基于BIM技术的风电场设计信息应用平台构建

王范华,徐汉坤,孙 静

(1.内蒙古察哈尔新能源有限公司，内蒙古 乌兰察布 012000；2.中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，西安 710065)

0 前 言

BIM概念来自于20世纪70年代的美国，作为一种全新的理念和技术，在美国、欧洲等发达国家或地区，建筑行业工业化需求旺盛，基于BIM技术的产业优化进步明显，并逐步向私人项目延申。在当地政府的相应政策鼓励下，BIM技术首先在公建项目上得到了良好的应用，并逐步向其他各领域推广。近年来，BIM技术应用较好地区的学者利用BIM技术在各个行业的实际应用案例积累，提炼案例思路，将BIM技术的研究进一步深化，将BIM技术的使用经验进行总结，基于具体问题具体分析的理念，提出了更明确的BIM技术优化建议，加快了BIM技术向更完善的方向发展。

现阶段，风电项目BIM技术处在设计阶段的应用中，如在土建基础、道路、变电站设计中得到了广泛的应用，但距离各专业协同设计尚存在一定差距，基于BIM的模块化、标准化水平不高，制约了设计效率的提升，影响了工程进度。在建筑、工厂等领域，BIM的应用已比较成熟，协同化、标准化、模块化程度教高，一定程度地解决了工程应用问题，提高了工程建设的精细度和效率，降低了工程造价。此外，BIM技术在工程建设阶段也有深入的应用，如施工进度编排及模拟、工艺工法仿真、造价管理、工程建设项目管理等[1]。基于BIM技术的风电场设计当前尚处于起步阶段，研究成果较少。本文通过梳理风电项目设计单位各专业对三维设计软件以及业主单位对设计管理的需求，采用BIM+设计管理的形式，构建基于BIM技术的风电场可视化设计信息管理平台，为设计各专业内部协同以及业主对设计进行有效管理提供平台支持。

1 平台结构

1.1 结构雏形

IM应用的目标是消除信息孤岛，促进信息流转，实现实时的数据共享。为了实现这个目标，通过构建一个统一的信息应用平台，通过格式转换的方式纳入各专业设计平台数据，基于BIM轻量化数据实现数据共享可视的BIM信息应用平台[2]。系统总体架构如图1所示。

1.2 各层级架构

(1) 数据层

基于轻量化引擎的数据中心，为数据层，其包含的数据库信息在风电项目实施全过程中能够动态变化调整，能及时精确的调用系统数据库中的数据，从而加快决策进度，提高决策质量和项目质量，降低项目成本，增加项目利润[3]。

数据层利用轻量化引擎实现设计数据可视化，从而可以被各专业共享使用。BIM数据库的构造应注意3点：① 此数据库用以存储的风电场设计信息，是整个风电场在建设期中所产生的所有设计信息，每个专业都可以利用此数据库中的数据信息来完成自己的设计工作，从而做到真正的信息共享；② 该数据库可以储存多个项目的模型，尤其BIM模型存在着数据量大，文件存读取困难的问题，如何更好的解决成为数据库架构的重点之一；③ 数据的存储形式应统一标准，通过与各设计平台数据互通的轻量化引擎，形成轻量化数据融合。

(2) 图形平台层

第二层为图形显示编辑平台，基于BIM的数据可视化显示特点，将工程生产过程数据集成并显示，调动各专业工种更早地参与工程的设计活动，进行较早的并行工作[4]。各专业可利用此显示编辑平台，完成各专业的规划、设计等工作。该平台与各专业设计平台入口对接，集专业自设计、专业间提资、专业模型总装为一体。

(3) BIM应用层

第三层为利用设计信息进行BIM应用平台层，是基于模型数据中心，整合符合风电项目BIM应用需求的，集分析计算、碰撞检测、工程量提取等功能为一体的应用平台[5]。各层级架构如图2所示。

2 基于BIM技术的风电场设计信息应用平台的功能定位

(1) BIM引擎模块

军事国防教育是大学生进入大学的第一堂课，通过对军事理论学习，可以把国防教育、爱国主义教育结合起来，激发学生个爱国情操。通过军训可以对新生身体素质和意志品质一次很好的锻炼，锻炼大学生意志力，军训还可以培养学生的组织纪律性、团结友爱、互帮互助的精神，让大学生进一步建立集体生活的行为规范，养成积极向上的团队精神。

基于BIM轻量化引擎，实现在BIM场景中对BIM成果进行查看及操作，支持多窗口的BIM模型查看，实现BIM模型操作功能，如缩放、平移、漫游、视图记录、测量(测距、测角度、测体积、测坐标)、定制漫游路径等。BIM窗口下可显示子模型结构树，能够对用户自定义视图、定制飞行路径等进行记录。

