BIM技术在数字孪生泵站中的应用.pdf

66DevelopmentResearch,2023，2 3(9):6 6-7 0.LIWenyu,ZHANGHangfan,LIUXizhu,et al.Application of BIM technology on digital twin pump stationJJ.Water Resources李汶谕，张航钒，刘喜珠，等.BIM技术在数字李生泵站中的应用 J.水利发展研究，2 0 2 3，2 3（9）：6 6-7 0.第2 3 卷水利发展研究2023年第9 期BIM技术在数字李生泵站中的应用李汶谕，张航钒，刘喜珠，袁东（山东省水利勘测设计院有限公司，山东济南250013)摘要：文章研究BIM技术在数字李生泵站工程上的应用，目的是探究如何利用BIM技术搭建泵站数字李生模型，以提高泵站工程运营效率和管理质量。介绍了BIM技术和数字李生技术的应用，并进一步讨论了两者之间的关键联系点。结合泵站工程特点，说明如何将BIM技术应用于泵站建设，并将BIM建模数据集成到数字李生模型中，以实现对泵站系统的数字化管理和优化。案例研究结果表明，BIM技术和数字李生技术的融合提升了泵站工程运维效率和质量。数字李生技术在泵站工程中有着广泛的应用前景，而BIM技术作为数字李生模型的重要组成部分，正成为提高泵站工程建设和运营管理质量的重要技术手段。关键词：BIM技术；数字李生；泵站工程；协同；运维管理doi:10.13928/ki.wrdr.2023.09.011开放科学（资源服务）标识码（OSID）：中图分类号：TV213.4文献标识码：B文章编号：1 6 7 1-1 4 0 8（2 0 2 3)0 9-0 0 6 6-0 5Application of BIM technology on digital twin pump stationLI Wenyu,ZHANG Hangfan,LIU Xizhu,YUAN Dong(Shandong Survey and Design Institute of Water Conservancy,Co.,Ltd.,Jinan250013,Shandong,China)Abstract:This article explores the application of BIM technology on the digital twin pump station project to improve opera-tion efficiency and management quality of pump station project.It introduces the applications of BIM technology and digitaltwin technology,and further discusses the key connection points between the two.Based on the characteristics of the pumpstation project,this article also discusses how to apply BIM technology to pump station construction and integrate BIM mod-eling data into the digital twin model to achieve digital management and optimization of the pump station system.The casestudy shows that the integration of BIM technology and digital twin technology improves the operation efficiency and qualityof pump station project.Digital twin technology has a broad application prospect in pump station project,and as an impor-tant component of the digital twin,BIM technology is becoming a critical technical means to improve the construction andoperation management quality of pump station projects.Keywords:BIM technology,digital twin,pump station project,collaboration,operation and maintenance management收稿日期：2 0 2 3-0 7-1 5作者简介：李汶谕（1 9 9 3 一），男，工程师，主要从事BIM设计及数字李生技术应用工作。