基于BIM技术的充电站施工过程安全管理研究

2018-09-20杨茜王正权

价值工程 2018年29期

杨茜王正权

摘要：电动汽车充电站的施工过程，涉及多种建筑工程施工信息的融合，施工过程安全隐患较多；BIM技术由于其信息融合能力及过程可视化仿真能力已广泛应用于施工过程进行安全管理。本文介绍了充电站施工过程的特点和关键要素，对充电站施工过程危险源进行了分类，并对成因进行了分析；在此基础上，构建了基于BIM的充电站施工过程安全管理体系，为制定充电站安全施工组织方案及完善BIM技术在施工过程安全管理方面的应用提供了参考。

Abstract： The construction process of electric vehicle charging station involves many construction engineering information， so there are many hidden dangers in the construction process. Due to its ability to information fusion and process visualization simulation， BIM （Building Information Modeling） technology has been widely used to manage the safety of construction process. The characteristics and key elements of the charging station construction process are summarized， and the dangerous sources in the construction process of charging station are classified. On this basis， the construction process safety management system of charging station based on BIM， which provides a reference for the establishment of the safety construction organization plan of the charging station and the application of the BIM technology in the safety management of the construction process.

關键词：BIM；充电站；施工；安全管理

Key words： Building Information Modeling （BIM）；charging station；construction；safety management

中图分类号：TM910.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）29-0078-03

0 引言

随着能源枯竭、环境污染等问题的日益突出，电动汽车的发展成为大势所趋，其保有量也逐年攀升，电动汽车充电站作为电动汽车推广运行的基础设施，其需求量也随之增加。为了加快充电站的建设，我国政府制定了一系列的政策以指导充电基础设施建设，并预计到2020年，新增集中式电动汽车充换电站超过1.2万座[1]。充电站的施工过程，不仅涉及到传统建筑土建工程施工、低压电气工程等要素，同时也涉及到高压变换电设备施工、充电专用设备、信息采集系统及人机防护装置等的施工，涉及多个学科及多种建筑工程施工信息的融合，施工过程复杂，安全隐患较多[2]。如何采取有效手段，制定合理的充电站施工方案，保障施工过程安全，有效防范安全事故，具有重要的现实意义[3，4]。

BIM（Building Information Modeling）技术是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息[5]。由于其具有信息的融合性、模拟性、可视化性等显著优点，在建筑施工过程中可以显著提高多领域信息协调能力，并能合理规划施工组织方案，完善施工过程人员、材料、过程的安全管理[5，6]。因此，本文首先分析充电站施工过程的技术特点和关键要素，其次对充电站施工过程危险源进行分类，并对成因进行分析；在此基础上构建基于BIM的充电站施工过程安全管理体系，分析BIM技术在电动汽车充电站施工过程中人员管理、施工过程危险源的管理、安全施工方案管理、施工过程动态监控及安全施工流程管理、施工安全案例数据库管理等的创新应用，为优化充电站安全施工组织方案、保障充电站施工过程安全及完善BIM技术在施工过程安全管理方面的应用提供参考。

1 充电站施工过程的特点

充电站施工过程不仅涉及到传统建筑施工的要素，而且涉及电力工程施工、高压变电设备施工、高压大电流电缆施工、多种专用设备施工等[2，7]，因此呈现独有的施工特点：①专业跨度大。充电站的建设施工属于专用基础设施施工，施工过程涉高低压电气、土建、配电、配线、消防、安防等领域，专业跨度较大。②人员素质要求高。充电站的施工过程要求施工人员不仅具备土建，水电等传统施工技术，而且需要具备或了解相应的充电站公共设施施工法律法规及电气、配线、电磁防护、防水绝缘、信息系统等方面的知识，素质要求较高。③需要多工种协同交叉施工。充电站施工过程，常常出现多工种同时施工或交叉施工的情况，施工过程需要多个工种交接或多次交接完成。④专业设备多。充电站施工过程涉及的充电系统、监控系统、支付系统、配电系统、防护系统等所需专业设备较多，安装调试过程复杂，且占施工过程的周期也较长，存在的安全隐患也较多。⑤安全风险高，管理难度大。充电站施工过程涉及的专业、设备众多，特别是涉及到各种高低压电气施工调试。因此，存在的安全因素复杂，施工过程安全风险高，管理难度大。

