谢伟 蒋伟
（国网四川省电力公司 四川 成都 610041）
（四川电力设计咨询有限责任公司 四川 成都610041）
摘要：随着电网进入三维设计和数字化建设管理的时代，从BIM行业移植和定制解决方案是主要路线。不过，输变电工程由于其行业特殊性，应用场景与价值创造点存在较大的差异，也存在着技术变革过程普遍面临的问题，需要领域专家在工程实践中不断总结，形成特色化的解决方案。
关键字：BIM，电网，应用场景，价值，差异化
1BIM行业现状
近年来，BIM（Building Information Modeling）在建设行业发展迅速，大量应用于房建、市政、交通、水利水电、规划等工程建设管理.在十四五新基建的规划框架中，BIM也是一大重要发展领域。围绕BIM全过程应用，国内外建立了较为完善的技术平台与架构，尤其以业主方为主导的BIM平台与标准，有效拉动参建方深度参与项目数字化建设管理，创造较为明显的经济效益。
电网行业自2017年底开始推动三维设计和数字化移交.经过2年多的应用探索发现，输电、变电工程各有特色，不能简单复制BIM行业的解决方案，需要进一步总结价值创造点，逐步完成解决方案的行业迁移。
2数据壁垒问题
受制于历史模式、行业分工、标准发展等，BIM在设计、造价、施工、运维等各个环节的数据交互贯通仍存在困难。电网三维设计移技术路线植自BIM，面临着同样的困境。
设计行业以专业和卷册为边界划分，确保设计人员的专业度集中，设计质量可控。三维设计延续了该模式，呈现高度的专业间隔离和专业内耦合特点。
施工行业需要根据网络计划、标段和工序等对三维模型进行WBS/PBS拆解，进一步完成施工模型数据的扩充与重构。在BIM行业，对于体量巨大复杂的工程，继承设计模型修改的成本周期代价过高，施工企业通常自主二次建模，造成设计模型无用武之地的尴尬。
从建设到运维，如果缺乏更高层次的数据标准指导，同样会造成数据无法贯通。目前，由于电网GIM格式三维模型无法支持设备运维所需的纹理贴图，需要进行模型重构。
3电网行业特点
电网行业全产业链的标准化及其成熟，形成了覆盖低压到特高压全电压等级、交直流模式、输/变/配电全专业完善的标准化体系，随着技术的发展不断迭代更新。
例如国家电网公司的“三通一标”——通用设计、通用设备、通用造价、标准化工艺，覆盖：
1）变电站/换流站的标准化电气接线、设备选型、方案布置；线路的典型杆塔、典型金具串等。
2）电气设备的标准化结构型式、安装接口和关键技术技术指标；线路杆塔庞大的细分种类与标准化结构。
3）电网典型方案、基本模块与子模块的指导性造价。
4）施工过程中土建和安装的标准化工艺、工序、质量要求和成品要求等。
面对电网工程建设工期紧、周期短、质量安全要求稿的现状，标准化屏蔽了复杂的安全论证和设计计算，在二维设计时代极大地促进了设计效率和质量。不过，整个行业习惯了标准化带来的福利，也为三维设计和应用的发展带来了巨大的阻力， 必须立足输变电工程的行业特点，分析价值创造点，寻求新旧两种技术生态的融合与迭代契机。
4变电工程
变电工程三维设计以三维布置设计为主，协同设计、碰撞检查等要求与工业三维设计类似。
目前存在的主要矛盾在于，BIM的标准应用流程和价值创造点对于变电工程存在水土不服：
1）三维设计能够促进协同，减少碰撞，提高设计质量，而变电站布置较为简单，标准化设计已经可以解决大部分潜在问题。
2）三维信息模型构建需要投入更多的周期和成本，由于软件效率与数据贯通壁垒问题，通常难以满足电网建设周期。
面对体量较小、布置简单的变电工程，BIM的解决方案显得过于臃肿，需要去繁存简。通过分析发现，变电工程三维设计应用实现价值创造的关键维度在于：
1)三维空间布置复杂度
