桃源水電站BIM應用紀實

1、項目背景

為提高管理水平，在桃源水電站工程設計 中，我院以桃源水電站數字化移交為課題，挑選桃源船閘部分為對象，采用Bentley公司推出的AssetWise Enterprise Bridge(以下簡稱eB)進行了數字化移交的研究。

2、項目目標

本項目的總體目標是，采用三維設計手段構建工程全信息三維模型，實現全生命周期的數字化管理，涵蓋以下內容：

1)根據設計方現有資料、建立水電站全信息模型，為水電站設施設備的可視化管理提供圖形支持;

2)建立工程數據中心，將傳統二維設計和管理方式產生的零散的圖紙、文檔和數據記錄等與信息三維模型建立關聯關系，為電站各類運行維護管理系統提供數據支撐，實現信息快速檢索、分類歸檔，降低使用工程數據的人力和時間成本;

3)實施工程三維數字化移交，為下一步構建工程全生命周期管理系統打好基礎。

3、數字化移交步驟

數字化移交以數據庫為核心，三維模型為依托，具有精準、直觀、高效的特點。其實施步驟如下：

3.1 各專業三維建模

在桃源水電站建設過程中，采用三維設計，各專業配合，利用AECOsim、Substation、OpenPlant、Bentley Raceway and Cable Management(BRCM)等軟件精確搭建出桃源水電站三維模型。

3.2 碰撞檢查

三維模型完成總裝后，對各模塊間進行碰撞檢查，主要包括：建筑結構與發電設備、管線、電纜、樓梯、門窗等的碰撞。通過碰撞檢查，及時修改設計模型，有效降低施工風險，提高施工效率。

3.3 基礎數據的導入

1)將建好的桃源水電站模型、i-model、HyperModel等模型的收集、整理、編碼和錄入;

2)將項目相關的設計合同、設計資料、圖檔、規范、手冊等資料收集、整理和錄入;

3.4 基礎數據加工

在基礎數據導入后，需對基礎數據進行加工，分解，主要包括如下內容：

1)基于eB的數據模型原型的建立，包括系統分解、空間分解、工作單元分解、設備類型分解、材料分解、人員類型分解等多維度的數據原型系統的建立;

2)建立各數據原型間的關聯關系模型;

3)建立各種臺賬報表系統。

3.5 基礎數據中心的建設

1)建立信息編碼體系;

2)設定信息采集深度、規范流程和規則;

3)將采集的基礎數據、圖檔進行關聯，實現由圖紙到設備材料的查詢統計，由設備材料到圖紙的查詢等;

4) 建立數據審批流程、建立質量檢驗和移交規則，對往來的基礎數據進行權限的審批和質量控制。

5)實現設計數據與設計文檔的數字化移交，實現設計資料的有效采集、質量檢查和移交控制。

4、成果展示

桃源水電站數字化移交項目，前期以船閘為實例做了部分展示成果(如圖2)

在船閘實例中，還可通過空間、系統、工程三個維度對信息進行分類展示(如圖3)。

在系統中，可以方便展示查看某一設備與之相關的完整信息(如圖4)。

在桃源船閘數字化移交模型中，我們采用BRCM軟件對船閘部分進行了電纜敷設和算量。首先整理計算所需要的電纜清冊表，導入BRCM軟件中，然后BRCM通過計算，自動完成電纜敷設。在三維圖形中，我們可以方便的查看每一根電纜的走向和經過的路徑，并及時糾錯。在系統中，我們可以查看到橋架信息，并且驅動三維模型直觀的找到相應的橋架。點擊與之關聯的設備可以查看到通過這段橋架的所有電纜。點擊電纜可以找到此條電纜連接的設備及通過的橋架(如圖5)。

5、三維數字化移交的必要性

隨著信息技術的發展，水電行業各單位在生產實踐中將采用越來越多的數字化手段來輔助生產，但是隨著信息化的深入，信息孤島效應和數據重復建設的情況也越來越明顯。數字化移交工作收集了大量項目基礎數據，并且分類整理、整合了這些數據，并根據制定的規范、流程，完善了數據關系模型，這可以將各類數據關聯起來，有效消除了信息孤島，避免了數據重復建設。

而采用三維數字化設計手段進行數字化移交，具有高效、直觀、智能等特點，在適應水電工程日益復雜、設計周期要求時間短以及數字化移交等要求的同時，三維設計手段更是設計師表達設計思想的利器，是促進項目更高質量，更高效率完成的助推器，更是實現全生命周期管理的必要工具。采用三維數字化移交，是一種開創性的思路和理念。

1)三維數字化移交是要在整個生產周期對水電工程相關信息進行管理和應用，打破信息瓶頸，從全局進行統籌和規劃，針對各個階段需要掌握的信息進行規定，在信息建設初期就保證了數據的完整性，使各階段均能獲得滿足使用要求的數據，避免了信息傳遞過程中的損失。

2)三維數字化移交過程中，對數據內容和形式進行了統一的定義，使數據具有通用性，為數據的共享和快速復制創造了條件。

3)三維數字化移交可以將已有的，符合規范的數字化成果移交給業主和其他單位，能夠大大減少數據重復建設工作，節省在數據建設上的投資。

從以上幾個方面來講，進行三維數字化移交工作都是很有必要的。

6、三維數字化移交的優勢

三維數字化移交相對于傳統的資料移交方式，有著明顯的優勢：

1)基于強大的數據庫后臺，實現所有結構化和非結構化設計數據的綜合管理。通過設計工具分別進行二維原理圖、三維設備布置、場地、建筑等的設計，完成電氣、土建等相關計算校驗和材料統計，出具施工圖紙。設計成果以數字化型式移交給施工、運行、管理等各部門，達到項目的全生命周期管理。

2)高效、直觀、協同的設計方式，可優化設計方案，提高設計質量。

3)工程量可自動精確統計，降低工程造價，方便施工采購有效管理。

4)設計信息與建設期、后期運營管理相關聯，可追溯性強，為后期數字化運營提供數據基礎。

7、應用前景

1)工程信息綜合查詢

三維數字化移交開展到后期，依靠強大的數據支撐和完善的規則體系，可通過數據挖掘，構建工程信息綜合查詢系統，輸入關鍵字即可方便對整個項目的責任單位、安裝信息、采購信息、設計報告、計算稿、工作任務、材料信息等進行查詢。

2)虛擬設備巡檢

利用三維數字化設備構建虛擬巡檢系統，與監控系統對接，可實時進行虛擬巡檢，及時排查故障，分析故障發生原因。

3)施工進度管理

可根據基礎數據進行工程進度管理，進行數據分析等，后期可與虛擬現實技術結合，模擬施工進程，讓領導和設計人員對整個施工過程有一個直觀化的印象，方便對方案進行調整、修改。

4)多維度成本分析

相對于傳統的手工核算方式，eB系統匯總分析能力大大加強，對短周期成本的分析工作量將大大減少，效率高。因為數據動態維護，eB系統做的成本分析將比傳統的方法準確性大大提高。因為系統采集了多維度數據，所以可以依據采集的多維度數據，快速進行多維度的成本分析，大大加強成本管控能力。

8、結語

目前部分水電站上已經開始嘗試三維數字化移交，但還沒有形成行業統一的規范。隨著信息化技術的發展，三維數字化移交創新的移交模式將更廣泛的為廣大業主單位和設計單位接受，這將是管理手段和設計手段的革新。而推廣三維數字化移交技術，也將是大勢所趨。

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