劉飛云

中國(guó)核工業(yè)第五建設(shè)有限公司 上海 201512

核電站管道安裝的施工技術(shù)復(fù)雜、安全等級(jí)高、檢查手段特殊、質(zhì)量控制嚴(yán)格，并且需要使用核級(jí)設(shè)備和大型吊裝設(shè)備等，因此核電站管道安裝具有較高的綜合性和風(fēng)險(xiǎn)性。隨著信息技術(shù)快速發(fā)展以及可視化理論的不斷升級(jí)和完善，促使核電建設(shè)項(xiàng)目中的三維工廠模型也開(kāi)始出現(xiàn)。有效融合可視化理論和核電站管道安裝需求，能夠在很大程度上提高核電工程管道安裝的施工效率，優(yōu)化電力工業(yè)結(jié)構(gòu)，達(dá)到精細(xì)化管理水平，實(shí)現(xiàn)各種資源要素的高效應(yīng)用。

1、簡(jiǎn)析可視化理論和核電站管道安裝特點(diǎn)

1.1 可視化理論

可視化理論是指利用計(jì)算機(jī)的圖像處理技術(shù)，將復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成直觀、形象、動(dòng)態(tài)的圖像或者圖形，然后利用相應(yīng)的儀器設(shè)備將工程項(xiàng)目全周期的設(shè)計(jì)、操作、成本、資源、進(jìn)度等內(nèi)容呈現(xiàn)在使用者面前，能夠有效解決數(shù)據(jù)處理和決策分析等問(wèn)題，對(duì)節(jié)約工程施工成本，保證安裝質(zhì)量具有重要意義。在改革開(kāi)放以后，我國(guó)獲得了迅速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，特別是城鎮(zhèn)化和城市化的積極建設(shè)，讓人們的生活水平得到了大幅度的提升，這具體表現(xiàn)在了人們的電力需求在持續(xù)的增加。在這樣的情況下，需要進(jìn)行核電建設(shè)的推進(jìn)，使其能夠滿足當(dāng)前人們的電力需求。相比于現(xiàn)代發(fā)電技術(shù)，核能發(fā)電存在著較高的風(fēng)險(xiǎn)性，所以為了確保其能夠得到安全穩(wěn)定的發(fā)展，需要通過(guò)更多的現(xiàn)代化技術(shù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化處理，從而提升核電項(xiàng)目的整體水平。當(dāng)前核電項(xiàng)目中的管道建設(shè)主要應(yīng)用的是二維管理的方法，而三維工廠模型已經(jīng)得到了逐步的建立，但在管道安裝的過(guò)程中則是以可視化理論為基礎(chǔ)，通過(guò)虛擬動(dòng)畫的方式來(lái)對(duì)管道安裝的過(guò)程進(jìn)行呈現(xiàn)。通過(guò)應(yīng)用可視化理論，能夠?qū)⒄麄€(gè)安裝過(guò)程更加形象和直觀的展現(xiàn)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)核電站當(dāng)中各個(gè)要素之間的銜接，從而為現(xiàn)場(chǎng)施工帶來(lái)可靠的依據(jù)，例如圖紙、人工和材料等等，對(duì)各個(gè)要素進(jìn)行統(tǒng)一高效的管理和應(yīng)用。將傳統(tǒng)核電站中的管道管理內(nèi)容與可視化理論結(jié)合在一起，建立一個(gè)具有更高效率的信息平臺(tái)，讓工程施工的過(guò)程中能夠更加的準(zhǔn)確及時(shí)，，從而達(dá)到信息共享的需求。在這個(gè)過(guò)程中，應(yīng)該將核電站的三維模型作為核心，將信息作為相互之間的連接點(diǎn)，讓整個(gè)核電站管道安裝過(guò)程從設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量、安全等方面信息能夠獲得有效的整合。同時(shí)，也要對(duì)核電站管道的圖紙和模型進(jìn)行細(xì)化分析和梳理，在保證數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上來(lái)對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行精細(xì)化管理。因?yàn)樵诤穗姽こ淌┕さ倪^(guò)程中，對(duì)于管道安裝的管理是十分重要的，所以需要通過(guò)應(yīng)用可視化理論來(lái)為管道安裝管理提供技術(shù)支持，使得核電工程建設(shè)中能夠達(dá)到施工的信息化和標(biāo)準(zhǔn)化，從而進(jìn)一步提升整體的競(jìng)爭(zhēng)力。從全世界的層面上來(lái)看，對(duì)于可視化理論的應(yīng)用如今已經(jīng)十分的廣泛，當(dāng)前可視化理論主要被應(yīng)用在了第三代核電建造技術(shù)中，那么作為可視化理論，需要將數(shù)據(jù)支持作為重要的前提條件，利用虛擬技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和智能技術(shù)來(lái)進(jìn)行平臺(tái)的建設(shè)，運(yùn)用二維設(shè)計(jì)和三維設(shè)計(jì)來(lái)建立一個(gè)以工程實(shí)體為主的一體化設(shè)計(jì)方式。當(dāng)前可視化理論的主要應(yīng)用是對(duì)核電工程管道安裝施工進(jìn)度的直觀呈現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)度情況的方針和模擬，這樣一來(lái)就為后續(xù)的施工帶來(lái)了有效的數(shù)據(jù)支持。

