0  引言

    建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术是在计算机辅助设计等基础上发展起来的多维模型信息集成技术，其以工程的相关信息数据作为基础建立模型，并利用数字模型对项目的规划、设计、施工及运维的全生命周期进行管理。BIM技术基于三维建筑模型实现信息集成和管理，具有模拟、优化、协调、可视和信息综合等特点。BIM技术通过将建筑信息全面、智能、直观地展现出来，使得工程技术人员能更好地对各种信息做出正确理解和高效应对，为设计单位及运维单位提供了协同工作的基础，提高了生产效率、节约了成本。

1  BIM技术在全寿命周期的应用

    项目的全生命周期通常分为4个阶段，包括规划、设计、施工和运维阶段。BIM技术发源于建筑设计，但不局限于建筑行业。目前，BIM技术已经在各个领域的不同阶段中得到应用，主要集中在规划、设计和施工阶段，并取得了良好的经济效益和社会效益，运维阶段的应用仍处在刚起步状态。

1.1  BIM技术在建筑领域的应用

    BIM技术在建筑领域应用广泛，其作为一种先进的工具和工作方式，在建筑工程的规划、设计、施工、运营阶段，改变了建筑行业的协作方式，促进了建筑工程全生命周期的信息共享，打破了信息隔阂，提高了对建筑工程的管理能力及工作效率。

    （1）规划阶段

    在项目规划阶段，BIM技术通过建立建筑物的模型、模拟真实环境下的关键信息，可以帮助业主及设计人员更好地规划设计方案，从而降低能耗及成本。

    （2）设计阶段

    在项目设计阶段，BIM技术使建筑设计从传统的二维模式转换为三维模式，使设计人员不再受限于二维图纸。BIM模型的建立，可以使设计方案更加完善、设计内容易修改，避免设计过程中盲区，降低损失，更好地满足设计需求，提高工作质量。同时，BIM技术的应用可以在共享的建筑信息模型上实现多专业的协同工作，减少重复工作，同时降低错漏碰缺问题的发生概率；利用BIM技术的可视化特点进行碰撞检查、优化工程设计，降低施工阶段的错误损失和返工。

    （3）施工阶段

    在项目的施工阶段，施工单位可以利用BIM模型和相关计划进度数据进行集成操作，跟踪项目的施工进度，同时根据现场施工的实时情况进行相应调整；施工方可以利用BIM模型实时模拟施工过程中的难点和关键点，及时调整施工方案；利用BIM技术可以方便提供施工过程中所需要的信息，更加直观地指导施工人员现场作业，降低施工现场的损失。

    （4）运营阶段

    建筑的运营管理阶段是持续时间最长也是最重要的环节。在运营管理阶段，BIM可以提供有关建筑物的全方位信息，包括建筑使用情况、性能及管理维护记录。这些信息可以帮助管理人员更好地监控建筑物的使用状态，及时发现问题，定期维护，更改建筑物内设备的参数使其达到更好的性能。BIM技术改变了建筑业的管理模式，为建筑物的日常运营提供了可视化的服务，并积累了大量运营维护过程中的数据，为未来建筑领域的发展提供了基础。

1.2  BIM技术在交通领域的应用

    随着城市化进程的加快，交通领域进入快速发展的阶段。交通工程项目具有信息量大、综合性强、建设周期长、参与方多的特点。BIM技术的应用能够实现信息的高度集成、协同工作以及可视化设计，打造了全生命周期的数字化、可视化、一体化系统信息管理平台，实现精细化建设管理，为后期运维及资产管理提供服务。

    （1）规划阶段

    通过工程测量等手段获取工程设计相关的地质、空间等信息，运用三维建模技术、BIM技术以及三维GIS技术，实现交通工程的线路选线，选择合理的走线方案。

    （2）设计阶段

    充分发挥BIM技术在协同设计方面的优势，使不同地理位置、不同专业的设计人员开展协同设计，提高设计效率；同时，利用BIM技术对周围环境内的管线等进行碰撞检查以及交通模拟，优化工程设计，减少施工阶段的错误损失和返工，提高设计质量。

