配电网设计与BIM技术的融合

工程建筑的配电系统设计是电气设计中最重要的部分,需要进行多种计算和绘制系统图才能完成系统的设计,计算包括负荷计算、短路电流计算、电缆截面计算(电压降计算、载流量的校正以及热稳定校验)、保护整定与灵敏度的校验等。住建部发布的《2016-2020年建筑信息化发展纲要》中强调全面提高建筑业信息化,增强BIM技术集成应用能力;在建筑工程项目设计中普及应用BIM技术设计方式,提高设计质量。

当前国家战略中的“一带一路”、智慧城市、装配式建筑、城市综合管廊、海绵城市等都需要借助BIM技术来提高精细化、标准化、信息化管理水平,改变传统粗放式管理模式。BIM的应用推广的趋势已不可阻挡,如同多年前AutoCAD计算机制图代替手工制图一样。电气作为建筑工程项目设计中的不可或缺的一环,参与BIM的应用不可避免,同时也从中受益

基于BIM的工程设计,能够实现高完成度的设计与制图,多专业协同,数字化的设计方式能够执行全面的分析,将配电系统融入到BIM设计中是数字化发展趋势,对培养综合性电气工程师或建筑工程师有极高的意义。

elec calc是一款专家级的配电系统数字化设计平台,可以完成从高压到低压整个过程中的电气设计、计算、仿真。

elec calc 在建筑,工业,基础设施,工程咨询等领域广泛应用。基于最新一代直观的 Windows 环境, elec calc极大提升用户体验,易学易用,适用于教学与研究。主要针对一次系统中的供配电系统,例如,从公共电网(如10kV)进线,接入建筑或工厂变配电室,自变配电室供电至所有用电设备组成的系统,平台集系统计算和系统图绘制于一体,快速设计出完全符合标准的供配电系统;计算结果可直接用于实际工程、设备选型,整定值可指导现场的安装和调试;也可用该平台来校核和优化现有的配电系统;还可用其来研究配电系统的短路电流、相关电气参数,对系统未来的运行状况测试和仿真。

elec calc 的优势是依据世界范围的不同标准(GB,IEC,NF,RGIE),提供保证安全,服务连续性及提高能源使用效率的专业解决方案。拥有强大功能,能够进行高中低压设施设计和计算,可直接模拟不同工作模式下的电缆及保护设备选型,有利于直接减少工程成本。

通过与BIM&CO公司(专注BIM数据处理和管理)的合作,elec calc BIM与BIM的集成优势则在于完善BIM全生命周期的电气系统信息化,将电气计算数据融入到BIM平台中,集成主流BIM数字化环境,进行数据交互,基于BIM环境仿真电缆三维布线,电缆桥架填充率计算,碰撞干涉检查,电缆长度计算,电缆截面计算等。

关于Trace Software International

法国GroupeTrace集团子公司,成立于1989年,至今有30年电气CAD软件开发和服务经验,电气软件产品线从最初基于AutoCAD二次开发,到现在推出具有自己独立操作平台,基于数据库设计的电气CAD软件,公司坚持软件的研发投入,致力于电气解决方案的创新(从二维走向三维),主要软件产品,elecworks电气设计软件(于2019年出售给法国Dassault Systeme SOLIDWORKS),eleccalc 电气计算软件, archelios光伏规划设计软件。www.tracesoftware.cn

关于BIM&CO

法国GroupeTrace集团子公司,BIM&CO 继承了母公司超过30年的数据计算,数据处理,数据协同基因,于2015年成立,BIM&CO使命是连接所有数据,和合作伙伴一起,构建明日世界。BIM&CO 是 buildingSMART International 联盟成员的单位,在bSI联盟的Product Room中担任bsDD(数据词典)研发工作,公司自主研发的OPMS(open proprietary management system)开放式属性管理系统技术,处于国际领先地位,自我定位就是“站在标准之上”,因为它打破了BIM构件数据交换的语言,标准和格式障碍www.bimandco.com

Trace Software 祝朋友们圣诞节快乐/新年快乐!

BIM 执行计划 (BEP)

“2019全国高等学校中青年骨干教师工程实践能力提高训练班”在宁举办

archelios光伏设计软件

光伏电站的数字化双胞胎

光伏电站的数字化双胞胎

全球最具权威的IT研究与顾问咨询公司Gartner曾预测,到2021年,全球50%的大型工业公司将使用数字双胞胎(Digital Twin),尤其是制造业和工程行业的公司,如果想要在竞争中保持领先地位,就需要考虑实施数字双胞胎。

一.什么是数字双胞胎呢?

