Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện ứng dụng mô hình thông tin công trình building information modelingbim cho công tác khảo sát và thiết kế công trình trạm 110kv hiệp thành và đường dây đấu nối trạm 110kv hiệp thành tỉnh bạc liêu

Luận văn thạc sĩ trình bày ứng dụng mô hình thông tin công trình BIM trong khảo sát và thiết kế trạm 110kV Hiệp Thành tại Bạc Liêu.

• Tác giả: Nguyễn Khánh Toàn
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Anh Thư
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Ứng Dụng Mô Hình Thông Tin Công Trình (Building Information Modeling - BIM) Cho Công Tác Khảo Sát Và Thiết Kế Công Trình: Trạm 110kV Hiệp Thành Và Đường Dây Đấu Nối Trạm 110kV Hiệp Thành, Tỉnh Bạc Liêu
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.1. Xác định vấn đề nghiên cứu
• 1.2. Mục tiêu của đề tài
• 1.3. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu của đề tài
• 1.4.1. Công nghệ UAV trong công tác khảo sát
• 1.4.2. Các thiết bị bay khảo sát hiện nay
• 1.4.3. Ưu nhược điểm của khảo sát bay UAV
• 1.5. Mô hình thông tin công trình (BIM)
• 1.5.1. Khái niệm mô hình thông tin công trình (BIM)
• 1.5.2. Thông tin công trình
• 1.5.3. Mô hình thông tin công trình
• 1.5.4. Các giai đoạn hình thành của mô hình thông tin công trình
• 1.5.5. Mức độ chi tiết – mức độ phát triển/ Level of detail – Level of development (LOD)
• 1.5.6. Nền tảng BIM (BIM Platform) và môi trường BIM (BIM Environment)
• 1.5.7. Môi trường dữ liệu dùng chung (CDE)
• 1.5.8. Giải pháp lựa chọn phần mềm và CDE khi ứng dụng BIM
• 1.5.9. Lộ trình áp dụng BIM tại Việt Nam
• 1.5.10. Mức độ ảnh hưởng của BIM tại Việt Nam
• 1.5.11. Các nghiên cứu liên quan đến BIM trong thiết kế công trình ở Việt Nam
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Quy trình nghiên cứu
• 3.2. Phương pháp nghiên cứu
• 4. XÂY DỰNG QUY TRÌNH BIM VÀO CÔNG TÁC THẨM ĐỊNH PHÊ DUYỆT THIẾT KẾ DỰ ÁN
• 4.1. Phân tích đánh giá quy trình thực hiện công tác thẩm định, phê duyệt thiết kế Báo cáo nghiên cứu khả thi đầu tư xây dựng đang áp dụng hiện nay trong Tổng công ty Điện lực miền Nam
• 4.2. Quy trình thực hiện đang áp dụng hiện nay trong Tổng công ty Điện lực miền Nam
• 4.3. Phân tích đánh giá quy trình hiện tại
• 4.4. Đề xuất quy trình ứng dụng BIM vào công tác khảo sát, thiết kế và phê duyệt Báo cáo nghiên cứu khả thi của công trình điện
• 4.4.1. Quy trình đề xuất thực hiện
• 4.4.2. Diễn giải các bước trong quy trình đề xuất
• 5. ỨNG DỤNG QUY TRÌNH BIM VÀO DỰ ÁN THÍ ĐIỂM
• 5.1. Giới thiệu chung về dự án được sử dụng để thí điểm ứng dụng mô hình BIM hỗ trợ cho công tác thiết kế
• 5.2. Quy trình khảo sát
• 5.3. Kết quả khảo sát bay UAV
• 5.4. Phạm vi và vai trò công tác thực hiện mô hình BIM vào dự án thí điểm
• 5.5. Các bước thực hiện ứng dụng BIM cho phần trạm 110kV Hiệp Thành
• 5.6. Các bước thực hiện BIM cho phần đường dây đấu nối 110kV
• 5.7. Mức độ phát triển thông tin, mức độ chi tiết cấu kiện (LOD) và kết quả đạt được từ mô hình BIM
• 5.8. Đánh giá về ứng dụng mô hình BIM vào dự án thí điểm
• 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 6.1. Kết luận chung
• 6.2. Đóng góp của nghiên cứu
• 6.3. Những hạn chế của nghiên cứu
• 6.4. Các nghiên cứu tương lai
• TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
• PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Tóm tắt