    （3）施工阶段

    利用BIM模型以及其他要素进行交通施工模拟，尤其是施工过程中的重点及难点，优化施工方案。同时利用BIM技术实时监控施工质量及施工进度，及时调整施工方案。

    （4）运维阶段

    在交通项目的运维阶段，利用BIM技术建立交通领域的设施资产及运营维护管理系统，通过竣工得到的BIM模型将设施设备、安全检测、日常养护、运维管理等集成到三维可视化平台上，并通过物联网，使得各个设备的使用情况都包含在系统的管理范畴内，以此进行现场管理。

1.3  BIM技术在电力领域的应用

    BIM技术在电力中的应用可以实现项目需求与BIM特点的结合，BIM技术的可视化及协调性等特点，能够让图形从二维转化为三维立体，使设计人员在工程的各个阶段都在可视化的状态下工作，有效避免碰撞情况^[1]。

    （1）规划阶段

    利用三维建模技术、GIS技术及BIM技术，通过勘察、测量等手段获取工程设计相关的地质、空间等信息，对线路路径进行大范围选择、区域避让、方案比选，完成输电线路的路径选择及路径优化。

    （2）设计阶段

    利用BIM技术实现各专业协同设计、碰撞检查。通过采用BIM技术，在设计阶段提前发现设备、管线的碰撞冲突情况，并在施工前解决，从而提高施工效率，减少返工，节省施工成本。

    （3）施工阶段

    利用BIM技术进行建模。通过将BIM技术与地理信息系统（GIS）相结合，对场地及拟建的建筑物空间数据进行建模，并通过BIM技术对重要的施工环节或采用新施工工艺的关键部位、施工现场平面布置等进行模拟和分析，提高施工计划的可行性。

    （4）运维阶段

    基于BIM技术的运维管理软件，实现变电站全寿命周期管理，提高工程设计、施工和运维的科学技术水平，方便工程后期运营维护管理，辅助日常运营管理，对重要设备进行实时监控，并提供预警信息，保障各设备处于正常运行状态，促进电网建设全面信息化和现代化^[2]。

1.4  BIM技术在水利领域的应用

    水利工程具有地形条件复杂、设计选型独特、涉及专业广等特点，存在图纸信息繁冗、工程枢纽布置复杂、土方计算不精确的问题。针对这些问题，在水利工程中引入BIM技术，实现工程信息的数字化查询、模型建立、枢纽布置及土方量计算等功能。

    （1）规划阶段

    利用BIM技术对工程的地形进行建模，规划建筑物和施工活动的场所，并作为工程施工总布置的基础。同时，基于BIM技术构造建筑物模型进行枢纽布置，确定枢纽中各组成建筑物之间的相互位置、制约关系，比选方案，从而节省工程量、方便施工、缩短工期。

    （2）设计阶段

    基于BIM技术建立能够真实描述工程设计的数字信息模型，完成水利工程设计地形、建筑工程的建模，实现可视化仿真，为设计碰撞、进度管理、技术交底等提供参考。水工建筑物的型式、构造和尺寸，与建筑物所在地的地形、地质、水文等条件密切相关，设计选型独特，各构件不具有通用性，在设计过程中，水利工程的BIM建模应以构件为单位建立，最后进行拼装，形成完整的水工建筑物模型。

    （3）施工阶段

    水利工程中的土方量计算是工程施工各个环节的重要依据，为施工过程中工程量的预算、施工的设计组织和现场安排提供了重要参考。水利工程地形复杂，挖填土方量大，利用BIM技术计算土方量能够保证计算精度，快速进行土方的开挖和填筑实验，准确计算土方的开挖和填筑量，选出最佳土方开挖方案。同时，利用BIM技术可以在施工阶段对施工进度进行模拟，保障重要时间节点，完善模型，指导现场施工。

    （4）运维阶段

    利用BIM技术建立运维信息平台，提供工程运行维护阶段的信息，同时提供基于BIM技术的应急管理，实现预防、警报和准确定位，避免在事故发生时因查看繁多复杂的图纸等而影响最佳救援时间。

2  BIM技术在运维阶段的应用

    运维管理是一种通过整合人员、设施、技术和管理流程进行管理的模式，主要包括对人员、工作和生活空间进行规划、监测、维护、应急等一系列管理。其目的是满足工作人员在建筑空间中的基本使用需求，并保证其安全性及舒适度，同时能够增加投资收益。运维阶段在全生命周期中占绝大部分，从成本角度看，运维阶段的成本约占总体的2/3左右。传统的运维管理需要人工采集、记录维修信息，查询二维图纸、维修手册等其他纸质材料，造成信息保存不完整、信息分散、信息沟通传递易出错，导致在运维阶段信息遗漏和丢失、信息重复修改，影响运维管理工作的效率和质量，增加耗时^[3]。

