三維數(shù)字化技術(shù)在質(zhì)量管理中應(yīng)用初探

三維數(shù)字化技術(shù)在質(zhì)量管理中應(yīng)用初探

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計(jì)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(shù)正逐步應(yīng)用到變電站工程建設(shè)全過(guò)程中，對(duì)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(shù)對(duì)于變電站建設(shè)全過(guò)程質(zhì)量管理的意義。Keys：智能電網(wǎng)；三維數(shù)字化技術(shù)；全過(guò)程質(zhì)量管理：TU3：A：1引言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)的建設(shè)速度及技術(shù)水平提出了更高的要求。電網(wǎng)建設(shè)遵循“數(shù)字化電網(wǎng)”的建設(shè)理念正逐步成為全行業(yè)的共識(shí)[1]?！皵?shù)字化電網(wǎng)”建設(shè)理念的核心為“三維數(shù)字化技術(shù)”。三維數(shù)字化應(yīng)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(shè)全過(guò)程的質(zhì)量管控[2]。2規(guī)劃設(shè)計(jì)階段2.1專(zhuān)業(yè)協(xié)同質(zhì)量控制三維設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)作為三維數(shù)字化技術(shù)的重要應(yīng)用，其三維協(xié)同設(shè)計(jì)管理平臺(tái)模塊，可有效確保工程各專(zhuān)業(yè)之間配合和溝通的質(zhì)量，使整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程完整、流暢[3]。以變電站設(shè)計(jì)為例，各專(zhuān)業(yè)通過(guò)三維協(xié)同設(shè)計(jì)管理平臺(tái)開(kāi)展協(xié)同設(shè)計(jì)，所有專(zhuān)業(yè)相關(guān)模型實(shí)時(shí)更新，保證各專(zhuān)業(yè)間設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)意圖實(shí)時(shí)保持一致，有效提高專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)質(zhì)量。圖2-1所示為某工程工藝專(zhuān)業(yè)和建筑專(zhuān)業(yè)三維協(xié)同配合的成果。圖2-1工藝專(zhuān)業(yè)和建筑專(zhuān)業(yè)三維協(xié)同配合成果2.2設(shè)計(jì)成品質(zhì)量控制（一）碰撞檢查質(zhì)量控制傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)平臺(tái)，在處理空間距離及碰撞問(wèn)題，尤其面對(duì)異形復(fù)雜空間時(shí)，其處理難度、準(zhǔn)確度、復(fù)雜度將大為增加，同時(shí)其設(shè)計(jì)意圖展示也更為困難。三維設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)因其可視化、實(shí)體化的特點(diǎn)，在處理空間距離及碰撞問(wèn)題，提高設(shè)計(jì)成品質(zhì)量方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。例如利用三維軟件平臺(tái)的碰撞校驗(yàn)功能，對(duì)水工、暖通及電纜進(jìn)行三維精細(xì)化布置，路徑可視，實(shí)時(shí)碰撞預(yù)檢，提升設(shè)計(jì)效率，同時(shí)避免現(xiàn)場(chǎng)返工。如圖2-2所示。圖2-2碰撞檢查質(zhì)量控制（二）圖紙成品質(zhì)量控制在三維軟件平臺(tái)中，所有圖紙均通過(guò)三維軟件剖切得到，圖紙與三維模型保持實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)。三維設(shè)計(jì)基于底層數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)，圖形、數(shù)據(jù)同步實(shí)時(shí)更新，具有關(guān)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(shè)計(jì)成品優(yōu)良率100%。3建設(shè)實(shí)施階段應(yīng)用三維數(shù)字化技術(shù)，預(yù)先對(duì)建造過(guò)程進(jìn)行三維數(shù)字化模擬，并把屬性、時(shí)間、技術(shù)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(shè)實(shí)施階段的建設(shè)質(zhì)量。3.1施工組織質(zhì)量控制在施工組織設(shè)計(jì)時(shí)，需要尋找最佳的施工方法、組織計(jì)劃。施工現(xiàn)場(chǎng)的平面布置圖作為施工組織設(shè)計(jì)的重要部分，對(duì)施工質(zhì)量控制具有關(guān)鍵作用。利用三維數(shù)字化技術(shù)，導(dǎo)入項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)三維地形，提前策劃整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的道路標(biāo)高系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、塔吊、施工升降機(jī)等其他臨建設(shè)施的布置位置。