元数据对输变电工程三维设计档案全生命周期管理的适用性研究

[摘 要]为了保证输变电工程三维设计档案的真实性、有效性和完整性，提高国网公司输变电工程三维设计档案的管理水平，文章阐述了加强三维设计档案的全生命周期管理的意义，分析了输变电工程三维设计档案的特点和国网公司的管理现状，在此基础上剖析元数据对于三维设计档案管理的适用性和优势，以期为提高三维设计档案的管理水平提供参考和建议。

[关键词]元数据；输变电工程；三维设计档案；全生命周期管理

中图分类号：F426 文献标识码：A 文章编号：1674-1722（2024）15-0013-03

输变电工程档案管理工作是输变电工程基础工作的重要组成部分，三维设计资料是输变电工程档案管理的重中之重。2016年年底至2017年年初，国网公司明确了推广三维设计相关要求。2017年，按照“标准先行、科研支撑、试点建设、加快推进”的总体原则，从软件交互、设计深度、模型建模、数字化移交等方面对三维设计作了详细规定，开启了13项三维设计技术标准编制工作。2018年，《国家电网有限公司关于全面应用输变电工程三维设计及建设工程数据中心的意见》发布，三维设计全面开展。同年，国网公司印发了《国网基建部关于开展输变电工程三维设计扩大试点工作的通知》等文件，提出要扩大输变电工程三维设计试点应用范围，加强三维设计成果在设计、评审、物资、施工及移交等全过程的应用，对新建35KV及以上输变电工程提出了全面开展三维设计的要求。

三维设计档案在输变电工程建设的各个环节产生的各种资料，构成了三维设计档案完整的全生命周期，每一个环节都是不可或缺的。

但是，目前国网数据中心三维数据移交工作还存在三维数据管理制度及标准化流程不完善、平台支撑不到位、三维模型的安全控制难度较大等问题，急需深入研究和优化完善。

一、加强三维设计档案的全生命周期管理的意义

（一）有利于实现电网工程建设的降本增效

随着电网公司精益化管理、全生命周期管理的稳步推进，电网数字化程度不断深入，电网建设从二维阶段进入三维阶段。通过加强对三维设计档案的全生命周期管理，能够及时发现和规避建设过程中产生的风险。

随着电网建设规模的不断扩大，三维设计档案的数据积累也将越来越丰富。这些数据不仅可以用于当前项目的优化，而且可以为未来的电网建设提供宝贵的参考，实现经验的传承和知识的共享。这种基于数据驱动的管理模式，能够提高电网建设效率，也能为电网公司带来长远的经济效益。

（二）有利于实现电网数字化交互机制和智能服务

目前，电网规划、设计、施工和运行各阶段尚未形成规范的数据管理，各系统间还存在各种问题，管理系统有待改进。利用三维设计成果管理工程数据，建设电网数字化交互机制和智能服务框架，对于解决各系统间的“信息孤岛”问题，进而实现电网数字化交互机制具有重要的推进作用。

（三）有利于更好地建设新型电力系统

加强三维设计档案的全生命周期管理研究，能够整合和优化数字电网的各项资源，实现电网的高效运行和智能管理，有助于提升电力系统的供电可靠性和经济性，为可再生能源的大规模接入和消纳提供有力保障。同时，数字电网的建设能促进能源产业的数字化转型，推动能源结构的优化升级，推进数字电网建设，有助于推动能源革命。

加强三维设计档案的全生命周期管理研究，是对数字电网建设的重要支撑，更是新型电力系统建设乃至全球能源革命的重要推动力量，三维设计档案的全生命周期管理研究对于加强数字电网的建设乃至新型电力系统的建设均具有十分重要的意义。

二、输变电工程三维设计档案的特点

输变电工程三维设计档案包括输变电工程三维设计模型、文档资料等设计成果，具有来源广泛、文件形式多样、容量大、产生平台不统一、利用价值较高等特点。其中，输变电工程三维设计模型是以输变电工程各相关信息数据为基础，采用三维数字化技术建立的工程信息集合。因其满足可视化、可分析、可编辑等工程全生命周期的应用需求，具有较高的重复利用和参考价值，也成为输变电工程三维设计档案管理的重点。