(2) BIM设备树模块

项目设备树是BIM平台系统中的核心功能，根据设备为主线，进行横向项目全生命周期关联，纵向业务功能单据关联，达到事前预警、事后可追溯的目标。系统通过设备树结构为主，与BIM模型树对应。对不同节点进行过程类文件结构划分，在划分的文件结构基础上进行系统数据关联，包含附件。

(3) 设计管理模块

设计管理模块应当满足概念设计、方案设计、初步设计、施工图到图及领用、设计变更等工作。

实现设计各阶段的关键信息和成果资料的记录，包括概念设计、方案设计、初步设计、施工图设计等阶段进度情况，设计各阶段审查意见的审批和备案；设计方案及任务书等资料的落实与备案；设计变更的管理与设计图纸的管理。

实现设计各阶段的关键信息和成果资料的记录，包括概念设计、方案设计、初步设计、施工图设计等阶段进度情况，设计各阶段审查意见的审批和备案；设计方案及任务书等资料的落实与备案；设计变更的管理与设计图纸的管理。

图纸文件是设计院依据国家及行业标准对各单项工程及建筑群体进行的工程实物的图示表达；在系统中设计单位根据图纸到图分类划分，将对应的图纸文件进行录入上传，通过流程审核，确定最终图纸样式，便于管理与下载查阅。

设计方应使用本功能进行设计任务的流程管理。包括任务下达、校核、审查、核定环节。设计成果应按照规范要求(包括且不限于二维图纸、三维设计文件等)，存在放对应的文件夹下。

图纸到图具备版本管理功能，根据审批结束后的版本号定版为最新版，图纸经过项目参建单位会检后，提出图纸调整要求，设计单位依照要求修改图纸后，在原到图记录中发起图纸升版，达到过程可追溯，版本控制的目的。设计图纸到图如图4所示。

图纸会检是项目参建单位(建设单位、监理单位、施工单位等相关单位)在收到施工图后，各单位相关人员应熟悉工程设计文件，并应参加建设单位主持的图纸会审会议，建设单位应及时主持召开图纸会审会议，组织监理单位、施工单位等相关人员进行图纸会审，并整理成会审问题清单，由建设单位在设计交底前约定的时间提交设计单位。设计图纸会检如图5所示。

图纸到图领用是建设方、监理、总包单位通过系统对已会检完成并定版后的施工图纸进行线上领用申请的功能。申请单位可自行选择图纸卷册信息，通过流程审批后，系统自动获取电子版图纸至单据附件中。设计到图领用如图6所示。

设计联络单又称设计联系单，是设计单位与各参建方针对设计问题日常沟通的主要方式之一，并作为设计变更的重要依据项。系统实现了设计联络单与设计变更单功能与数据的关联，记录经批准则会保留，后续可对设计变更沟通过程进行源头追溯。设计联络单如图7所示。

提供设计变更申请单的创建、更新、删除功能。设计变更申请单内容包括变更申请单编号、变更类型、变更图号、变更原因说明等，同时可以填写关联的合同信息及合同增减额、概算增减额、变更的工程清单等相关工程施工影响信息。支持通过变更的图号，能自动按照图纸的关联关系，给出建议变更的图纸。支持设计变更申请表、设计变更审批表的预览及打印功能。支持添加设计变更相关的依据文件及函件。如：审查委员会明确的意见和政府的书面文件、集团公司会议及纪要等。设计变更单如图8所示。

3 关键技术突破

构建基于BIM技术的风电场设计信息平台，需要解决设计工具选择、数据交互、数据融合等问题。

3.1 探索出了最适合各专业的三维设计工具

梳理各专业对三维设计软件的需求，对比分析软件的适用情况，尝试软件间是否存在可靠的数据接口，形成了一套适用于各专业的三维设计工具。

3.2 实现了软件间的数据传递

调研设计流程，梳理数据流转方向和数据格式，开发上下游数据格式转换工具，实现了专业软件间的数据传递。

3.3 研发出了适用于各软件的模型轻量化转换工具

解析各专业三维设计工具的文件格式，开发出不损失模型真实性和数据准确性的轻量化转换工具，将各软件的模型数据转换为统一的数据格式，实现了BIM数据的集成。

4 结 语

BIM技术的核心是数据的流转，通过统一的数据中心解决最底层的数据问题，各专业的图形平台由统一的数据中心来承载数据，再交由BIM应用平台进行数据的调用，使数据发挥出应有的价值[6]。