新时期BIM 在电力工程设计中的运用和创新

杨磊

（国网延安供电公司，陕西 延安 716000）

1 电力工程设计的概述

电力工程的运行在很大程度上会影响经济的发展，在多项工程建设中均占据领先地位。电力系统的核心任务，在于推动经济发展。电力系统规划设计重点是预测某个区域中产生的用电负荷，结合该区域的发展规模与用电情况对用电需求量做出综合分析，了解片区的用电情况，并进行合理评价，详细计算各区域相关的经济指标，检测电力设备运行情况，科学规划需要的电力项目，从而帮助电力企业节约投资成本。

2 BIM 技术的应用优势

（1）可视化。结合BIM 软件本身的视觉价值，建立起三维图形，以视觉方式展示整个建筑的设计，如构件尺寸和所在位置，促进构件的反馈和交互，确保建筑最佳的视觉效果，体现出室外景观漫游。基于软件，反映出软件构件彼此的交互、反馈关系。从应用优势的视角上看，BIM 技术支持多学科协同设计，能够分析交叉建设以及碰撞问题，为技术交底提供必要的支持，同时为项目的施工作业提供指导。深度挖掘BIM 技术潜在的应用价值，有助于优化电力设计，为项目的施工质量控制提供有力的支持。

（2）协调性。综合楼的设计与建造，背后要有许多力量的配合。基于BIM 技术，建立安全的沟通平台，确保设计单位能够和施工单位之间做到协同设计。整合多个项目的设计方案，如水电、暖通等专业，在施工碰撞分析以及综合制图中可以提前发现存在的设计问题，消除潜在的隐患。

利用BIM 模型，可以检查碰撞问题，采取有效的协调和处理手段，解决专业不协调问题，保证建筑设计方案的质量。

（3）模拟性。以BIM 技术为支撑的模型施工与设计模拟，能够模拟分析施工的全部过程，支持节能、高山以及火灾疏散模拟等诸多基本的隐蔽工程，编制科学的建筑设计方案，用于对建筑施工与管理提供指导，以确保建筑效益目标的顺利达成。

（4）优化性。建立起来的建筑模型利用数据库，根据以往和现有建筑的数据和信息，对设计方案加以优化，尤其在管道方面，可以反映出最大的优势，指导施工项目安全优质的实施。确保基础数据的质量，提供精准的几何、规则信息，协助建筑工程后期的优化设计。

（5）可出图性。利用BIM 技术以及设计软件，对部分专业完全能够做到自动绘图，其成功率为90%。与过去的CAD 和其他设计方法不同，基于BIM 技术，建筑和结构学科可以同时提供二维、三维图纸。经碰撞优化后，设备专业还可提供二维彩色图、三维模型图、管网各个预留洞口图。这不仅提高了设计方案和施工图的立体感，也使工作人员能够更好地掌握了设计意图，提高运行效果的控制水平。

3 BIM 技术在电力工程中的应用

3.1 决策性应用

BIM 数据库：涵盖了现场三维地形图（GIS）、管线三维数据以及区域用电数据等基本的信息。在数据库中，数据本身有一定的可测量性和可测量性，能够访问诸多的项目相关信息，为项目提供强有力的支持。通过综合分析和比对地理、设备空间等数据，从全局上精确控制。根据可视化和电力数据分析，可以确定变电站和电力枢纽的建设位置，反映出建筑物的建设数量、设备选型、线路敷设等基础性问题。BIM 项目的准确数据可在各管理部门之间达成共享，协调和协调相关工作的日常处理，提供工程数据，帮助相关人员做出精准的决策和计划，实现以整体效益为中心的优化和统筹。

3.2 设计端应用

BIM 的数据库信息能够与建筑、结构以及电力设计师之间共享，有多方合作的优势，有助于解决设计中出现的空间、时间冲突。利用BIM 技术，在方案设计阶段便可准确地评估设备材料的基本性能，完成性能、结构、线路分析，并做好设计规范检查。在扩建阶段和施工图阶段全面检查，提前预测专业间可能出现的干扰和碰撞问题，事先提出备选的解决方案。

3.3 工程造价的应用

利用数字和模拟信息，BIM 技术可以更全面地分析工程项目，准确地计量和计算出工程量以促进对成本的精准控制。BIM数量计算系统十分准确，同时与实际情况也是完全相符。BIM 技术的应用能够找出施工单位有误出现偷工减料行为，制定准确的材料供应计划，消除超采、超额领料这种情况。基于BIM 计算模型将BIM 工程量和项目的实际工程量做以比较，有助于预防施工中有人虚报工程量，强化施工阶段的工程量和资金监管。按照现有三维设计软件以及数字技术，BIM 三维设计协作平台完全可以导出相关数量信息，搭建一个量价协同三维模型，并将BIM技术应用于多阶段项目成本管理中，提高工程造价的控制水平。

