态信息，如建设情况、成本、构件尺寸、颜色、工艺、运行状态、人员行为等，使得工程或建筑的运营及管理更加直观，且所有的沟通、讨论、决策都在可视化状态下进行。

② 可模拟性

BIM技术不仅能展示建筑信息，还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物，如：能耗情况、热能传导、环境监测、状态监测、运维管理、紧急疏散、升级改造等各种动态过程的模拟与演练，便于对建筑的日常运营管理与应急预案制定提出科学合理的建议。

③ 信息共享

BIM技术可对建筑进行3D几何信息和拓扑关系的完整信息描述，可直接输出建筑设计图、设备设施图、厂站机电图、结构图、构件加工及效果图等，能够实现设计、施工、运行维护等不同机构和组织间的信息共享，方便项目各方沟通决策。

3 燃气厂站特点

燃气企业属于资本和技术相结合的双密集型企业，一般的燃气厂站具有投资额大、设备设施多等特点，厂站的形成、使用和运维周期较长。

① 投资额大

燃气厂站绝大多数都属于固定资产，在总资产中所占份额很高。为保障安全，厂站内的设备设施普遍较为先进、高端，价值总额很大。

② 设备设施多

燃气厂站涵盖了多种设备设施，除工艺、公用、消防等设备设施外，还包括厂站运维所需的维检修装置及工具、电气设备、仪器仪表、起重及搬运设备，以及日常办公所需的通信设备、其他各类设备、工具，甚至房屋及构筑物等，具有量多面广的特点。

③ 形成、使用和运维周期较长

燃气厂站的各类设备设施，从规划、设计、购买、安装、调试、运行、维护、修整直到报废，整个运行周期长、时间跨度大，这些特点加大了燃气厂站管理的难度，对于燃气厂站的运营也是一种考验。

4 燃气厂站运行管理现状

① 管理层级多、流程长

燃气厂站管理层级涉及从燃气集团公司到各分公司，再到运行所的多个层级，管理流程过长、管理成本较高。同时，燃气厂站的设备设施运维、安装、调度和资产管理等分别属于不同部门的管理职责，各部门之间缺乏有效的信息整合，在一定程度上造成信息不对等和资源浪费现象。

② 信息技术手段不完善

目前，燃气厂站以各类基础信息记录为主，且大多为手工台账录入，缺乏对相关设备设施信息(包括施工单位、施工人员、生产日期、投产日期以及维修情况等信息)的全面采集与管理。同时，设备和资产缺乏对应关系，从而无法实现从设备采购到使用、报废的全生命周期管理，也不利于质量跟踪和责任到人。

③ 缺乏动态追踪机制

由于缺乏对燃气厂站的实时监测与动态预警，无法实时反映设备的运行状况。同时，由于对专业人员缺乏有效的管理手段，无法确定运行维护人员是否严格按照标准化流程进行操作，存在一定的安全隐患。

④ 专业性强

一方面受专业知识所限，资产管理人员可能对燃气设备了解不足，资产评估不准确。另一方面，由于设备运维具有很强的专业性，新员工入职后，需要较长周期的培训，无法快速胜任相关工作。

5 BIM技术在燃气厂站的应用

通过引入BIM技术，可以搭建燃气厂站建筑信息模型(简称厂站BIM模型)，能够高效、可视化地模拟现实燃气厂站实际运行情况，便于对厂站进行科学、高效、全面的管理。BIM技术在燃气厂站运行管理中，可以应用在人员行为监管、物资管理、日常运营管理、应急管理和厂站改造等方面。

5.1 人员行为监管

① 日常管理

将厂站BIM模型与厂站工作人员的门禁安保系统结合，既可以进行考勤管理，也可以对厂站人员、车辆等进行身份自动识别，非燃气厂站的工作人员或车辆进入时，在厂站中控室屏幕的BIM模型上同步显示提示和警示信息，保障厂站运行安全。

② 人员培训

针对燃气厂站一般管理人员，借助厂站BIM模型，可以全面展示厂站，任一层级的管理人员入职，都可以全方位了解厂站信息，快速熟悉厂区信息、设备设施运行情况，从而更快地进入工作角色，更好地履行工作职责。

针对燃气厂站运维人员，基于厂站BIM模型可以建立考评系统进行岗位综合评估。经过一系列的评估与测试，如：考察培训人员是否能在厂站BIM模型迅速找到需要维修的设备的空间位置、技术参数，是否能进行标准化的维检修工作，可以准确判断相关人员是否具备合格上岗的资质，从而有效节省培训时间，降低培训难度。

5.2 物资管理

基于厂站BIM模型中的数据标签，可以知道每个设备设施、管材管件、零部件的生产厂家、出厂日期以及进出库日期，实现厂站物资的高效管理。管理人员通过定期检查BIM模型中物资的信息标签，可确认厂站物资整体情况并进行综合评估。

5.3 日常运营管理

厂站BIM模型储存了大量的厂站空间资料，通过将温度计、压力表、流量计、可燃气体探测器、报警控制设备等合理安装覆盖于厂站，并将相关信息逐一对应至厂站BIM模型，便可精准获取各个传感器或探测器的运行数据，通过标准化整合，可形成完整的厂站信息通路，实现对厂站的实时监控监测，方便各级管理人员随时掌握厂站运行情况。

5.4 应急管理

BIM模型具有可模拟的特性，一旦遇到突发状况，危险源的位置信息可第一时间同步至厂站BIM模型，便于管理人员及时、准确地锁定危险源，并给出相应的解决方案。可在厂站BIM模型中进行灾害时的疏散模拟演练，减少灾害损失。同时，基于其信息共享与可视化的特性，也可加强多层级管理机构及各部门之间的联系，从而提高沟通效率，更加方便快捷地进行应急决策，确保厂站安全。

5.5 厂站改造

如果燃气厂站进行改建、扩建或拆除，基于厂站BIM模型所积累的各类数据，可高效配合设计、施工单位对厂站的重新规划、环境现状、施工配套等进行综合评价和全面分析。在论证改建、拆除的可行性及确定详细的设计、施工、拆除方案等方面，均可提供数据信息。通过施工模拟，也可直观地展示各方案的优缺点，从而提高决策的科学性。同时，通过对设备设施、零部件的安全性、耐久性、剩余寿命等进行综合评估，可以选出可回收利用的设备设施、零部件，实现厂站资源的再利用。

6 结语

通过将BIM技术综合应用于燃气厂站运营管理中，在一定程度上能够提高燃气厂站管理、运维、应急、决策的科学性与安全性。燃气企业可根据自身需求，从人员行为监管、物资管理、日常运营管理、应急管理和厂站改造等应用场景入手，综合考虑BIM技术在燃气厂站的实施与应用，助力企业的可持续发展与效益提升。