1.2 核電站管道安裝特點(diǎn)

在核電工程中進(jìn)行管道安裝，其特點(diǎn)具體包括了核電標(biāo)準(zhǔn)較高、安裝精度較高、環(huán)境清潔度較高以及周期長(zhǎng)和系統(tǒng)復(fù)雜性較高等等。所以，對(duì)于核電站管道進(jìn)行安裝的過(guò)程較為復(fù)雜，那么在管理上就會(huì)具有更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，通過(guò)對(duì)可視化理論的應(yīng)用，來(lái)使得工程中的支架、構(gòu)筑物和設(shè)備能夠通過(guò)三維模型進(jìn)行呈現(xiàn)，并將這些基礎(chǔ)性的材料和設(shè)備能夠應(yīng)用在調(diào)度、施工、采購(gòu)和設(shè)計(jì)的流程當(dāng)中，工程實(shí)體的立體模型能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)的目標(biāo)、流程以及安裝過(guò)程管理目標(biāo)的統(tǒng)一，通過(guò)對(duì)體系的數(shù)據(jù)化、圖像化和可視化來(lái)有效的進(jìn)行施工前評(píng)估，便于做好施工中的管理和監(jiān)督工作。具體上來(lái)看，結(jié)合管道安裝的特征，在進(jìn)行安裝管理設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，想要發(fā)揮出可視化的優(yōu)勢(shì)就需要進(jìn)行信息流程的設(shè)計(jì)，例如文件分發(fā)和信息擦劑等等。信息采集主要包括了信息的錄入和刪除以及預(yù)制圖和安裝圖的生成。在設(shè)計(jì)審核上主要針對(duì)的是等軸圖，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)和信息統(tǒng)計(jì)，這樣才能夠做好糾錯(cuò)。完成這個(gè)過(guò)程后，需要做好其他的施工準(zhǔn)備工作，這樣才能夠正式開(kāi)始施工?？梢暬碚撛诤穗娬竟艿腊惭b中的具體應(yīng)用，將復(fù)雜的安裝工程通過(guò)信息化的處理手段，使其可以在施工的各個(gè)階段，能夠精準(zhǔn)、明確的開(kāi)展各項(xiàng)工作，并且能夠滿足周期長(zhǎng)的施工管理要求，尤其是針對(duì)其各方面的高標(biāo)準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)細(xì)節(jié)的監(jiān)督、指標(biāo)檢測(cè)與控制，因此，提升了管道安裝的整體水準(zhǔn)。管道安裝是確保后期核電站可以正常運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。根據(jù)管道直徑可以分為大小兩種口徑的管道，其中大口徑管道安裝需要施工單位進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行科學(xué)地圖紙規(guī)劃設(shè)計(jì)、零部件加工制作、大型吊裝設(shè)備輔助和專業(yè)人員安裝操作等過(guò)程，并且為有效保障核電站管道安裝的標(biāo)準(zhǔn)，需要在安裝過(guò)程中對(duì)相應(yīng)管段進(jìn)行編制預(yù)制管道號(hào)碼，因此其具有較大的施工難度。

2、可視化理論在核電站管道安裝中的應(yīng)用研究

2.1 模型層次劃分理論

可視化理論在核電站管道安裝的施工過(guò)程中，需要采用層次模型法對(duì)其進(jìn)行具體應(yīng)用。模型主要分為包括用戶界面、問(wèn)題表達(dá)和求解界面的應(yīng)用層；可以接受用戶使用要求并執(zhí)行相應(yīng)操作為用戶輸出結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的任務(wù)層；顯示包括對(duì)話系統(tǒng)、管理系統(tǒng)等所有功能性子系統(tǒng)在內(nèi)的功能層以及利用計(jì)算機(jī)各種軟硬件配置實(shí)現(xiàn)可視化系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)的物理層。

2.2 功能實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用

在核電站管道安裝過(guò)程中，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和當(dāng)?shù)氐馁|(zhì)量管理要求，合理應(yīng)用并強(qiáng)調(diào)突出具有動(dòng)態(tài)立體展示的可視化理論，可以實(shí)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)的采集、處理和應(yīng)用，滿足跨時(shí)間、跨地域的空間信息數(shù)據(jù)查詢，完成建筑物建模和工程數(shù)字地形靜態(tài)三維建模，從而能夠高效輸出和表達(dá)相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

