BIM技术

本项目属于电力及其他建设工程领域绿色施工管理。 习近平总书记生态文明思想是习近平新时代中国特色社会主义思想的重要组成部分，生态文明建设成为中国特色社会主义事业“五位一体”总体布局的重要组成部分，新颁布的环保法被誉为史上最严，同时国家和地方环保督察对违法违规行为处罚力度之大也是史上最严。相关研究调查表明, 我国建造能耗巨大,2018年建造能耗占我国能源消费总量的26%,CO2排放占我国CO2排放总量的35%。现阶段国家正大力提倡可持续发展,建筑施工企业不践行绿色施工理念，与国家日益严峻的节能环保形势和要求不匹配，也将严重制约企业的生产经营和产业发展。 中国电力建设股份有限公司（以下简称“中国电建”）做为大型央企，通过开展在电力及其他建设工程领域绿色施工的理论探索与实践应用研究，形成了调研报告1份、《绿色施工管理规程》1项、《绿色施工指导手册》1项、绿色施工措施视频50个等成果，建立了绿色施工管理标准，规范了绿色施工管理程序，为企业绿色施工提供规范化指导，推动企业软实力的提升和高质量发展。 项目主要创新内容： （一）创新提出“五节一环保”绿色施工理念。中国电建在传统绿色施工“四节一环保”基础上增加“人力资源节约与保护”，首次提出“五节一环保”的绿色施工管理理念。在施工过程中减少人力资源使用，保护作业人员，提高施工效率。 （二）将现代信息技术与绿色施工管理深度融合，提升绿色施工管理效能。通过“互联网+”、物联网、BIM技术，采集声、光、位置等信息，实现物理与现实之间的实时交互，。应用远程能耗管理系统等技术构建智慧工地，应用BIM技术在虚拟空间中完成施工映射，达到数字孪生的目的，实现智能建造。 （三）《绿色施工指导手册》汇集行业内先进、可靠、高效的绿色施工技术及措施，科学指导绿色施工管理有效落地。指导手册采取图文并茂的形式，汇集电力建设、房屋建筑等工程先进的绿色施工措施与方法，同时将50项绿色施工措施制作成动画融入到相应施工环境中，以二维码的形式发布，实现动态演示、动态交底。 中国电建自2018年全面推行创新研究成果以来，绿色施工管理工作逐步实现规范化和标准化，2019年末公司万元营业收入能源消耗（可比价）较2017年下降13.89%、烟（粉）尘排放量较2017年下降17.23%、万元营业收入二氧化碳排放量（可比价）较2017年下降14.26%，取得显著社会效益、环境效益和经济效益，为实现施工项目节能环保、降本增效以及企业的绿色可持续发展做出了积极的贡献。

通过技术手段的革新，进一步提升输变电工程的建管水平，保证建设质量、提升效率、降低成本，已成为电网建设发展的主要方向。“ 智能电网”的建设需要基础数据的支撑，电网数字化建设是构建智能电网的重要基础，这就要求电网建设各阶段必须能够提供满足全寿命周期管理需求的数字化成果。 建筑信息模型(Building Information Modeling) ,简称BIM。BIM技术是以建筑工程项目的各项信息数据作为模型的基础，进行模型库的建立，通过数字信息仿真技术来模拟建筑物所具有的真实信息。BIM 不是简单进行数字信息的集成，而是通过数据模型对电网工程项目建设从规划开始，设计、建设、运行，维护直至进行的全周期管理。 基于BIM的输变电工程建设管理，充分利用BIM的直观性、可分析性、可共享性及可管理性等特性，引入大数据、移动互联等先进技术，应用智能安全预警系统，规范施工现场工作行为，监控工程实体质量，控制工程工期与造价，全面推进输变电工程规划落地，保障后续运维实施，提升电网数字化水平。 随着工程三维设计工作的深入开展，以及基建管理信息系统集中部署、现场视频监控系统与人员车辆管理系统安装等工作的全面完成，公司基建信息化基础管理不断完善，尤其是国家电网公司关于大力推广三维设计的要求，基于三维设计的工程信息模型建设已成为现实,无论从技术基础，还是管理基础，开展BIM建设的基本条件已经具备。

