浅谈建筑信息模型(BIM)在变电站土建工程中的应用

浅谈BIM在变电站土建工程中的应用
摘要：基于BIM在建筑行业的应用现状，结合变电站土建工程设计的特点，本
文对BIM在变电站工程设计、建造、管理及运维阶段的应用进行了论述与展望。
关键词：BIM；变电站；

1引言
电力是国民经济发展的支柱产业。随着社会经济的不断发展电力需求在不断
攀升，电力工程建设也在不断扩大。在电力投资方面，我国电网建设投资继续加
大，自2013年以来连续四年电网投资超过电源投资[1]。变电站作为电力传输中
的重要一环，其在电网投资中所占比例约为40%。由于存在投资大、建设周期长、
专业性强和多节点等特点，变电站工程成为电力工程造价控制的重点。
传统的变电站设计主要是基于二维平面设计，需要依靠设计师的空间想象和
平面制图技能来完成。这种设计方法存在一定的局限性，例如各专业间协同效率
低，容易出现设计死角等。同样，变电站的建设过程中也会因为参照二维图纸建
设而存在效率不高、容易误解等问题。更进一步说，传统的建设方式已很难满足
电力公司对变电站全生命周期的管理需求。
BIM 的全称是建筑信息模型（Building Information Modeling），是一种应用于
工程设计建造管理的数据化工具，通过参数模型整合各种项目的相关信息，在项
目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各
种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的
各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面
发挥重要作用[2]。BIM技术通过对信息的收集、储存、管理、交换，可以为变电
站建设从筹备、设计、施工、运维等全生命周期提供支持。通过BIM平台，变
电站建设的各个参与方之间的交流将变得更加透明和高效，从而提高产品质量，
提高行业生产力水平。
可以预见，将BIM技术运用于变电站的设计于建设过程中将大有可为。

2 BIM在变电站中应用现状
电网基建项目投资加大，基建管理制度日趋完善、成熟，在工程技术、进度、
质量、安全等方面的要求越来越高，传统的项目管控方法已不能满足新时代的要
求。主要表现为：设计错漏、专业间不协调及设计不合理的现象普遍存在且难以
消除；施工中工艺管控和作业管理不足，信息不能有效对称，使施工质量和效率
不高，工期确定不科学，危险点辨识不全、进度难以精确把控；项目管理粗放、
项目全过程管控水平有待进一步提升。
BIM技术是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具，通过建造各种参数
模型整合项目的全方位信息，可以有效解决上述问题。
BIM概念起源于美国，逐步在世界各国扩散流行。在我国变电站设计实践方
面，一些电力设计院已有成功的案例，但总体仍然处在探索阶段。

3 BIM在变电站建设中的应用
BIM在项目策划、运行和维护及全寿命周期中实现信息的共享和传递，使工
程参与人员对各种建筑信息及时作出正确理解和高效应对，为设计单位及各方建
设主体提供协同工作的基础，提高生产效率、节约成本、缩短工期，可实现提质
增效的目的。
将BIM技术运用于整个变电站的建设过程，可以通过在变电站设计中采用数
字化设计提升设计质量以及对设计过程进行全面的数字化管理；运用BIM平台
完成建设阶段的数字化采购；通过对数字化模型进行三维统计可以更方便的比较
不同模型的经济效益；通过推动施工单位利用变电站三维模型，采用虚拟建造技
术，实现变电站的数字化施工；基于BIM平台，实现建设和施工的工程进度可
视化管理；成果可以与各方进行数字化移交，方便业主完成变电站全生命周期管
控。

3.1 BIM在设计中应用
随着工程周期缩短，设计任务加重，二维设计平台的先天不足日益凸显。例如我
们在以往的设计过程中，必须花大量时间绘制平面、立面图表达三维实体，各专
业之间也基于这种平面的表达对三维实体进行想象再进行本专业的设计，整个过
程抽象且费时费力，某些细小的后期改动可能导致各专业需要花更多的时间去配
合修改。
而BIM三维设计与传统的二维设计相比有着诸多优点。例如其将整个建筑
实体可视化，所见即所得，会让各个专业之间的配合变得更加透明和直观，各方
之间的沟通也变得更加容易和轻松；某种程度上，三维可视化设计能较传统二维
设计减少思维盲区和一些在基于二维图纸构建三维实体的思维过程中产生的疏
漏。
通过不同专业设计人员互相链接模型，可以相互参照进行本专业的设计。后
期的碰撞检查将直观反映出设计中存在的各种碰撞问题。例如电缆沟与设备支架
的碰撞可以由土建专业修改后返回电气专业确认电缆走向；基础与排水设施的碰
撞，可以返回供水专业修改雨水管布置。这在传统的二维设计模式中，将花费更
大的精力与时间去做类似的检查。毫无疑问，BIM技术提升了整个设计过程的设
计效率。

