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        淺談BIM技術(shù)在電力工程數(shù)字化管理中的應(yīng)用

        2024-12-25 00:00:00李珺黃東
        消費電子 2024年10期
        關(guān)鍵詞:數(shù)字化管理BIM技術(shù)電力工程

        [關(guān)鍵詞] BIM技術(shù);電力工程;數(shù)字化管理

        引言

        在當(dāng)今數(shù)字化時代,電力工程建設(shè)面臨著越來越高的要求。傳統(tǒng)的管理模式已經(jīng)難以滿足復(fù)雜工程的需求,而BIM技術(shù)的出現(xiàn)為電力工程數(shù)字化管理帶來了新的機遇。BIM技術(shù)通過整合項目全生命周期的信息,實現(xiàn)了從設(shè)計、施工到運營的全過程數(shù)字化管理,極大地提高了電力工程的管理效率和質(zhì)量。

        一、BIM技術(shù)的數(shù)字化管理平臺構(gòu)建的目的

        (一)提高工程管理效率

        在電力工程項目中,涉及眾多參與方和大量復(fù)雜信息。通過構(gòu)建數(shù)字化管理平臺,可以整合項目全生命周期的信息,從規(guī)劃設(shè)計到施工建設(shè)再到運營維護。實現(xiàn)信息的實時共享后,各參與方能夠及時獲取所需數(shù)據(jù),避免信息不對稱導(dǎo)致的溝通不暢和誤解。協(xié)同工作得以加強,減少了重復(fù)勞動和管理環(huán)節(jié)。例如,設(shè)計單位的變更可以立即在平臺上反映,施工方和監(jiān)理方能夠迅速做出響應(yīng),大大提高了管理效率,縮短項目周期,降低管理成本。

        (二)優(yōu)化工程設(shè)計和施工

        BIM技術(shù)的可視化特點能讓設(shè)計師和施工人員更直觀地理解工程結(jié)構(gòu)和布局。在設(shè)計階段,可以通過三維模型清晰地看到各個部件的位置關(guān)系,提前發(fā)現(xiàn)潛在的碰撞問題,如管道與電纜的交叉、設(shè)備與結(jié)構(gòu)的沖突等,從而優(yōu)化設(shè)計方案。此外,還可以對施工過程進行仿真模擬,如大型設(shè)備的吊裝、復(fù)雜工序的施工順序等。通過模擬,可以提前發(fā)現(xiàn)施工中的難點和風(fēng)險,并制定相應(yīng)的解決方案,提高工程質(zhì)量和安全性。同時,精確的模型也有助于準(zhǔn)確計算材料用量,減少浪費。

        (三)實現(xiàn)數(shù)字化決策

        準(zhǔn)確的工程數(shù)據(jù)是科學(xué)決策的基礎(chǔ)。數(shù)字化管理平臺基于BIM模型,能夠收集和整合大量的工程數(shù)據(jù),包括工程進度、質(zhì)量、成本、資源使用情況等。結(jié)合大數(shù)據(jù)分析技術(shù),可以對這些數(shù)據(jù)進行深入分析和挖掘,為項目決策提供科學(xué)依據(jù)。例如,通過分析歷史項目數(shù)據(jù),可以預(yù)測工程進度和成本,及時調(diào)整計劃;通過對設(shè)備運行數(shù)據(jù)的分析,可以制定合理的維護策略,降低設(shè)備故障率。決策的準(zhǔn)確性和及時性得到提高,有助于降低項目風(fēng)險,提高項目效益。

        (四)推進工程可持續(xù)性發(fā)展

        電力工程項目對環(huán)境有一定的影響,同時也需要考慮能源的高效利用。通過數(shù)字化管理平臺,可以對工程能耗、環(huán)境影響等方面進行分析和優(yōu)化。例如,利用BIM模型結(jié)合能源分析軟件,可以評估建筑物的能源性能,優(yōu)化建筑設(shè)計,降低能源消耗。對施工過程中的環(huán)境影響進行監(jiān)測和分析,采取相應(yīng)的措施減少污染。在運營階段,通過對設(shè)備運行數(shù)據(jù)的分析,優(yōu)化設(shè)備運行模式,提高能源利用效率。實現(xiàn)工程的可持續(xù)發(fā)展,符合現(xiàn)代社會對環(huán)保和節(jié)能的要求。