E-mail：7 6 0 9 3 3 53 2 q q.c o m67二作交流近年来，随着信息技术的不断发展，传统工程建设和运营管理的方式越来越不能满足现代社会的需求，数字化应用成为现代工程管理的核心技术之一。数字李生技术作为数字化技术的一个重要分支，在工程建设与运维管理方面表现出了巨大的潜力。泵站作为水利工程的典型代表，其工程采用数字李生技术可以使其建设和运维更加高效便捷。在当前众多的关于数字李生技术的研究中，数字李生技术与BIM技术的融合也越来越密切。本研究旨在研究BIM技术在数字李生邓楼泵站工程上的应用，探索如何利用BIM技术结合数字李生技术以提高邓楼泵站工程的运维管理效率。本文结合前沿的数字李生技术和BIM技术展开讨论，注重实践与探索，为数字李生泵站工程的实际应用提供参考依据。1BIM技术的应用1.1BIM技术的主要特点BIM作为三维可视化信息模型，从项目前期规划、设计、施工直至运营管理都可实现有效的信息交换与共享，协调各方信息的一致性。它针对建筑工程的全周期管理，将建筑、施工和运营全过程都融入到一个模型中，支持多种与时间有关的分析和决策。BIM技术可以用一个三维模型展示物理模型和构造细节，同时集成了来自各种相关方的空间和时间数据，方便各利益相关者间的信息共享和协商，在建筑工程设计与建设过程中起到了非常重要的作用。BIM技术具有多个使用层次，包括3 D、4 D（时间）、5D（成本）、6 D（维护）和7 D（可持续性）等。由于BIM技术支持多个数据维度，因此可实现对建筑项目全过程的管理及优化，其细节和分析结果可以有效地支持设计师、施工方、业主等参与者进行决策，并且提高管理过程的效率和质量。BIM技术已被广泛应用在各种建筑工程中，包括公共建筑、商业建筑、桥梁、隧道、道路和基础设施等。例如，在工程设计阶段，BIM技术可以通过3 D建模帮助设计师和施工方理解设计视觉、布置和导航，预测并减少施工偏差。在工程建设过程中，BIM技术可以通过4 D建模来预测和规定施工时间和进度，提高施工效率，并避免误差。在工程维护和管理阶段，BIM技术可以通过6 D建模，为业主、运维方和共同所有者提供建筑资产数据，以便更有效地评估和规划维护工作。在现场管理方面，BIM技术可以通过安全模拟和现场预警机制来帮助施工人员更好地了解施工环境的风险因素，并根据需求进行调整，减少安全事故的发生。BIM技术对于建筑工程、施工和管理方面的全过程管理和协作有着非常重要的作用，是现代数字化建造技术的重要组成部分。在数字化建造实践中，BIM技术的应用比以往任何时候都更显得必要和重要。BIM技术的主要特点包括以下几个方面：（1）三维建模。通过三维建模的方式来描述工程建筑模型，将设计师所设计的建筑物通过3 D建模，分解为不同的建筑元素，并进行精细的构建和组合，提高设计效率，优化建筑结构，减少设计问题和错误，通过展示设计效果让客户更好的理解设计意图。（2）时间和成本管理。支持时间和成本方面的建模，通过模拟建筑工程整个项目的进展，尤其是施工计划，查看施工计划中的工作任务进展，了解整个项目的时间表。此外，将成本预算整合到建筑元素中，并根据设计方案的不同来预测设计方案的成本，从而有助于监控和评估建筑项目的成本。（3 信息共享。对于建造项目中的所有数据进行有效整合和处理，通过数据集中控制，让参与到建筑项目中的各方信息共享。提高项目的协同性，避免因为不同方面的数据不同步而导致工期延误等问题。（4）运行维护管理。对建筑项目的维护和管理进行模拟，并预测未来的工作量和维护成本，从而优化运营和维护计划，减少运营成本，提高建筑质量、管理效率和项目可持续性。1.2BIM技术的潜在风险BIM技术是实现数字李生的核心技术之一，能够消除在不同利益相关者之间共享数据的?余，一定程度上可提高设计方案和施工质量，简化工作流程，并减少项目成本和时间。但是，BIM技术的引人也面临一些挑战和风险。（1）需要更高的投入。为了获取系统化的输入和项目输出的最大化效益，需要为使用BIM技术进行培训、提供技术支持、软件升级等，这些都需要一定的投人，这样的投入可能会带来较大的68水利发展研究第2 3 卷2023年第9 期负担。（2）必须具备较强的技术能力。因为BIM技术包括多个数据层次且具有复杂性，设计师和工程师需要接受全面的培训，掌握BIM各层面的工作方法。对于少数缺乏技术和技能的员工，可能难以学习和掌握这些技术。（3）需要保持数据可靠和更新。如果数据没有及时更新或者出现错误，将会产生一些不良的影响。因此，需要不断地对数据进行更新、维护和备份，以保证数据的可靠性。（4）数字隐私和数据安全风险。在BIM技术的使用过程中，数据构成信息资产。然而，数据容易受到数据外泄、安全漏洞、网络攻击等威胁，因此，在使用BIM技术时要注意信息安全问题，采取相应的措施保障数据的安全性和隐私性。1.3BIM在泵站工程中的应用在泵站工程项目中，BIM技术的应用也极为广泛。