广州市电力工程设计院有限公司 广东广州 510000
摘要：在我国电力建设中，变电站建设是整个智能电网构建的关键组成部分。并且随着我国电力事业发展对于变电站建设技术要求的不断提高，对于变电站建设的数字化、信息化投入逐渐增多，在这样的背景下，本文从当前BIM技术发展出发，通过对BIM+技术在变电站建设中应用的必要性分析，探讨了BIM+技术在变电站建设中的应用策略，以提高变电站建设的质量和效率。
关键词：BIM+技术变电站必要性应用
BIM技术的核心在于信息，前期建立的信息模型不但能够应用于设计、施工阶段，而且对于物业、运营、维护、拆除等阶段同样起到了巨大的帮助作用，可以说建筑信息模型适用于项目的全寿命周期。建筑信息模型的建立为所有项目参与方提供了一个信息交流和共享的平台，这个平台汇集了建设项目所需的全部信息，各方可以根据自身的需要获取有用的信息。同时运用BIM技术可以消除各种可能导致工期延误和造价浪费的设计隐患，可以提高项目全寿命周期精细化管理水平，进而大幅度提升项目效益。
1.BIM技术特点
传统CAD设计是示意性二维表达，而BIM设计是一种模拟实现过程。二维设计只是对想法“胸有成竹”，基于BIM建立的变电站模型，立体直观，而且通过对变电站模型的剖切，可以精准的看到设备之间的关系，直观清晰明了，“让所见即所得”。电力变电站设计所牵涉的专业众多，包括电气一次、电气二次、建筑、结构、消防、暖通、给排水、照明等，对专业之间的协同配合，要求很高。BIM技术将多专业、多系统以及专业内多成员间原本独立的设计成果置于统一、直观的协同设计环境中，避免因误解或沟通不及时造成不必要的设计错误，提高设计质量和效率。采用更先进的协同设计模式、模型自动创建施工详图，一处修改处处更新。各自专业可以实时链接、读取和显示其他专业的相关信息。在BIM设计过程中，由于已知各个系统组成，可以通过编制算法，对设计的每一部分进行合理性自动检查。对各个专业间进行协同检查、碰撞检查，所有错误一览无遗，并自动形成信息报告。BIM模型自动创建各种准确的电气设备材料等统计明细表。通过链接专业软件，可以直接生成电气工程清单，用于前期设计过程的成本估算，以及施工开始前的工程量预算和施工完成后的工程量决算。
2.工程实例
2.1工程概况
本文以110kV变电站工程项目为例，该站为地上一层，地下二层，建筑基底面积为2700平方米，总建筑面积为7803平方米，建筑高度为10.5米；该站的总规模为主变为6×63MVA，110kV出线12回，10kV出线96回。工程规模大，各专业管线交叉复杂。
2.2BIM技术在艺苑站设计中的应用
在变电站选址选线完成后，电气专业开始做变电站方案的可行性研究和初步设计，可研包括配电装置楼的整体布局、配电装置房间的划分等。初步设计对方案设计进一步深化。得到电气的方案模型后，建筑、结构、暖通等专业提出设计方案，完成各自的方案设计和初步设计工作。在建立好配电装置楼的主体的BIM模型，包括电气设备、建筑轴网、墙柱、门窗等。在完成可研和初步设计后，经各专业确认，即开始进入各专业的配电装置楼主体的详细设计，包括电气、建筑、结构、暖通、消防等专业。在项目设计中，各专业都在同一个软件平台上完成设计，并实现数据共享、协同设计。根据电气、建筑、结构、暖通等专业提交的BIM模型，使用管线综合碰撞检查在空间里显示所选专业的设备、构建、风管等实体，检查各个构件之间的关系，找出碰撞位置，进行专业间协调。如图1。
图1电气专业与消防专业碰撞检查
在详细设计阶段，需要对电气设备的信息含量做了精确设定，电气设备的信息包括电压等级、参数、型号、厂家、设备编号。如图2。
图2电气专业对设备的定义
建筑专业需对变电站的墙体类型、建筑材质、门窗信息作了定义。结构专业需要对柱构件的截面类型、结构类型、楼板构件的厚度、相对楼层标高、材料做定义。其他专业对自身专业所涉及的设备做相关定义。
3.变电站建模的总体思路和流程
变电站主体分为建筑和结构两个部分，建筑部分包括墙体、柱、梁、门窗和屋顶等图元，结构部分主要是配置钢筋，其次还有附属建筑物和电气工程族。变电站具体建模流程如图3所示。
图2建模流程
3.1BIM技术的信息层