        二、BIM技術(shù)的數(shù)字化管理平臺構(gòu)建的方案

        (一)數(shù)據(jù)采集與整合

        在電力工程項目中,數(shù)據(jù)來源廣泛且形式多樣。設(shè)計圖紙包含了工程的結(jié)構(gòu)、布局、設(shè)備參數(shù)等重要信息;施工進度數(shù)據(jù)反映了工程的實際進展情況:設(shè)備參數(shù)則對于設(shè)備的選型、安裝和維護至關(guān)重要。通過各種技術(shù)手段收集這些數(shù)據(jù),如掃描儀將紙質(zhì)圖紙數(shù)字化、傳感器實時采集施工進度數(shù)據(jù)、設(shè)備制造商提供的電子文檔等。然后,將這些數(shù)據(jù)整合到BIM模型中,建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺。在整合過程中,需要對數(shù)據(jù)進行清洗和標(biāo)準(zhǔn)化處理,確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。例如,對于不同格式的設(shè)計圖紙,需要進行格式轉(zhuǎn)換和坐標(biāo)統(tǒng)一;對于設(shè)備參數(shù),需要按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進行分類和編碼。這樣,形成的統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺可以為項目各參與方提供全面、準(zhǔn)確的信息支持,實現(xiàn)信息的無縫對接和共享。

        (二)功能模塊設(shè)計

        根據(jù)電力工程管理的需求,設(shè)計多個功能模塊,實現(xiàn)對工程全生命周期的管理。

        項目管理模塊:負(fù)責(zé)項目的整體規(guī)劃、進度控制、成本管理等。可以制定項目計劃,將項目分解為若干個任務(wù),并分配給相應(yīng)的負(fù)責(zé)人。通過實時跟蹤任務(wù)進度,及時發(fā)現(xiàn)進度偏差并采取措施進行調(diào)整。同時,對項目成本進行監(jiān)控,分析成本構(gòu)成,控制成本支出。

        設(shè)計管理模塊:支持設(shè)計團隊進行協(xié)同設(shè)計和方案優(yōu)化。設(shè)計師可以在平臺上共享設(shè)計成果,進行設(shè)計評審和修改。利用BIM技術(shù)的可視化和模擬性,對設(shè)計方案進行分析和優(yōu)化,提高設(shè)計質(zhì)量。

        施工管理模塊:涵蓋施工進度管理、質(zhì)量管理、安全管理等方面。可以通過施工模擬優(yōu)化施工方案,合理安排施工資源。對施工過程中的質(zhì)量問題進行記錄和跟蹤,確保工程質(zhì)量符合要求。同時,加強安全管理,對施工現(xiàn)場的安全隱患進行排查和整改。

        運營管理模塊:在工程交付后,為運營維護提供支持??梢怨芾碓O(shè)備檔案,記錄設(shè)備的維修歷史和運行狀態(tài)。通過對設(shè)備運行數(shù)據(jù)的分析,制定預(yù)防性維護計劃,提高設(shè)備的可靠性和使用壽命。

        (三)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用

        利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù),對工程數(shù)據(jù)進行分析和挖掘,為工程管理和決策提供支持。首先,確定分析目標(biāo)和指標(biāo),如工程進度、質(zhì)量、成本、能耗等。然后,選擇合適的分析方法和工具,如數(shù)據(jù)挖掘算法、統(tǒng)計分析軟件等。對數(shù)據(jù)進行清洗和預(yù)處理,去除噪聲和異常值。接著,進行數(shù)據(jù)分析和挖掘,發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的規(guī)律和趨勢。例如,通過分析施工進度數(shù)據(jù),可以預(yù)測工程完工時間;通過分析設(shè)備運行數(shù)據(jù),可以優(yōu)化設(shè)備維護計劃。最后,將分析結(jié)果以可視化的方式呈現(xiàn)給用戶,如報表、圖表等,方便用戶理解和使用。

