BIM技術(shù)在變電站數(shù)字化建模的應(yīng)用分析

　　摘要：以某地110kV變電站工程項(xiàng)目為例，闡述引入BIM技術(shù)運(yùn)用Revit研究BIM技術(shù)變電站數(shù)字化建模。基于電力工程工程量計(jì)算方法規(guī)則，研究了BIM技術(shù)的變電站數(shù)字化建模流程與建設(shè)，并運(yùn)用IFC4電氣數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)張，移交可行性拓展IFC架構(gòu)，證實(shí)變電站的數(shù)字建模的移交可行性。

　　本文源自集成電路應(yīng)用,2020,37(11):20-21.《集成電路應(yīng)用》雜志1984年創(chuàng)刊，是國(guó)家新聞出版總署批準(zhǔn)，中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司主管，上海貝嶺股份有限公司主辦，上海市集成電路行業(yè)協(xié)會(huì)、深圳市半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)協(xié)辦的電子電工、電力、半導(dǎo)體材料、集成電路等領(lǐng)域的綜合性學(xué)術(shù)期刊。現(xiàn)為上海市集成電路行業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)刊，屬國(guó)家一級(jí)刊物。是集學(xué)術(shù)性、應(yīng)用性極強(qiáng)的集成電路產(chǎn)業(yè)權(quán)威中文雜志。

　　BIM作為JerryLaiserin等人提出的建筑信息模型，BIM技術(shù)由于具備了協(xié)調(diào)、優(yōu)化、模擬、可視、可出圖性以及強(qiáng)大的協(xié)同、計(jì)算等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。所以在近年來獲得了廣泛應(yīng)用。運(yùn)用BIM技術(shù)的關(guān)鍵在于信息，前期建立信息模型不僅可以運(yùn)用于施工、設(shè)計(jì)等階段[1]，還能夠有效幫助維護(hù)、運(yùn)營(yíng)及后期拆除等。建立BIM建模也能夠提供信息交流共享平臺(tái)，并結(jié)合各方需求成功匯聚相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)貫穿工程項(xiàng)目的全生命周期，實(shí)現(xiàn)信息輔助工程本體移交管理，能夠經(jīng)建模查看與變電站的日常運(yùn)維工作所需相滿足，這一思路自提出之后發(fā)現(xiàn)多個(gè)在電力系統(tǒng)的成功應(yīng)用案例。

　　本次研究也將提出BIM技術(shù)建模對(duì)變電站的三維數(shù)字化移交可行性進(jìn)行分析。

　　1、變電站建模思路與流程

　　變電站建筑組成共有兩大部分，一部分是變電站建筑體的各元素，譬如門、窗、梁、柱等元素，主要結(jié)構(gòu)作為建筑配置鋼筋;另一部分作為變電站的附屬類建筑物結(jié)構(gòu)，以及電氣系統(tǒng)等。(見圖1)作為本次變電站工程項(xiàng)目的BIM數(shù)字化建模流程。

　　2、變電站建模要點(diǎn)

　　(1)標(biāo)高軸網(wǎng)。變電站BIM建模首先需要對(duì)軸網(wǎng)、標(biāo)高進(jìn)行繪制，確保能夠準(zhǔn)確繪制變電站建筑物的基準(zhǔn)、定位與標(biāo)高，創(chuàng)建建筑物軸網(wǎng)避免影響模型準(zhǔn)確性。建立變電站建筑的立體視圖，成功繪制標(biāo)高能夠?qū)崿F(xiàn)軟件自動(dòng)以不停標(biāo)為依據(jù)，成功繪制平面視圖及軸網(wǎng)。如果在變電站的BIM數(shù)字化建模中，并未自主成功創(chuàng)建平面視圖，那么軟件用戶就需要自主尋找視圖內(nèi)的“添加平面視圖”這一選項(xiàng)，從而成功創(chuàng)建標(biāo)高、軸網(wǎng)后，保證東西南北各軸線視圖方向，穿過標(biāo)高顯示完整軸網(wǎng)[2]。

　　圖1建模流程

　　(2)主體建筑。變電樓作為變電站的主體建筑，主要包括了開關(guān)室、二次設(shè)備、電容器、值守間以及生活間等多個(gè)房間。設(shè)計(jì)首層開關(guān)底部電纜鋪設(shè)，還要注意變電站的電纜溝敷設(shè)，認(rèn)識(shí)到電纜溝鋪設(shè)也作為建筑施設(shè)計(jì)總工程量的難點(diǎn)工程。對(duì)于大概估算的定額內(nèi)，電纜溝取費(fèi)子目作為復(fù)雜地面，取費(fèi)基礎(chǔ)作為建筑物的軸線面積及尺寸，需要確保工程量統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一致于樓板。

