BIM下隧道工程机电设备编码方法浅析

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摘要：本文以机电设施数字化、智能化运维为需求导向，从机电设备的分类编码标准、编码编制方法等方面进行了研究，并在太湖隧道机电工程中展开应用，为项目机电设施智能化运维奠定了基础。

关键词：bim；隧道机电工程；编码

近年来，BIM技术已经成为工程数字化转型的关键技术，以BIM模型为数据载体为工程项目的信息数据存储与传递提供解决方案。通过BIM模型和信息数据库的交互管理应用，利用构件编码将BIM模型与信息数据库结合，实现模型和信息数据的集成交互管理，可以将项目前期设计、采购、施工及调试等阶段的数据共享传承到后期运行维护、管理、改造等环节，确保工程全生命周期的数据互联互通，为项目全过程的数字化应用奠定基础。太湖隧道作为国内最长、监控等级最高的超宽水下隧道，整体机电系统复杂，除常规的给排水、通风、供配电、智能化等机电系统外，还深度融合了5G、北斗、光纤、雷达、光谱检测、视觉唤醒、事件检测、无极调光和通风节能等众多机电系统，各专业相关机电设备类型多达上百种，总体数量达数万套之多。这为后期隧道机电设施的运维带来了巨大的挑战。为提升隧道智能化运维管理水平及安全保障能力，全过程发挥数据驱动力，打造“国内首条未来水下智慧隧道”，实现机电设施的数字化、智能化运维至关重要。设备编码作为连接BIM模型与信息数据库的桥梁，在其中扮演着十分重要的角色。

1分类编码标准

目前我国BIM领域应用最主要的分类编码标准是GB/T51269-2017《建筑信息模型分类和编码标准》，该标准参照美国OmniClass编码标准制定，目的是从项目规划、设计、施工到运营的全生命周期角度建立统一的信息编码体系。《建筑信息模型分类和编码标准》主要应用于建筑工程行业，采用面分类法与线分类法相结合的方式编制，内含15张分类表，如建筑产品表、功能空间表、组织角色表、专业领域表等，每张分类表格相对独立，各分类表内部采用线分类法编制，分别代表着一种信息分类及编码的方法。信息模型分类编码由表代码、大类代码、中类代码、小类代码和细类代码组成，各层级代码采用两位数字表示，如编码“30-50.20.10.35”表示低压控制柜（见表1）。同时，针对复杂对象的描述，可以使用逻辑运算符将不同分类表格中不同条目交叉重组，如使用“+”号可以将建筑产品、功能空间、参与的人、工作成果等分类表格进行编码组合，形成各种组合编码，用以共同描述项目中某个构件在项目全生命周期中的状态。例如，表示“低压控制柜”的编码“30-50.20.10.35”和“低压配电室”的编码“12-17.39.48.30”可以用“+”号连起来组合使用，位于低压配电室中的低压控制柜就可以用组合编码“30-50.20.10.35+12-17.39.48.30”表示。

2机电设备编码方法及应用

2.1项目需求分析

机电设备编码作为BIM模型与信息数据库之间的纽带，实体设备与其相关信息数据通过设备编码完成映射，其编制需保证编码的唯一性、可拓展性、普适性等。（1）唯一性：编码作为机电设施的唯一身份识别ID，用于模型与信息数据的挂接，应确保每一个设备对应唯一的编码，不能存在一个编码对应多个设备或多个编码对应同一设备的现象。（2）可拓展性：考虑后期运维阶段可能出现的设备更换、新增等问题，编码应具有扩展空间，满足项目实际需求。（3）普适性：编码规则体系应适合在其他同类型项目中的推广应用，充分发挥其研究及应用价值。《建筑信息模型分类和编码标准》中的建筑产品表虽然制定了建筑工程项目建设和使用全过程中各种材料、部品、设备及其组合的分类编码，其中也包含了常规机电设备的分类及编码，但未制定各机电设备的唯一性编码规则。通过建筑产品表与功能空间表等不同分类表格组合形成组合编码，一方面会导致编码过于复杂冗长而不利于后续使用；另一方面仍无法形成各机电设备的唯一性编码，无法满足编码使用需求。因此无法直接使用《建筑信息模型分类和编码标准》进行项目机电设备编码。

