BIM技术在电力工程中的应用现状及展望

杨 威

（国网上海市电力公司经济技术研究院，上海 200002）

0 引言

建筑信息模型（BIM）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，并可利用数字模型对项目进行设计、建造及运营管理［1］。它具有可视化、协调性、优化性、模拟性和信息综合性等特点。它正在引发建筑行业一次史无前例的彻底变革，实现了从传统二维绘图向三维绘图的转变，使建筑信息能更加全面、智能、直观地展现出来。

BIM技术发源于建筑设计，但不局限于建筑行业。目前，BIM技术已经在一些重要的电力工程项目中成功应用［2－5］，并取得了良好的经济效益和社会效益。同时，国内电网三维模型的标准建设工作已经逐步开展，国家电网公司已经开始进行电网三维可视化模型相应行业、公司规范的组织编写工作。因此，BIM技术将会在未来的电力工程建设过程中逐步推广应用。

1 BIM技术与二维CAD应用中的区别

传统方法以二维CAD图纸为载体，主要以颜色、图层和线形等抽象信息来表达，用于设计人员之间、设计方和业主方之间、设计方和施工方之间、施工方和业主方之间的交流。由于这些交流主要以二维图纸和文字形式进行，因此很容易造成各方人员之间的理解出现偏差，从而导致出现“错误、遗漏、碰撞、缺失”的情况。

BIM技术以三维数字技术为基础，在建筑模型中集成了各种相关信息。在规划、设计、施工及运营等各阶段，建筑物都是以三维状态形式存在。通过建立三维模型，可以很直观地进行“错误、遗漏、碰撞、缺失”检查，同时可以方便各专业人员之间进行交流。

2 BIM技术在电力工程中的应用优势

BIM技术在电力工程中的应用优势主要包括以下几个方面。

1）可视化 可视化的运用在电力工程中的作用是非常大的，例如各专业施工图纸通常只是各个构件或设备的信息在图纸上采用线条方式绘制表达，但是其真正的构造形式就需要各参与人员去自行想象。BIM技术提供了可视化的方式，让参与人员将以往的二维线条图形形成三维立体图形展示出来，使得项目设计、施工、运营过程中的交流沟通都在可视化的状态下进行。

2）优化性 BIM模型提供了电力工程中建筑物实际存在的信息，包括几何、物理等信息，还提供了建筑物变化以后的实际状况。在工程项目复杂程度较高时，以参与人员本身的能力可能无法掌握所有的信息，需要借助一定的科学技术和设备。BIM技术提供了对复杂工程项目进行优化的一种手段。

3）协调性 协调性是电力工程中的重点内容，不管是施工方、业主方还是设计方，都需要做好协调及相互配合的工作。在设计时，往往由于各专业设计师之间的沟通不到位，而出现各专业之间的碰撞问题。BIM技术的协调性功能就可以帮助解决这种问题，也就是说BIM模型可在建筑物建造前解决各专业的碰撞问题。

3 BIM技术在电力工程中的应用现状

BIM技术在建筑工程行业中的应用已经比较广泛，尤其是在一些大型建筑项目［6］中。而在一些重要的电力工程项目中也进行了BIM技术的应用，获得了各项目参与方的好评，并取得了良好的经济效益和社会效益。

1）2010年上海世博展览会中的国家电网企业馆［2］占地面积为4 000m2，展馆地上部分是企业展馆，而地下部分则是110kV蒙自智能变电站，它承担着为园区和场馆供电的任务。在该项目的设计过程中，利用BIM技术实现了各专业协同设计、管道碰撞检查、人流疏散模拟预演等功能，在保证建筑功能的前提下，使建筑成为了低碳排放、舒适、节能的建筑。通过BIM技术的应用，使得该项目的设计工作变得更合理、更高效。

2）上海容灾中心［3］是国家电网公司在全国范围内建设的三个集中式信息系统容灾中心之一。该项目具有专业众多、施工工期紧、设备系统复杂以及对项目成本控制要求高等特点。通过采用BIM技术，在设计阶段就提前发现了建筑专业与结构专业间、建筑专业与设备专业间、结构专业与设备专业间以及设备本身各专业间的碰撞冲突情况，并在施工前将其解决，从而减少了返工施工，提高了施工效率，同时也节省了施工成本。此外，为方便后期运营维护管理，有针对性地开发了BIM运维管理软件，用以辅助日常运营管理，可对重要设备进行实时监控，并提供预警信息，从而保障各设备处于正常运行状态，对整个建筑物起到很好的预防保护作用。