工程项目BIM模型中的信息包含项目从规划设计、施工、造价到运营维护的全生命周期内的所有信息，这些信息不仅是简单的点、线、面等几何图形信息，还包含项目中建筑构件材质、种类、数量、成本、性能等一系列非图形物理信息，以及和项目建设实施管理有关的进度、质量、成本控制等规则信息。因此，工程项目的BIM模型中的信息不仅能够全面的反应项目的属性与特征，还能为全生命周期的项目管理提供必要的信息支持。BIM技术的信息根据信息的属性可以被分为三种，分别是几何信息、物理信息和规则信息。几何信息描述建筑物外形轮廓，包括建筑物的大小尺寸、空间、面积等信息，物理信息描述建建筑的本质特征，包括建筑物的材质、性能、数量等，规则信息描述建筑物实施的控制情况，包括进度、造价、人力、机械、物料等。建模过程应该按专业有序进行，首先是根据总图的轴网标高定位，然后按专业分别建立结构、建筑、给排水、通风空调、电气等各专业模型，应用族搭建起变电站的各专业三维数字表达，有了族模型的绘制过程就比较简单。但是考虑模型的最终应用目的，是服务于项目生命周期的各个阶段，包括施工建设阶段、运行维护阶段，在建立模型之初，就应该根据应用的实际需求，决定模型的精度、信息等。
3.2BIM模型组织创建
BIM中包含工程项目中的所有信息，为了使这些信息实现关联，即当项目中某一构件的信息发生变化或调整，那么与之相关的所有信息都会随之发生相应的变化，而能够将项目全部信息进行组织并实现关联的方法就是建模。
BIM建模是一个信息创建与组织的过程，信息通过BIM软件最终形成与之相对应的反映项目性质的数学模型。通过建模，项目的所有信息得以数字化表达并能实现集成，同时也真正地建立了有机的关联。对于变电站工程建模的范围和颗粒度，应结合应用需求详略得当。变电站工程的电力设备模型除建设过程提供必要的设备信息外，更重要的价值则是体现在后期运行维护管理中。变电站具有多种多样的电力设备，这是其工程特点，电力设备的内部结构大多非常复杂，由专业的生产厂家设计制造。如果要使用BIM模型表达其内部的每一个零部件，模型的数据量将会非常巨大，大型设备如变压器的建模工作量也会非常巨大，计算机要查看运转也会存在问题，实际可执行度不大，可能导致难以落地。笔者提供这样一种思路，基于设备模型主要是为运行维护服务的理念，变电站在运行检修时发现设备故障问题，对于一些小型设备厂家是不提供零件更换的，只能整体换新，那么我们的BIM模型也只需要整体模型的精度，对于大型设备维修时可提供元器件更换的，我们的BIM模型就做到可更换零部件的精度。
4.方案总结
本工程实例使用BIM软件，通过BIM模型中的各专业设计信息，使模型信息在设计阶段逐步丰富，并实现在各专业设计软件之间的数据互转，协同设计，提高了项目设计和建造的整体效率，通过数据共享、冲突检测、精确统计减少返工和浪费，提高了项目的设计质量，优化设计方案。变电站设计工作需要各专业的协同合作，基于BIM技术的变电站设计与传统CAD设计的工作流程有所不同，这就势必需要一个规范合理的工作流程来进行整合。在今后类似的项目中，可以结合项目自身的特点，规范设计流程，整理出适合于BIM设计的设计管理规范。
结论
BIM技术应用于变电站等设备用房的设计，高效可行，可在全生命周期(设计、施工、预算、运维)进行应用，BIM模型的精准化设计是项目的施工、运维、造价等方面运用的必备条件，BIM设计模型可轻量化导入BIM施工管理平台，进行施工进度控制、质量安全管理、材料管理等，可导成算量模型生成工程量清单，用于造价控制。BIM设计模型跟随施工的签证变更调整，完成竣工模型，把竣工模型轻量化导入三维运营管理平台，把设备的参数及说明书等资料录入三维运营管理平台，用于后期业主的运维管理。
参考文献
[1]何关培.我国BIM发展战略和模式探讨(二)[J].土木建筑工程信息技术，2011，9.
[2]王.BIM理念及BIM软件在建设项目中的应用研究[D].成都：西南交通大学，2011.
[3]张超.BIM技术在水利工程设计中的应用初探[J].江苏水利，1007-7839(2015)04-0014-01:14-17.
论文作者:邸建铭
论文发表刊物:《中国电业》2019年第06期
论文发表时间:2019/7/15
标签：变电站论文; 模型论文; 信息论文; 项目论文; 专业论文; 建筑论文; 建模论文; 《中国电业》2019年第06期论文;