3、可視化理論在核電站管道安裝中的應(yīng)用價(jià)值

3.1 提高管道安裝質(zhì)量

在核電站管道安裝過(guò)程中，合理設(shè)計(jì)約束條件和優(yōu)化目標(biāo)，通過(guò)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和大數(shù)據(jù)處理技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)管道安裝全過(guò)程的系統(tǒng)化管理，可以完成對(duì)所有數(shù)據(jù)信息的采集、儲(chǔ)存、分析、處理和提取工作；對(duì)不同管道標(biāo)準(zhǔn)化和信息化的管理，根據(jù)可視化技術(shù)自身的功能特點(diǎn)，完成二維設(shè)計(jì)圖紙向三位立體模型的轉(zhuǎn)變，通過(guò)仿真性模擬，可以及時(shí)指出當(dāng)下安裝運(yùn)行方案可能存在的問(wèn)題，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理功能可以提出相應(yīng)的改進(jìn)方案，確保管道安裝的目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最優(yōu)解，從而為管理人員的管道安裝科學(xué)決策提供重要的依據(jù)，可以進(jìn)一步提高管道安裝的質(zhì)量和水平，為整體核電站建設(shè)工程提供重要保障。

3.2 全面控制安裝流程

通過(guò)可視化技術(shù)可以全面控制、精細(xì)化管理核電站的整個(gè)管道安裝流程。明確不同地區(qū)管道安裝的施工標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量，落實(shí)好交底工作，利用可視化技術(shù)和高清視頻設(shè)備能直觀形象地將整個(gè)管道安裝過(guò)程和施工具體流程呈現(xiàn)出來(lái)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整體安裝環(huán)境的控制；通過(guò)觀看然后同步下達(dá)操作指令，明確核電站管道安裝位置、指標(biāo)和類型等內(nèi)容，確定管道安裝配套部件的選擇和安裝方案的制定，精準(zhǔn)、明確地開(kāi)展各項(xiàng)工作，加強(qiáng)管道安裝各個(gè)環(huán)節(jié)的指標(biāo)檢測(cè)，可以更加科學(xué)地控制整個(gè)管道安裝施工流程，有效降低因人為操作造成的施工事故，既能夠減少層層上報(bào)的時(shí)間成本，還能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)安裝過(guò)程所使用的材料質(zhì)量和成本，從而進(jìn)一步優(yōu)化施工流程，節(jié)約施工成本。

3.3 實(shí)現(xiàn)工程利益最大化

核電站管道安裝的施工工藝復(fù)雜，施工周期較長(zhǎng)，利用可視化理論將管道施工設(shè)計(jì)圖紙與三維模型鏈接進(jìn)行計(jì)算，在保證管道安裝合理預(yù)算的前提下可以對(duì)其施工方案進(jìn)行優(yōu)化處理，能夠使成本計(jì)算更加直觀和具體化，從而實(shí)現(xiàn)資源的合理配置，有效控制核電站管道安裝的經(jīng)濟(jì)成本，實(shí)現(xiàn)核電站的經(jīng)濟(jì)效益；利用可視化系統(tǒng)和價(jià)值工程原理從多方面控制和分析核電站管道安裝的風(fēng)險(xiǎn)性和可操作性，可以為后期的項(xiàng)目決策提供數(shù)據(jù)支撐，提升管道安裝工程的可行性和科學(xué)性，避免后期因數(shù)據(jù)方面的失誤而出現(xiàn)返工的情況，從而減少安裝施工投入和材料的過(guò)度消耗，不斷優(yōu)化能源分配，為構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)提供力量。

3.4 保證核電站運(yùn)行安全

核電站建設(shè)過(guò)程中預(yù)防核泄漏事故是其施工建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容之一，通過(guò)可視化技術(shù)控制整個(gè)核電站管道安裝的施工流程，并加大各個(gè)項(xiàng)目的監(jiān)督管理力度，明確不同崗位人員的工作職責(zé)和內(nèi)容，可以最大限度避免人為操作失誤的出現(xiàn)，為完工保量提供可靠依據(jù)；動(dòng)態(tài)檢測(cè)核電設(shè)備的運(yùn)行情況，可以防止由于設(shè)備問(wèn)題出現(xiàn)的安裝失誤，能夠提升管道安裝的科學(xué)性和針對(duì)性，從而有效消除管道安裝隱患，保證核電站運(yùn)行安全；整個(gè)管道安裝工程結(jié)束之后，在竣工驗(yàn)收階段做好所有數(shù)據(jù)信息的存檔工作，利用可視性和信息存儲(chǔ)的完整性，建立數(shù)據(jù)信息化管理平臺(tái)，準(zhǔn)確的管道埋設(shè)位置和施工記錄信息等可以為后期核電站管道檢修和維護(hù)保養(yǎng)工作提供重要的數(shù)據(jù)幫助，從而有效防止發(fā)生核泄漏事故。

4、總結(jié)

綜上所述，在核電站管道安裝過(guò)程中有效運(yùn)用可視化理論，能夠?qū)崿F(xiàn)全面控制管道安裝流程，可以在節(jié)約能源、降低成本的基礎(chǔ)上，提高管道安裝質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)工程利益最大化，保證核電站運(yùn)行安全，從而不斷推動(dòng)核電站建設(shè)朝著系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、信息化、智能化的方向發(fā)展。