3）在天津永定河220kV变电站设计中［5］，通过BIM技术和地理信息系统（GIS）相结合，对场地及拟建的建筑物空间数据进行建模，帮助项目在规划阶段评估场地的使用条件和特点，从而做出新建项目最理想的场地规划、交通流线组织关系、建筑布局等关键决策。通过BIM技术对重要的施工环节或采用新施工工艺的关键部位、施工现场平面布置等进行模拟和分析，提高了施工计划的可行性。同时，借助BIM管理软件对施工组织的模拟，项目管理方能够非常直观地了解整个施工安装环节的时间节点和安装工序以提高施工效率和施工方案的安全。通过BIM技术中的模拟功能，将施工计划与现场的实际情况相结合，可以模拟出各阶段各专业的施工区域、人流路线、材料堆放位置、设备吊装的路径及避让区域，以避免不同专业交叉施工现象，杜绝安全隐患。在工程建设过程中，BIM技术主要用在设备吊装（较危险的环节），利用BIM技术模拟设备吊装的垂直运输和水平运输，并将模拟结果作为编制施工方案的依据。BIM技术的应用对于实现变电站全寿命周期管理，提高工程设计、施工和运维的科学技术水平，促进电网建设全面信息化和现代化，具有良好的应用价值和前景。

BIM技术在电力工程中的应用，可以实现项目需求与BIM特点的结合。通过在项目的不同阶段（从施工到运行维护等方面），对BIM技术的不同需求进行整合，就可实现BIM技术应用的完美衔接。BIM的全生命周期理念是一个分享有关某个设施信息，为该设施从概念开始的全生命周期的所有决策提供可靠依据的工作过程。BIM技术在电力工程中的应用，不仅可以为后续的运行维护工作向更智能化的方向发展打下基础，也会对整个行业BIM技术的可持续发展产生积极影响。

4 BIM技术在电力工程中的应用展望

针对电力工程的工程特点，通过采用BIM技术可以在施工过程中做到对施工重点、难点的预先模拟，以提前发现和解决这些重点和难点问题，有利于保证人力资源以及施工设备的到位，从而避免因关键问题对施工工期及工程质量的影响，提高工程的管理水平和效能化监测能力。

通过采用BIM技术可以快速定位故障设备的具体位置，以及能准确查询设备的信息记录，并提供一个非常简便的方式以记录各次维修人员对设备的检修信息，可以高效地解决设备故障以及落实责任。通过采用BIM技术可以在后期运营期间对电力设备进行实时监测，并在一定指标范围内进行不同的预警，可以很好地避免各类事故的发生，从而确保电力工程的正常稳定运营。

5 结语

BIM技术在电力工程中的应用，将大大提高工程项目的集成化、信息化水平，在控制项目成本、缩短施工工期、提高建筑质量的同时，将为工程项目带来了更安全、更低碳的管理手段，并将为国家电网公司未来的建设和管理工程中，利用先进的信息化技术、科学的管理手段提供全新的解决方案和管理思路。但BIM技术的推广应用，需要一个长期、循序渐进的过程，它不仅仅是一种工具和手段，更是一种工作方法和思维模式，对电力工程行业的发展将起到良好的推动作用。

［1］何关培.BIM总论［M］.北京：中国建筑工业出版社，2011.

［2］过俊.运用BIM技术打造绿色、亲民、节能型建筑——上海世博会国家电网企业馆［J］.土木建筑工程信息技术，2010，2（2）：63－67.

［3］季彤天，张斌，董蓓.BIM技术在上海容灾中心工程管理中的应用［J］.上海电力，2011，5：456－459.

［4］宁冉.BIM传世之作：为电力建设行业启发未来［J］.中国建设信息，2012，24：32－35.

［5］郝超.BIM在天津永定河220kV变电站设计中的应用［J］.黑龙江科技信息，2012，25：5.

［6］葛清.BIM第一维度——项目不同阶段的BIM应用［M］.北京：中国建筑工业出版社，2011.