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摘要：BIM技术在我国设计行业具有很大的优势，其所具有的可视化及三维建模、运营管理中实现了电气设计的智能化。本文根据工作实践，对电气工程设计中的BIM技术应用进行分析，并引入VR技术对电气设备三维运营管理模式。供同行借鉴参考。
关键词：建筑电气；电气设计；BIM技术；可行性研究；三维运营管理
前言
随着我国经济的快速发展，各类大型项目建设不断增多。项目从前期的立项到验收使用整个过程较多，如前期方案、工程咨询、初步设计、施工图设计、施工建设管理、造价管理、运营维护等，以及参与的单位、专业也是比较多的，这些专业在每个阶段的信息交流量是相当大的，仅仅凭传统的“二维图纸模式”是很难满足大型建设项目的需求。BIM技术的应用，把建筑里的每个“部件”都信息化、参数化，把各个专业结合在一起，协同设计及管理，准确度高，三维模型可视性强，提高了工作的效率及经济效益。
一、项目方案阶段
工程前期作为重要的一个阶段，通过规划分析确定项目的电气功能、规模各项性能指标，设计师可以通过方案的效果图或方案文本向业主表达设计意图，绝大部分的业主对设计的成果的理解也仅仅是靠“想象”。3DMAX 等软件的三维建模只能适应方案阶段，施工图的表达又是另外一回事。在方案阶段引入BIM 技术及结合地理信息 GIS，对项目的日照信息、地形信息以及对项目地块进行竖向分析、风向分析等，在场地内构建建筑模型，复杂地形的建筑物利用 BIM 模型进行参数模拟，利用BIM 三维可视化的特点，生成三维模型( 见图 1) 或者三维动画，“所见即所得”生动地向建设单位展示设计意图，对功能布局、日照分析、能耗控制等亦有准确的定位。以电气设备房间功能分区布局为例，选用房间标志的命令，可自动读取房间面积，对平面图中的房间功能分色块显示，见图 2。
二、设计阶段
传统CAD 二维制图设计，经常出现以下问题:
(一)很多大型的工程项目其自身存在的复杂性及工期紧张等原因，很容易出现专业之间的配合不到位甚至返工。规模大的工程由于图纸量多，同专业的图纸不一致的情况亦不在少数，比如平面、立面、剖面不一致，强电平面和弱电平面不一致等。
(二) 工作效率低下，简单重复的劳动过多。
(三) 二维的图纸的可视性差，造成工程设计的失误不易被察觉 。
对于传统电气设计遇到的问题,采用 BIM 技术进行设计迎刃而解:
1.对原有的方案阶段BIM 模型进行深化设计，协同各个专业作业，专业之间的设计调整上传及各个专业均可以收到调整部位的监视信息，提醒各专业的相应修改。比如在强电平面图上某配电箱调整了位置，在弱电平面图上会自动修改，避免出现同专业图纸矛盾的情况。
2.采用 BIM 技术进行设计，设计完成平面，对应的平面、剖面、大样图自动生成，“智能化”程度高，设计变得简单。基于 revit 的软件，建筑物的每个“零件”在 BIM 都定义为族，每个族的参数信息量大，比如电缆桥架的规格、安装高度、敷设电缆的类别等，在设计人员根据自己的设计意图把族设置在相应的位置后，其关联性就形成了，以电缆桥架为例，设置相关参数，布置好电缆桥架后，若修改其中一段电缆桥架的位置，相连接的弯通、其他相邻段的电缆桥架会自动调整，对桥架的注释，只需一个命令，会自动注释电缆桥架的规格、安装高度、类别等参数(图3)。
图 3 自动注释电缆桥架简化设计
3.BIM 的三维建模设计可视度高，准确地表达设计师的意图，减少工程设计中的失误，BIM 的三维碰撞检测在现有工程项目中应用最广，对减少工程返工，节省造价，起到重要的作用。
