基于BIM技术的建筑电气工程低压电气安装技术分析

林诒喜

（福建川元工程项目管理有限公司，福建 罗源 350600）

0 引言

低压电气安装施工在建筑电气工程施工中占据重要地位，其安装技术水平直接影响建筑电气工程的整体施工质量。一旦低压电气安装不达标，会给电气设备运行带来潜在的风险。建筑电气工程中的低压电气是在低压条件下运行的电气设备[1]，包括变压器、开关按钮、接触器、电磁铁、电磁阀、继电器等设备。这些低压电气设备的安装过程较为复杂，为保障低压电气设备安全运行，研究建筑电气工程中的低压电气安装施工技术意义重大[2]。很多学者已经研究了低压电气安装施工技术，如刘德宏[3]提出建筑电气工程中低压配电安装技术，该技术重点研究中低压配电设备如何选型、安装和调试，其在应用过程中受中低压电气设备类型影响，应用范围不够广泛；王金龙[4]提出低压电气安装施工要点，该方法着重探究设备的安装步骤，并未考虑电气设备的应用场景，因此应用效果不佳。而本文基于BIM技术，研究建筑电气工程中的低压电气安装施工技术，以供参考。

1 建筑电气工程施工中的低压电气安装技术

1.1 低压电气设备安装场景BIM模型构建

BIM技术是一种可视化、数据化的管理技术，在工程设计、施工过程管理等方面应用极为广泛。将BIM技术应用于建筑电气工程中的低压电气安装时[5]，首先是建立电气设备安装场景三维模型，利用该模型获取建筑信息以及电气设备安装位置信息等，以该信息为依据，再对低压电气设备进行安装与施工。电气设备安装场景模型建立流程如图1所示。

图1 低压电气设备安装场景模型建立流程示意图

利用BIM技术建立电气设备安装场景模型时，先将低压电气施工现场图层和电气设备参数信息输入到BIM模型内，通过图层识别和墙体结构提取后，得到电气设备和其安装环境结构化数据；再以该结构化数据为基础，分别得到电气设备管线空间位置信息、类别、程度参数信息、标记体图元参考点坐标和标记体图元基础信息后[6]，得到低压电气设备安装场景可视化三维模型；利用该三维模型，可得到低压电气设备安装详细位置信息，为低压电气设备施工提供可视化指导和施工质量检验。

1.1.1 图层识别

在建立低压电气设备安装场景可视化三维模型过程中，对电气设备施工现场的建筑图纸图层进行识别，建立低压电气设备安装场景可视化三维模型的基础[7]，再使用图层自动识别算法（ALCM）识别低压电气设备施工现场建筑图纸的图层。

图层自动识别算法通过检索每个图层的特征元素，计算每个图层单个特征元素的匹配度得分来识别图层，其单个特征元素匹配度得分计算公式如下：

式中：

Score——每个图层单个特征元素匹配度得分==——等同符号；

N(SC==True)——满足匹配条件的特征数量；

N(SC)——匹配充要条件数量；

SC、NC——充分条件和必要条件；

false——错误匹配。

以公式（1）得到的计算结果为基础，计算每个图层所有特征元素的总匹配度得分，表达公式如下：

式中：

Totalscore——每个图层所有特征元素的总匹配度得分；

REi——第i个特征元素的邻近相关元素；

FE——图层特征元素。

1.1.2 墙体轮廓提取

对低压电气安装场景图纸的图层提取完成后，提取低压电气安装场景的墙体轮廓，使用自适应分块墙体轮廓提取方式来实现，其详细过程如下：

通过适应离散点数据划分方式，将低压电气安装场景图层划分为大小均匀的网格，离散点数据对应墙壁线段特征，网格大小是动态变化的值，受网格内最佳平均坐标点数量影响。令W、H分别表示网格的宽度和高度，其计算公式如下：

式中：

Xmax、Xmin——网格横坐标的最大、最小值；

Ymax、Ymin——网格纵坐标的最大、最小值。

令ρ表示网格坐标点密度期望值，其计算公式如下：

式中，n表示网格坐标点数量。

令s表示搜索圆外接正方形面积，其计算公式如下：

式中，A表示定点集覆盖区域面积。

以公式（4）、（5）得到的计算结果为基础，计算低压电气安装场景墙体的物理量，计算公式如下：

式中，M表示低压电气安装场景墙体的物理量，该物理量即为低压电气安装场景墙体轮廓提取结果。

经过上述过程得到低压电气安装场景的墙体轮廓和图层后，为建立低压电气安装场景三维模型提供数据基础。

1.2 低压电气安装技术实施要点

1.2.1 低压电气安装图纸审核

为了提升低压电气安装质量，施工前需对低压电气设计图纸进行严格审核，避免低压电气设备安装时出现问题。在审核低压电气设计图纸时，需严格按照不同类型低压电气设备运行技术指标，对其型号、安装位置以及施工技术进行严格审核。同时提高审核人员的责任意识，对低压电气设计图纸内存在的问题及时指出并进行相应修改。对于低压电气施工时的预埋件，需对其位置进行严格检查，为后续低压电气施工提供依据。

