基于BIM的装配式变电站数字化建设应用研究

基于 BIM的装配式变电站数字化建设应用研究

王虎强

中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司 山东省 277103

摘要：装配式变电站工程的全过程管理对施工进度和质量管理有直接影响。在建设管理过程中参与单位较多，易导致信息的零碎化，工程进度及质量控制的差异化。同时，在项目设计施工阶段信息交流不畅，致使信息无序流动，形成信息孤岛。通过在工程管理中融入BIM技术的应用，可加快施工进度并对其进行可视化模拟，实现项目信息化管理。变电站数字化建设管控系统可基于BIM模型对项目信息集成管理，为项目各参与方实时提供建筑全生命周期的信息，从而实现项目的协同管理，提高建设效率和质量。

关键词：BIM；装配式；变电站；数字化建设；应用

中图分类号：TP319 文献标识码：A

1 BIM技术与特点

传统变电站工程中多采用CAD技术完成计算机辅助制图，以满足变电站工程复杂的构件制图需求。然而，这项技术还不能支撑完整全产业链，设计过程中不同领域与环节之间的关联性不强，而BIM技术作为一种多维模型信息集成技术，可以解决传统CAD制图的弊端并发挥其优点，实现变电站工程的全周期信息模型建设，同时可以对工程管理行为进行建模分析。

　可见，基于BIM技术可以将变电站的二维设计转变为三维设计、将单纯几何表现转化为全信息模型集成、将单一设计交付转变为工程全生命周期交付以及实现各工种协同完成项目的效果等，这些相较于传统CAD技术的优势可以更加直观的获取变电站工程中各个环节的不同参数，并对不同设施进行管理和监控，并可以有效保障不同专业间的协同工作。

2基于BIM的装配式变电站数字化建设应用

2.1变电站数字化规划设计阶段

1)现地状况建模与设计表达

依据变电站建置基地现况、现有设施内特定区域的状况，及对现地条件的仿真，利用3D建置概念设计各方案的量体模型，以供投建方利用仿真模型进行方案比选。同时执行变电站土建及主体结构的概念设计，构建BIM模型提供相关系统的设计分析。

2)成本估算与设计审核

由BIM模型输出变电站工程经费概算，提供成本信息给决策者以决定经费预算初步成本估算。利用BIM模型向利害关系人展示符合原规划要件的评估成果，包括可利用法规检核软件检查模型中的参数是否符合工程项目指定的法规，以达到减少错误、节省反复检核时间的目的^[1]。

3)设计表达

执行变电站的细部设计，并使用信息化软件建置变电站的BIM模型，以提供相关系统的设计分析与满足空间上需求。依据细部设计整合后的BIM模型产出详细工项或材料数量制定发包预算，同时，在进入施工阶段前，建置可应用于变电站的现场施工查询的各专业设计图面。

4)整合协作

基于BIM模型的虚空间中可视化的呈现，可通过进行变电站及周边环境在空间上的需求及系统的分析实现3D可视化分析仿真，同时也可实现项目成员之间的沟通协调、整合协作的效能。另外在可视化模拟的空间中，可预先利用检核软件进行冲突检测，以减少变更设计的产生。

2.2变电站数字化施工装配阶段

1)施工系统设计

以包括变电站施工现况在内的BIM模型为主要载体，优化临时设施的布置和材料进场的布局，选择最优的施工方案。应用信息化设计的软件工具，对复杂的变电站整体进行细节设计分析，实现施工阶段的系统性。

2)数字化组建

承载项目信息的BIM模型与自动化机械制造技术结合应用，即首先通过BIM模型选取需进一步加工构件，而后通过自动化建造技术制造产出，可有效完成数字化组建作业。

3)协同施工作业

以变电站工程的BIM模型为基础，应用软件检测项目冲突部位，并对检测出的冲突问题进行协调优化。通过增加时间维度，实现4D模型协同应用于规划施工阶段的各分段工项，优化进场施作的先后顺序作业^[2]。