（一）三维设计档案涉及管理程序和主体较多

由于输变电工程单位设计档案涵盖了从初步设计到竣工图编制的工程项目的全生命周期，因此，档案资料来源广泛、容量大，产生平台不统一，涉及管理主体较多。相较于传统二维图纸纸质档案和普通的电子档案，三维设计档案无论是存储环境、存储形式还是存储量，都发生了质的变化，因此，传统的档案管理方式和要求难以满足三维设计档案管理的需要。

（二）三维设计档案数据内容和形式较多

相较于传统的档案管理对象，三维设计档案涵盖的内容较多，档案管理涉及文件种类较多，不同文件的逻辑关系较为复杂。其中包括工程管理信息，主要是指对工程数据的基本信息进行统一管理，维护工程数据信息、工程创建、修改及权限设置等的信息；三维设计模型，主要是指工程建设各阶段基于设计图纸所建立的三维模型[ 1 ]；电子文档，主要是指与模型相关的文档以及工程的其他文档资料。这些不同格式、不同内容和形式的三维设计资料给三维设计档案的管理带来了挑战。

（三）三维设计档案的传输和可利用性高

传统的纸质档案资料的传输和查询工作效率较低，因为除了在查阅前要经过相应的审批，还会因为查找翻阅耗费大量的时间。三维设计档案的工程数据移交、审核、存储、管理与应用等不同阶段的全生命周期管理的全部过程，几乎不受时间和空间的限制，提高了档案资料的使用效率，真正实现了三维设计成果数据管理的规范化、标准化和信息化。

（四）三维设计档案管理的安全性要求较高

三维设计成果资料包含三维设计模型、工程建设数据等大量重要内容，是一种特殊的工程档案，在电力工程建设和后期运行维护中，能够起到重要的参考价值和凭证作用，一旦在某个环节出现保存不当、丢失、毁损、无法读取等风险，将会造成巨大的人力和经济损失。因此，大量三维设计成果的产生对三维设计档案的全生命周期管理提出了更高的要求，现有的归档方式和管理制度面临新的挑战。

三、三维设计档案管理现状

三维设计档案属于电子档案的一种，国家标准《电子文件归档与管理规范》中明确规定，档案管理的目的是保证电子文件的真实性、完整性和有效性。然而，由于三维模型本质上是电子文件的一种，其载体与信息的可分离性，给档案真实性、完整性和有效性的维护带来了困难和挑战。从档案管理的角度来说，三维设计档案的管理目前存在以下问题。

（一）标准化流程不完善

当前，国网公司明确了推广三维设计相关要求，从软件交互、设计深度、模型建模、数字化移交等方面对三维设计做了详细的规定，形成专业配套、全过程覆盖的标准体系，但国网江苏电力的三维设计档案管理工作并不完善，因为单纯地将三维设计档案存储起来并不复杂，但是这样无法实现档案的共享，导致管理质量难以提升，违背了三维设计档案管理的初衷。标准化流程重视的是管理效率的提升，不仅对档案资料的收集进行了规定，而且要约束调取流程，保证档案的调取和安全性有规可依。因此，要采取相应的技术措施，完善三维设计档案的标准化流程。

（二）平台支撑不到位

数字化电网工程交付中心与数字档案馆的系统功能各有特点，在数据受控和归档模块的设置上各有不同的做法，导致数据管理对象定义受限，难以针对三维设计档案实现统一化的数据归档。除此之外，三维设计成果贯穿工程设计、施工等全过程，涉及大量的数据和内容，增加了三维设计成果归档管理的难度。

（三）对利用技术和安全性要求高

三维设计档案具有一定的共享性，正是通过共享，才能实现档案资料的经济价值和社会价值。为了实现三维设计资料的共享，需要对三维设计成果的利用方式和途径进行丰富，如实现三维设计档案便捷浏览，但三维设计成果的浏览需要专门的浏览工具，对于计算机的性能、网络设置等具有较高的要求。

（四）三维模型的安全控制难度较大

计算机和网络是三维设计档案管理的基础，三维设计档案的安全性需要得到重视，尤其是在三维设计档案的存储和传输阶段。

三维设计档案电子文件的载体与信息具有可分离性和系统依赖性的特点，使三维设计档案这种电子文件比纸质文件的安全控制难度更大。同时，三维模型无法进行纸质化管理，所有安全控制措施只能在计算机系统中实施，一旦发生操作失误、病毒入侵、软硬件系统故障等事故，就很难确保其安全。