        三、BIM技術(shù)在電力工程數(shù)字化管理中的應(yīng)用

        (一)設(shè)計階段的應(yīng)用

        利用BIM技術(shù),各專業(yè)設(shè)計師可以在同一個三維模型中進行協(xié)同設(shè)計,實時查看其他專業(yè)的設(shè)計成果,避免了傳統(tǒng)二維設(shè)計中容易出現(xiàn)的管道與結(jié)構(gòu)碰撞及電氣與通風(fēng)沖突等問題。同時,三維模型可以更加直觀地展示設(shè)計方案,便于設(shè)計師進行優(yōu)化和調(diào)整。例如,在某大型電力工程設(shè)計中,電氣、結(jié)構(gòu)、給排水等專業(yè)的設(shè)計師通過BIM平臺進行協(xié)同設(shè)計。在設(shè)計過程中,及時發(fā)現(xiàn)了電氣線路與給排水管道的碰撞問題,并迅速進行了調(diào)整,避免了施工階段的返工。

        BIM模型中包含了準(zhǔn)確的工程信息,可以快速準(zhǔn)確地統(tǒng)計工程量,為工程造價提供可靠的依據(jù)。與傳統(tǒng)的人工計算方法相比,大大提高了工作效率和準(zhǔn)確性。

        通過對BIM模型進行分析和模擬,可以對設(shè)計方案進行優(yōu)化。例如,通過能耗模擬可以優(yōu)化建筑的節(jié)能設(shè)計;通過結(jié)構(gòu)分析可以優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計,提高工程的安全性和經(jīng)濟性。在某電力調(diào)度大樓的設(shè)計中,利用BIM技術(shù)進行能耗模擬,對建筑的朝向、窗戶面積、保溫材料等進行了優(yōu)化,降低了建筑的能耗。

        (二)施工階段的應(yīng)用

        在施工前,可以利用BIM技術(shù)進行施工模擬,提前發(fā)現(xiàn)施工過程中可能出現(xiàn)的問題,優(yōu)化施工方案和進度計劃。同時,施工模擬還可以用于對施工人員進行培訓(xùn),提高施工質(zhì)量和安全水平。如在某高壓輸電線路工程中,通過BIM技術(shù)進行施工模擬,提前發(fā)現(xiàn)了鐵塔組立過程中可能出現(xiàn)的安全隱患,并對施工方案進行優(yōu)化,確保施工的安全進行。

        通過將BIM模型與施工進度計劃相結(jié)合,可以實現(xiàn)對施工進度的可視化管理。管理人員可以直觀地了解工程的進展情況,及時發(fā)現(xiàn)進度偏差并采取措施進行調(diào)整。某電廠建設(shè)項目利用BIM技術(shù)對施工進度進行管理,通過對比實際進度與計劃進度,及時發(fā)現(xiàn)了進度滯后的問題,并采取了增加施工人員、優(yōu)化施工工序等措施,確保項目按時完工。

        利用BIM技術(shù)可以對施工過程中的質(zhì)量進行實時監(jiān)控。例如,通過在模型中標(biāo)記質(zhì)量控制點,可以提醒施工人員注意關(guān)鍵部位的施工質(zhì)量;通過對施工過程的拍照和錄像,可以記錄施工質(zhì)量情況,便于后期追溯和整改。某電力工程施工中,在BIM模型中標(biāo)注了關(guān)鍵部位的質(zhì)量控制點,施工人員在施工過程中嚴(yán)格按照質(zhì)量要求進行操作,同時通過拍照記錄施工過程,確保了工程質(zhì)量。

        BIM模型可以用于識別施工現(xiàn)場的安全隱患,制定安全措施。同時,通過與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合,可以進行安全培訓(xùn)和演練,增強施工人員的安全意識和應(yīng)急處理能力。在某電力隧道工程中,利用BIM技術(shù)識別出隧道內(nèi)的通風(fēng)不良、高處墜落等安全隱患,并制定了相應(yīng)的安全措施。同時,通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)對施工人員進行安全培訓(xùn),增強施工人員的安全意識。

        (三)運營階段的應(yīng)用

        利用BIM模型可以對電力設(shè)備進行信息化管理,包括設(shè)備的位置、參數(shù)、維護記錄等。通過與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合,可以實現(xiàn)對設(shè)備的實時監(jiān)控和遠(yuǎn)程管理,提高設(shè)備的運行效率和可靠性。在某變電站的運營管理中,通過BIM模型對站內(nèi)設(shè)備進行管理,實時監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障并進行維修,提高了設(shè)備的可靠性。

        通過對BIM模型進行能耗分析,可以優(yōu)化設(shè)備的運行參數(shù),降低能源消耗。同時,還可以為建筑的節(jié)能改造提供依據(jù),提高能源利用效率。某電力辦公大樓利用BIM技術(shù)進行能耗分析,對空調(diào)、照明等設(shè)備的運行參數(shù)進行優(yōu)化,降低了能源消耗。