3.4 施工过程应用

（1）在电力建设过程中，管线很多时候是和市政、电力管道交叉的，加上电力管道槽有时也会和消防或是智能管道交叉，会干扰现场。干扰和碰撞检测成为BIM 最为直观的两大功能。利用三维可视化界面和BIM 技术，我们在早期阶段就可以完成碰撞模拟和测量，大大降低返工的概率。工程技术人员利用碰撞优化后推出的三维可视化方案，对施工人员进行交底与模拟不仅提高了施工质量，而且提高了参与者之间的沟通能力。

（2）根据BIM 的模拟和演示功能，模拟工程的总体施工进度。通过仿真，可以分析各工序的布置和交叉行为是否合理。及时调整其中的缺陷，确保实际施工中各工序的有序推进。虚拟施工可以将原定的施工计划和实际进度做出比较，通过与施工方、监理二者的协调，最大限度地模拟高风险的施工过程。协调各施工单位、专业、机械设备以及施工中各工艺流程之间的关系，处理施工中的各类矛盾，消除薄弱环节，实现进度管理的动态调整，解决变电所和线路施工中碰到的工程质量以及安全问题，促进成本、进度以及质量控制的一体化，使合同、信息和安全管理得到相互协调，减少组织协调工作，提高项目的建设水平。

3.5 后续操作和维护应用

电力信息化模型建成后，给接下来的运行维护带来很多的便利。目前，BIM 在建筑运营和维护阶段都有很多尝试。电力系统实时运行的各种参数可通过监控后台直接反馈至BIM 模型中，然后运用BIM 系统中的算法计算和评估，对电力系统中一个或多个指标的运行效率做出最大化预测，并通过这些方式反馈给电力后台监控系统或运维人员，实现电力系统在运维阶段的优化配置。另外，倘若电力系统原本就有一些运行故障，也可以通过BIM 三维模型方便而快速地找到问题的所在及时排除故障。

4 基于BIM 技术的电力工程设计策略

4.1 初步设计电力工程系统的模型

（1）在电力工程设计中，要有多个部门的鼎力配合、协调才能完成相关工作。建筑公司内部的设计部门，应结合实际情况来设计建筑图纸，以确保电力工程的科学性。在电力工程设计过程中，利用BIM 技术可以帮助设计人员初步建立电力工程设计系统模型。

（2）施工企业土建部门根据电力工程涉及的系统方案和BIM技术进行相关电力工程的设计。

（3）在电力工程设计过程中，利用BIM 技术可以减少电力工程设计方案的修改次数，优化系统模型，促进电力工程设计的顺利发展。

4.2 处理电力工程设计过程中出现的技术问题

①整个电力工程系统非常复杂和困难，电力工程设计体系的建设某种程度上也困难重重；②利用BIM 技术可以及时监控电力工程设计和施工过程中可能出现的问题，一旦出现问题迅速处理，保证电力系统建设的质量。

4.3 确保电力工程设计的准确性

首先，在电力工程设计过程中，建设公司各部门应协调、合作、发展，确保电力工程设计的高稳定性和高效率。其次，利用BIM 技术可以保证设计方案的准确性和施工过程的有效性，形成有效、完整、高质量的电力工程设计体系。

4.4 实现电力工程设计数据的可视化趋向

首先，设计系统的各个部分均可能影响全身，是电力工程设计难度大的一个重要原因。在电力工程设计施工中，很多细节是隐藏而很难被找到的。其次，利用BIM 技术可以促进电力工程设计沿着可视化的方向迈进，提出新的建筑模型分析，并了解其特点。最后，设计模型建立时，在可视化状态下，能够实时地改变和调整电力工程设计方案，提高工程设计和施工的效率。

4.5 建构多样化的电力工程设计数据

在BIM 模式下，不少电力工程设计系统均能检测到各种相关的建筑设计数据，使电力工程设计系统的建设能够对相关电力工程设计数据定量处理和实时监控。如果在工程设计发展中出现部分问题，工程设计数据也将提示异常。如此，工作人员结合异常数据也可以找出潜在的问题。

5 结语

综合上述，将BIM 技术引入电力工程设计中是新时代的变化要求。在电力工程设计和施工过程中，应用先进的BIM 技术能够提高员工自身的专业素质，体现出BIM 技术的作用，占领技术优势高地。电力工程施工企业应高度认识BIM 技术的功能和最大优势。相关领导和管理者也要从战略上关注BIM 技术，技术人员应努力探索BIM 技术在电力工程设计中的推广应用，以推动电力行业的长久发展。毫不夸张的说，BIM 和人工智能技术的融合将真正改变未来的电力行业。在海量的数据信息面前，不少专家预测BIM 和人工智能还将取代传统方式，在电力领域发挥出更为重要的作用。