BIM 技术在输变电技改项目中的运用研究

夏远灿 XIA Yuan-can；梁科 LIANG Ke；杨蕴华 YANG Yun-hua；邓强 DENG Qiang；吉鑫 JI Xin

（①国网重庆市电力公司超高压分公司，重庆 400050；②国网重庆市电力公司潼南供电分公司，重庆 402660；③国网重庆市电力公司，重庆 400014；④国网重庆市电力公司垫江供电分公司，重庆 408300）

0 引言

近年来，电网公司持续推动构建新型电力系统和打造智能电网，相继加快数字化转型进程，不断强化数字信息技术在电网工程中的运用。国资委在《关于加强中央企业开展质量提升行动的实施意见》中明确表示，未来将进一步促进BIM 等信息技术的集成应用，其功能及优势将在规划、勘察、设计施工以及运营等一系列过程中凸显。同时，BIM 技术作为各系统交叉应用的平台支撑以及深化应用的重要途径，是有效推动数字化转型的重要力量。输变电技改项目（下文简称“技改项目”）作为提升供电可靠性的重要举措，具有项目数量众多、种类繁杂、管理难度大等特点，是BIM 技术在电网工程中潜在的运用领域之一。

目前，国内学者专家就BIM 技术在电网工程项目方面的运用开展了广泛的研究，且主要集中在电力工程造价管理、输变电工程管理等方面。王琼等[1-5]从工程造价全过程管理出发，结合项目决策、招投标、施工及竣工等多阶段多维度分析了BIM 技术在造价管理中的具体应用，并由此进一步提出了在行业标准、平台建设、政策推动等方面加强BIM 技术应用的建议。李燕等人[6-10]通过分析研究BIM 技术应用于输变电工程领域的优越性及适用性，一方面以BIM 技术为支撑构建了输变电工程全生命周期造价管理体系，另一方面重点从工程项目的施工进度及质量控制等维度对BIM 技术的特点进行深入挖掘，为BIM 技术的合理、科学运用提供有效参考。此外，诸多学者就BIM技术在电网工程的供应链管理、安全管理、物资管理以及EPC 总承包项目等方面开展了相关的运用研究。贾德海通过构建供应链BIM 模型，实现了电网工程供应链的全过程数字化、精准化管控[11]。孙瑞峰分析论证了BIM 技术在提升电网工程项目安全管理水平的作用并就此提出了相关的运用前景[12]。张飞基于调研访谈，分析阐述了BIM 技术在电力工程物资管理中的实际应用价值[13]。邢哲通过对实际电站EPC 项目总承包的分析和评价，验证了BIM 技术应用在电网项目EPC 模式中的有效性[14]。

综合来看，相关研究主要集中于BIM 技术在电力工程造价管理与基建项目管理中的运用，缺乏对于技改项目的研究运用。

基于上述分析，本文对BIM 技术在技改项目中的运用开展相关研究，以期为该领域推广运用BIM 技术提供一定的参考。首先，从技改项目的需求分析和BIM 技术优势分析两方面分析论证BIM 技术运用于技改项目中的必要性和适用性。然后，基于技改项目的实际需求，提出BIM技术在输变电项目中的整体技术框架。最后，对BIM 技术在输变电技改项目的实际运用进行探讨分析，包括基于技改项目全过程的功能框架设计以及对各功能点的详细分析。BIM 技术在技改项目中的运用研究，可为数字化技术在技改项目领域的推广运用提供有效指导，对于提升技改项目的信息化、精细化管理水平以及协同办公能力具有一定的促进作用。

1 BIM 技术适用性分析

1.1 技改项目的需求分析

1.1.1 业务管理需求

当前，在企业级的集成应用平台及管理体系中，技改项目在技改需求、申请项目、批准立项、施工方案的确定、结算等领域的研究与应用已十分成熟。对于项目实际管理中的施工前期准备、申请开工、人机材进场、设备处理、测试验收、送电投产等一系列过程的详细信息，相关专业负责人需要及时了解并掌握，并据此对项目实施过程中的安全、质量、进度等因素及时把控，最大限度减小潜在风险概率，但现有的信息管理模式针对上述业务流程板块的处理并不十分有效，亟需调整加强完善。

1.1.2 安全管理需求

电网工程中安全极为重要，尤其体现在输变电技改项目方面。通常在技改项目施工过程中，往往相邻电气间隔仍保持带电运行状态，因此在作业之前须谨慎处理工作区域的划分，提前规划作业方式，保证施工人员安全。例如，500kV 电压等级下要求车辆距电气设备超过8 米，人员距电气设备超过5 米。

1.1.3 工作协同需求

①目前输变电技改项目的管理模式是点对点的信息处理方式，由于项目参与方数量较多且缺乏较为统一的管理，不能将施工现场各方进行有效集成，统筹兼顾，导致信息分散，时效性不强，协同管理水平较低。

