三维数字化技术在质量管理中应用初探

三维数字化技术在质量管理中应用初探

中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，江苏南京211100Summary随着智能电网和数字电网的提出，三维数字化技术正逐步应用到变电站工程建设全过程中，对工程的全寿命周期管理起到非常重要的作用。本文主要探讨三维数字化技术对于变电站建设全过程质量管理的意义。Keys：智能电网；三维数字化技术；全过程质量管理：TU3：A：1引言随着我国经济的持续高速发展，对电网的建设速度及技术水平提出了更高的要求。电网建设遵循“数字化电网”的建设理念正逐步成为全行业的共识[1]。“数字化电网”建设理念的核心为“三维数字化技术”。三维数字化应用于变电站工程全寿命周期管理中，可以显著提高变电站建设全过程的质量管控[2]。2规划设计阶段2.1专业协同质量控制三维设计软件平台作为三维数字化技术的重要应用，其三维协同设计管理平台模块，可有效确保工程各专业之间配合和沟通的质量，使整个设计过程完整、流畅[3]。以变电站设计为例，各专业通过三维协同设计管理平台开展协同设计，所有专业相关模型实时更新，保证各专业间设计方案和设计人员设计意图实时保持一致，有效提高专业协调质量。图2-1所示为某工程工艺专业和建筑专业三维协同配合的成果。图2-1工艺专业和建筑专业三维协同配合成果2.2设计成品质量控制（一）碰撞检查质量控制传统二维设计平台，在处理空间距离及碰撞问题，尤其面对异形复杂空间时，其处理难度、准确度、复杂度将大为增加，同时其设计意图展示也更为困难。三维设计软件平台因其可视化、实体化的特点，在处理空间距离及碰撞问题，提高设计成品质量方面具有显著的优势。例如利用三维软件平台的碰撞校验功能，对水工、暖通及电缆进行三维精细化布置，路径可视，实时碰撞预检，提升设计效率，同时避免现场返工。如图2-2所示。图2-2碰撞检查质量控制（二）图纸成品质量控制在三维软件平台中，所有图纸均通过三维软件剖切得到，图纸与三维模型保持实时联动。三维设计基于底层数据库驱动，图形、数据同步实时更新，具有关联性，可确保同一元素在不同图纸中的唯一性，从而使得设计成品优良率100%。3建设实施阶段应用三维数字化技术，预先对建造过程进行三维数字化模拟，并把属性、时间、技术参数、管理要求等信息维度附加到数字化模型中，形成完整的多维施工模型，可有效提高建设实施阶段的建设质量。3.1施工组织质量控制在施工组织设计时，需要寻找最佳的施工方法、组织计划。施工现场的平面布置图作为施工组织设计的重要部分，对施工质量控制具有关键作用。利用三维数字化技术，导入项目现场三维地形，提前策划整个现场的道路标高系统、排水系统、塔吊、施工升降机等其他临建设施的布置位置。同时，三维数字化技术可实现施工阶段场地的动态管理，分施工阶段对场内布置进行提前策划和转换预演，找出最优布置方案，提高场地使用效率及工程质量。图3-1某工程施工组织模拟3.2施工方案质量控制三维数字化技术能够将施工方案进行模拟对比，为选取符合实际情况的施工方案提供决策依据。以模架施工方案为例，由于其体系复杂，难以用口头叙述和二维平面的形式向工人阐述该分部工程施工方案的技术控制要点、难点。三维数字化技术可以直观清晰地发现模架施工作业的难点和危险源，为制定相应的施工方案提供可靠依据，有效提高施工方案的质量与安全性。3.3施工过程质量控制三维GIS技术作为三维数字化技术的重要应用，将三维GIS技术与三维设计软件技术融合，能够形成一套三维数字化智能施工过程管理监测系统。该系统基于实景模型的三维GIS与三维设计模型融合对比分析，能够深度优化施工管理，实现对施工期间施工进度、施工质量等全方位监管。（一）施工进度监管三维GIS技术通过定期采集三维实景模型，一站式三维全景制作还原真实工程现场，各期数据叠加，立体见证工程“从无到有”的成长。（二）隐蔽工程监管变电站建设过程中，隐蔽工程主要有：一、基础制作包括基础开挖、浇筑等；二、电缆敷设，包括敷设情况、防护措施以及电缆头制作等。隐蔽工程由于被后续的施工过程覆盖，其工程质量管理是一次性的，后期难以进行追溯，如未能正确处理，将对项目的进度和质量安全埋下隐患。三维GIS技术通过高精度的无人机和三维激光扫描可以高效地获取施工现场的现状，实现全局可视化三维实景，让隐蔽工程实现全过程监管。（三）施工质量监管基于三维GIS技术，通过三维激光扫描生成的实景模型可以实现5mm级别的精准量测，施工关键节点可应用此技术监测工程质量。比如钢结构吊装过程，可以将三维设计模型与三维GIS的实际建造点云数据进行叠加，最终通过数据分析软件对两者进行符合度偏差分析，从而判定施工质量。4运维管理阶段在三维模型数据的基础上，集成现场运维的实时运行数据，通过开发“变电站三维模型实时信息集成系统”等运维管理实时数据监测系统，能够实现设计、施工阶段的三维模型在运行阶段的应用拓展。三维数字化运维管理平台可以实现：①在三维可视化环境中查询设备、线路等静态及动态运行参数；②展示设备的实时状态及历史阶段参数；③关注的设备及主要运行参数超过设定阈值时，可高亮显示报警；④可视化界面、设备配置、参数配置、阈值配置、历史记录等均可根据用户需求调整。5结论针对目前“数字化电网”的建设理念的日益兴起，本文认为通过将三维数字化技术应用于变电站工程全寿命周期管理中，对于降低变工程建设投资，提升工程建设全过程质量管理具有十分重要的意义。Reference[1]唐跃中,邵志奇,郭创新,等.数字化电网体系结构[J].电力自动化设备,2009,29(6):115-118.[2]吴江.全