3.2 BIM在施工中应用
对于施工方来说，三维模型显然比二维图纸拼接更直观、更易施工。除此之
外，BIM技术也为施工过程提供了更多的方便。在施工准备阶段，利用BIM信息
集成平台等工具可以对变电站进行管线碰撞检查，提前策划整个现场的道路标高
系统、排水系统、塔吊、施工升降机等其他临建设施的布置，排除可能存在安全
隐患的管线碰撞问题。而基于BIM信息模型对变电站施工过程进行模拟可以对
施工方案进行优化，包括提高施工场地使用效率、模拟施工中可能出现的安全隐
患等，从而达到管控施工风险、提高施工效率的目的。
在项目施工过程中，BIM技术的运用可以提高施工过程中的协同能力，通过
实时监测控制施工结果与预期效果的一致性。整个施工过程中，可以将设备清单、
施工期间产生的各类文档、施工质量检查、照片等各种信息与模型进行有机链接，
以方便后期运维工作的开展。

3.3 BIM在项目管理中应用
运用BIM技术进行项目管理与传统项目管理目标是一致的，只是希望通过引
用BIM技术使得项目管理更加精细化和高效，降低项目成本，提高产品质量。
项目管理通常包含范围管理、时间管理、成本管理、质量管理、风险管理、人力
资源管理、沟通管理、采购管理及系统管理的方法与工具九个领域[3]。BIM技术
在项目管理中的引用也将渗透到这九个领域之中。例如可以基于模型进行4D进
度模拟，从而达到时间管理的目的；可以由模型直接导出工程量进行成本管理；
基于模型可以更简便地进行碰撞检查等工作，从而管控质量；BIM中储存的各个
构件的详细信息，可以为采购与安装更好地提供参考等。

3.4 BIM在运维阶段的应用
对于传统变电站设计，项目竣工之时标志着项目的结束，而对于BIM项目
设计而言，变电站建成之时将会是另一个周期的开始——变电站的运维阶段。
运维阶段是最能体现BIM技术优势的方面之一。例如，由于BIM平台中记
录了所有设备的信息，因此可以对设备的使用年限和状况进行跟踪记录甚至设置
定期检查提醒，方便后期设备的维护；BIM三维模型可以很方便的为工作人员提
供调试、预防和故障检修时的各类设备、材料和装饰等构件的空间定位，通过统
计设备关联元件的故障概率判断设备故障的概率，以及在需要的时候可以迅速给
出各个元件的定位；基于BIM模型对紧急突发情况进行模拟，可以一定程度上
做到风险管控与损失评估。
只是目前BIM技术在运维方面的应用远不如在设计和施工阶段的应用深和
广，其成熟度也远远不如设计和施工阶段的BIM应用，很多功能仍处于探索阶
段。

4结论与展望
目前在变电站三维数字化设计的道路上仅仅处于起步阶段，还需要继续探索
与实践。但我们有理由相信，贯穿输变电工程设计、施工、交付、运营维护管理
等各个阶段的BIM技术，将会是智能电网工程建设发展的必经之路。
在设计院BIM实践的过程中，二维设计与三维BIM设计毕竟是两种不同的设
计思路，BIM技术的普及必定不会是一朝一夕就能完成的，这需要广大设计人员
的共同努力。当然，也需要我们共同探讨BIM技术在变电站设计与应用方面存
在的难题与改进措施。
随着国家相关政策的相继出台和电网建设主管部门的引导与支持，BIM技术
在未来电网建设可研规划、设计、施工及运维阶段的全寿命周期的推广和应用必
将有更广阔的发展空间，为我国电网建设的科技进步发挥重大作用。

参考文献
[1]中国能源研究会. 中国能源发展报告（2017）[M].2017.
[2]何关培, 王轶群, 应宇垦等，BIM总论，北京：中国建筑工业出版
社,2011,21~22.
[3]李辉. 基于BIM技术的变电站建设项目管理研究[D]. 华北电力大学, 2015.