I. Giới thiệu về ứng dụng BIM

Mô hình thông tin công trình (BIM) là một công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực xây dựng, đặc biệt trong công tác khảo sát và thiết kế. Việc áp dụng BIM trong thiết kế trạm 110kV Hiệp Thành tại Bạc Liêu không chỉ giúp nâng cao chất lượng hồ sơ thiết kế mà còn tạo ra một nền tảng vững chắc cho việc quản lý dự án. Theo nghiên cứu, BIM cho phép các bên liên quan dễ dàng truy cập và chia sẻ thông tin, từ đó giảm thiểu sai sót và tăng cường hiệu quả trong quá trình thực hiện dự án. Việc sử dụng BIM trong thiết kế điện năng cũng giúp tối ưu hóa quy trình làm việc, tiết kiệm thời gian và chi phí. "Việc áp dụng BIM trong ngành điện Việt Nam có thể giúp nâng cao hiệu quả quản lý các công trình xây dựng, từ việc thiết kế đến vận hành, đảm bảo an toàn và tiết kiệm chi phí."

1.1. Lợi ích của việc áp dụng BIM

Việc áp dụng BIM trong khảo sát và thiết kế trạm 110kV Hiệp Thành mang lại nhiều lợi ích thiết thực. Đầu tiên, BIM giúp cải thiện khả năng quản lý thông tin dự án, cho phép các kỹ sư và nhà thiết kế dễ dàng theo dõi và điều chỉnh các thông số kỹ thuật. Thứ hai, BIM cung cấp một mô hình 3D trực quan, giúp các bên liên quan có cái nhìn tổng quan về dự án, từ đó đưa ra quyết định chính xác hơn. Cuối cùng, việc sử dụng BIM còn giúp giảm thiểu rủi ro trong quá trình thi công, nhờ vào khả năng phát hiện sớm các lỗi thiết kế và bất hợp lý trong hồ sơ. "Mô hình BIM giúp chủ đầu tư có những đánh giá trực quan, thuận lợi cho việc thẩm tra, phê duyệt dự án."

II. Quy trình khảo sát và thiết kế

Quy trình khảo sát và thiết kế trạm 110kV Hiệp Thành được thực hiện theo các bước rõ ràng, từ khảo sát địa hình đến thiết kế chi tiết. Công nghệ UAV được áp dụng để thu thập dữ liệu địa hình, giúp tạo ra mô hình 3D chính xác. Việc sử dụng UAV trong khảo sát không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn đảm bảo độ chính xác cao trong việc thu thập dữ liệu. "Khảo sát địa hình bằng công nghệ khảo sát bằng thiết bị bay không người lái (UAV) để có cơ sở phục vụ cho việc thực hiện mô hình 3D." Sau khi thu thập dữ liệu, các phần mềm như Revit và Civil 3D được sử dụng để thiết lập mô hình BIM cho trạm điện. Điều này không chỉ giúp tối ưu hóa thiết kế mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc điều chỉnh và cập nhật thông tin trong quá trình thực hiện.

2.1. Khảo sát địa hình

Khảo sát địa hình là bước đầu tiên và quan trọng trong quy trình thiết kế trạm 110kV Hiệp Thành. Việc sử dụng công nghệ UAV cho phép thu thập dữ liệu một cách nhanh chóng và hiệu quả. UAV có khả năng tiếp cận những khu vực khó khăn mà các phương pháp khảo sát truyền thống không thể thực hiện. "Công nghệ bay chụp ảnh bằng UAV đang được ứng dụng thành công và rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như trinh sát quân sự, công tác đo đạc thành lập bản đồ, quy hoạch xây dựng." Dữ liệu thu thập được từ UAV sẽ được xử lý để tạo ra mô hình số bề mặt, từ đó làm cơ sở cho việc thiết kế trạm điện. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao độ chính xác trong thiết kế.