②人员配备问题以及技术水平的差异使得技改项目有时难以顺利实施，如施工人员对于输变电设备基础结构、设备操作流程规范掌握不足，输变电设备的图纸等资料缺乏标准化管理等。

③技改项目相关资料的归档、留存、查阅等流程缺乏统一标准的管理，造成资料使用效率较低，且资料内容残缺不全，内容与实际情况不符，存在失真的现象。后续查询档案资料过程中也存在效率较低的问题，严重影响电网的高效精益化运行，亟需调整完善管理方式以适应现代化管理的要求。

④技改项目是一项从实践中积累总结经验并进行传承的工作，但现有的会议、培训、手工记录的经验传授和知识传递过程，往往不能很好地实现传承的任务。

1.2 BIM 技术优势分析

由于BIM 技术具有可视化、可协调、可模拟等特点，其在电网技改项目的运用过程中具有典型的技术优势，具体分析如下：

1.2.1 可视化

BIM 技术具有典型的可视化特征，可通过3D 动画演示的方式显示项目各种信息，便于工作人员直观、高效开展工作[15]。而技改项目涉及到的设备、种类、工程内容繁杂，时间、空间跨度较大，传统的以文档为载体的交流和决策形式对工作人员的专业门槛较高，降低了相关工作的效率。通过BIM 技术，可使用三维模型的方式全面直观地展示输电技改项目工程涉及到的各类信息，极大地降低了工作难度，提升了工作的准确性和高效性。

1.2.2 数据库

BIM 技术拥有多专业类型的数据库，以“模库一体化”的形式收集大量数据信息。对于技改项目，BIM 技术可为其构建完善的数据库并提供各类型数据信息，可有效促进技改项目管理效率的提升。技改项目的造价管控、进度管控、质量管控均需要大量精确数据的支撑，采用BIM 技术可有效满足此类需求，促进技改项目整体高质量推进。此外，通过BIM 数据库支持，可以实现各类纸质材料的电子化存储，便于文件资料的存储、查询、共享。

1.2.3 可协调

传统的技改项目管理在精细化管理和多部门协作方面存在一定的不足。一方面，传统的技改项目在管理方面较为粗放，不太注重资源的有效利用和成本的合理节省。另一方面，技改项目涉及专业、单位较多，在施工过程中存在沟通不畅等问题，影响工程进度的顺利推进。而BIM 技术具有良好的协调性，依托准确真实的数据模型，可有效解决不同专业、领域之间的各类矛盾问题[16]。因此，采用BIM 技术可有效促进各专业部门及单位的协同配合，高效整合资源，实现各类资源的精细化管理，有助于提高技改项目的经济效益。

1.2.4 可模拟

BIM 技术可针对项目的实际情况对其进行准确的仿真还原，为决策人员、施工人员提供准确的信息参考[17]。BIM 技术的可模拟性可有效运用于技改项目中，一是可对技改项目的全过程进行仿真还原，帮助相关人员了解风险点、施工难点关键点；二是对不同计划、顺序进行碰撞检查以及科学优化，保障项目进度合理；三是能够把实际工程量与计划工程量对比，通过分析总结可以对工程造价形成良性控制。

基于上述分析，可总结BIM 技术对技改项目的适用性分析如图1 所示。

图1 BIM 技术对技改项目的适用性分析

2 BIM 技术运用于技改项目的技术框架

以BIM 技术为依托，可以构建输变电技改项目的管理系统，并搭建项目管理平台。通过该平台可以很好地完成项目集成应用、信息互通共享以及工作的协同管理。通过将设备的模型信息、实时运行数据以及故障检测等与软件模型集成，可为输变电技改的使用单位提供多维度、多层级、跨领域的可视化数字信息平台，统一完成施工项目安全、质量、进度等多维信息的可视化管理，提高项目整体管理水平。BIM 技术运用于输变电技改项目的技术框架如图2 所示。

图2 BIM 技术运用于输变电技改工程的技术框架

BIM 应用于技改项目的整体技术框架可划分为BIM标准规范、数据获取、项目管理平台及全过程应用四大模块。BIM 标准规范主要实现BIM 在适用技改项目过程中的建模标准、底层化设备库、3D 抽象库以及典型设计参考库的技术标准化。数据获取模块则是技改项目管理平台运用的重要支撑手段，主要包括从设计院、施工单位等业务参与者获取数据信息，从场地布置、人员信息等增量数据库中获取信息，从设备台账、历史操作记录等存量数据库中获取信息。项目管理平台则主要基于技改项目特点及实际需求有针对性地开发技改项目管理平台。全过程运用模块则是满足技改项目全过程管理需求的重要模块，具备风险识别、施工模拟、方案交底等技改项目各个阶段的技术功能。