同時(shí)，三維數(shù)字化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)施工階段場(chǎng)地的動(dòng)態(tài)管理，分施工階段對(duì)場(chǎng)內(nèi)布置進(jìn)行提前策劃和轉(zhuǎn)換預(yù)演，找出最優(yōu)布置方案，提高場(chǎng)地使用效率及工程質(zhì)量。圖3-1某工程施工組織模擬3.2施工方案質(zhì)量控制三維數(shù)字化技術(shù)能夠?qū)⑹┕し桨高M(jìn)行模擬對(duì)比，為選取符合實(shí)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(fù)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(shù)控制要點(diǎn)、難點(diǎn)。三維數(shù)字化技術(shù)可以直觀清晰地發(fā)現(xiàn)模架施工作業(yè)的難點(diǎn)和危險(xiǎn)源，為制定相應(yīng)的施工方案提供可靠依據(jù)，有效提高施工方案的質(zhì)量與安全性。3.3施工過(guò)程質(zhì)量控制三維GIS技術(shù)作為三維數(shù)字化技術(shù)的重要應(yīng)用，將三維GIS技術(shù)與三維設(shè)計(jì)軟件技術(shù)融合，能夠形成一套三維數(shù)字化智能施工過(guò)程管理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于實(shí)景模型的三維GIS與三維設(shè)計(jì)模型融合對(duì)比分析，能夠深度優(yōu)化施工管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工期間施工進(jìn)度、施工質(zhì)量等全方位監(jiān)管。（一）施工進(jìn)度監(jiān)管三維GIS技術(shù)通過(guò)定期采集三維實(shí)景模型，一站式三維全景制作還原真實(shí)工程現(xiàn)場(chǎng)，各期數(shù)據(jù)疊加，立體見(jiàn)證工程“從無(wú)到有”的成長(zhǎng)。（二）隱蔽工程監(jiān)管變電站建設(shè)過(guò)程中，隱蔽工程主要有：一、基礎(chǔ)制作包括基礎(chǔ)開(kāi)挖、澆筑等；二、電纜敷設(shè)，包括敷設(shè)情況、防護(hù)措施以及電纜頭制作等。隱蔽工程由于被后續(xù)的施工過(guò)程覆蓋，其工程質(zhì)量管理是一次性的，后期難以進(jìn)行追溯，如未能正確處理，將對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)度和質(zhì)量安全埋下隱患。三維GIS技術(shù)通過(guò)高精度的無(wú)人機(jī)和三維激光掃描可以高效地獲取施工現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)全局可視化三維實(shí)景，讓隱蔽工程實(shí)現(xiàn)全過(guò)程監(jiān)管。（三）施工質(zhì)量監(jiān)管基于三維GIS技術(shù)，通過(guò)三維激光掃描生成的實(shí)景模型可以實(shí)現(xiàn)5mm級(jí)別的精準(zhǔn)量測(cè)，施工關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)可應(yīng)用此技術(shù)監(jiān)測(cè)工程質(zhì)量。比如鋼結(jié)構(gòu)吊裝過(guò)程，可以將三維設(shè)計(jì)模型與三維GIS的實(shí)際建造點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，最終通過(guò)數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)兩者進(jìn)行符合度偏差分析，從而判定施工質(zhì)量。4運(yùn)維管理階段在三維模型數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，集成現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)開(kāi)發(fā)“變電站三維模型實(shí)時(shí)信息集成系統(tǒng)”等運(yùn)維管理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)、施工階段的三維模型在運(yùn)行階段的應(yīng)用拓展。三維數(shù)字化運(yùn)維管理平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)：①在三維可視化環(huán)境中查詢(xún)?cè)O(shè)備、線路等靜態(tài)及動(dòng)態(tài)運(yùn)行參數(shù)；②展示設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)及歷史階段參數(shù)；③關(guān)注的設(shè)備及主要運(yùn)行參數(shù)超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)，可高亮顯示報(bào)警；④可視化界面、設(shè)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(diào)整。5結(jié)論針對(duì)目前“數(shù)字化電網(wǎng)”的建設(shè)理念的日益興起，本文認(rèn)為通過(guò)將三維數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于變電站工程全壽命周期管理中，對(duì)于降低變工程建設(shè)投資，提升工程建設(shè)全過(guò)程質(zhì)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(jié)構(gòu)[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2009,29(6):115-118.[2]吳江.全