BIM在变电站项目建设管理中的应用研究项目自2017年5月1日正式启动，2018年4月20日完成竣工验收，2018年5月7日正式在内蒙古乌海苏海图220kV变电站建设中应用，取得了预期的良好效果。 本项目以业主工程建设项目管理需求为目标，以可视化、标准化、大数据为导向，基于国家及电力行业标准，完成了符合电力工程特点的BIM智慧管理平台研发。平台功能包括项目策划、工程前期、项目前期、进度管理、安全管理、造价管理、质量管理、协同办公等模块，并实现与环境监测设备、摄像头等现场智能终端的集成接入。平台包括电脑PC端、移动端及现场指挥大屏三种操作与应用形式。在平台开发的基础上，依托内蒙古电力乌海苏海图220kV变电站工程进行实际应用，指导工程建设管理，取得了良好的成效。 通过基于BIM技术的智慧管理平台应用，达到工程管理的数字化、集成化、智能化、精益化，实现节点管理到动态管理、流程化管理到智能化管理、被动管理到预警管理、二维管理到三维可视管理、模块管理到系统管理、纸质文档管理到数字文档管理的转变，创新工程管理模式，提升工程管理水平，实现效率效益最优。BIM智慧管理平台可推广、可复用，产生了巨大的经济效益和社会效益。 BIM智慧管理平台融合国内外先进BIM理念，实现了“以模型为载体，以资产为单元，以合约为纽带，以标准为语言”的电力BIM理念落地，引领电力BIM发展的方向。将三维设计成果与项目管理通过施工工序有机联接起来，实现三维设计成果的有效利用，为三维设计、BIM技术、工程管理深度融合提供了全新的思路。BIM智慧管理平台是中电联技经中心提出的基于大数据思维的BIM理念落地的具体载体，是系统展示电力BIM研究成果最清晰、最直接的窗口。在电力行业全面开展数字化建设的关键时期，BIM智慧管理平台的成功应用，为行业信息化发展提供了可供借鉴的方向。

成果采用先进的 BIM 技术，对火电机组小管道进行三维设计并附加相关信息，提前进行科学的协调和优化，以解决小管道二次设计和施工技术难题和质量通病。我们选择大型火电机组锅炉小管道的设计和施工作为BIM技术的切入点和突破口，研究施工企业引入实施BIM技术的路径和方法，培养BIM技术人才队伍，形成标准的可复制可推广可扩展的火电企业标准和BIM实施方法论。 该成果利用BIM技术对锅炉本体小管道进行三维数字模型设计、碰撞检测、施工模拟和材料统计，可以有效的减少返工整改的机率，节约施工材料，降低施工成本，小径管布置的合理性美观性和施工工艺也会上一个台阶。成果利用BIM软件的碰撞检测功能，将初步二次设计方案中存在的碰撞问题全部暴露出来，当即给出解决方案，优化并确定最终的二次设计方案，并利用软件生成的管道单线图、材料统计表等提高材料统计准确率，指导管道施工和组件预制，应用于移动端检查验收、漫游展示。 课题成果已在濮阳龙丰及国电荥阳脱硫改造工程中成功运用，在为项目带来经济社会效益的同时，取得了7项专利，获得了1项集团公司工法，QC成果一项，集团科技二等奖一项，企业标准一篇，发表学术论文2篇。BIM技术除了在管道优化设计中的应用之外。还可以应用于桥架和电缆的二次设计和材料统计。电热专业的电缆桥架也有类似的情况，主桥架由设计院设计，小桥架需要二次设计。电气专业的电缆桥架一般设计院都有设计，但部分电缆走向需要二次设计。这些管道、桥架和电缆的二次设计一般都由施工单位来做，如果运用BIM技术进行二次设计，一方面可以向业主争取到不菲的二次设计费用，另一方面经过统筹设计，可以减少碰撞和返工，节约材料，缩短工期，布置合理美观，电缆流量均匀，经济效益和社会效益可观。

总承包模式下，设计单位作为总承包项目部的一方，角色发生了较大变化，目前国内尚无水电行业关于工程总承包设计管理的法律法规以及大型水电工程总承包经验。大型水电工程技术难度大、建设周期长、工程风险高，工程设计对实现工程建设目标、提高项目整体效益发挥着极其重要作用。为确保总承包模式下设计和设计服务质量满足工程建设需要，亟需研究和建立相应的设计管理体系。项目组依托杨房沟水电站大型工程，充分吸取国内外总承包项目设计管理的经验，通过深入研究总承包模式下设计管理的要点和难点，构建了首个大型水电工程总承包设计管理体系和流程，建立了基于BIM技术的设计管理智能平台，实现了设计产品全范围、全过程有效管控和设计高效管理，提高了设计产品质量和设计管理水平。 本项目成果属于工程管理领域，主要管理创新成果包括：（1）首次构建了总承包模式下的大型水电工程“总承包项目部自控、总承包监理部监控、建设单位监管、政府/行业主管部门监督”设计管理体系。（2）首次在大型水电工程总承包实施了全范围（包括勘察、设计、变更等）、全过程（包括设计、采购、施工、试运行等）设计监理，并建立了完备、高效、可靠的设计监理管理制度和流程。（3）首次建立大型水电工程总承包设计施工一体化管理模式。（4）建成了基于BIM技术的大型水电工程总承包设计管理智能平台。 项目成果在杨房沟水电站工程得到充分验证，经济和社会效益显著。截至2019年底，项目成果为杨房沟水电站带来直接或间接经济效益共计约12117万元，已有中国电力建设企业协会、水电建设监理协会、水力发电工程学会、水电水利规划设计总院、国电、国网新源等30多家单位到杨房沟水电站开展调研学习，随后辽宁清原抽水蓄能电站、新疆阜康抽水蓄能电站、木里固增水电站也采用工程总承包模式建设，雅砻江中游的卡拉、孟底沟、楞古水电站也将全面推广应用。项目组共计获得软件著作权9项，专利2项，论文30篇。 本项目为大型水电工程总承包管理模式的发展做出了有益的探索，对大型水电工程设计管理进行了改革创新，建立了一套EPC模式下成熟、系统、可推广的设计管理体系和成功经验，培养了一大批高素质设计和设计管理复合型人才。

