水利水電工程信息模型研究及應(yīng)用

沈丙旭

摘要：水利水電工程信息模型中的信息模型，對(duì)企業(yè)的發(fā)展具有重要的作用，需要確保信息采集的實(shí)時(shí)性，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)最新施工信息和安全監(jiān)測(cè)信息的有效利用，并對(duì)信息進(jìn)行及時(shí)分析和溝通，強(qiáng)化工程信息的反饋職能，確保工程信息安全監(jiān)測(cè)的高效采集，能夠極大程度上的減少對(duì)施工造成的干擾，應(yīng)該按照一定的程序和方法，建立水利工程信息模型，確保施工信息的全面和自動(dòng)化采集，確保水利水電工程的良好發(fā)展。

關(guān)鍵詞：水利水電工程、信息模型、研究、應(yīng)用

1當(dāng)前研究存在的問題

1.1與巖土、道路、橋梁行業(yè)類似，信息模型技術(shù)在水利水電工程行業(yè)的應(yīng)用尚處于探索階段，目前的應(yīng)用案例也都是對(duì)BIM技術(shù)的借鑒，尚未建立一套服務(wù)于水利水電行業(yè)，以水利水電工程信息模型為核心的，包含水利水電工程信息模型的建立、共享管理以及使用與反饋等重要環(huán)節(jié)的理論方法體系。

1.2目前較為成熟的產(chǎn)品信息模型和建筑信息模型的建立方法并不完全適用于水利水電工程。水利水電工程規(guī)模龐大，需要表達(dá)的模型包括各類水工建筑物、地形、地質(zhì)、工業(yè)與民用建筑物、監(jiān)測(cè)儀器、支護(hù)措施、環(huán)保水保措施等，涉及眾多專業(yè)的配合工作，具有一套不同于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)的獨(dú)有的設(shè)計(jì)流程。

1.3目前STEP標(biāo)準(zhǔn)和IFC標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為能夠分別支撐制造業(yè)和建筑業(yè)信息模型共享管理的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。然而，由于水利水電工程各個(gè)專業(yè)復(fù)雜多樣的建筑物和地形、地質(zhì)及其開挖形狀，以致存在大量的非參數(shù)化模型;同時(shí)，由于各專業(yè)所負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的模型之間存在功能和建模方法上的差異，導(dǎo)致各專業(yè)使用的設(shè)計(jì)軟件難以一致，以致建立的模型文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)無法統(tǒng)一，且有些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)尚未公開;不同的設(shè)計(jì)單位采用的設(shè)計(jì)軟件也不盡相同;此外，水利水電工程建筑物及地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)模型無法直接轉(zhuǎn)換成數(shù)值仿真分析模型以用于設(shè)計(jì)期以及之后的施工期和運(yùn)行期的結(jié)構(gòu)分析：上述因素決定了難以使用一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)能夠完全符合水利水電工程各專業(yè)信息模型的建模與信息傳遞需求，這也給水利水電工程信息模型的共享管理帶來了挑戰(zhàn)。

1.4目前建筑信息模型的使用主要是應(yīng)用于建筑模型的施工過程仿真、進(jìn)度控制和安全分析等方面，對(duì)于水利水電工程來說這些同樣重要，但是已有研究成果較少，且主要集中于施工進(jìn)度的仿真與控制方面。事實(shí)上，水利水電工程施工過程中由于突發(fā)不良地質(zhì)條件、惡劣天氣和施工擾動(dòng)的存在，保證其結(jié)構(gòu)安全與施工進(jìn)度同樣重要。然而由于建筑工程與水利水電工程之間施工方法與結(jié)構(gòu)分析方法的差異，針對(duì)前者的研究成果并不適用于水利水電工程，因此，如何使用建立的水利水電工程信息模型為同時(shí)保障水利水電工程施工過程的安全與進(jìn)度服務(wù)，也成為一個(gè)亟待解決的問題。

2水利水電工程信息模型建立

2.1水利水電工程信息模型框架

水利水電工程信息模型在建立過程中，需要加強(qiáng)對(duì)生命周期各階段的管理，在實(shí)施階段，融入一系列的技術(shù)和方法，建立完善的水利水電信息模型實(shí)施框架。首先，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)水利水電工程信息采集技術(shù)的管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)原始信息的采集。其次，需要建立存儲(chǔ)技術(shù)和幾何數(shù)據(jù)，能夠?yàn)樗姽こ绦畔⒛Ｐ偷膶?shí)施提供必要條件，建立完善的信息內(nèi)容。最后，需要加強(qiáng)對(duì)分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的共享信息管理，以便在不同的軟件環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的交互和轉(zhuǎn)換功能，確保信息的合理構(gòu)建，強(qiáng)化信息的共享功能。