在电气专项设计的变电所专项设计中，基于 revit的三维设计已较多地应用于施工图设计。变电所内高度、面积有限，电气设备体积较大( 比如变压器柜、高压中置柜等) ，电气设备有规定的操作距离，各类电气设备多，电缆桥架多。以往的二维设计中，照明平面、接地平面、设置布置平面图、剖面、大样图等绘制图纸多，较容易出现设计失误。在某 10kv 高低压配电室的专项设计中，采用 ＲEVIT 进行三维设计，链接建筑 ＲVT 文件，复制监视标高、轴网，在对应楼层的平面视图中，按规范要求布置好高低压配电柜、电缆桥架、照明灯具等，合理布线，绘制供电系统图，确定配电回路，检测三维碰撞，自动生成剖面和大样图，自动进行电气注释，通过 BIM 技术使复杂的设备用房设计变得清晰简单，出图图纸更为准确(图4) 。
图4 复杂的高低压配电室布置清晰，零碰撞在装配式建筑设计中，精准定位设计施工尤为重要，失误返工会严重影响工程造价，传统的二维设计不能达到设计要求，需采用 BIM 技术，全方位考虑，精准设计，达到环保、降低造价等效果。
三、造价控制
传统的依赖人力统计的工程量清单，工作繁琐，容易出错。BIM 族参数化的特点，对工程量清单的统计是个突破性的发展，建筑物的每个“零件”都准确地包含各自的信息，在材料表清单统计中，几个命令就可以把建筑物 BIM 模型内所有材料统计出来，包含面积、体积、长度等各种参数。比如暖通的风管、电气专业的桥架、管线等复杂的工程量的统计变得简单。
四、BIM 施工模拟阶段
传统二维图纸因其可视化程度差，施工技术人员需要根据其自身的“经验”才能准确地理解设计师的意图，利用 BIM 技术的设计模型，建筑物的每个细节准确地表示，施工人员根据 BIM 模型准确施工。利用施工模拟软件导入设计师的 BIM 模型，在建筑物的模拟场景进行施工前检查(图5) ，对有问题的部位提前交底; 建立5D 模型，增加时间和施工进度的控制，可以完善施工管理，节省材料和工期。
图5 逼真的施工模拟场景
五、三维运营管理模式
在项目交付使用后，运营维护是建设单位关心的问题。传统的施工图竣工图是繁重的二维图纸，难以管理，易丢失，可利用率不高。BIM 结合 VR技术带来全新的三维运营管理形式，项目交付使用后，建设单位收获的是准确的 BIM 三维文件。这个 BIM 三维文件，简单易操作，对电脑要求不高，无需安装任何软件即可应用，而且伴随建筑物后续的生命周期。打开此三维文件，利用导航地图(图 6) ，管理人员可到达建筑物的任何部位，对建筑物的任一构件进行查看，比如点开头顶的灯具，即可查阅该灯具的瓦数、光通量、回路编号等各种重要参数(图 7) 。建筑物的任 一部件有故障等问题，可在模型中对其标示具体故障，故障构件会自动显示红色警告，待故障排查后，删除故障，红色警告消除。
图 6 三维可视化文件导航地图 图7一构件显示构件信息的三维管理模式
六、结束语
BIM技术作为一个开放式平台，在电气设计工程中的应用实践中也得到了良好的效果，BIM的设计、施工、运维、造价等都是比较好的软件，作为新兴的技术，虽好用但也有存在不完善的地方，还需要我们广大设计人员共同努力。
参考文献
［1］陆璐，李誉惠．浅谈 BIM 技术在现阶段电气设计中的应用［J］．智能建筑电气技术，2015: 2．
论文作者:贺继飞
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年2月上
论文发表时间:2017/6/8
标签：技术论文; 建筑物论文; 模型论文; 电缆论文; 桥架论文; 图纸论文; 平面论文; 《建筑学研究前沿》2017年2月上论文;