湖北院采用實(shí)景建模建立數(shù)字化環(huán)境，BIM實(shí)現(xiàn)沉浸式可視化

國家電網(wǎng)公司在制定和推廣三維設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以在全國范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)變電站全生命周期數(shù)字化管理。汨羅西 220kV 變電站總投資約 1.13億元，是國家電網(wǎng)公司變電站建設(shè)歷史上全過程應(yīng)用三維技術(shù)的首批試點(diǎn)工程之一。變電站投運(yùn)后顯著改善汨羅地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高周邊15萬用戶的供電可靠性。湖北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司(以下簡(jiǎn)稱“湖北院”)承擔(dān)該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)任務(wù)，按照國家電網(wǎng)公司的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施三維協(xié)同建模，并向業(yè)主交付數(shù)字孿生模型。

項(xiàng)目面臨諸多場(chǎng)地挑戰(zhàn)，項(xiàng)目周邊地貌復(fù)雜，民房較多，站址布置受到制約。為減少占地，需要多個(gè)相關(guān)工程專業(yè)密切合作，確定地下工程、建筑結(jié)構(gòu)、電氣設(shè)備和電纜溝等各種資產(chǎn)的空間位置。在 10 個(gè)月的緊張工期內(nèi)，湖北院必須高效地協(xié)同各參建單位，才能確保項(xiàng)目按時(shí)安全交付。面對(duì)這些設(shè)計(jì)和施工難題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)整合BIM、實(shí)景建模、模擬和可視化技術(shù)，應(yīng)用三維數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)全生命周期數(shù)字化。

實(shí)景建模建立數(shù)字化環(huán)境，實(shí)現(xiàn)沉浸式可視化

為了準(zhǔn)確規(guī)劃項(xiàng)目，湖北院采用無人機(jī)傾斜攝影對(duì)變電站場(chǎng)址進(jìn)行測(cè)繪，并利用 ContextCapture生成三維實(shí)景模型。實(shí)景模型可以提供可靠的環(huán)境信息支撐，直觀反映站址區(qū)域的地形地貌、植被、河流湖泊、道路和房屋等信息，為變電站站址規(guī)劃選擇和出線走廊規(guī)劃提供有力的支持。湖北院主任助理、高級(jí)工程師王偉表示：“利用ContextCapture 可以自動(dòng)生成高精度的實(shí)景模型，直觀地反映各種信息，幫助設(shè)計(jì)人員作出決策”。與傳統(tǒng)的二維工程圖相比，Bentley的實(shí)景建模軟件提供了可靠的環(huán)境信息，助力在受限場(chǎng)地中合理規(guī)劃站址布局。

湖北院利用高度精確的三維實(shí)景模型實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有條件可視化并進(jìn)行分析，優(yōu)化進(jìn)出線走廊規(guī)劃，將變電站對(duì)周邊農(nóng)田和房屋的影響降至最低。借助實(shí)景模型優(yōu)化變電站布局，線路進(jìn)出線避讓周邊民用建筑6座，占地面積與原方案相比節(jié)省了 0.94 公頃，節(jié)省占地費(fèi)用 254萬元;節(jié)省鉆孔灌注樁工程量63立方米和成本9萬元。

優(yōu)化協(xié)同設(shè)計(jì)

受周邊地貌和民房的限制，變電站布局較為緊湊，需要多個(gè)工程專業(yè)相互協(xié)作，避免在狹小的空間內(nèi)發(fā)生碰撞。為了實(shí)現(xiàn)可靠、高質(zhì)量和詳細(xì)的三維設(shè)計(jì)，湖北院建立了開放式互連數(shù)據(jù)環(huán)境，并使用 Bentley 集成式數(shù)字化軟件重新開展設(shè)計(jì)。利用ProjectWise協(xié)同平臺(tái)，集成電氣、結(jié)構(gòu)和地下建模工作。利用OpenUtilities Substation、OpenBuildings Designer、STAAD、Bentley Raceway and Cable Management 和 Promis.e 簡(jiǎn)化工作流，優(yōu)化了協(xié)同設(shè)計(jì)，有效避免了后期返工30余處，節(jié)約項(xiàng)目變更150萬元。

電氣和土木工程團(tuán)隊(duì)通過 Bentley 特定專業(yè)數(shù)字化軟件中的三維模型共享數(shù)據(jù)和信息，然后將其導(dǎo)入互連數(shù)據(jù)環(huán)境中的綜合變電站模型。利用 STAAD 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析，優(yōu)化了建筑模型，設(shè)計(jì)鋼材與實(shí)際鋼材的精度偏差降低到不到 1%，優(yōu)化鋼構(gòu)架 8 噸，節(jié)省成本 16萬元。

