BIM赋能,打造三维可视化数字水厂!

随着环保产业迅速发展,市政污水处理工程规模不断扩大,污水处理工艺日趋复杂,城市污水处理形势日益严峻,这一趋势对污水处理厂的设计、施工、运营全流程管理提出了新要求。

传统以维CAD(Computer Aided Design计算机辅助设计)制图为核心的设计模式,对于带有复杂管线设计的厂站工程已渐渐失去竞争优势。

建筑信息模型BIM(Building Information Modeling)技术作为新的设计、建造、管理的数字化方法开始进入市政行业。


01 BIM技术简介

建筑信息模型BIM是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础,进行建筑模型的建立,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。

自Autodesk公司在2002年率先提出以来,BIM作为一种先进的技术理念,一个过程而不是某一款软件或程序,已在全球范围内得到业界的广泛认可。


BIM技术不是简单的将数字信息进行集成,而是一种数字信息的应用,并可用于设计、建造、管理的数字化方法。这种方法支持建筑工程的集成管理环境,可以使建筑工程在其整个进程中显著提高效率、大量减少风险。
 

02 BIM技术的前世今生

早期,在计算机绘图尚未盛行时,建筑师皆是以手绘方式将想法、设计呈现,待计算机蓬勃发展后,建筑师从过去的纸笔改为鼠标和屏幕,此阶段便是CAD的2D时代,但此时的计算机应用不过是协助制图而已。

2D时代施工所需的各种图面,如平面图、剖面图、立面图、施工图、工程估算等图面与信息各别处理、互不关连,若要更改其中一部分就必须将所有图面重新检视,并且逐一更正,这样不仅耗费工时,也容易出现疏漏,更可能因沟通不良而产生错误,导致效率不彰、质量不良等结果。

新时代到来,3D的概念开始普及,出现SketchUp、3DMax等建模软件,建筑师、设计师借此能更精确掌握整体建筑的信息,并提升其效率和质量。但此阶段的3D软件仍只能提供单一面向的信息,而无法做全面的数据整合并且同步更改。


BIM建筑信息时代,消除“信息孤岛”。BIM技术除了可2D绘图、3D建模外,还可同步整合管理各项信息,如项目时程控管、工程预算等,并利用虚拟建筑组件表现出真实建物的样貌,不论机电系统、结构系统等皆可仿真建造,达到施工监控与检视的目的。


在勘测、设计、施工及运维管理阶段,新兴的BIM技术相较于传统二维CAD模式具有可视化性、协同性、模拟性、优化性、可出图性等表征特点。

可视化性:在 BIM 模型中通过关键的特征数据,提高三维的立体展示及可视化水平,使项目各方最大化突破技术壁垒的约束。

协同性:BIM 技术利用模型汇总并展示各方所生产的工程信息,有效杜绝项目信息资源管理的“信息孤岛”,确保项目中相关主体高效共享。

模拟性:除了模拟设计出的建筑物模型,还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。在设计阶段进行节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟等模拟实验;在施工阶段进行4D组织设计模拟实际施工;在运营阶段模拟日常紧急情况的处理方式,例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。

优化性:现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限,BIM及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。

可出图性:BIM模型不仅能绘制常规的建筑设计图纸及构件加工的图纸,还可出具各专业图纸及深化图纸,使工程表达更加详细。

BIM赋能,打造三维可视化数字水厂!


03 基于BIM技术的水厂智慧化构建与运行


BIM技术在市政行业的应用起步得相对较晚,水厂的设计、施工过程多依赖于传统二维图纸的静态沟通。

随着水厂改扩建项目、深度处理工程项目越来越多,建设用地越来越紧张,市政水厂的建设向着垂直叠合布置方向发展,对构筑物的内部结构和设备布置提出了更高要求,传统的二维图纸很难适应复杂结构的表达,BIM技术可视化三维设计理念为水厂智慧化设计应用提供了新的可能。

设计阶段,BIM模型是对整个设计的一次“预演”,建模的过程同时也是一次全面的“三维校审”过程。通过BIM技术提供的碰撞检查功能,建模后可直观的查看管线之间的空间关系,杜绝了发生错误的可能,使立体空间得以合理规划。

