三維數(shù)字化技術在質量管理中應用初探

三維數(shù)字化技術在質量管理中應用初探

中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司，江蘇南京211100Summary隨著智能電網(wǎng)和數(shù)字電網(wǎng)的提出，三維數(shù)字化技術正逐步應用到變電站工程建設全過程中，對工程的全壽命周期管理起到非常重要的作用。本文主要探討三維數(shù)字化技術對于變電站建設全過程質量管理的意義。Keys：智能電網(wǎng)；三維數(shù)字化技術；全過程質量管理：TU3：A：1引言隨著我國經濟的持續(xù)高速發(fā)展，對電網(wǎng)的建設速度及技術水平提出了更高的要求。電網(wǎng)建設遵循“數(shù)字化電網(wǎng)”的建設理念正逐步成為全行業(yè)的共識[1]?！皵?shù)字化電網(wǎng)”建設理念的核心為“三維數(shù)字化技術”。三維數(shù)字化應用于變電站工程全壽命周期管理中，可以顯著提高變電站建設全過程的質量管控[2]。2規(guī)劃設計階段2.1專業(yè)協(xié)同質量控制三維設計軟件平臺作為三維數(shù)字化技術的重要應用，其三維協(xié)同設計管理平臺模塊，可有效確保工程各專業(yè)之間配合和溝通的質量，使整個設計過程完整、流暢[3]。以變電站設計為例，各專業(yè)通過三維協(xié)同設計管理平臺開展協(xié)同設計，所有專業(yè)相關模型實時更新，保證各專業(yè)間設計方案和設計人員設計意圖實時保持一致，有效提高專業(yè)協(xié)調質量。圖2-1所示為某工程工藝專業(yè)和建筑專業(yè)三維協(xié)同配合的成果。圖2-1工藝專業(yè)和建筑專業(yè)三維協(xié)同配合成果2.2設計成品質量控制（一）碰撞檢查質量控制傳統(tǒng)二維設計平臺，在處理空間距離及碰撞問題，尤其面對異形復雜空間時，其處理難度、準確度、復雜度將大為增加，同時其設計意圖展示也更為困難。三維設計軟件平臺因其可視化、實體化的特點，在處理空間距離及碰撞問題，提高設計成品質量方面具有顯著的優(yōu)勢。例如利用三維軟件平臺的碰撞校驗功能，對水工、暖通及電纜進行三維精細化布置，路徑可視，實時碰撞預檢，提升設計效率，同時避免現(xiàn)場返工。如圖2-2所示。圖2-2碰撞檢查質量控制（二）圖紙成品質量控制在三維軟件平臺中，所有圖紙均通過三維軟件剖切得到，圖紙與三維模型保持實時聯(lián)動。三維設計基于底層數(shù)據(jù)庫驅動，圖形、數(shù)據(jù)同步實時更新，具有關聯(lián)性，可確保同一元素在不同圖紙中的唯一性，從而使得設計成品優(yōu)良率100%。3建設實施階段應用三維數(shù)字化技術，預先對建造過程進行三維數(shù)字化模擬，并把屬性、時間、技術參數(shù)、管理要求等信息維度附加到數(shù)字化模型中，形成完整的多維施工模型，可有效提高建設實施階段的建設質量。3.1施工組織質量控制在施工組織設計時，需要尋找最佳的施工方法、組織計劃。施工現(xiàn)場的平面布置圖作為施工組織設計的重要部分，對施工質量控制具有關鍵作用。利用三維數(shù)字化技術，導入項目現(xiàn)場三維地形，提前策劃整個現(xiàn)場的道路標高系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、塔吊、施工升降機等其他臨建設施的布置位置。同時，三維數(shù)字化技術可實現(xiàn)施工階段場地的動態(tài)管理，分施工階段對場內布置進行提前策劃和轉換預演，找出最優(yōu)布置方案，提高場地使用效率及工程質量。圖3-1某工程施工組織模擬3.2施工方案質量控制三維數(shù)字化技術能夠將施工方案進行模擬對比，為選取符合實際情況的施工方案提供決策依據(jù)。以模架施工方案為例，由于其體系復雜，難以用口頭敘述和二維平面的形式向工人闡述該分部工程施工方案的技術控制要點、難點。三維數(shù)字化技術可以直觀清晰地發(fā)現(xiàn)模架施工作業(yè)的難點和危險源，為制定相應的施工方案提供可靠依據(jù)，有效提高施工方案的質量與安全性。3.3施工過程質量控制三維GIS技術作為三維數(shù)字化技術的重要應用，將三維GIS技術與三維設計軟件技術融合，能夠形成一套三維數(shù)字化智能施工過程管理監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于實景模型的三維GIS與三維設計模型融合對比分析，能夠深度優(yōu)化施工管理，實現(xiàn)對施工期間施工進度、施工質量等全方位監(jiān)管。（一）施工進度監(jiān)管三維GIS技術通過定期采集三維實景模型，一站式三維全景制作還原真實工程現(xiàn)場，各期數(shù)據(jù)疊加，立體見證工程“從無到有”的成長。（二）隱蔽工程監(jiān)管變電站建設過程中，隱蔽工程主要有：一、基礎制作包括基礎開挖、澆筑等；二、電纜敷設，包括敷設情況、防護措施以及電纜頭制作等。隱蔽工程由于被后續(xù)的施工過程覆蓋，其工程質量管理是一次性的，后期難以進行追溯，如未能正確處理，將對項目的進度和質量安全埋下隱患。三維GIS技術通過高精度的無人機和三維激光掃描可以高效地獲取施工現(xiàn)場的現(xiàn)狀，實現(xiàn)全局可視化三維實景，讓隱蔽工程實現(xiàn)全過程監(jiān)管。（三）施工質量監(jiān)管基于三維GIS技術，通過三維激光掃描生成的實景模型可以實現(xiàn)5mm級別的精準量測，施工關鍵節(jié)點可應用此技術監(jiān)測工程質量。比如鋼結構吊裝過程，可以將三維設計模型與三維GIS的實際建造點云數(shù)據(jù)進行疊加，最終通過數(shù)據(jù)分析軟件對兩者進行符合度偏差分析，從而判定施工質量。4運維管理階段在三維模型數(shù)據(jù)的基礎上，集成現(xiàn)場運維的實時運行數(shù)據(jù)，通過開發(fā)“變電站三維模型實時信息集成系統(tǒng)”等運維管理實時數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)設計、施工階段的三維模型在運行階段的應用拓展。三維數(shù)字化運維管理平臺可以實現(xiàn)：①在三維可視化環(huán)境中查詢設備、線路等靜態(tài)及動態(tài)運行參數(shù)；②展示設備的實時狀態(tài)及歷史階段參數(shù)；③關注的設備及主要運行參數(shù)超過設定閾值時，可高亮顯示報警；④可視化界面、設備配置、參數(shù)配置、閾值配置、歷史記錄等均可根據(jù)用戶需求調整。5結論針對目前“數(shù)字化電網(wǎng)”的建設理念的日益興起，本文認為通過將三維數(shù)字化技術應用于變電站工程全壽命周期管理中，對于降低變工程建設投資，提升工程建設全過程質量管理具有十分重要的意義。Reference[1]唐躍中,邵志奇,郭創(chuàng)新,等.數(shù)字化電網(wǎng)體系結構[J].電力自動化設備,2009,29(6):115-118.[2]吳江.全