    由于项目运维管理具有周期较长、时间跨度大、内容略多、涉及人员复杂的特点，传统的运维管理模式效率低下，无法继续适应项目需求。在运维管理阶段中引入BIM技术，可以为各专业工作人员提供一个高效便捷的管理平台，在满足用户基本活动需求的基础上增加投资收益，同时实现设计、施工和运维阶段的信息共享。

2.1  基于BIM的建筑运维管理

    （1）数据集成与共享 

    BIM集成了从规划、设计、施工、运维直至使用周期结束的全生命周期内各种项目信息、模型信息以及部件参数等数据，这些数据全部集中于BIM 数据库中，为项目的运维管理系统提供相关的信息、数据，实现了信息相互独立的系统之间的资源共享和业务协同。

    （2）可视化运维管理

    在监测、调试和故障检修时，运维管理人员通常需要定位部件在建筑物空间中的位置，并同时查询其检修所需要的相关信息。而设备的定位工作是重复的，不仅耗费工作人员的时间和劳动力，而且大大降低了工作效率。通过引入BIM技术，可以确定电气、暖通、给排水等重要设施设备在建筑物中的具体位置，实现了运维现场的可视化定位管理，同时能够同步显示设备设施的运维管理内容。

    （3）应急管理决策与模拟 

    通过调取BIM中存储的应急管理数据，在获取信息不足的情况下，做出相应的应急响应决策；利用BIM，识别系统中可能发生的突发事件并协助工作人员做出应急响应，确定危险发生的位置；并且BIM中存储的空间信息可以判断疏散线路和周围危险环境之间潜在的关系，从而降低制定应急决策的不确定性。

    BIM也可以作为模拟工具培养运维管理人员在紧急情况下的应急响应能力，并评估突发事件导致的损失^[4]。

2.2  基于BIM的交通运维管理

    （1）资产管理 

    利用BIM技术对交通系统中的设备、设施进行资产管理，主要包括对设备型号、设备状态、设备保质期、维护方式、维护人员、维护内容等进行管理，以及对上述信息的查询、统计、更新等。

    （2）应急预案管理 

    利用BIM存储的设备保质期数据，对设备临近保质期进行报警，或当设备出现故障时，利用BIM寻找适合的解决方案，形成应急工单、人员、物资的联动模式，增强应急处理能力，提高交通运营的可靠性。运维管理系统会保存设备的安装、拆除视频，供管理者查阅；同时，运维管理系统可以定位设备，并查找该设备的相关信息，进行维护。

    （3）数据管理 

    利用BIM存储维修记录、行车日志、客流信息等相关数据，通过数据信息计算交通路线的运行状况、维护费用等信息，以此进行调度计划决策^[5]。

2.3  基于BIM的城市生命线运维管理

    （1）工程信息共享 

    利用BIM存储生命线工程的基本信息，包括工程项目名称、项目规模、地理位置、建造日期、建设单位、主要设备材料等相关资料，以及监测点的布置、传感器类型、相关参数设定等内容，利用网络实现信息数据的交互及共享。

    （2）监测数据管理 

    利用BIM，将传感器实时采集到的工程相关数据信息存储到数据库中，用户可以根据相关信息进行位置定位，并实时查询，同时可以更新相关数据，实现数据共享。

    （3）健康诊断与安全评估 

    利用BIM判断生命线工程的安全运行状况，针对不同生命线工程的特点，将监测到的数据与系统预先设置的阈值比较判断，如果超过设定的安全值，系统将会触发调用历史数据，并进行相应的健康诊断和安全评估。

    （4）应急预警管理 

    利用BIM制定生命线工程的管理维护方案、防灾应急预案等，同时提供相关数据，对城市防灾指挥给予支持，根据健康诊断与安全评估系统模块的研判，做出响应。

    综合以上各领域运维阶段的BIM技术应用可以看出，BIM技术在工程中的应用主要集中在规划、设计及施工阶段，针对运维阶段的应用较少，还处于起步阶段，且主要集中在设备管理、能耗管理、物业管理、数据收集与定位及安全管理等方面。