1.2.2 低压电气施工协调

由于建筑电气工程中低压电气施工环节复杂，不同类型的低压电气设备存在同时或交叉施工情况。因此，低压电气施工环节需协调好施工工序，避免出现电气设备安装过程中出现冲突的情况，同时严格把控低压电气安装施工质量，监管施工技术人员遵循规章制度和行业标准，对电气设备进行规范安装施工。

1.2.3 高低压配电柜选型

在建筑电气工程施工中，高低压配电柜是最基础的电气设备。在选择高低压配电柜时，需依据电气工程应用标准选择适应的型号，为了方便其他电气设备施工，可选择移开式的高低压配电柜，如果高低压配电柜安装位置不影响其他电气设备安装，可选择固定式的高低压配电柜。

1.2.4 盘柜安装

在安装盘柜时，需依据电气施工图纸标注盘柜标准水平线，将该水平线作为盘柜安装辅助线。然后通过点焊接的方式将盘柜的固定钢槽和预埋件固定后，组成盘柜整体固定结构。为使该结构更加牢固，可选择在固定结构底部浇筑混凝土。盘柜整体固定结构施工完成后，利用四点对称吊装的方式将盘柜吊装到预定安装位置，同时使用人工检测方式确定盘柜是否到达预定安装位置，然后下放盘柜，并利用千斤顶对盘柜与整体固定结构进行合缝处理。首个盘柜安装完成后，将其作为后续盘柜安装的基准，有条不紊地完成盘柜安装。

1.2.5 变压器安装与防雷接地施工

低压电气工程内可选择油浸式变压器和干式变压器。其中，油浸式变压器安装时，其油枕部件需先组装，再将油枕安装到变压器上。在安装油枕时，需将氮压保持在0.01～0.02MPa之间，然后对油枕进行注油。在该过程中，首先保证油枕内没有残留，并将油枕内的氮气抽空后，在真空状态下将高品质绝缘油注入油枕内；然后安装油枕变压器的升高座。在此过程中，需严格控制油枕孔盖打开的时间，规避油枕内油管受潮，影响变压器运行。干式变压器安装相对油枕变压器来说较为简捷，仅控制安装环境干净整洁即可，将其安装到指定位置连接线路即可。

电气工程变压器安装完成后，开始防雷接地施工。在严格把控图纸和设计需求的前提下，将接地装置预设到固定位置后，通过引下线暗敷设或引下线明敷设的方式敷设接地导线，然后安装均压环后架设避雷带或避雷网，再将室内接地干线连接到接地装置上，完成防雷接地施工。

1.2.6 母线槽安装与电缆敷设

母线槽安装和电缆敷设是低压电气施工中重要步骤之一。在安装母线槽时，对母线槽安装区域进行放线定位，然后安装支吊架，依据母线槽编码，使支吊架与母线槽编码一一对应，同时保障相邻的母线槽距离不低于12cm。当一个母线槽安装完成后，对其进行绝缘电阻测试，其符合绝缘标准后再安装下一个母线槽。当母线槽绝缘电阻测试不合格时，使用绝缘材料填充母线槽，提升其绝缘电阻数值。同时为每个母线槽安装一个防晃支架，使母线槽坚固性得到提升。

母线槽安装完成后，就是电缆敷设环节。在该环节中，如果电缆需要穿越墙壁或楼板时，需保证电缆穿越口光滑。在敷设同一支架上的电缆时，不同类型的电缆需分开排列，每间隔80cm用绑带固定电缆，防止电缆位移。

2 低压电气安装技术应用效果分析

以某地铁建筑电气工程作为研究对象。该建筑电气工程长度为18.84km左右，均为地下线敷设方式，其中低压配电安装施工内容有低压开关柜、应急照明设备、配电箱、母线槽等。使用上述安装技术对该电气工程低压电气设备进行安装施工，分析该技术的实际应用效果。

以该电气工程某个区域作为实验对象，使用本文方法建立其BIM施工场景模型，如图2所示。

图2 电气施工场景BIM模型

从图2可知，应用该技术可有效构建电气施工场景BIM模型，从该模型中可清楚看出输电线路走向，电气设备安装位置，为后续电气设备安装施工提供标准依据。

应用该技术对该建筑电气工程的电缆进行敷设，电缆敷设场景如图3所示。

图3 建筑电气工程电缆敷设场景

从图3可知，应用该技术对建筑电气工程电缆进行敷设后，其敷设的电缆分布较为规整，且均使用扎带进行固定，电缆稳固性较好。

3 结束语

综上所述，低压电气安装技术水平直接影响建筑电气工程的整体施工质量，需要给与足够的重视。在进行低压电器安装过程中，应用BIM技术可以建立施工场景三维模型，为施工人员提供可视化的信息，有助于明确线路的走向和电气设备的安装位置。此外，熟练掌握图纸审核、施工协调、盘柜安装和母线槽安装等技术要点，对于提升安装水平、确保安装质量具有重要意义。实践证明，该技术具备较强的实用性，可在电气工程施工领域推广应用。