打造三峡现代能源示范智慧园区典范——乌兰察布1-2地块BIM技术应用

陈洪源,黄瑞劼,王志元

一、背景介绍

1、项目介绍：

三峡现代能源创新示范园 智慧园区1-2地块项目（以下简称“本项目”）位于内蒙古乌兰察布市市集宁区察哈尔工业园现代装备制造园区内，本项目建设用地约444.6亩，主要包含风机总装工厂、高性能织物材料厂、法兰厂、交流系统厂、罩壳厂等。规划用地约673.8亩，市政道路绿化面积123.4亩。本项目建设范围包括检测培训基地、风电装备基地以及源网荷储技术研发试验基地。

2、BIM技术应用背景

本项目由于园区体量大、建筑单体功能类型多样、建设周期短、设备管线系统复杂繁多等因素，给设计、施工、运维及项目各阶段的过程管理带来很大难度。因此，为了优化设计、提高施工管理质量、消除安全隐患、提升运维效率，保证项目的顺利实施与推进，本项目建设单位从设计、施工及后期运维阶段引入了BIM技术。包括搭建本项目基地的所有建筑及场地的建筑、结构、动力、暖通、给排水、电气等各专业的相关模型构件，基于BIM模型，结合BIM+GIS平台技术等，实现高质量、高效率的建设效果，切实推进并打造“绿色、智慧、一流、现代”的国家级现代能源创新示范园。

在工程建筑领域，BIM能为工程项目提供完整的，与实际情况一致的建筑工程基础数据。而GIS则能提供了更为宏观的地理空间定位信息，包含了建筑工程的地理位置信息、周边环境信息、地上和地下管线系统、周围道路信息等空间宏观信息。因此本项目BIM技术突破性创新应用的核心之一便是BIM+GIS的融合，能通过互联互补，在智慧园区中发挥巨大的作用。

二、BIM实际应用

2.1设计阶段的BIM应用

设计优化 通过建立多专业的BIM模型和模型整合，基于模型进行设计探讨，对设计中的重点部位进行模拟分析，并就内部专业碰撞冲突、管线布置、空间净高、材料用量计算等提出有针对性的优化建议。

1）三维模型创建：利用软件创建BIM模型，几何模型通过统一而又相互关联的数据库集成了各类工程信息。

图 专业模型

2）设计校审：借助于BIM模型可以帮助设计师校审设计图纸，避免将设计中的错误流入施工阶段，避免造成大量的设计变更和施工延期。

3）专业协同：利用多专业集成三维模型对模型的空间元素进行一致性检查作为后续三维管线综合，冲突检测的工作基础。

4）冲突检测及三维管线综合：冲突检测及三维管线综合的主要目的是基于全专业模型，本项目建立初始模型后发现管线图纸及碰撞问题近200多个，经过BIM深化大多问题都已解决，因此应用BIM软件检查施工图设计的碰撞，能够高效率地完成建筑项目设计图纸范围内各种管线布设与建筑、结构平面布置和竖向高程相协调的三维协同设计工作，避免了空间冲突，尽可能减少碰撞。

图 部分碰撞检查

5）净空优化：净空优化的目的对建筑物最终的竖向设计空间进行检测分析，并且给出最优的净空高度。本项目经过BIM深化及与设计的沟通，均已满足规定的净高要求。

6）虚拟漫游：利用三维模拟软件，模拟建筑物的三维空间的VR虚拟世界，以漫游、动画的形式提供身临其境的视觉和空间感受。提供多视角和全方位的可视化手段，辅助项目的各参与方进一步的审阅设计，从而达到降低设计缺陷和优化设计的目的。

图 本项目VR场景展示

2.2施工阶段的BIM应用

结合建设方的实际应用需求，在建设方主导的应用模式下在建设方各职能部门应用研发的“基于BIM+GISp平台”，根据设计图纸、施工计划和方案，建立工程项目的三维模型，完成项目WBS、进度计划、资源管理、施工场地布置的相关数据录入，基于本项目设计及施工阶段的动态资料，采用浏览器/服务器（B/S）架构为主、客户/服务器（C/S）架构为辅的方式搭建基于BIM+GIS技术的工程建设管理平台。

1）进度管理 ：施工方在综合项目管理系统中填报的实际进度数据，经过归并处理后会成为平台中的进度计划WBS，并自动关联到BIM模型中的建筑构件。通过实际进度与进度计划相对比，从而实现4D过程模拟、4D进度控制、追踪分析、滞后分析和前置任务分析等功能。当某一任务延误后，系统自动分析后续任务受到的影响，提醒管理者有针对性地管控进度，保证工期。

2）资源管理 ：本研究通过开发数据接口，导入由算量软件生成的项目工程算量数据，并与WBS和3D模型实现关联，通过工程量清单与构件的关联进而得到按照进度计划随时间分布的动态工程量，工程人、材、机资源消耗和工程成本数据。通过与项目综合管理系统填报的实际资源消耗进行对比，实现了针对任意施工对象在任意时间段内的工程量、资源用量以及工程成本的动态查询与分析。

3）场地管理 ：在平台中可以进行3D施工场地布置，自动定义施工设施的4D属性。将场地布置与施工进度相对应，从而形成4D动态的现场管理。可以布置施工红线、围墙、道路、现有建筑物和临时房屋、材料堆放、加工场地、施工设备等场地设施。在场地布置过程中，可以进行场地设施之间以及场地设施与主体结构之间的动态碰撞检测。

三、BIM突破性创新应用

1、BIM+GIS融合技术

通过BIM+GIS技术对园区全貌、楼宇建筑外观、建筑内部空间结构和主要管理设施设备进行全要素的可视化，对空间资源使用情况和环境数据进行综合可视分析，提高园区空间利用效率。另外平台也考虑了运维阶段的应用，因此平台功能集成视频监控、消防管理、环境监控等系统，提供告警处置联动机制，预留了对接设备的接口，这样在运维阶段便可根据实时能耗监控数据，在园区场景中综合展示空调、电梯、照明、供水、通风、通讯、安防、机房等各项耗电情况及综合统计分析表，使管理能够准确掌握能源成本比重和发展趋势，制定有的放矢的节能策略，辅助园区节能减排规划。

2、“图、模、量”一体化

所谓“图、模、量”一体化就是在一个软件平台内实现设计优化模型并基于造价算法直接提取该优化模型的工程量。提高模型使用的自动转化效益，提供精确的算量，辅助工程造价计算，实现精确控制项目成本的目的。成果提报根据整个工程建设五个阶段的造价需求提供，针对不同建设阶段提供的算量逐步深化，做到量和模型一一对应，实现整个过程动态成本分析，改造传统算量的弊端。

结语：

BIM不仅仅可以用在体量大，空间复杂，超高层的地标项目，现代能源创新示范园 智慧园区采用BIM技术更容易实现BIM目标和BIM实施。本项目分别在设计、施工、运维全面应用技术，旨在大大改善传统的粗放式项目管理，实现精细的设计、精确的成本控制、精益的建造的目的。借助BIM技术的硬实力，旨在打造“绿色、智慧、一流、现代”的国家级现代能源创新示范园。