施工阶段,建筑施工是一个极度复杂且不可控因素较多的强动态过程,通过 BIM 技术建立基于项目空间属性的数据和时间的资源库,与施工进度计划相结合,以一个可视化模型来展现,更直观的展示整个建筑施工进度,实现项目可视化调度,提高施工进度与成本、质量的联动管理水平。

运营阶段,结合目前国内BIM运维管理平台的开发现状,通过大量的物联网感知设备,实现对整个建筑的智能监控,并将监控数据反映在三维模型中。在数据分析基础上,进行设备运行的多维度统计分析,得出建筑运维的最佳运营参数,为建筑的节能降耗、安全运营提供基础。
 

04 污水处理厂BIM应用案例

项目名称:上海石洞口污水处理厂提标改造工程

项目概况:本工程建设单位为上海城投水务工程项目管理有限公司,EPC总承包单位为上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,运营单位为上海城投污水处理有限公司。本次提标改造工程建设规模为40万吨/天。
BIM赋能,打造三维可视化数字水厂!
在BIM技术的助力下,该项目提前42天通过竣工验收,实现了无质量安全事故,一次验收合格率100%,最终收获了包括全国“创新杯”最佳市政给排水BIM应用奖、全国“创新杯”优秀总承包BIM应用奖等30多个奖项。

BIM应用成果:工程采用全生命周期的BIM应用,充分发挥BIM技术的协同工作、多样式出图、碰撞检测、工程量统计、三维施工图纸、完善图库、虚拟漫游、辅助施工等功能,实现了BIM技术信息整合、数据共享方面的价值和优势。

BIM赋能,打造三维可视化数字水厂!
▲ 整体效果图

BIM赋能,打造三维可视化数字水厂!
▲ 管道碰撞检查

BIM赋能,打造三维可视化数字水厂!
▲ 虚拟漫游

▲ 施工流程模拟

▲ 运维管理系统


05 当前BIM技术应用推广仍存掣肘


一是现阶段应用受限,未发挥全部价值。

构建一个平台需要投入相当多的人力、物力、财力,而使用BIM软件的硬件也有相对高的要求,需要有专业人员对其进行日常维护。在水厂的建设过程中,各参建单位需要花大量的人力对每日的信息进行更新补充,形成大量的电子文档,然而这些电子只是以扫描件存在于云端服务器中,未能有效利用起来。

BIM应用目前主要集中于“碰撞检查”、“综合优化”、“虚拟施工”等,无法与水厂后续运营管理阶段的自动化控制、安保系统等进行结合,从项目全生命周期来看,应用率不高,仅停留在设计阶段与施工阶段。

如果将BIM贯穿于整个项目全生命周期的各个阶段,在水厂在完工后对整个水厂的运营管理数据进行汇总采集,搭载智慧水务运营系统,这样才能全面发挥BIM的建筑管理效益,打造数字化智慧水厂。
 
二是国家对BIM 技术逐步重视,但多数BIM项目仍停留在“翻模”水平。

BIM概念最早出现在国内是2012年,从出现至今一直在大力推广,为加快BIM在建筑行业中的发展,国家陆陆续续出台了《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》、《2016-2020 年建筑业信息化发展纲要》等诸多政策。

总体而言,国内的BIM应用尚处于初级阶段,多数仍停留在“翻模”水平,也就是设计人员完成二维平面设计,专门的建模人员机械转换为三维模型向业主推介的低级阶段。

如果采用正向设计,利用BIM相关软件直接进行三维设计,针对复杂的管线新改扩建工程,无论是否带有坡度设计,均可以高效应对,精准的完成管线综合设计,利用模型完成三维交付与二维出图,实现文件的集中管理及设计标准和规范的统一,这样才能充分利用BIM的先进性,真正做到节省工期、降低施工成本、提高项目质量。


编辑 | 秋月白

供稿 | 胡肖怡

版权归原作者所有,转载请注明来源!


目录