2.3变电站数字化运营维护阶段

1)数据分析与资料整合

变电站的运营中不断积累的大量数据是日后运营管理的基础资料^［3］，包含变电站主体和其中MEP元组件相关信息的BIM模型随着实体空间的动态情况而不断地更新和改进，储存更多变电站运行的关联信息。同时，BIM技术有资料分类整合、过程细化分析、信息交互共享的优点，能够为运营过程的决策提供依据。

2)设备运行及管控

运营技术与BIM技术的结合，能有效提高对运营环境的监测维护和控制的效率，且可赋予设备感知功能，当设备内指标超过相应标准便会及时报警反馈。同时，集成BIM模型和记录模型中的设施设备履历信息，能精准拟订高质量与降低维护成本的计划，因此BIM技术下的运营管理使设备更智能化，能大幅的降低由于设备信息的采集而产生的成本。

3)能耗监控与安全

基于涵盖变电站耗能数据的BIM模型，对项目进行节能分析，优化运行过程，减少运营过程的能源消耗。BIM技术与其他信息化技术结合应用，连接了传感器和控制器，使工程在能耗分析后能自动管控用电系统。

3变电站建模要点

3.1标高轴网

变电站BIM建模首先需要对轴网、标高进行绘制，确保能够准确绘制变电站建筑物的基准、定位与标高，创建建筑物轴网避免影响模型准确性。建立变电站建筑的立体视图，成功绘制标高能够实现软件自动以不停标为依据，成功绘制平面视图及轴网。如果在变电站的BIM数字化建模中，并未自主成功创建平面视图，那么软件用户就需要自主寻找视图内的“添加平面视图”这一选项，从而成功创建标高、轴网后，保证东西南北各轴线视图方向，穿过标高显示完整轴网。

3.2主体结构

变电站的主体结构应当完成构 件配筋，通过运用Revit软件运用速播插件对配筋工 作即可快速完成，可以在软件中将数字输入其中， 便可以构件配筋，粗略完成基础梁、板与柱等变电 站主体，然后根据实际情况进行针对性手动调整， 即可达到设计需求^[4]。但是运用该插件也存在根本 缺点问题，就是无法绘制侧向钢筋，仅仅能够手动 完成屋顶及楼梯配筋，且均需要手动调整钢筋的形 状、长度、弯钩角度，而这也对于结构建模整体复 杂度明显增加。

3.3附属建筑物

变电站附属建筑物主要包括了蓄水池、泵房、事故油池，结合变电站项目的设计技术所需，需要绘制不同建筑楼层。在创建泵房时类似于变电楼创建，逐一绘制墙体后，可以运用“楼板”工具完成蓄水池，并对材质属性进行修改，也可以手动添加事故油池，但是需要注意对于顶盖、把手部位需要联动模型变化。

3.4族库建设

对于Revit软件应用中，图元包括了墙、窗、门等基本图形单位，均可以创族，作为参数类组件，能够对有关参数自主调节，并且在项目中控制图元参数的材质、位置以及尺寸等有关信息。族作为Revit软件内的重要设计基础，越多的族参数就会形成越丰富的信息量。创建族共计5个基本命令，包括可以实现拉伸、融合、放样、旋转，可以运用以上指令完成各类族文件创建。

总之，BIM技术可以更加方便、快捷和准确，可以起到缩短工程和提升工作效率的目的。变电站变压器的三维模型将能够实现数字化移交，并保证最终的变压器模型细致、规范以及更加完整，实现了变电站建设的全生命周期覆盖。

参考文献

[1]吕强.数字化变电站继电保护装置的优化配置探讨[J].科技经济导刊，2018，26(35):33.

[2]高洁，吴建国.数字化变电站通信链路信号检测优化仿真[J].计算机仿真，2018，35(12):321-324.

[3]张可，马恩宁，田皞.智能变电站信息采集的数字化方法探讨[J].电工技术，2018(23):104-105.

[4]卓晓冬.数字化变电站自动化技术的应用研究[J].电子测试，2018(21):133-134.