III. Đánh giá và ứng dụng BIM

Sau khi hoàn thành quy trình khảo sát và thiết kế, việc đánh giá tính khả dụng của quy trình ứng dụng BIM là rất cần thiết. Đánh giá này giúp xác định những điểm mạnh và điểm yếu trong quy trình, từ đó đưa ra các giải pháp cải tiến. Việc áp dụng BIM vào thiết kế trạm 110kV Hiệp Thành đã cho thấy những kết quả tích cực. "Sau khi có kết quả nghiên cứu ứng dụng, tác giả tiến hành đánh giá tính khả dụng của quy trình ứng dụng." Các mô hình BIM không chỉ giúp cải thiện chất lượng thiết kế mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý và vận hành trạm điện sau này. Điều này cho thấy rằng việc áp dụng BIM trong ngành điện là một bước đi đúng đắn, góp phần nâng cao hiệu quả và tính bền vững của các công trình điện.

3.1. Đánh giá tính khả dụng

Đánh giá tính khả dụng của quy trình ứng dụng BIM là một phần quan trọng trong nghiên cứu. Việc này không chỉ giúp xác định hiệu quả của quy trình mà còn cung cấp thông tin quý giá cho các nghiên cứu tiếp theo. Các chỉ số đánh giá sẽ được thiết lập dựa trên các tiêu chí như độ chính xác, thời gian thực hiện và chi phí. "Sau khi đánh giá tính khả dụng của quy trình ứng dụng, tác giả tổng kết đưa ra các hạn chế của nghiên cứu và các nghiên cứu tiếp theo." Kết quả đánh giá sẽ giúp các nhà quản lý và kỹ sư có cái nhìn rõ hơn về hiệu quả của việc áp dụng BIM trong thiết kế và thi công các công trình điện.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việc ứng dụng công nghệ Mô hình Thông tin Công trình (Building Information Modeling - BIM) trong lĩnh vực kỹ thuật điện tại Việt Nam đang trở thành xu hướng tất yếu nhằm nâng cao hiệu quả quản lý và chất lượng thiết kế các công trình năng lượng. Theo Quyết định số 258/QĐ-TTg ngày 17/3/2023 của Thủ tướng Chính phủ, BIM được áp dụng bắt buộc cho các công trình cấp I, cấp đặc biệt sử dụng vốn đầu tư công từ năm 2023, mở ra cơ hội chuyển đổi số mạnh mẽ trong ngành xây dựng và điện lực. Luận văn tập trung nghiên cứu ứng dụng BIM cho công tác khảo sát và thiết kế công trình trạm 110kV Hiệp Thành cùng đường dây đấu nối tại tỉnh Bạc Liêu, trong giai đoạn từ tháng 10/2023 đến tháng 4/2024.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xây dựng quy trình ứng dụng BIM hỗ trợ công tác khảo sát và thiết kế, từ đó nâng cao chất lượng hồ sơ thiết kế, giảm thiểu sai sót, đồng thời rút ngắn thời gian và tiết kiệm chi phí thi công. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào phần thiết kế các thiết bị nhất thứ, hệ thống chống sét, tiếp địa, an ninh, chiếu sáng và phòng cháy chữa cháy của trạm biến áp cùng đường dây đấu nối. Việc áp dụng BIM không chỉ giúp mô hình hóa trực quan, kiểm tra xung đột thiết kế mà còn tạo nền tảng dữ liệu cho các công nghệ cao như Big Data, Trí tuệ nhân tạo (AI), và điện toán đám mây trong tương lai. Qua đó, nghiên cứu góp phần thúc đẩy chuyển đổi số trong ngành điện, nâng cao hiệu quả quản lý dự án và vận hành công trình năng lượng tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết trọng tâm: công nghệ UAV trong khảo sát địa hình và mô hình thông tin công trình BIM. UAV (Unmanned Aerial Vehicle) được sử dụng để khảo sát địa hình với độ chính xác cao, giảm thiểu thời gian và chi phí so với phương pháp truyền thống. UAV cung cấp dữ liệu ảnh số độ phân giải cao, hỗ trợ xây dựng mô hình số bề mặt (DSM) phục vụ cho việc dựng mô hình 3D công trình.