2.2编制方法分析

结合项目实际情况，项目机电设备编码可以建筑产品表中已有的机电设备分类编码为基础，结合以下几方面进行制定：（1）建筑产品表中的机电设备分类编码种类无法满足项目需求，需根据项目实际扩充机电设备分类编码。（2）同类型机电设备规格型号众多，需在机电设备分类编码后添加规格型号编码用以区分同一类型设备的不同规格型号。（3）整体隧道项目总长超过10km，同规格型号的设备分布范围广，为保证各设备编码编制的准确性及统计校核的便捷性，在编码编制时考虑加入反应设备安装位置信息的位置编码。（4）为同类型同规格型号同安装区域的设备编制顺序编码，以保证设备编码的唯一性。最终形成由机电设备分类编码、设备规格型号编码、位置编码及顺序编码等组成的机电设备编码，作为机电设备的唯一身份标识，贯穿该设备的全生命周期。

3编码在隧道工程机电设备的应用

太湖隧道机电设备编码采用纯数字编制，共分为四级，其中，第一级10位，第二级2位，第三级2位，第四级4位，共计18位数字。基本样式见图1。第一级编码为设备分类编码，参照《建筑信息模型分类和编码标准》中建筑产品表编制，取10位类目编码，若不满10位则添加至10位。表中未涵盖的设备根据其专业、用途扩充，不得与其他类目相同，不同类型设备采用不同类目编码。第二级编码为设备规格编码，用以区分同类型设备的不同规格型号。第三级编码为位置编码，用于反应设备所在位置区域。隧道工程机电设备主要分布于主体隧道及设备房两类区域，设备房与传统建筑工程无大差别。而主体隧道属于线型工程，与传统建筑工程有较大不同，其中设备的位置信息根据桩号确定，如仅依靠编码中的位置编码反应详细的设备位置桩号，会导致编码长度骤增且其编制及解释说明变得非常繁琐。为保证设备编码的通用性，同时便于整体编码的编制及校核，其中的位置编码仅反应粗略的安装区域，其详细的位置信息如桩号等存储在信息数据库，通过设备编码调用展示。结合隧道模型的拆分方式，项目位置编码分为“主隧区间码”和“设备房码”，主隧区间码主要用于描述主体隧道中设备位置的桩号区间，设备房码主要用于对应项目中63个设备房。位置编码对应规则见表2。第四级编码为顺序编码，表示该区域同类型同规格型号不同设备的编号，自北向南由小桩号向大桩号方向由0001开始，依次顺序递增。以编码3030101550-01-01-0001为例，该编码表示K23+900-K25+160区间段隧道第一个规格型号为SNJ65-B的消火栓箱。其中第一级“3030101550”为消火栓箱的类目编码，第二级“01”为规格型号SNJ65-B的编码，第三级“01”为K23+900-K25+160区间段隧道编码，第四部分“0001”为该隧道区间段规格型号为SNJ65-B的消火栓箱的数字编号（见表3）。此外，主体隧道中暗装式机电设备较多，而设备编码位数较多、编制规则相对复杂，不利于记忆和快速分辨，对于运维工作人员的后续使用并不友好。因此，针对主体隧道暗装式机电设备制定简易编码，联同图标、名称、二维码等形成设备的专属标识。简易编码一方面用于区分主体隧道内同一桩号位置同类型同规格型号的不同设备，另一方面用于快速识别暗装式机电设备基本信息及二维码的制作，辅助运维人员快速获取其详细信息数据。简易编码分三级，由字母及数字组成，共计8位，分别表示设备位置、名称和顺序编号。具体编码形式见表4。通过太湖隧道项目应用，机电设备编码作为各设备唯一身份标识，贯穿于设备的整个生命周期，很好地完成了连接BIM模型和信息数据库、传承各阶段信息数据的任务。同时，结合暗装式机电设备简易编码的应用，大大地方便了运维人员的使用，为项目机电设施的数字化、智能化运维打下了良好的基础。

4结语

本文基于现有的BIM分类编码标准，提出了“设备类型信息+规格型号信息+位置信息+顺序信息”的机电设备编码方法，并在太湖隧道项目中展开应用，取得了良好的应用效果，对隧道工程推进机电设施的数字化、智能化运维具有促进意义。

作者:庄运超 高健文 李秀霞 单位:无锡市工业设备安装有限公司