泵站工程建设中通常涉及许多繁琐且重要的细节协调，而BIM技术则可以大大简化这一过程，并通过数字化展示3 D建模、4 D建模和6 D建模，更好地了解总体工程方案，协调和预测施工进度和维护信息，提高工程的管理效率和工程质量。此外，由于泵站工程的复杂性和工程安全问题，BIM技术在加强泵站工程的安全管理中也可发挥重要作用。应用BIM技术可以实现泵站的精细建模、实时监测和维护等工作。本文将重点探讨BIM在数字李生泵站工程中的应用。（1）应用BIM技术在数字李生泵站工程中构建精细的三维模型。实现对泵站设备、管线等信息的三维化建模，实现设备的覆盖度优化、管线优化布局。由于BIM技术能够动态呈现泵站的建筑、设备、管线等信息，使得数字李生模型可视化、更具有立体感，并能够实现对泵站的实时监测和维护，提高泵站的运行效率和安全性。（2）应用BIM技术在数字李生泵站工程中进行更加科学化的管理。帮助泵站管理人员实现对设备的全面监测，并结合数字李生模型的实时数据，提供科学决策支持。BIM技术的应用，使得泵站维护、应急处理等管理工作更加规范、系统，有助于泵站管理人员在数字李生模型中建立科学的管理原则，提高泵站管理的效率。（3）应用BIM技术在数字李生泵站工程中实现信息的一体化管理。在泵站各部位、系统、设备之间进行信息的无缝衔接，实现对泵站的维护、安全管理和运营效率的优化与提高。此外，还可以实现泵站管理信息的可视化与智慧化展示，提高数字李生泵站工程信息化的整体水平。2BIM和数字李生技术之间的关键联系点2.1BIM和数字李生技术的联系点BIM技术和数字李生技术是两个非常重要的技术，这两者都在数字领域中具有很大的优势和发展潜能，它们之间存在着许多关键联系点。（1)共同的技术基础。BIM技术和数字李生技术都是基于数字化技术的进步和发展而产生的，相当于一个基础理论和技术基础的共同体。BIM技术的基础是三维数字模型，数字李生技术的基础是以真实场景为基础的数字化模型。由于两项技术都能够对具体场景进行建模，借助数字化的手段精准表示现实，对于工程建设和运营过程中的准确性和高效性可提供有意义的帮助。（2）共同的数据标准。在BIM和数字李生技术中，数据标准的实现非常重要。BIM技术中采用IFC等多种数据格式用于数据共享。数字李生技术主要以云平台作为其基本的平台，可以通过开放API实现各种接口和云平台之间的数据交换，数据共享。BIM技术和数字李生技术采用的数据标准相当相似，这使得两者之间的策略、生成和共享数据的方法更加相似，产生更好的互补性和协同性。（3）共同的应用场景。BIM技术和数字李生技术的应用场景非常相似，两者均可用于工程的设计、施工和运营管理等多方面。比如，在水利工程方面，BIM技术可用于建筑物的建模、设计和施工阶段，数字李生技术可用于建筑物的运营和维护阶段。同时，两者都可应用于制造业中，以保证制造品质的准确性和一致性。（4）共同的协作效应。BIM技术和数字李生技术均可在不同的应用领域中产生协作效应。BIM技术在工程设计和施工过程中，可极大地提高不同利益相关者之间的数据交换和协作管理效率。数字李生技术可以帮助工程管理人员更好地进行工程各部分的日常管理和维护，提高不同效益相关方之间的数据交换和管理协作效果。两者的协作效应可以使69二作交流数据共享与协同管理变得更加容易，可以提高工作效率和客户满意度，降低工作成本和错误率。2.2实现数字李生所需的BIM数据数字李生是建立在BIM基础之上，以真实场景为基础的数字化模型，以实现物理系统和数字模型之间的互通性和互操作性。因此，数字李生的实现需要充分地考虑到BIM技术的应用。（1）工程的实时数据。工程的实时数据非常重要，这些数据可以与BIM数据相互融合，提高工程运营和维护效率。BIM数据中包含了工程的几何构造、物理特性、部件位置等信息，这些数据可以用来支持数字李生技术所需的实时数据采集、处理和分析，通过BIM数据建立数字李生的数据底板，实现工程的数字化全流程管理和控制，提高工程全生命周期中的效益和利用率。（2)工程的运行历史数据。在数字李生技术中，工程的运行历史数据也是非常重要的，这些数据可以支持数字李生技术的智能分析和决策。BIM技术可以提供工程的历史使用记录、设备发生故障和维修记录、能源使用情况等数据，这些数据为数字李生技术提供了有用的信息，帮助数字李生模型更好地实现预测和优化。利用BIM技术记录的历史数据进行模拟，可以复现工程历史运行状态，通过与实际效果的比对验证数字李生模型的准确性和可靠性。（3）建筑物的结构和构件信息。BIM技术生成的结构和构件信息的三维数据，可以帮助数字李生模型建立有效的建筑物结构模型和位置模型，这些模型可以用来跟踪并分析工程的整体使用状况和运行状态。通过BIM数据的采集，数字李生技术可以做到实时监控不同构件的状态，以保证建筑物的安全。建筑物的结构和构件信息可以在数字李生技术中作为重要的监控、管理和维护指标，帮助预测可能的故障和不合理的使用状态，以实现建筑物的安全、资源和能效管理。