BIM技术在变电站数字化建模的应用分析
摘要：以某地110kV变电站工程项目为例，阐述引入BIM技术运用Revit研究BIM技术变电站数字化建模。基于电力工程工程量计算方法规则，研究了BIM技术的变电站数字化建模流程与建设，并运用IFC4电气数据标准扩张，移交可行性拓展IFC架构，证实变电站的数字建模的移交可行性。
本文源自集成电路应用,2020,37(11):20-21.《集成电路应用》杂志1984年创刊，是国家新闻出版总署批准，中国电子信息产业集团有限公司主管，上海贝岭股份有限公司主办，上海市集成电路行业协会、深圳市半导体行业协会协办的电子电工、电力、半导体材料、集成电路等领域的综合性学术期刊。现为上海市集成电路行业协会会刊，属国家一级刊物。是集学术性、应用性极强的集成电路产业权威中文杂志。
BIM作为JerryLaiserin等人提出的建筑信息模型，BIM技术由于具备了协调、优化、模拟、可视、可出图性以及强大的协同、计算等技术优势。所以在近年来获得了广泛应用。运用BIM技术的关键在于信息，前期建立信息模型不仅可以运用于施工、设计等阶段[1]，还能够有效帮助维护、运营及后期拆除等。建立BIM建模也能够提供信息交流共享平台，并结合各方需求成功汇聚相关信息，实现精细化管理。运用数字化技术贯穿工程项目的全生命周期，实现信息辅助工程本体移交管理，能够经建模查看与变电站的日常运维工作所需相满足，这一思路自提出之后发现多个在电力系统的成功应用案例。
本次研究也将提出BIM技术建模对变电站的三维数字化移交可行性进行分析。
1、变电站建模思路与流程
变电站建筑组成共有两大部分，一部分是变电站建筑体的各元素，譬如门、窗、梁、柱等元素，主要结构作为建筑配置钢筋;另一部分作为变电站的附属类建筑物结构，以及电气系统等。(见图1)作为本次变电站工程项目的BIM数字化建模流程。
2、变电站建模要点
(1)标高轴网。变电站BIM建模首先需要对轴网、标高进行绘制，确保能够准确绘制变电站建筑物的基准、定位与标高，创建建筑物轴网避免影响模型准确性。建立变电站建筑的立体视图，成功绘制标高能够实现软件自动以不停标为依据，成功绘制平面视图及轴网。如果在变电站的BIM数字化建模中，并未自主成功创建平面视图，那么软件用户就需要自主寻找视图内的“添加平面视图”这一选项，从而成功创建标高、轴网后，保证东西南北各轴线视图方向，穿过标高显示完整轴网[2]。
图1建模流程
(2)主体建筑。变电楼作为变电站的主体建筑，主要包括了开关室、二次设备、电容器、值守间以及生活间等多个房间。设计首层开关底部电缆铺设，还要注意变电站的电缆沟敷设，认识到电缆沟铺设也作为建筑施设计总工程量的难点工程。对于大概估算的定额内，电缆沟取费子目作为复杂地面，取费基础作为建筑物的轴线面积及尺寸，需要确保工程量统计标准一致于楼板。
(3)主体结构。变电站的主体结构应当完成构件配筋，通过运用Revit软件运用速播插件对配筋工作即可快速完成，可以在软件中将数字输入其中，便可以构件配筋，粗略完成基础梁、板与柱等变电站主体，然后根据实际情况进行针对性手动调整，即可达到设计需求[3]。但是运用该插件也存在根本缺点问题，就是无法绘制侧向钢筋，仅仅能够手动完成屋顶及楼梯配筋，且均需要手动调整钢筋的形状、长度、弯钩角度，而这也对于结构建模整体复杂度明显增加。
(4)附属建筑物。变电站附属建筑物主要包括了蓄水池、泵房、事故油池，结合变电站项目的设计技术所需，需要绘制不同建筑楼层。在创建泵房时类似于变电楼创建，逐一绘制墙体后，可以运用“楼板”工具完成蓄水池，并对材质属性进行修改，也可以手动添加事故油池，但是需要注意对于顶盖、把手部位需要联动模型变化[4]。
(5)族库建设。对于Revit软件应用中，图元包括了墙、窗、门等基本图形单位，均可以创族，作为参数类组件，能够对有关参数自主调节，并且在项目中控制图元参数的材质、位置以及尺寸等有关信息[5,6,7,8,9,10]。族作为Revit软件内的重要设计基础，越多的族参数就会形成越丰富的信息量。创建族共计5个基本命令，包括可以实现拉伸、融合、放样、旋转，可以运用以上指令完成各类族文件创建。
(6)统计工程量。通过在变电站BIM建模过程中运用BIM技术，尽管能够自动化获取项目的工程明细，但是仍然不可以将部分量视为取费基准。譬如2018版本的电力定额参数表内，对于梁板实现梁内搭接作为一类规定，可以运用Revit软件实现自带计算，加工信息实现反馈控制，并在完成设计后向Excel表内导入，之后进一步调整完善Excel表。对于前期已经对定额标准细则有所熟悉后，以该定额标准成功建模，在设计阶段就控制误差获得准确的建模工程量。譬如使对变电站楼板的边界线进行调整，直接运用梁来取代梁板搭接部位，此种建模能够与2018电力定额标准细则相符。相较之下后者控制了工作量，能够依次完成工作但是对于设计人员要求较高。
3、基于IFC4扩张数据标准变电站数字化移交可行性
作为变电站数字化移交流程，变电站数字化移交过程中，需要注意以下技术要点：(1)对于IFC数据化标准框架，需要对电气设施分类进行规范整理，并对IFC数据标准欠缺对象有效扩张。(2)基于IFC输变电工程的设备编码及分类，能够满足如今各系统应用的适用可靠性。(3)基于IFC的数据标准实现变电站数字化移交成果表达。(4)与变电站的工程项目全生命周期需求相符，能够满足数字化移交可行性及深度。(5)相关设施规则与需求交付。(6)输变电工程应当在BIM建模设计、施工提供IFC数据存储管理。(7)输变电数字化工程移交能够有效性评估检验。
4、结语
本次研究中通过提出BIM建模对IFC4最新电气数据标准，以110kV变电站项目为例通过标高轴网、主体建筑、主体结构、附属建筑物、族库建设、统计工程量成功完成BIM变电站建模。与数字化移交标准相结合证实了基于IFC4数据标准的移交可行性。总结提出在变电站数字化建模与电力工程计算规则，能够有效减轻工作人员的工作力度，且开展变电站信息化工作。
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