在变电工程基建期施工现场，图像采集设备、传感器设备、自动识别及追踪设备构成感知层采集端。在网络层，覆盖全站的5.8G/2.4G兼容的自建无线专网可为现场数据的传输提供稳定的网络支撑。基建阶段BIM建模可实现建筑成果三维展示、施工工艺模拟、碰撞检查、业务管理。基于Autodesk Forge格式转换、JavaScript接口程序开发、Ajax交互和JSON通讯协议，可实现物联网和BIM的数据层、服务层、交互层的集成，提高数据共享、状态直观展示，避免平台重复建设和多软件频繁切换。物联网技术与BIM技术的集成对于增强变电工程建设的过程化智能管控能力、提高变电工程建设的信息化水平具有重要意义。

在业内首创将BIM技术应用于设计优化、建设管理、运维管理等工程建设的全过程，根本解决了交又施工过程高质量预先模拟及进度控制；首次建立了基于BIM模型的动态造价管理系统，优化运营维护系统集成和楼宇节能智能化，目前在国内外均处于研究和探索阶段，并无成功先例；并开发了基于BIM模型智能消防逃生引导系统，属国内外首创。项目共申报专利13项（其中发明专利6项），已获授权7项，在中国期刊发表论文3篇。 BIM技术在国家电网公司信息系统灾备上海中心项目的应用，解决了传统建设管理模式在项目开工后经常出现的管线、设备、结构、建筑之间的冲突情况，避免了因此对施工工期的影响；预演吊装技术合理安排了施工作业面，节约了工程成本，提高了工程管理水平；在BIM运维平台基础上开发的节能分析、智能消防逃生系统和动态工程造价分析，不仅节约了建设和运维管理成本，更提高了运维管理效率，使其管理更加智能化、人性化，并为BIM技术应用的可持续研究打下良好的基础，开拓了工程管理思路。基于项目研究成果和研发经验，国家电网公司正进一步开展BIM技术应用的深化研究。

成果全面应用于乌东德、白鹤滩、溪洛渡三座特高拱坝，支撑工程建设全工程实现优质高效管理，实现以工程结构物三维BIM模型为核心，涵盖工程设计信息、施工过程信息、质量信息、环境信息、监测信息等与大坝建设相关所有信息的存储、交换管理，集成管理数据量达100亿条，总量约100T，形成完整、真实、全面BIM应用成果与工程数字资产，创造多项施工记录，达成无缝大坝建设目标，直接经济效益1.1亿元。 项目申报授权发明9项、软件著作权14项，企业标准12部。被推广至对应工程巨型地下洞室、二道坝碾压混凝土工程，推动BIM技术向多专业、集成化、协同化、全生命周期方向发展，树立水电工程BIM应用范例，为水电工程建设应用BIM提供可借鉴宝贵经验。由张超然院士专家组评价成果整体达到国际先进水平。

依据数字李生城市建设规划的要求，将三维BIM技术、地理信息GIS技术、物联网IOT技术、人工智能A I技术引入电网工程，融合进度、安全、质量、物资管理与BIM模型，实现了基建全过程、全要素、构件级管控，创新提出了 BIM -7D管理模式。通过多源异构数据融合、全过程数字化实时管控，实现了数字管控全景洞察、施工环节全息感知、业务协同全程联动，满足雄安新区电网大规模、高强度、全方位建设管理的要求。电网数字化工程管理平台基于BIM+GIS技术，实现7 大业务功能：规划展示实现电网规划信息三维全景展示；设计校核实现设计模型交付组装、电网工程内外部校核；施工组织实现进度模拟、进度对比及进度预警；智慧工地实现人员、机械、车辆、环境的智慧化监控；质量管理实现标准工艺应用、质量验评和质量巡检的在线流转与三维可视化展示；安全管理实现安全人员配比和项目天花板设置；物资管理实现全品类、全过程物资管控。平台分为三层结构，如图7 - 3 所示，包括基础数据层、分析服务层、业务应用层,以电网建设数据中心为基础，具备多种分析计算能力，面向电网用户提供各类应用服务。

​3月28日，宁夏典农220千伏输变电工程成功采用建筑信息模型（BIM）技术完成结算审核，这标志着宁夏电网工程建设在数字化管理方面迈出了重要一步。