当前位置:首页
> 新闻资讯 > 技术研发
保护视力色:
【综述】数字孪生技术助力变电站建设——记江苏无锡绮北220千伏变电站BIM技术落地应用
来源:华东院 作者:朱雯瑞 发布日期:2020-02-14 浏览次数: 字号:[ ]
  江苏绮北220千伏变电站是国家电网公司首批全过程工程咨询试点项目,同时,也是江苏省首批35个全过程工程咨询试点项目之一。利用项目全过程咨询管理协调能力强的特点与优势,中国能建规划设计集团华东院在项目建设方江苏省电力工程咨询有限公司的大力支持下,负责牵头搭建绮北220千伏变电站基于BIM(Building Information Modeling,建筑信息模型)技术的项目管理平台。

  

  图1  绮北220千伏变电站“基于BIM的施工过程管理平台”大屏幕展示页

  在“工业4.0”、“中国制造2025”提出后,传统的BIM技术已和数字孪生技术相融合,向项目的全寿命周期延伸。打破BIM在设计与施工阶段的数据壁垒实现建设全过程的数据流通一直是行业内亟待解决的问题。绮北变电站管理平台基于数字孪生技术理论,梳理变电站项目全寿命周期中数据信息的存储方式和流通渠道,对规划设计、施工把控以及运维管理三大应用阶段及各阶段之间的数据布置和流通方式进行了统筹规划,并在实践应用中实现了携带数据信息的三维设计模型向施工应用平台的无损交付;此外,三维设计模型在为运维方提供直观图像信息的同时,也为其在运维阶段的应用做好了数据信息准备。

  

  图2  绮北220千伏变电站平台“管理后台”界面

  设计模型更具实用性

  在设计端,绮北变电站管理平台在依据国网相关规定构建数字化三维模型的基础上,对模型应用情况进行实时跟踪与深入调研,在这一过程中,通过与建设、施工等单位的反复讨论与商榷,推敲适合工程应用的三维模型精度要求及施工管控方式,并以此为基础,对模型进行深化和调整,使得数字孪生三维设计模型与项目施工管理的实际应用需求相契合。

  

  图3  三维设计模型可进行施工进度预演及进度可视化

  与此同时,绮北变电站三维设计模型还满足了国网规定的交互模式下的模型轻量化的要求,打通了GIM格式的电气设计模型数据向应用平台移交通道。此外,由于国家电网公司构建了数字化三维模型和实物ID相结合的应用数据库框架模式,遵照国网基建部的相关布置,江苏省公司基建部试点开展三维设计与实物ID的衔接工作。基于对华东院相关工作的认同与肯定,江苏省公司选取绮北220千伏变电站项目作为变电站信息化三维模型与电网实物ID绑定的试点工程。在此项工作开展过程中,华东院从现场获取主变、开关柜等主要设备的实物ID编码等相关信息的一手资料,录入采用国网GIM格式建立的三维设计模型中,并在设计模型中录入运维单位要求的其他相关信息。

  在随后的过程中,华东院与国电通公司、本特利(Bentley)公司协作,对三维模型移交过程中的数据转移方式进行分析和调整,顺利完成了设计模型向电网工程数字化管理应用平台的移交,移交过程中保证了三维模型所携带的实物ID等属性信息的完整性,通过实践为国网数据中心架构的搭建提供了有力的技术验证与支持。

  

  图4  数字化三维模型和实物ID相结合

  施工管控更为精细化

  在施工端,以往BIM技术的使用过程中,设计人员建立的三维模型往往由于信息缺失、数据格式不匹配、精度不满足要求等因素而无法被施工单位所使用,从而造成信息断层,影响了项目全寿命周期的数据传递与使用效率。本项目中,着力于打通设计到施工的数据流通壁垒,使三维设计模型充分服务于施工阶段的项目建造。首先管理平台进行了轻量化软件的编制,对设计模型进行轻量化处理使操作更加流畅便捷。同时,在传统三维模型中数据的获取困难的问题上进行多维度深化挖掘,采用了模型剖切、结构树、检索等多种三维空间手段,方便平台操作人员观察和选择模型内部构件及设备;通过编制变电站三维模型标识系统编码规则,对每一个构件、设备进行编码,实现了通过结构树或文字检索选取构件、设备的功能,便于不同专业人员对构件或构件组进行定位与选取。通过对这些细节采取的系列优化措施,奠定了平台三维设计模型精确构件级应用的基础。平台利用精细化设计模型,实现三维模型与构件、设备的绑定与关联,在此基础上,设置了进度、安全、质量、合同造价、设备、文档和组织等管理模块,可以实现相应的管理精度可达到LOD(Levels of Detail,细节层次)精确构件级精度。同时,对于重点施工工序、施工工艺及施工流程进行相应模拟,结合模拟中存在的问题或优势,扬长避短。同时还可以对施工方案尤其是特殊过程、关键工序的施工方案进行推理论证,由此保障工程施工质量。

  

  图5  通过检索方式进行构件查询

  

  图6  平台设置安全管理模块

  项目管理更加多元化

  在项目管理上,绮北工程项目管理平台,除建立了PC端外、还配置了手机、平板电脑等多种移动端平台入口,以及包含LED大屏幕在内的多种操作终端,可方便各类场合不同需求人的日常操作和使用。

  

  图7  手机移动端平台

  需要说明的是,绮北220千伏变电站管理平台还运用WBS(Work Breakdown Structure,工作分解结构)的工作模式,该模式以可交付成果为向导,对项目要素进行分组,将成果分解为较小的、更易管理的组成部分的过程。基于WBS的管理模式构建的绮北变电站项目管理平台,将项目标识系统编码与三维模型绑定,项目管理单位输入项目阶段性工作成果(进度)节点,并赋予不同人员相应的层级权限,各级参建人员根据项目WBS的工作分解结构,将依附于设计模型的项目进度要求与预设的WBS工作包链接与绑定,形成更加完善的项目管理工作计划架构。在项目建设的具体实施阶段,工作人员将工程的实际进度、质量、安全等信息通过PC机、平板电脑、手机等多种移动终端,按既定要求输入到WBS工作包,根据之前设定的工作流程流转,实现对项目全寿命周期的管理。

  

  图8 施工现场使用管理平台对桩基进行管理操作

  BIM技术在电力行业中的推广应用目前还处于初级阶段,如何将BIM技术落地到实际工程中解决项目全寿命周期管理问题更是业内共同认定的难题之一。依托绮北220千伏变电站工程搭建基于BIM技术的项目管理平台,有效解决了变电站建设各阶段数据孤岛问题,创建了信息交流与共享平台,充分发挥各主要参与方的主观能动作用,降低各种不利因素影响,是BIM技术在实际落地应用方面取得的一项突破性进展。目前,绮北220千伏变电站已成功投运,基于BIM的施工过程管理平台的可操作性和在项目建设中发挥的优势也在实际工程的使用中得以充分证明。今后,华东院将继续不断探索应用BIM技术的成功之路,助力BIM技术在电力行业的稳步推进,早日实现智慧电网与数字化精益建造的宏伟蓝图!



打印本页 关闭窗口



       
Produced By 大汉网络 大汉版通发布系统