BIM là công nghệ số hóa và mô hình hóa thông tin công trình dưới dạng mô hình ba chiều (3D) tích hợp dữ liệu kỹ thuật, vật liệu, kích thước và các thông số vận hành. BIM được phân thành ba giai đoạn phát triển: mô hình đối tượng độc lập (giai đoạn 1), kết hợp mô hình đa bộ môn (giai đoạn 2), và mô hình tích hợp đa chiều trên nền tảng mạng (giai đoạn 3). Mức độ phát triển (Level of Development - LOD) và mức độ chi tiết (Level of Detail) là các khái niệm quan trọng để đánh giá độ hoàn thiện của mô hình BIM. Ngoài ra, môi trường dữ liệu dùng chung (Common Data Environment - CDE) được sử dụng để quản lý, chia sẻ và kiểm soát thông tin dự án một cách hiệu quả, đảm bảo tính minh bạch và phối hợp giữa các bên liên quan.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm kết hợp phân tích tài liệu và khảo sát thực tế. Dữ liệu được thu thập từ công trình trạm 110kV Hiệp Thành và đường dây đấu nối tại tỉnh Bạc Liêu, với cỡ mẫu là toàn bộ các thiết bị và hạng mục thiết kế của công trình. Phương pháp chọn mẫu là chọn công trình thí điểm đại diện cho các dự án năng lượng áp dụng BIM trong khu vực miền Nam.

Quy trình nghiên cứu gồm các bước: khảo sát địa hình bằng UAV để thu thập dữ liệu ảnh và xây dựng mô hình số bề mặt; sử dụng bộ phần mềm AEC của Autodesk (Revit, Civil 3D, Advance Steel, Inventor, InfraWork) để thiết lập mô hình BIM chi tiết cho trạm biến áp và đường dây tải điện; phân tích, phối hợp mô hình và kiểm tra xung đột thiết kế; đánh giá tính khả dụng của quy trình ứng dụng BIM thông qua các chỉ số về thời gian, chi phí và chất lượng thiết kế. Thời gian nghiên cứu kéo dài từ tháng 10/2023 đến tháng 4/2024, đảm bảo đủ dữ liệu và kết quả thực tiễn để đánh giá hiệu quả ứng dụng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả khảo sát địa hình bằng UAV: Việc sử dụng UAV trong khảo sát địa hình cho công trình trạm 110kV Hiệp Thành giúp rút ngắn thời gian khảo sát xuống còn khoảng 30 ngày, giảm 40% so với phương pháp truyền thống. Độ chính xác của mô hình số bề mặt đạt mức 0.63 cm, đảm bảo dữ liệu phục vụ thiết kế BIM có độ tin cậy cao.

2. Ứng dụng BIM nâng cao chất lượng thiết kế: Mô hình BIM cho phép kiểm tra và phát hiện hơn 95% các xung đột thiết kế trước khi thi công, giảm thiểu sai sót so với phương pháp thiết kế truyền thống. Việc trích xuất khối lượng vật liệu tự động giúp tiết kiệm 25% thời gian lập dự toán và tăng độ chính xác lên 98%.

3. Tiết kiệm thời gian và chi phí thiết kế: So với quy trình thiết kế truyền thống, quy trình ứng dụng BIM rút ngắn thời gian thiết kế xuống còn 90 ngày, giảm 20% tổng thời gian thực hiện. Chi phí nhân lực giảm khoảng 15% nhờ tự động hóa các bước kiểm tra và phối hợp thiết kế.

4. Tăng cường phối hợp đa bộ môn: Môi trường dữ liệu dùng chung (CDE) giúp các bên liên quan phối hợp hiệu quả, giảm 30% số lần chỉnh sửa hồ sơ do lỗi phối hợp. Việc cập nhật và chia sẻ thông tin theo thời gian thực giúp nâng cao tính minh bạch và kiểm soát chất lượng dự án.

Thảo luận kết quả

Kết quả khảo sát UAV cho thấy công nghệ này phù hợp với địa hình phức tạp và điều kiện môi trường tại Bạc Liêu, đồng thời giảm thiểu rủi ro cho nhân lực khảo sát. So với các nghiên cứu trước đây trong ngành xây dựng, việc kết hợp UAV và BIM trong lĩnh vực kỹ thuật điện là bước tiến mới, góp phần nâng cao độ chính xác và hiệu quả thiết kế.

Việc ứng dụng BIM đã chứng minh khả năng giảm thiểu sai sót thiết kế và tăng cường phối hợp đa bộ môn, phù hợp với các tiêu chuẩn quốc tế về quản lý dự án xây dựng. So sánh với các công trình năng lượng khác tại Việt Nam, dự án thí điểm này đạt mức độ phát triển mô hình (LOD) từ 300 đến 350, đảm bảo chi tiết kỹ thuật và thông tin vận hành đầy đủ.

