基于信息化技术的输变电工程智能化算量

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1 引言

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是指通过对工程项目几何、属性、材质等数据的提取和集成，创建并利用数字化模型，对在建项目的设计、施工、运维等全过程进行管理和优化的方法和技术[1]。BIM技术不仅可用于三维建模和建筑性能分析，也可用于施工指导、造价管控等，在项目的全寿命周期中都具有广泛的运用。

造价管控是BIM应用的重点，也是基于BIM 的建设工程项目的重要环节。王广斌等（2009）提出了基于BIM技术的工程项目成本核算理论[2]。林韩涵等（2015）通过分析并改进Revit中的工程量计算规则，开发出附加在Revit中的算量软件，并能够输出符合我国清单规范的构件工程量[3]。总体而言，从理论到实践，现有基于BIM技术进行造价管控的研究已经形成了一个较为完善的体系。

输变电工程投资规模大、施工难度高，其造价不仅涉及一般民用建筑，还包括发电工程和变配电工程等专业知识[4]。刘睿等（2015）通过问卷调研，得出BIM技术在电力工程造价领域应用推广的关键成功因素是BIM造价软件的功能、推广所需的环境支撑和实施所需的条件支撑[5]。许燕（2015）和刘宏志等（2016）通过分析BIM技术在输变电工程中应用的可行性，制定了推广策略[5][6]。目前，BIM技术在输变电工程造价领域的应用还处在探索阶段，相关研究还有待深入。

本文基于Revit与BSL软件，以我国电力建设工程预算定额计算规则为依据，通过建立两种软件之间的数据映射，实现输变电工程量在BSL中的自动化计量，最终提高输变电工程造价的效率和准确性。

2 工程算量问题分析

Revit是国内广泛应用的算量软件，工程量的提取具有非常高的精度，但体积扣减规则和明细表功能不符合我国清单计价规范要求。并且输变电工程定额子目内容繁多、工程量计算复杂，Revit中又缺乏相应的电气设备族库，试图内嵌电力定额计算规则到Revit模型中存在不小的难度[5]。

本文采取了基于Revit平台的电力工程量3D计算软件BSL。该软件专为电力行业研发，符合《电力建设工程预算定额》（2013年版）、《国家电网公司输变电工程工程量清单计价规范》（2014年版）和《国家建筑标准设计图集》（11G101标准）对于工程量计算的规定和要求。与传统算量软件相比，BSL可直接导入输变电工程Revit模型，无需二次翻模，不存在数据转换问题。并且通过向BSL中映射Revit模型的属性信息，可实现模型导入后的智能化算量，有效提升输变电工程算量效率与管理水平。

3 基于Revit与BSL的输变电工程智能化算量框架

3.1 建设工程项目智能化化算量实现方案

建设工程项目造价主要分为两个过程，首先是工程量计量，其次是基于工程量计量结果的工程计价。工程量计量不仅是工程计价的基础，也是工程造价计算结果是否准确的关键。目前，基于BIM平台的工程量计量设计方案是BIM在建设工程造价领域应用推广最理想的方案，也是其最终要实现的目标。具体实现思路是首先建立BIM工程模型，其次利用BIM技术提取工程量，并通过将提取到的工程量导入到造价软件中，实现工程造价的计算。

在本文中，Revit族库是后期利用BSL软件实现自动化算量的基础。因此，首先可利用Revit软件创建适用于我国输变电工程造价标准的BIM模型以及对各族库添加特有的参数信息，接着导入电力工程量自动化计算软件BSL便可直接获取BIM模型的各类信息，从而依据一定的规则实现输变电工程的自动化算量。

3.2 BSL软件的自动化算量实现框架

利用Revit创建完成输变电工程BIM模型后，为了实现BSL软件的自动化算量，需要将Revit模型的属性信息，包括轴网信息、标高信息以及各图元的名称、几何和参数化信息等，按照一定的映射规则导入BSL软件中。其中几何信息表示图元的长宽高等尺寸数据，参数化信息表示图元的钢筋配筋、做法和材质数据等。Revit模型的轴网信息、标高信息以及各图元的名称、几何信息向BSL软件中的映射保证了二者建模数据的一致性。各图元的参数化信息向BSL软件中的映射保证了工程算量数据的一致性。

4 基于Revit与BSL的输变电工程智能化算量信息构建

4.1 BSL的算量模块

BSL软件主要包括四大算量模块：图形抽筋、土建、钢构和装修算量模块。各模块包含的构件或工程类别如下表所示。同一模块内的构件或工程在进行算量时所需的属性信息大致相同，因此Revit向BSL映射的信息设置规范和逻辑规范也基本相同。

