J. Intell. Constr.：水利水电工程 BIM（HydroBIM）综合管控平台—数字化设计、智能化建设和智能化运营

文献速读

J. Intell. Constr.：水利水电工程 BIM（HydroBIM）综合管控平台—数字化设计、智能化建设和智能化运营

题目

HydroBIM—Digital design, intelligent construction, and smart operation

水利水电工程 BIM（HydroBIM）综合管控平台 — 数字化设计、智能化建设和智能化运营

关键词

水利水电工程；生命周期；建筑信息模型（BIM）；数字化设计；智能施工；智能运行

来源

出版年份：2023年

来源：Journal of Intelligent Construction

课题组：中国工程院张宗亮院士

研究背景

水电工程建设中的关键问题在于如何提高水电枢纽建筑的设计效率，推动智能化在工程建设和运行管理中应用。其中，水电工程建设主要面临多专业协作困难、多方协同工作效率低下等挑战。源于美国的建筑信息模型（BIM）技术已在我国水利水电工程行业得到广泛应用。近年来，学者们一直在探索 BIM 在水利水电工程各阶段（规划设计、施工和运行管理等）的协同工作。例如，使用三维建模技术实现建筑材料可视化、通过实时监控采集工程业务信息和数据等。BIM 技术在提高水利水电工程设计、施工和运行管理的效率和质量方面展现出巨大潜力。

研究出发点

当前我国水利水电工程已从传统的设计、施工、运行独立进行的建设模式转变为基于 BIM 技术的数字化设计、智能化施工和智能化运营新模式。该模式可对水利水电工程进行集成控制。然而，当前我国尚未建立基于 BIM 技术的数字化设计、智能化施工和智能化运营系统。

研究内容

本文将建筑信息模型（BIM）技术与地理信息系统（GIS）、计算机辅助工程（CAE）、物联网（IoT）、人工智能（AI）等技术相结合，提出了一种基于BIM的数字化设计、智能化施工和智能化运营的技术体系架构。所提出的系统包括：基于 BIM 的多专业正向协同设计方法、基于 BIM 的工程施工管理模型、基于实测安全信息和施工的实时安全分析与评价技术系统。此外，本文开发了水电工程 BIM（HydroBIM）综合管控平台。

图1 HydroBIM的核心概念

图2水电工程规划设计、工程施工、运行管理一体化解决方案

图3 水利水电工程管理系统和 HydroBIM 集成管控平台功能（RFID：射频识别装置；GPS：全球定位系统；CFD：计算流体力学）

图4 HydroBIM-协同设计与分析集成（RCC：碾压混凝土）

图5 HydroBIM-工程建设管理信息平台

图6 HydroBIM-大坝安全运行管理

图7 枢纽布置方案三维可视化模拟

图8 三维数值模拟

图9 三维可视化模拟与优化

图10 枢纽区域地质信息模型

图11 BIM 在该技术中的应用示例

图12 大坝材料运输轨迹监测

图13 坝面碾压过程信息实时监控系统

图14 安全评价与预警管理信息系统

主要结论

本文基于自主开发的水电工程 BIM（HydroBIM）综合管控平台，提出了一种综合的的数字化设计、智能化建设和智能化运营水电工程方法。研发并应用了HydroBIM技术系统、标准体系、IFC数据标准、GeoBIM 三维地质建模软件、协同设计和分析集成平台、工程建设管理系统、大坝安全运营管理信息平台以及全生命周期HydroBIM控制平台。主要结论如下：

HydroBIM系列系统平台可显著提高各参与方的协同作业能力、工作效率和信息集成度，并保障水电工程生命周期的质量和安全。此外，应进一步发掘人工智能（AI）、知识图谱、数字孪生、虚拟现实（VR）、区块链、元宇宙等新兴技术的潜力，以创新水利行业的工作模式并提高其工作效率。总而言之，HydroBIM系统平台代表了一种有前景的水电工程数字化转型方法，具有极大的发展和应用前景。