3 实际运用探讨

本节对BIM 技术在技改项目全过程的实际运用进行探讨分析，首先给出技改项目运用BIM 技术的整体功能框架，然后对每个阶段的实际运用情况进行适用性分析。

3.1 功能框架

通过BIM 技术的应用，以“三图联动”作为功能入口，实现施工方案动态模拟及风险评估、施工进度把控、安全和质量把控、项目实施存档五大管理功能。BIM 技术运用于技改项目的整体功能框架如图3 所示。

图3 BIM 技术运用于技改项目的功能框架

技改项目涉及到多个业务部门，技改项目的实施、验收、结算需多个部门参与，但是受限于信息获取、传递手段的缺失，项目具体实施阶段的信息未能全面、准确的反馈到主管部门，无法满足相关工作人员的信息需求。为此，BIM 技术可有效运用于技改项目从申请开工到送电投产的具体实施阶段，以提升各阶段的项目管控能力。

3.2 功能点分析

3.2.1 三图联动

“三图联动”是BIM 各项应用的入口，即通过主接线图，触发各个输变电设备的三维模型和台账信息、档案信息等，实现施工过程各专业、标准工作项的3D 可视化呈现，并对工作提供指引。

3.2.2 前期准备

BIM 技术可有效运用于技改项目的前期准备阶段，提升技改项目前期的风险识别能力，保障技改项目的顺利推进。BIM 技术在该阶段的主要运用范围包括风险源识别、作业区布置、施工模拟、施工方案的评审交底等，具体运用情况如图4 所示。

图4 BIM 技术在技改项目前期准备阶段的应用

3.2.3 申请开工

BIM 技术在开工申请阶段的运用主要为使用3D 模型核对开工作业流程和安全管理措施，完成业主主导单位的开工资料提交、进站申请和停电申请等开工申请操作，BIM 技术在该阶段的具体运用情况如图5 所示。

图5 BIM 技术在申请开工阶段的应用

3.2.4 人材机进场

技改项目人材机进场涉及材料检查、作业区域划分、进场路线设定等多个环节，如何实现各环节资源的有效调配、各单位的有效配合以及各安全隐患的有效识别是该阶段的关键。使用BIM 技术的施工模拟和风险预控功能，可有效解决上述关键问题，BIM 技术在人材机进场阶段的具体运用情况如图6 所示。

图6 BIM 技术在人材机进场阶段的应用

3.2.5 技改施工

技改项目施工阶段主要为相关设备的拆除更换工作，具体涉及到设备吊装、运输、电缆拆除、重要线路跨越段组塔、放线等操作，一方面由于技改项目种类繁杂，工作协调难度较大、进度管控难度较大；另一方面存在高空坠物、人员触电等安全风险隐患。采用BIM 技术可在进度管理和质量安全管理方面提供有效支持，BIM 技术在技改施工阶段的具体运用情况如图7 所示。

图7 BIM 技术在技改施工阶段的应用

3.2.6 调试验收

调试验收阶段主要是对工作完成情况和前期计划进行对比以及对部分设备的调试验收，具体包括回路检查、功能测试、设备试验、线路跨越距离测量等工作内容。使用BIM 技术可智能高效确定每种设备的试验类型和试验时间，并对相关试验工作进行合理安排，BIM 技术在调试验收阶段的具体运用情况如图8 所示。

图8 BIM 技术在调试验收阶段的应用

3.2.7 送电投产

送电投产阶段主要包括启动方案确认、送电前检查、送电时数据测量、送电完成等操作工作，该阶段涉及到送电操作人员、技术负责人以及安全责任人，使用BIM 技术可帮助相关人员直观了解操作过程、把控关键风险点，并对相关工作内容进行及时存档记录，BIM 技术在送电投产阶段的具体运用情况如图9 所示。

图9 BIM 技术在送电投产阶段的应用

4 结语

BIM 技术作为电网企业数字化转型的一项重要技术手段，在电力工程领域的运用前景巨大。本文对BIM 技术在技改项目中的运用开展相关研究，以期为该领域推广运用BIM 技术提供一定的参考。首先，从技改项目的实际需求和BIM 技术优势两方面进行了BIM 技术对技改项目的适用性分析，得出BIM 技术可为技改项目在管理和信息两方面提供有力支撑。然后从BIM 标准规范、数据获取、项目管理平台、全过程应用四大模块提出BIM 技术运用于技改项目的整体技术框架。最后，通过对技改项目使用BIM 技术的实际运用探讨，得出运用BIM 技术可在全过程施工模拟、风险预控、进度管理、档案管理、质量安全管理方面发挥重要。本文为BIM 等数字化技术在技改项目领域的推广运用提供了有效指导，可有效提升技改项目的信息化、精细化管理水平以及协同办公能力，对提高技改项目管理水平、加快数字化转型具有积极意义。