3  BIM在运维阶段应用的软件

    为了更加直观地应用BIM技术，为运维人员提供一个直观的平台，方便将运维阶段的设备信息、安全信息、维修信息等各种数据录入，以三维可视化的方式展示设备及部件以指导运维人员工作，充分发挥BIM技术的优势。目前，在运维阶段使用的BIM平台管理系统主要有三类：（1）已有商业软件产品的直接应用；（2）在已有商业软件基础上进行二次开发；（3）具有自主知识产权的平台系统研发。表1列出了国内外在工程不同阶段使用的BIM应用软件，从中可以看出，BIM软件的应用目前主要集中在设计阶段和施工阶段，运维阶段的BIM软件相对较少，而且国内的BIM软件相对于国外少。

4  BIM在电力运检方面的应用前景

    基于以上研究，相比较于设计阶段和施工阶段，BIM技术的应用在运维管理中还处于初级阶段，且BIM技术在各领域运维阶段的应用主要集中在信息管理和应急预警管理两个方面。BIM在运维阶段的应用不足主要是由于数据基础不足、相应标准不完善、应用需求不明确以及缺乏合适的技术平台等原因导致的^[6]。

    目前，BIM技术的应用范围不够广泛，在电力行业中，BIM技术的应用主要集中在前期的设计布局以及协同工作、碰撞检查，中期的进度控制、材料控制和成本控制的应用较少，后期的制定维修预设方案以及项目维修尚处于起步阶段。 

    作为电力领域管理工作中的重要组成部分，输电线路的运检效果对电力系统运行的效率与质量有着直接的影响，通过对输电线路运检管理工作的进一步探索与研究，能够有效减少现    有问题带来的负面影响，确保电力系统的安全、平稳、高效运行。

    当前多数供电企业仍沿用传统输电线路管理办法，依靠线路运行人员的日常巡视及手工记录获取运行信息，通过相关技术及管理人员的整理分析，对设备运行状态进行判断，经判断确存在故障，则及时安排相关人员进行检修及处理。但这种传统的设备管理模式受运检人员的主观能动性影响大，所获取信息的准确性与及时性难有保证，漏巡漏记等问题时有发生。同时设备运行状态的判断主观性强，难以准确掌握设备缺陷及危险点位置，这也一定程度上会影响到设备检修及故障处理的效率及质量。传统的设备管理模式已无法适应电力企业现代化、信息化、精细化的管理要求^[7]。

    BIM技术在输电线路运维检修中的应用将是未来电力行业的发展方向，通过采用BIM技术快速定位输电线路故障的具体位置，并且准确查询线路的信息记录，模拟检修方案，选择合适方案进行线路检修；同时利用BIM技术提供一种简便有效的方式，记录线路检修人员对线路故障的检修信息，高效地解决线路故障并落实责任；通过BIM技术在后期运营期间对电力设备进行实时监测，并在一定指标范围内进行不同预警，避免各类事故的发生，确保输电工程的正常稳定运行。

5  结论

    BIM技术在运维中的应用仍处于起步阶段，并且较多地停留在信息管理和应急预警管理上。利用BIM技术在电力运检领域进行故障位置判断、模拟检修方案、管理检修信息以及进行监测预警是未来输电线路运维检修的发展方向。

参考文献

[1] 杨威. BIM技术在电力工程中的应用现状及展望[J]. 电力与能源，2014, 35(4): 530-532.

[2] 张仁金. 浅析BIM技术在电力工程中的应用现状及展望[J]. 电力设备，2017(11).

[3] 陈广军，张慧君，吕冰冰，等. BIM技术在项目运维阶段的应用研究[J]. 中州大学学报，2016, 33(4): 120-124. 

[4] 过俊，陈宇，赵斌. BIM在建筑全生命周期中的应用[J]. 建筑技艺，2010(9): 209-214.

[5] 孙少楠，张慧君. BIM技术在水利工程中的应用研究[J]. 工程管理学报，2016, 30(2): 103-108.

[6] 纪博雅，戚振强. 国内BIM技术研究现状[J]. 科技管理研究，2015(6): 184-190.

[7] 薛凯. BIM技术在输变电工程建设与管理中的应用前景[J]. 电力设备，2017.

作者信息:

白  旭，费香泽，金  欢

（中国电力科学研究院有限公司，北京 100055)