数字双胞胎(Digital Twin)也被翻译成数字孪生,维基百科对其的解释为“Digital twin refers to computerized companions of physical assets that can be used for various purposes.A digital twin uses data from sensors installed on physical objects to represent their near real-time status,working condition or position.”翻译为“数字双胞胎是指对物理资产(对象)的数字化映射并且可用于各种目的。数字双胞胎使用安装在物理对象上的传感数据来表示它们的接近实时状态、工作状态或位置。”

 

二.数字双胞胎对传统企业有什么价值?

在这个数字化时代,对企业来说,在最基本的层面上,数字双胞胎使组织能够在他们所参与的环境或物联网生态系统的环境中,对其系统的运行进行可视化和洞察。从传感器收集的数据,结合分析软件工具,人工智能等技术使企业能够在问题成为问题之前进行反复试验和解决。

数字双胞胎有两个重要模型,一是实体的物理模型,二是虚拟模型。虚拟模型是在计算机中,利用数学、统计、图形、逻辑规则等不同方式进行仿真得到的模型,并与物理模型之间通过通讯、感知,紧密地结合起来。因此,在Digital Twin里虚拟模型起到非常重要的作用。

数字胞胎的发展有四个层次,也体现了虚拟模型在Digital Twin中的作用。

第一层次是模型映射,即建立物理对象的虚拟映射;
第二层次是监控与操作,即在虚拟模型中反映物理对象的变化;
第三层次是诊断,即发生异常时寻找根本原因;
第四层次是预测,即预测潜在风险,合理规划设备的维护以及生产计划。

这四个层次应用的背后体现的是仿真的精度与效率,数字双胞胎层次越高,对其要求也就越高。

archelios光伏电站的数字化双胞胎

 

三.光伏电站的数字双胞胎

对于光伏行业来说,光伏电站是利用太阳光能、结合晶硅板、逆变器等光伏设备组成,与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。也是一种“生产电量”的物理装置。

我们以某个光伏软件Archelios软件为例,可以构建光伏电站的数字化双胞胎体系。

archelios构建光伏电站的数字化双胞胎

首先,光伏电站也是一种工业建筑,在前期工程设计阶段,需要对整个电站做3D建模设计,
我们以建筑行业BIM理念为导向,采用SKetchup作为3D建模工具,实现对光伏电站的物理信息的模型搭建,通过定位的地理信息,结合archelios pro的3D控件,可以建立其气象数据:光照度,辐照度,反照率。以及根据I(V)曲线对光伏模板和阵列建模,精确计算附近阴影,进行可视化模拟以确立组件布置方案。并可以自动创建布线模型。

光伏电站的数字化双胞胎

 

这样一来,我们就可以得到一个结合物理信息和电气特性的光伏电站模型。注意,这里只是作为设计的数字化模型。
在前期设计阶段,也可以基于这个3D模型通过archelios pro设计软件进行详细的组件/逆变器选型设计,以及进行发电产量计算,自消耗计算与经济效益分析。

archelios-pro光伏设计软件

 

根据前期选型设计和产量计算指导,进行光伏电站的施工建设和安装后,依照建成后的电站装置信息,对设计模型进行更新数据。就得到了真实完整的虚拟映射模型。
下一步则是通过数据采集器等检测传感器件和控制机构的部署,将采集到的光伏电站运行状态,环境数据等通过网络传输到云平台上。通过archelios O&M与之前所创建的虚拟3D模型结合,实现可视化,实时动态的监控。除了实现数据看板,报警提醒,缺陷检测功能外,还可以基于专家知识库甚至机器学习等AI技术进行系统的诊断分析,基于实时环境数据对发电产量的预测。

archelios_om光伏监控软件

 

可能有人看到这里会说,这不就是画个3D模型加上光伏电站监控系统吗?其实不然,这里主张使用的是一种全生命周期,统一信息的数据模型,并且需要可以方便交互,构建流程协同的云平台作为支撑。它其实是BIM理念和传感器,通讯技术,仿真软件的系统化集成。利用此光伏电站数字双胞胎,再结合新兴的AR/VR可穿戴设备和技术可帮助运维人员更方便的进行学习和维护操作;对于城市的自然资源管理部门来说,也可以集成到GIS(地理信息系统)中,实现对光伏电站的统一管理和环境资源可协调性分析和配合。

尾言

在智能制造领域,诸如西门子,GE,达索等工业巨头在构建工业互联网平台,已经有了数字化工厂,数字化飞机等数字化双胞胎的实施方案和成果案例。
在建筑工程领域,autodesk,bentley这些软件厂商也在积极布道BIM应用,大力向前推动数字化建造,智慧城市的发展脚步。
那么在光伏领域,可以制造绿色电能的太阳能发电系统装置。我相信,将BIM技术和物联网云平台相结合,能诞生你们想要的光伏电站数字双胞胎。

archelios光伏软件套件

 

bim建筑电气软件对制造商的价值

BIM对制造商意味着什么样的成本及回报?

制造商的固定成本和非固定成本是什么?