        利用BIM模型可以對電力工程的空間進行管理,包括設(shè)備布置、人員疏散等。通過對空間的優(yōu)化,可以提高工程的使用效率和安全性。在某電力調(diào)度中心,通過BIM模型對辦公空間進行優(yōu)化,合理布置設(shè)備和人員,提高了工作效率和安全性。

        四、BIM技術(shù)在電力工程數(shù)字化管理中的優(yōu)勢

        (一)可視化與精準(zhǔn)設(shè)計

        在電力工程中,BIM技術(shù)可實現(xiàn)三維可視化設(shè)計。設(shè)計師能夠直觀地看到電力設(shè)施的布局、結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系,提前發(fā)現(xiàn)潛在的設(shè)計問題。例如,在變電站設(shè)計中,可以清晰地展示變壓器、開關(guān)柜等設(shè)備的位置以及電纜的走向。通過可視化,設(shè)計團隊可以更好地進行空間規(guī)劃,優(yōu)化設(shè)備布置,提高設(shè)計的合理性和準(zhǔn)確性。同時,BIM模型中的信息精確到構(gòu)件級別,包括尺寸、材質(zhì)、性能參數(shù)等,為后續(xù)的施工和運營提供了詳細(xì)的依據(jù),減少因設(shè)計不準(zhǔn)確而導(dǎo)致的變更和返工。

        (二)高效的施工管理

        BIM技術(shù)應(yīng)用實現(xiàn)了電力工程施工管理的高效性。施工前,通過施工模擬可以提前規(guī)劃施工順序、確定施工方法和資源分配。例如,對于大型電力設(shè)備的安裝,可以模擬吊裝過程,確保施工安全和高效。在施工過程中,施工人員可以根據(jù)BIM模型進行精準(zhǔn)定位和安裝,提高施工精度。同時,BIM技術(shù)可以實時跟蹤施工進度,對比計劃進度和實際進度,及時發(fā)現(xiàn)偏差并采取措施調(diào)整。此外,通過BIM模型與施工現(xiàn)場的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備相結(jié)合,可以實現(xiàn)對施工質(zhì)量和安全問題的實時監(jiān)控,提高施工管理水平。

        (三)智能化運營維護

        在電力工程運營階段,BIM技術(shù)可以實現(xiàn)智能化的運營維護管理。通過將設(shè)備的運行數(shù)據(jù)與BIM模型相結(jié)合,可以實時監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài),提前預(yù)測設(shè)備故障,制定預(yù)防性維護計劃。例如,對于變壓器的溫度、負(fù)荷等參數(shù)進行實時監(jiān)測,當(dāng)參數(shù)異常時及時發(fā)出預(yù)警。運營維護人員可以通過BIM模型快速定位設(shè)備位置和獲取設(shè)備信息,提高維修效率。同時,BIM模型還可以記錄設(shè)備的維修歷史和更換記錄,為設(shè)備的全生命周期管理提供數(shù)據(jù)支持。

        (四)可持續(xù)發(fā)展與節(jié)能減排

        BIM技術(shù)有助于電力工程實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排目標(biāo)。在設(shè)計階段,利用BIM模型進行能源分析,優(yōu)化建筑的朝向、保溫性能等,降低能源消耗。對于電力設(shè)備的選型,可以選擇高效節(jié)能的設(shè)備,提高能源利用效率。在施工過程中,通過BIM技術(shù)進行材料管理和優(yōu)化施工方案,可以減少浪費和環(huán)境污染。在運營階段,通過對設(shè)備運行的優(yōu)化和能源管理,可以進一步降低能耗和碳排放。此外,BIM技術(shù)還可以為綠色建筑認(rèn)證和可持續(xù)發(fā)展評估提供數(shù)據(jù)支持。

        結(jié)語

        BIM技術(shù)作為一種先進的數(shù)字化管理手段,在電力工程中具有廣闊的應(yīng)用前景,通過在設(shè)計、施工和運營階段的應(yīng)用,可以提高工程質(zhì)量、優(yōu)化施工流程、降低成本以及提高項目管理效率。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,BIM技術(shù)將在電力工程數(shù)字化管理中發(fā)揮更加重要的作用,為推動電力工程建設(shè)的高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。

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