　　(3)主體結(jié)構(gòu)。變電站的主體結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)完成構(gòu)件配筋，通過運(yùn)用Revit軟件運(yùn)用速播插件對(duì)配筋工作即可快速完成，可以在軟件中將數(shù)字輸入其中，便可以構(gòu)件配筋，粗略完成基礎(chǔ)梁、板與柱等變電站主體，然后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行針對(duì)性手動(dòng)調(diào)整，即可達(dá)到設(shè)計(jì)需求[3]。但是運(yùn)用該插件也存在根本缺點(diǎn)問題，就是無法繪制側(cè)向鋼筋，僅僅能夠手動(dòng)完成屋頂及樓梯配筋，且均需要手動(dòng)調(diào)整鋼筋的形狀、長(zhǎng)度、彎鉤角度，而這也對(duì)于結(jié)構(gòu)建模整體復(fù)雜度明顯增加。

　　(4)附屬建筑物。變電站附屬建筑物主要包括了蓄水池、泵房、事故油池，結(jié)合變電站項(xiàng)目的設(shè)計(jì)技術(shù)所需，需要繪制不同建筑樓層。在創(chuàng)建泵房時(shí)類似于變電樓創(chuàng)建，逐一繪制墻體后，可以運(yùn)用“樓板”工具完成蓄水池，并對(duì)材質(zhì)屬性進(jìn)行修改，也可以手動(dòng)添加事故油池，但是需要注意對(duì)于頂蓋、把手部位需要聯(lián)動(dòng)模型變化[4]。

　　(5)族庫建設(shè)。對(duì)于Revit軟件應(yīng)用中，圖元包括了墻、窗、門等基本圖形單位，均可以創(chuàng)族，作為參數(shù)類組件，能夠?qū)τ嘘P(guān)參數(shù)自主調(diào)節(jié)，并且在項(xiàng)目中控制圖元參數(shù)的材質(zhì)、位置以及尺寸等有關(guān)信息[5,6,7,8,9,10]。族作為Revit軟件內(nèi)的重要設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，越多的族參數(shù)就會(huì)形成越豐富的信息量。創(chuàng)建族共計(jì)5個(gè)基本命令，包括可以實(shí)現(xiàn)拉伸、融合、放樣、旋轉(zhuǎn)，可以運(yùn)用以上指令完成各類族文件創(chuàng)建。

　　(6)統(tǒng)計(jì)工程量。通過在變電站BIM建模過程中運(yùn)用BIM技術(shù)，盡管能夠自動(dòng)化獲取項(xiàng)目的工程明細(xì)，但是仍然不可以將部分量視為取費(fèi)基準(zhǔn)。譬如2018版本的電力定額參數(shù)表內(nèi)，對(duì)于梁板實(shí)現(xiàn)梁內(nèi)搭接作為一類規(guī)定，可以運(yùn)用Revit軟件實(shí)現(xiàn)自帶計(jì)算，加工信息實(shí)現(xiàn)反饋控制，并在完成設(shè)計(jì)后向Excel表內(nèi)導(dǎo)入，之后進(jìn)一步調(diào)整完善Excel表。對(duì)于前期已經(jīng)對(duì)定額標(biāo)準(zhǔn)細(xì)則有所熟悉后，以該定額標(biāo)準(zhǔn)成功建模，在設(shè)計(jì)階段就控制誤差獲得準(zhǔn)確的建模工程量。譬如使對(duì)變電站樓板的邊界線進(jìn)行調(diào)整，直接運(yùn)用梁來取代梁板搭接部位，此種建模能夠與2018電力定額標(biāo)準(zhǔn)細(xì)則相符。相較之下后者控制了工作量，能夠依次完成工作但是對(duì)于設(shè)計(jì)人員要求較高。

　　3、基于IFC4擴(kuò)張數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)變電站數(shù)字化移交可行性

　　作為變電站數(shù)字化移交流程，變電站數(shù)字化移交過程中，需要注意以下技術(shù)要點(diǎn)：(1)對(duì)于IFC數(shù)據(jù)化標(biāo)準(zhǔn)框架，需要對(duì)電氣設(shè)施分類進(jìn)行規(guī)范整理，并對(duì)IFC數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)欠缺對(duì)象有效擴(kuò)張。(2)基于IFC輸變電工程的設(shè)備編碼及分類，能夠滿足如今各系統(tǒng)應(yīng)用的適用可靠性。(3)基于IFC的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)變電站數(shù)字化移交成果表達(dá)。(4)與變電站的工程項(xiàng)目全生命周期需求相符，能夠滿足數(shù)字化移交可行性及深度。(5)相關(guān)設(shè)施規(guī)則與需求交付。(6)輸變電工程應(yīng)當(dāng)在BIM建模設(shè)計(jì)、施工提供IFC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理。(7)輸變電數(shù)字化工程移交能夠有效性評(píng)估檢驗(yàn)。

　　4、結(jié)語

　　本次研究中通過提出BIM建模對(duì)IFC4最新電氣數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，以110kV變電站項(xiàng)目為例通過標(biāo)高軸網(wǎng)、主體建筑、主體結(jié)構(gòu)、附屬建筑物、族庫建設(shè)、統(tǒng)計(jì)工程量成功完成BIM變電站建模。與數(shù)字化移交標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合證實(shí)了基于IFC4數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的移交可行性。總結(jié)提出在變電站數(shù)字化建模與電力工程計(jì)算規(guī)則，能夠有效減輕工作人員的工作力度，且開展變電站信息化工作。

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