2 充电站施工过程危险源的分类及成因分析

根据充电站施工过程的特点将充电站施工过程的危险源进行了分类，如图1所示。由图1可知，充电站施工过程的危险源主要包括：①物体打击，如施工过程的飞石、材料及工器具等的高空跌落等；②工器具及设备失效及操作不当的机械伤害；③充电专用设备吊装，雨棚吊装、变电设备吊装等作业过程的起重伤害；④高低压电气安装过程，充电设备调试过程，用电设备的带电操作过程等的触电；⑤坍塌，如脚手架、雨棚、电缆桁架、墙体等的倒塌，线缆沟道等的坍塌；⑥高空电缆铺设、设备安装等作业过程的人员坠落；⑦特种车辆作业过程中的伤害；⑧其他不可预测的随机性伤害等。根据以上危险源产生的要素，其成因主要可分为四类：1）人的原因，如机械伤害，触电，坠落等多是由于人的疾病、疏忽或不规范操作等造成；2）物的原因，如设备失效，材料缺陷，防护缺陷等；3）管理方面的原因，如工种交接不清楚，安全管理不到位，电气调试缺乏完善的施工流程管理，人员操作标准不统一等；4）环境方面的原因，主要包括天气、湿度的影响，光照亮度的影响，噪声等的影响。

3 基于BIM的充电站施工过程安全管理体系的构建

根據电动汽车充电站施工过程的特点及危险源的成因，基于BIM集成平台构建了充电站施工过程安全管理体系，如图2所示。由图2可知，基于BIM的充电站施工过程安全管理体系充分利用了BIM平台如Autodesk Revit，Bently，BIM5D等的信息融合功能[8]，将充电站施工过程的模型数据、信息数据、项目要求进行整合，并利用BIM集成平台的模拟性、可视性、优化性等特点进行施工方案细化、碰撞检测、危险源辨识、施工过程监控，施工流程控制，施工过程安全案例记录等[5]，进而实现对人员、危险源、施工方案、施工流程、施工安全案例的管理。

3.1 人员管理

基于BIM平台的人员管理主要包括：人员的安全教育、施工前的操作培训、项目施工方案培训、施工人员安防培训、施工过程人员的素质评估及管理等。主要利用BIM的可视化及模拟性功能，在施工前对施工人员进行安全可视化的教育，从视觉上了解整个施工过程的流程方案、施工细节及可能存在的安全隐患及相应的预防措施。同时针对每个施工人员建立独立档案，进行跟踪记录、素质评估、岗位匹配度管理，以保障施工过程的安全。

3.2 施工过程危险源的管理

充电站施工过程涉及的施工材料较多，施工工序较复杂，因此需要借助BIM平台的信息数据库、模型数据库对施工过程的现场信息、材料信息、充电设备信息、配电设备信息进行提取，明确其失效模式及可能存在的危险，并结合脚手架模型、充电桩模型、线缆模型等的特征，采用模拟施工识别施工过程中的危险源并分类进行管理。

3.3 安全施工方案管理

充电站安全施工方案管理流程如图3所示，由图3可知，充电站安全施工方案的管理过程包括施工组织方案制定、施工方案模拟实施、施工过程危险源识别及制定相应的防护措施、组织方案可行性评估的循环优化过程。通过BIM平台的4D或5D可视化虚拟施工，可以直观的了解整个组织方案的实施流程、工段交接细节、高低压配线走向、充放电设备安装调试信息、过程工器具的操作空间等，进而识别施工过程的危险源，并制定相应的预防措施。通过对优化后的施工组织方案进行评估确认是否满足项目及安全施工的要求，如存在风险则进行新一轮的施工方案优化，以保障实际执行的施工组织方案同时满足项目设计要求及施工可行性、安全性要求。

3.4 施工过程动态监控及安全施工流程管理

施工过程动态监控及安全施工流程管理是充电站施工安全管理中的重要环节。基于BIM的信息集成技术及开放式接口，可以通过现场视频、远程监控等手段方便的对现场实时施工信息进行采集、分析及过程管理。同时，通过数字化手段，将充电站施工过程中的作业流程、工艺档案、充放电设备调试顺序、工种入场出场交接清单等电子化，并进行集中式管理，分级审批，进而达到对施工流程安全管理的目的。

3.5 施工安全案例数据库管理

以BIM集成平台为依托，通过对充电站施工过程安全案例信息如充电专用设备的安装调试过程的失效模式信息、工器具实用过程的安全事故等进行收集、归纳、整理，并以数据库的方式保存，不仅方便档案文件保管、安全施工知识积累，而且为后续施工人员安全培训，施工组织方案制定等提供了素材和参考，以避免后续施工过程出现同样的安全事故。

4 结语

目前，电动汽车还处于推广运营阶段，电动汽车充电站的建设也处于初期，可借鉴的施工组织方案及安全案例较少，保障施工过程安全的难度较大。BIM技术由于其信息融合能力及过程仿真能力已广泛应用于复杂的施工过程，对施工过程进行管理，保障施工过程安全。本文构建了基于BIM的充电站施工过程安全管理体系，从充电站施工过程中人员管理、施工过程危险源的管理、安全施工方案管理、施工过程流程管理、安全案例管理等方面介绍了具体的管里内容及方法，为制定充电站安全施工组织方案、保障充电站施工过程安全及完善BIM技术在施工过程安全管理方面的应用提供了参考。