0 引言

随着电力行业的飞速发展，现有的离散信息管理方式已经不能满足电力工程项目实施的要求。实现对项目管理要素集成，对项目参与方集成，实现电力企业生产运营的现代化、电力管理的数字化已经迫在眉睫。数字化工程技术的应用是一个企业技术水平的体现，为了适应激烈的市场竞争，内蒙古京宁热电有限责任公司（以下简称京宁热电）将数字化工程技术的应用作为重要发展目标。

1 三维数字化工程技术

电厂数字化工程技术应用的核心在于将电厂设计、建设、运行全生命周期产生的大量数据进行标准化与数字化管理，解决信息孤岛问题，在同一平台实现各类型数据的集成应用。

以三维模型为数据集成载体的数字化工程技术，在模型中集成工程设备、设施的所有工程信息，通过数据管理平台将三维模型、图纸、工程建设施工文档、调试文档、运行过程中产生的资产管理及实时运行数据等进行集成化和关联性管理，从源头保证工程设备、设施信息数据的有效性和唯一性，实现设计期、建设期工程数据的有效利用，为电厂的运行维护提供精确完整的信息，提高企业信息化管理水平，降低企业运营成本^[1]。

2 项目实施

京宁热电2×350 MW供热机组工程地下管网建设项目采用PDMS三维模型设计平台，以图纸资料（包括设备厂家、设计院、施工单位及相关图纸资料）为基础，以现场实际建筑及设备为准，完成了地下管网范围内的智能化可编辑三维模型的建立；采用WIZ-GIS数据管理平台，实现了三维模型、工程项目图纸、项目设备设施工程信息的集成、关联检索等功能。

为保证项目能够有效开展，首先制订了项目应用流程，主要分为设计提资、数字化三维模型设计、碰撞检查、数据发布4个主要环节。各参与方指定项目接口人，按照图 1项目流程组织项目开展。

2.1 设计提资

业主根据实施团队提供的图纸资料需求清单，结合项目施工进度及设计院出图情况，向实施团队提资，由实施团队确认提资内容与需求清单的一致性，并及时反馈。

2.2 数字化三维模型设计 2.2.1 设计平台特点

PDMS三维模型设计平台作为主流的工程布置协同设计平台，具有以下特点。

（1）采用协同工作模式，所有专业在同一空间下建模，所有模型的数据在同一数据库中存储，协同工作方式简单直观。利用三维协同设计即时性的特点，各专业建模工程师可实时同步数据和实时查看所有专业的三维布置设计数据^[2-3]。

（2）数字化三维模型可实现工程设备设施的数字化、精细化和可视化，从而使设计数据通过数据管理平台实现工程信息集成。

（3）三维模型设计平台在操作的易用性上表现较为突出，特别是在管道等工艺系统的三维布置设计方面。

（4）具有高效率的多专业三维模型碰撞检查功能，能够实时发现各专业模型的碰撞问题，提高建模人员的沟通效率，及时纠正设计院施工图纸中的不足，避免施工过程中因碰撞和干涉导致的返工，提高设计质量，降低建造成本。

2.2.2 三维模型设计内容

京宁热电地下管网建设项目包括28个主要系统及厂区管井、道路、建筑物外形等，其中28个地下管网系统见表 1所示。

2.2.3 三维模型设计质量管理

为达到电厂精细化设计、施工、运维的目标，需确保三维模型在建模过程中的规范化。实施团队将项目应用需求作为项目规划的主要依据，进行规范化的项目规划和管理制度的制订^[4-5]。

2.2.3.1 项目管理方面

（1）搭建PDMS协同建模平台，保证整个项目的实施团队在统一的设计环境中开展工作。

（2）设定以AB坐标为基准的通用坐标系统，保证实施团队在同一个坐标系下开展三维建模工作，保证后续不同专业的三维模型同步后的一致性。

（3）建设项目级的设计基础数据库，针对地下管网建设项目，根据项目设计参考标准等资料，建立包括建筑、结构、工艺等专业的一整套基础数据库规范，以适应PDMS三维设计体系的建模机制，为后续全厂三维数字化模型的建立、材料统计以及维修改造奠定应用基础。

2.2.3.2 模型管理方面

（1）由于不同专业间相互利用对方模型时所需要的信息深度不同，为了更加有效地使用模型，实施团队对不同专业的三维模型进行了规范化管理，以便于各专业相互利用时有据可循。

（2）建立包括建筑、工艺、设备的一整套三维模型建模规范，以满足项目多专业协同设计的需要。

2.3 碰撞检查

厂区地下管网工艺系统布置错综复杂，三维综合碰撞检查是实现项目质量控制最有效的手段。京宁热电在项目开展过程中，陆续检查出134项碰撞（典型碰撞如图 2、图 3所示），根据实施团队发布的碰撞检查报告，定期召开项目协调会，及时解决碰撞以及不满足运维要求的问题，实现现场施工“零碰撞”“零返工”。

为配合施工进度要求，提前开展三维数字化建模，利用PDMS三维数字化模型进行碰撞检查，及时发现问题，及早与设计院以及现场施工单位进行沟通，纠正设计中的不足，避免施工过程中因碰撞导致返工，进一步提高了工程质量，降低了建造成本。

2.4 数据发布 2.4.1 项目数据发布内容

WIZ-GIS数据管理平台界面见图 4。实施团队每周发布项目数据至数据管理平台，供项目组审核。主要内容包括：

（1）三维模型及工程数据文件；

（2）最新一批的碰撞检查清单；

（3）碰撞检查统计总表；

（4）图纸需求清单；

（5）图纸接收情况总表。

2.4.2 碰撞检查结果审查

在建设单位、设计院和施工单位间快速共享与三维模型关联的设计信息和图纸，快速查找与碰撞关联的图纸和文件，通过可视化手段对施工进行指导。

2.4.3 数据关联检索

三维设计模型中所有设备、设施的工程信息（见表 2），关联图纸、文档都能够直观进行展示，并可以根据工程信息的类别将相同类别的数据进行分类展示，实现对地下管网设备、设施信息与图纸、工程文档等数据的关联检索。

3 应用效果

京宁热电将数字化工程技术应用于2×350 MW供热机组地下管网建设项目，利用三维模型准确确定地下管网系统的缺陷位置以及周围其他设施的情况，避免施工时造成不必要的损坏；通过三维模型还可以准确了解管道管材、管径，为检修准备工作提供准确的信息，大大缩短了检修时间。

4 结语

传统的二维设计手段，各专业设计人员不能有效沟通，且受二维设计空间的局限，提交的施工图纸在现场施工过程中不可避免地存在着差、漏、错、碰问题，甚至会对工期及费用造成较大的影响。二维向三维的数字化变革，使传统的设计理念发生了彻底改变，设计核心由图纸转化为三维模型，实现了二维平面设计向三维立体设计的转变，由以往的数据、图纸分离交付转化为三维图形和数据一体交付，由通过书面文字传递的协作方式转变为多专业面向同一三维模型、同一平台的作业方式。随着数字化三维技术的运用以及相关配套数据的不断完善，为电厂数字化管理和电力工程设计、施工、管理模式变革提供了技术手段。