Bentley 軟件之間以及與第三方軟件之間的數(shù)據(jù)互用性簡(jiǎn)化了協(xié)同數(shù)字化設(shè)計(jì)，節(jié)省了30工日的設(shè)計(jì)時(shí)間和35工日的校核時(shí)間。通過在互連數(shù)據(jù)環(huán)境中建立協(xié)同三維設(shè)計(jì)工作流，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了優(yōu)化的工程模型，可提前發(fā)現(xiàn)并解決碰撞，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)地下施工零變更。王偉表示：“通過對(duì)全站地下設(shè)施進(jìn)行碰撞檢查，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，避免后期返工 30 余處。”

三維模型簡(jiǎn)化施工管理

工程設(shè)計(jì)模型與實(shí)景模型相結(jié)合，組成了變電站數(shù)字孿生模型，從中自動(dòng)提取施工圖和材料數(shù)量。湖北院為實(shí)現(xiàn)變電站全生命周期數(shù)字化，探索了多種方法，利用三維設(shè)計(jì)模型指導(dǎo)施工。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)利用Bentley的移動(dòng)版ProjectWise和Navigator等移動(dòng)應(yīng)用程序，支持現(xiàn)場(chǎng)施工人員訪問和查看變電站模型和相關(guān)工程圖。使用 iModel 和三維 PDF 模型可以集成多種形式的數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)模擬，施工人員能夠查看設(shè)備安裝情況，更好地了解施工過程。在互連數(shù)據(jù)環(huán)境中，利用這些移動(dòng)數(shù)字化解決方案，方便現(xiàn)場(chǎng)工作人員訪問三維設(shè)計(jì)模型，改善了工作流和溝通，有效指導(dǎo)施工，節(jié)省了 15 個(gè)工作日。

利用 SYNCHRO 進(jìn)行4D施工模擬，可以直觀地協(xié)調(diào)和模擬施工進(jìn)程，跟蹤和管理施工進(jìn)度。利用這一動(dòng)態(tài)施工模擬軟件，將計(jì)劃的施工進(jìn)度與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行對(duì)比分析，有效地實(shí)時(shí)管理變更。王偉表示：“利用 SYNCHRO，我們可以系統(tǒng)、全面地管理和控制項(xiàng)目的進(jìn)度，隨時(shí)分析進(jìn)度偏差，控制可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。”湖北院通過利用移動(dòng)技術(shù)和 SYNCHRO，采用三維設(shè)計(jì)模型來簡(jiǎn)化施工管理，實(shí)現(xiàn)了施工全面數(shù)字化，變電站比原定計(jì)劃建設(shè)工期提前 30 天投運(yùn)。

數(shù)字孿生模型實(shí)現(xiàn)變電站的現(xiàn)代化

通過使用 Bentley 的實(shí)景建模、BIM、施工模擬和虛擬現(xiàn)實(shí)軟件創(chuàng)建變電站的數(shù)字孿生模型，項(xiàng)目總投資減少了約 600 萬元。為了實(shí)現(xiàn)變電站的全生命周期數(shù)字化，湖北院使用 LumenRT 創(chuàng)建數(shù)字孿生模型，交付給業(yè)主，以實(shí)現(xiàn)更高效的運(yùn)維。此外，Bentley 的視覺動(dòng)畫技術(shù)在三維設(shè)計(jì)模型中加入了沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)元素，可優(yōu)化變電站設(shè)施運(yùn)營的溝通和理解。

汨羅西220kV變電站是國家電網(wǎng)公司首批三維試點(diǎn)工程中第一個(gè)正式投入生產(chǎn)運(yùn)行的工程，湖北院實(shí)現(xiàn)了變電站交付工業(yè)化。Bentley 的集成技術(shù)優(yōu)化了工程全生命周期協(xié)同三維建模，助力交付數(shù)字孿生模型，提高設(shè)計(jì)效率，并為施工和運(yùn)維提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。

BIM模型在施工過程中的應(yīng)用可全面提升工程造價(jià)行業(yè)效率與信息化管理水平，優(yōu)化管理流程，高效率、高精準(zhǔn)度的完成工程量計(jì)算工作。以上內(nèi)容就是“湖北院采用實(shí)景建模建立數(shù)字化環(huán)境，BIM實(shí)現(xiàn)沉浸式可視化”，更多BIM熱點(diǎn)資訊/教程分享歡迎關(guān)注微信公眾號(hào)“BIM實(shí)訓(xùn)”，也可點(diǎn)擊下方免費(fèi)下載領(lǐng)取精品學(xué)習(xí)資料。