2.2水利水電工程信息模型存儲(chǔ)方式

水利水電工程信息存儲(chǔ)方式受數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)影響較大，應(yīng)該對(duì)水利工程信息進(jìn)行合理的劃分，分為結(jié)構(gòu)化模型的幾何信息和非結(jié)構(gòu)性的文件、圖片和視頻信息。當(dāng)前水利水電工程信息存儲(chǔ)的方式主要是由關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和文檔電子倉(cāng)庫(kù)組成的，可以依據(jù)信息種類的不同，將信息儲(chǔ)存在不同的數(shù)據(jù)庫(kù)里。水利水電工程的專業(yè)較多，會(huì)結(jié)合不同業(yè)務(wù)需求，選擇不同的設(shè)計(jì)軟件，應(yīng)該將非結(jié)構(gòu)化的模型文件，存儲(chǔ)在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)模型中，方便日后的管理。

2.3水利水電工程信息模型協(xié)同工作組織建立

在進(jìn)行水利水電工程信息模型建立的過程中，應(yīng)該對(duì)涉及到的各項(xiàng)維度信息進(jìn)行集成，提高信息模型建立的效率，有利于實(shí)現(xiàn)各模型信息的有效共享，確保工程的有效開展，確保各工程工作的質(zhì)量。為了加強(qiáng)對(duì)工程進(jìn)度、安全和成本的控制，應(yīng)該建立完善的信息模型，促進(jìn)信息模型的信息集成、共享和使用，為協(xié)同工作提供良好的條件。工程信息模型協(xié)同工作組織結(jié)構(gòu)主要包括：工程項(xiàng)目總承包模式、合作伙伴模式、全生命周期集成化管理模式、網(wǎng)絡(luò)組織模式等。

3水利水電工程信息模型應(yīng)用

3.1水利水電工程動(dòng)態(tài)施工進(jìn)度信息模型建立

第一，網(wǎng)格單元映射法。該方法主要運(yùn)用在工程三維可視化施工面貌中，能夠展現(xiàn)出工程建筑物的施工面貌，將施工中的信息轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)的安全數(shù)值，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的仿真計(jì)算。依據(jù)當(dāng)前的施工進(jìn)度情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工信息的采集，運(yùn)用動(dòng)態(tài)修整預(yù)測(cè)方法，來預(yù)測(cè)后期施工進(jìn)度。第二，實(shí)體映射法。通常會(huì)適用在可視化信息模型中，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)施工過程的細(xì)致展示，也不能直接用于結(jié)構(gòu)數(shù)值仿真計(jì)算中，但是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)施工面貌的動(dòng)態(tài)展示。在施工過程中，能夠?qū)κ┕みM(jìn)度狀態(tài)和施工進(jìn)度信息的采集，對(duì)后期的施工進(jìn)度進(jìn)行預(yù)測(cè)，需要按照工程項(xiàng)目活動(dòng)的內(nèi)容，來開展施工工作。

3.2水利水電工程動(dòng)態(tài)安全監(jiān)測(cè)信息模型建立

模擬水利水電工程動(dòng)態(tài)安全監(jiān)測(cè)信息模型建立，需要對(duì)施工中的動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行掌握，建立在模擬計(jì)劃施工狀態(tài)的動(dòng)態(tài)數(shù)值中，需要對(duì)實(shí)際的施工進(jìn)度和施工過程進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工狀態(tài)的及時(shí)更新，結(jié)合實(shí)際的施工情況制定出合理的施工模型。實(shí)際施工進(jìn)度狀態(tài)中的數(shù)值仿真信息模型映射方法需要通過“網(wǎng)格單元映射法”來實(shí)現(xiàn)。施工結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)受遷移時(shí)間施工狀態(tài)的影響較為嚴(yán)重，應(yīng)該結(jié)合具體的施工情況，制定出合理的動(dòng)態(tài)數(shù)值仿真模型。

結(jié)束語(yǔ)：水利水電行業(yè)在發(fā)展過程中，生命周期過程存在較多的問題，應(yīng)該結(jié)合水利水電工程的特點(diǎn)，進(jìn)行深入的研究，建立在水利水電工程信息模型和實(shí)施框架的基礎(chǔ)上，建立完善的水利水電工程信息模型，確保內(nèi)部信息的合理構(gòu)建、展現(xiàn)出信息模型的共享和使用功能。

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