四、元数据对于三维设计档案管理的适用性

目前，档案管理已进入电子文件时代，电子文件不仅数量巨大，而且具有对硬件与软件系统的依赖性、信息存储要求高、易更改等特点。

随着互联网和科学技术及理论的发展，现阶段更多的是采用元数据的方式管理电子资料。如果从更广义的范围来讲，元数据其实早已存在，已经在传统的档案管理中广泛应用，传统纸质时代的文件登记簿、文摘、目录等都可以视为档案元数据的体现。因为这些元数据描述了档案内容，同时提供了档案的背景信息，这些背景信息对档案的管理、控制以及用户利用或调取档案提供了便利。

目前，对三维档案进行管理的方式之一是物理归档，这种方式的弊端较多，除了比较烦琐、档案的安全性无法保证之外，还无法满足数字化电网的建设需求。输变电工程三维设计和数字化施工的应用，产生了大量的三维设计成果，使档案的信息存储载体发生了巨大变化。三维设计成果资料作为一种特殊的工程档案，包含三维设计模型、工程信息、地理信息、工程建设数据和设备参数信息等大量重要内容，在电力工程建设和后期运行维护中都具有重要的参考价值和凭证作用，这些都对三维设计档案管理工作提出了更高的要求。如果将元数据的概念引入三维设计档案全生命周期管理领域，可将三维设计档案元数据作为描述档案各特征的信息集合，详细描述三维设计档案的内容、结构与背景信息，跟踪记录三维设计档案的全过程运动。针对输变电三维设计档案的特点，可将现有元数据标准与实践相结合，构建符合三维设计资料特点的元数据标准和体系，辅助三维设计档案的收集、整理、分析与利用[ 2 ]。

（一）提高三维设计档案数据的可读性和质量

通过引入元数据可对三维设计档案的数据进行标准化、规范化和有效的描述，大幅提高数据的可读性和质量，使数据达到高效地共享、交换和使用的目的。通过元数据信息驱动可以实现数据的抽取、转换到数据的加载全过程管理，即元数据可对数据抽取、转换和加载进行全过程控制。只需维护元数据信息，就可以自动完成数据抽取、转换和加载的工作任务，可以保证根据需要，随时调取输变电工程的三维设计档案。

（二）元数据的使用可独立于技术平台

元数据的使用独立于平台，即使用何种技术平台对元数据的使用不会产生任何影响。并且若将元数据标准与数据搜索相结合，可大幅度提高数据搜索的效率和准确度，快速定位想要获得的已归档三维设计档案的信息。因此，只需有效管理和维护元数据，就可支撑用户通过元数据实现三维设计档案数据的管理[ 3 ]。

（三）实现三维设计档案的有序管理

元数据是对信息资源的结构化描述，对数据的组织、描述、发现、检索、索引、集成、浏览、保存和管理发挥着极大的作用，可实现数字化资源的从“无序”到“有序”，该核心价值符合三维设计档案数据管理的要求。电网数字化交付中心自使用以来，已积累了一定数量的三维档案设计资料，但因命名不统一、存储不规范等因素，成为难以检索、难以整合的数据。

在这一背景下，“三维设计档案元数据”的理念应运而生[ 4 ]，它在三维设计档案全生命周期管理过程中扮演着重要角色，可忠实记录三维设计档案的形成过程、时间、地点、责任人及重要操作等背景信息，可将元数据纳入资料的信息包归档，确保三维设计档案的真实性和原始性，保证三维设计档案的基本信息可还原、业务可还原。

参考文献：

[1]邵轩禹.Z公司基于BIM的建筑项目管理策略研究[D].东南大学.2018.

[2]刘道新，张启伟，朱承治，等.元数据在电力统计管理系统中的应用研究[J].经济研究导刊，2018（11）：172-176.

[3]井辉.流程主导的变革管理方法及其集成[J].统计与决策.2008（20）：173-175.

[4]化湘燕.元数据在电力统计管理系统中的应用研究[J].中国科技投资，2018（30）：78.