首先,试图量化BIM的确切成本是徒劳的,我们在这里也不会去尝试量化它,就像是在不考虑工业过程、面积、环境等一系列参数的情况下,试图确定一个工厂的价格。但是,我们可以确定固定和非固定成本的主要来源。

BIM(Building Information Modelling)三个字母最重要的是中间的I,信息是这个系统的基石,是这个过程的核心,提供必要和正确的信息是确保项目成功的基础。

因此,估算BIM的成本首先是评估收集和整理这些有价值信息的成本。

从另一方面看,BIM对制造商的价值在于它能让制造商与和产品生命周期相关的所有参与者共享信息,协同工作。制造商已经实现了产品设计和生产过程高度自动化,现在开始他们的客户也需要实现过程自动化,这对客户与供应商的供给链的数字化和过程优化起到重要作用。

 

固定成本

BIM需要几种类型的信息(技术文件、图形、结构化数据…),这些信息建立则需要多种角色人员和工具软件共同参与,收集和整理这些信息需要时间,即资金成本。

为了节省时间,也就是节省资金,需要制造商在将信息进入BIM时做精确的定位,即现有客户的需求是什么,目前的项目有什么特定数据要求?实际上,项目不同阶段对BIM数据的要求也不尽相同。

BIM&CO客户建材企业SKYDÔME研发部门创新经理Aurore Brzezinski说:“我们已经整合了气缸功率和耗电量等数据。我们在研究阶段了解到,这些数据都与使用电气BIM有关。” 此外,确定BIM项目内部负责人也至关重要,负责人需要充足的时间和上级对此项目的充分重视作为必要条件。

eleccalc-bim建筑电气软件BIM&CO平台的SKYDÔME数据模型

 

非固定成本

非固定成本与产品建模密切相关,项目启动后,首要任务是建模。

“我们是从零开始的,最开始时必须在内部说明CAD并不是BIM,不是只做简单的“另存为”就结束!” Aurore Brzenziski表示。

这些成本根据产品复杂性和数量变化,以及模型是否存在以前版本,修改的复杂性而变化。
建模成本主要根据制造商采用的BIM实施策略而不同:内部建模或建模外包

在内部执行建模能更好的控制项目进度,而外包则需要较少的内部资源,但需要供应商参与任何修改或维护,乍一看,外包在项目开始时非常灵活,可随着项目执行也将变得更加不透明。BIM建模与建网站不同,不太容易外包,因为它是一个与制造商的主要业务和关键数据发生密切关系的过程。对于建材制造商SKYDÔME,通过内部建模和管理其目录可以节省4万欧元。

另一个非固定成本则与BIM模型的管理平台有关。” 拥有一个合适的平台来管理模型是至关重要的。我们可以通过已发布的模型开发一些新市场或增加我们被采用的机会,在此平台上我们可以随时增加数据,发布团队内部模型或发布公开模型等。我们的数据是独立的,但它们并不孤单。” 建材制造商SKYDÔME的 BIM经理Theo NEVEUX表示。

eleccalc-bim建筑电气软件SKYDÔME产品BIM模型

 

 

从小投入开始

了解BIM的最佳方法是从小处着手,麻雀虽小五脏俱全,从小项目中能了解全局需要考虑和遇到的问题,风险最小。例如通过BIM&CO的“Take Off” 或 “FAST2BIM” 计划,可以用较低的成本快速响应某些客户请求,用通用对象创建具有制造商特定数据的模型。

通过这项服务,制造商明确了迈向BIM的正确心态,并了解了BIM&CO平台,后续可以继续以“自发布”模式发布其产品。例如,建材制造商SKYDÔME在BIM&CO的帮助下开始了三个产品的建模,一年后,该公司又有247个产品是自主建模、管理和发布的。还要指出的是,这是一个可持续的投资,因为每个模型的知识产权都属于制造商。

 

BIM投资回报率

BIM对制造商的重要性是,能够在设计和选型阶段就让合作伙伴知道并验证你的产品。如果设计单位拥有他们需要的数据和制造商产品的几何模型,他们在项目中选择这些产品的概率更大。

这同样适用于将来从制造商订购产品的施工方,如果施工方能容易地获得有关特定产品和数据的信息及模型,他们必将及时的做出选择产品的决定。

制造商有机会直接联系这些利益相关者。实际上,BIM促进了建筑价值链中的协作过程。制造商可以直接与规范制定者和客户进行数字化联系,让制造商能优化与市场营销或技术团队在标准信息交换方面所花费的时间流程,腾出宝贵的时间投入到客户身上。

在未来,与BIM相关的过程还将带来更多的帮助。例如,BIM&CO与建设公司合作,实施通过数字模型直接采购和下单的工作流程,这都是借助于数据的互联互通性,把来自建设公司ERP的数据集成到制造商的数据中。

了解BIM&CO:www.bimandco.com