表1 BSL算量模块明细

4.2 属性信息设置和映射流程

Revit中缺少针对各类图元的工程计量信息，但其自带的“共享参数”功能可以弥补这一缺陷。该功能可以为各类图元添加尚未定义的属性信息，同时此类共享参数可以在明细表中予以计量。因此，为了使Revit模型中有关算量的信息与BSL保持一致，可利用Revit的“共享参数”功能，进行属性信息的设置。基本的设置和映射流程如图1所示：

图1 信息设置和映射流程

4.3 示例

以下以图形抽筋算量模块中的框柱构件为例说明输变电工程Revit模型算量的属性信息设置规则以及与BSL软件中相同图元的映射规则。

根据《电力建设工程预算定额计算规则（2013年版）》，框柱在进行图形抽筋算量时所需的属性信息如下表所示：

表2 框柱构件的属性信息

(1) 直接添加名称、截面宽、截面高、顶标高、底标高信息

在Revit中打开框柱构件的编辑类型，重命名该构件为“KZ-1”；设置尺寸标注，其中“b”与BSL软件中“截面宽（B边）”对应，“h”与“截面高（H边）”对应；在Revit中，框柱构件的属性窗口已包括底部标高、底部偏移、顶部标高和顶部偏移等信息，因此只需将这些信息映射到BSL中，其规则为：“底部标高+底部偏移”对应BSL中的“底标高”，“顶部标高+顶部偏移”对应“顶标高”。

(2) 添加共享参数

框柱构件的全部纵筋、角筋、B边一侧中部筋、H边一侧中部筋、箍筋、肢数等信息在Revit模型中并不存在，因此利用“共享参数”功能添加。

i.创建共享参数文件及新参数组

点击管理选项卡中的共享参数命令，创建“输变电工程自动化算量”文件，用以存放输变电工程中为各图元添加的所有共享参数信息。其次，在该文件下新建新参数组并命名为“柱”，用以归类框柱信息。

图2 创建共享参数文件

ii.创建属性信息

以角筋为例，点击新建按钮，在弹出的对话框中依次输入名称、规程和参数类型。至此，角筋的共享参数创建完成。重复以上步骤，创建其余属性信息。

图3 创建角筋的属性信息

iii.添加共享参数至项目中

点击管理选项卡中的项目参数命令，在参数属性界面选择共享参数并点击选择按钮，在弹出的共享参数对话框中选择需要添加的参数组及其中参数。此处以添加“B侧一边中部筋”为例，如图4所示。确定后，选择为实例参数，参数分组方式为“钢筋集”，同时在类别中勾选所添加共享参数族的类别，此处框柱勾选为“结构柱”类别，如图5所示。以此类推，将其他属性信息添加到结构柱中。至此，框柱构件的共享参数添加完成。

图4 添加参数组及其中参数

图5 参数数据及类别设置

5 应用分析

为了验证本文提出的基于信息化技术的输变电工程智能化算量方案的效果，采用扬州某变电站工程进行计量。本工程有继电器小室3座，主控通信楼1座，为框架结构，总建筑面积1495.3m2。针对该工程中的主控通信楼，依次进行建模、属性信息输入、导入BSL自动化算量。

首先依据已有的工程图纸在Revit中进行建模并添加相关属性信息。其次导入BSL进行智能化算量。两种软件之间的映射规则可在BSL中查看，如图6所示。

图6 Revit与BSL的映射规则

点击汇总计算，BSL即可自动生成符合电力工程量计算规范的构件计算表，其中土建部分的定额工程量构件计算表如图7所示。由于Revit具有很高的工程量提取精度，配以符合我国规范的映射规则，即可实现BSL准确、快速的工程量提取。

图7 土建部分定额工程量

6 结论

本文借助于Revit以及电力工程量专业计量软件BSL，通过两种软件之间的信息映射，实现了输变电工程工程量的快速自动化提取，提高了输变电工程量计算的效率与准确性，降低了电力企业的造价管理成本与预算风险，并为BIM技术在输变电工程造价管控中的应用提供了新的思路。未来，基于本文方案导出的工程量可通过构件编码匹配自动套取定额进行组价，实现输变电工程的自动化计量计价，为推动基于BIM的输变电工程全寿命周期造价管控提供良好的实验基础。