（4）设备和系统信息。BIM数据为数字李生技术提供设备和系统信息的三维数据，可以更好地支持数字李生模型的构建和优化。利用BIM技术采集的设备和系统数据，数字李生技术能够实时监控建筑物的运行状况。通过数字李生技术对上述设备和系统的可视性追踪，可以帮助维修人员快速发现故障，提高维修效率和质量。这些信息将为数字李生技术的应用提供丰富的数据真实性和可用性，从而提高在实际使用中的有效性。（5）扫描数据。通过现场的扫描或激光测量可以获得工程的实际数据信息，这些扫描数据可以用于数字李生技术的建模和染。BIM技术也可以用来支持扫描数据的加工和处理，获得更加精准和可靠的工程数据。获取扫描数据可以有效地补充工程数字化模型的缺陷和数据不准确的问题，从而提高数字李生技术的应用效果和精准性。对于实体工程进行扫描或激光测量，然后将扫描数据与BIM数据融合，可得到更加全面、清晰和准确的数字化模型。在总体上考虑，数字李生技术可以使用BIM数据到工程整个生命周期的有用数据底板，实现真实场景与数字模型之间的互通和互操作性，为数字化模型处理提供更好的创新空间。数字李生技术所需的BIM数据可以在数字化建模和实际使用历程中被广泛使用，从而有效地指导建筑物的运营和维护工作，提高建筑物的过程效率和经济效益。2.3BIM与数字李生技术的信息整合BIM技术和数字李生技术可以互为补充，共同完成对工程的数字化处理，实现数字化模型中真实场景的转化。BIM技术和数字李生技术的信息整合是两个互相联系的过程，一起应用实现对建筑物的全生命周期的数字化管理。（1）整合工程信息。BIM技术可以被用来建立三维数字模型，这个模型包含建筑物的几何形状、物理特性、部件位置等信息。数字李生技术可以在此模型上加入工程的使用、运行、维护等其他方面数据，综合其与实际工程之间的连接关系。这些额外的数据可以通过数字李生技术整合现实工程的各个方面，进行真正的数字李生建模，实现工程的真实场景与数字模型转化，（2）整合工程历史数据。利用BIM技术整合工程的历史数据，包括设计、建造和使用历史记录、设备故障、维修记录、能源使用情况等。数字李生技术结合BIM应用进行这些历史数据与实时数据整合，以建立更全面、更细致和更可靠的工程数字化模型，并利用历史数据进行分析和模拟，预测在未来可能会发生的故障和不合理的使用状态，也可以将历史数据与实时数据结合，以改进工程的运营和维护，提高经济效益和效率。70韩丽宇）（责任编辑第2 3 卷水利发展研究2023 年第9 期（3）整合设备和系统信息。BIM技术提供了三维数据，利用它可以获得工程的设备和系统信息，包括能源管理、设备安全运行监测、照明系统等等。数字李生技术可以在此数据上添加与工程现实状态对应的设备和系统信息，建立数字李生模型系统，实现数字李生技术对于设备和系统设施的优化管理，提高工程的运营效率和可持续性。（4）整合扫描数据。BIM+三维扫描技术是近几年经专家学者认证的比较值得推荐的技术，在文物保护、三维重建等领域有着越来越广泛的应用。通过扫描或激光测量的方式可以获得现场实体工程的数据，将三维实体全方位的数据信息采集到存储器。数字李生技术可以结合BIM技术中的数据与扫描数据进行整合，以建立具有高精度的工程数字化模型；也可以利用扫描数据支持工程维护和管理，使用图像染功能和实时分析和决策功能进行数据的管理和应用。3BIM技术在数字李生泵站中的应用前景泵站是水利工程的重要组成部分，BIM技术在数字李生泵站中的应用将为泵站的建设、管理和维护提供一种新思路。从技术发展的角度来看，BIM技术在数字李生泵站中的应用前景十分广阔，BIM技术的发展越来越成熟，泵站数字李生平台可以更准确、更全面地反映泵站的现在和未来，从而更好地提高泵站运维管理水平，提供更好的泵站可视化展示。首先，BIM技术在泵站数字李生中的应用，有助于提高泵站的运维管理水平。通过BIM模型在数字李生平台中的应用，泵站管理人员可以实时监测泵站设备的工作状态、维护记录等信息，及时发现问题并采取措施：在数字李生平台中借助BIM模型可精确定位故障点，提高维修效率，减少停机时间；根据数字李生平台中的数据进行维护计划的优化，提高维护效果。通过BIM技术的应用，可以优化泵站的运行过程，提高泵站的效率，并能够提前预测设备故障，避免可能发生的事故，提高泵站的运维管理水平。此外，BIM技术的应用可以提供可视化效果，使泵站运维管理更加直观、便捷。通过BIM技术，可以在泵站数字李生平台中呈现逼真的三维视图，用户可以通过虚拟导航、缩放、旋转等操作，自由地查看泵站的各个细节和部位。这样的可视化效果使得泵站管理人员可以更直观地了解泵站的整体情况，优化维护和管理策略，提高泵站运维管理的便捷性和准确性。参考文献：1袁志美，周兰庭，徐长华基于BIM的泵站施工安全风险辨识与应用 J排灌机械工程学报，2 0 2 0，3 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