常规的户外布置型变电工程土建和安装呈现典型的布局平面化，三维设计碰撞检查的优势难以体现。而对于户内和地下变电站对碰撞的容忍度低，三维设计能够创造相应的价值。
2)施工分标协作复杂度
三维模型WBS分解重构是BIM应用的标准步骤，常规变电工程构件体量小，接口清晰，成熟的电力施工企业经验丰富，依托标准化施工即可完成，模型重构的投入可能远远超过WBS分解带来收益。
3)设计施工差错纠偏代价
变电工程设备相对独立，发生碰撞或设计差错整改调整难度相比石油化工行业较低。可考虑对重要区域进行精细化三维设计校验与试装，例如地下变电站变压器的运输与安装。
4)单元时间/空间资源投送能力
对于常规变电站，通过增加施工设备人员，不间断施工等措施，提升其单位时间和空间的资源投送。复杂高层建筑、地下设施以及封闭空间设施则受制于空间输送通道，有必要对材料设备的入场以及安装进行三维模拟。
5)项目投资与周期
大型水利水电、火电等项目的投资大、建设周期长，为开展三维设计应用提供充裕的时间和资源。而变电工程设计和施工周期极其紧凑，三维设计的效率目前难以满足建设进度。
5输电工程
输电工程工地带状分布，与公路、铁路等行业类似，GIS+BIM集成应用是主流方案。目前线路三维技术已经展示出一定的价值，但是近期受制于相关理论和技术的限制，应用深度受到制约：
1）林木覆盖区域难以通过无人航测技术获取精准的地面高程，仍然需要人工现场踏勘，制约了施工图设计的深入应用。
2）缺乏如何应用GIS+BIM三维成果开展施工组织管理，创造效益的完整方法论，需要施工领域的专家通过一定的工程实践，进行提炼总结。
输电线路工程三维本体相对简单，因此有效的价值需求是核心，围绕需求分析应用场景发现，输电工程通过GIS+BIM开展设计施工的价值创造关键维度在于：
1)大场景多工地管理复杂度
对于输电线路大场景带状走廊、点状工地、交通不变的特点，管理关注点在于对如何确保进度的追踪，以及工地情况的感知。通过项目部层层上报的数据真实性难以控制。采用数字化三维设计与无人机巡视影像，实现虚拟模型与现场影像的对比，能够有效提高工地管理的真实性与透明度。
2)施工机具复杂度
对于山区，尤其是崇山峻岭和高海拔无人区输电工程，施工机具选择、牵张场选址等对于施工成本和周期影响大。GIS+BIM模型能够为组织决策提供更丰富的依据。目前主要是施工企业组织人工现场踏勘，依靠人工经验，可以依靠新技术进一步提升。
3)重要标段施工复杂度
对于长距离大跨越、通道拥挤走廊、地形陡峻塔位，往往需要做专项施工方案。三维设计能够提供详细塔位及周边的地理信息，为开展运输组织、交叉跨域、基面管控、组塔架线等方案策划和预演提供辅助。
4)工程对周边环境影响程度
通过GIS+BIM成果展示评估周边环水保、人文景观、拆迁砍伐等影响，一方面对于前期评估项目环境影响，通道清理具有很好的效益。另一方面用于施工结算对辅助工程等较为准确的测算，有利于控制投资造价。
5)设计施工差错纠偏代价
导线换相、边导线对地、对交叉跨域等各种距离不足在工程中导致的纠错代价不同，简单差错的可通过改弧垂、调整金具串、增加绝缘间隔棒等处理，严重差错需要付出开方、升降塔甚至加塔的代价。因此精准的地理信息、电网专题数据测绘和三维空间校验能够产生显著效益，尤其对于二维难以模拟的工况效益明显。
6总结
电网工程由于行业特色，对于三维设计和应用的技术需求和价值创造存在差异，应在未来三维数字化基建管理建设工作中不断分析总结，走出特色化的应用道路。目前在推广应用过程中存在的各种问题是新旧技术过渡期间普遍面临的，应该保持宽容接纳的心态去研究试错，补齐短板升级技术，发掘新的应用场景与价值，为电网工程建设服务。