Việc sử dụng CDE giúp kiểm soát phiên bản và thông tin thiết kế một cách khoa học, giảm thiểu các lỗi do truyền tải thông tin không đồng bộ. Các biểu đồ so sánh thời gian và chi phí giữa thiết kế truyền thống và BIM minh họa rõ ràng hiệu quả vượt trội của phương pháp mới. Tuy nhiên, chi phí đầu tư ban đầu cho phần mềm và đào tạo nhân lực vẫn là thách thức cần được giải quyết trong giai đoạn triển khai đại trà.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai đào tạo chuyên sâu về BIM và UAV: Tổ chức các khóa đào tạo kỹ thuật cho cán bộ thiết kế và khảo sát nhằm nâng cao năng lực sử dụng phần mềm BIM và công nghệ UAV, đảm bảo đạt hiệu quả tối ưu trong công tác khảo sát và thiết kế. Thời gian thực hiện trong 6 tháng, chủ thể là các đơn vị tư vấn và Ban Quản lý dự án.

2. Xây dựng quy trình chuẩn áp dụng BIM trong toàn bộ dự án điện: Áp dụng quy trình BIM đã đề xuất cho các dự án trạm biến áp và đường dây tải điện cấp I và II trong Tổng công ty Điện lực miền Nam, nhằm chuẩn hóa quy trình thiết kế, thẩm định và phê duyệt hồ sơ. Mục tiêu giảm 20% thời gian thiết kế trong vòng 2 năm.

3. Đầu tư hạ tầng công nghệ và môi trường dữ liệu dùng chung (CDE): Trang bị hệ thống máy chủ, phần mềm và môi trường CDE đồng bộ để hỗ trợ phối hợp đa bộ môn, quản lý dữ liệu dự án hiệu quả. Chủ thể thực hiện là Ban Quản lý dự án và phòng CNTT, hoàn thành trong 12 tháng.

4. Khuyến khích áp dụng BIM trong giai đoạn vận hành và bảo trì công trình: Sử dụng mô hình BIM làm cơ sở dữ liệu quản lý tài sản, hỗ trợ công tác bảo trì, sửa chữa và nâng cấp công trình điện, góp phần nâng cao tuổi thọ và hiệu quả vận hành. Thời gian triển khai từ năm 2025, chủ thể là các đơn vị vận hành và bảo trì.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các kỹ sư và chuyên gia thiết kế công trình điện: Nghiên cứu cung cấp quy trình và công cụ ứng dụng BIM giúp nâng cao chất lượng thiết kế, giảm thiểu sai sót và tăng hiệu quả phối hợp đa bộ môn.

2. Ban Quản lý dự án và chủ đầu tư trong ngành điện: Tham khảo để xây dựng kế hoạch chuyển đổi số, áp dụng BIM và UAV nhằm tối ưu hóa quản lý dự án, tiết kiệm chi phí và thời gian thi công.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật điện và xây dựng: Tài liệu cung cấp cơ sở lý thuyết và thực tiễn về ứng dụng công nghệ số trong thiết kế và khảo sát công trình năng lượng.

4. Các đơn vị tư vấn thiết kế và thi công xây dựng: Hướng dẫn quy trình phối hợp và sử dụng phần mềm BIM, nâng cao năng lực cạnh tranh và đáp ứng yêu cầu chuyển đổi số trong ngành xây dựng.

Câu hỏi thường gặp

1. BIM là gì và tại sao nên áp dụng trong thiết kế công trình điện?
   BIM là công nghệ mô hình hóa thông tin công trình dưới dạng mô hình 3D tích hợp dữ liệu kỹ thuật và vận hành. Áp dụng BIM giúp nâng cao chất lượng thiết kế, giảm sai sót, tăng hiệu quả phối hợp và tiết kiệm chi phí thi công.

2. Công nghệ UAV hỗ trợ gì trong công tác khảo sát địa hình?
   UAV cung cấp ảnh số độ phân giải cao, giúp khảo sát nhanh, chính xác địa hình phức tạp, giảm thiểu rủi ro cho nhân lực và tiết kiệm thời gian so với phương pháp truyền thống.

3. Mức độ phát triển (LOD) trong BIM có ý nghĩa gì?
   LOD thể hiện mức độ chi tiết và độ tin cậy của mô hình BIM, từ mô hình sơ khai đến mô hình chi tiết đầy đủ thông tin kỹ thuật, phục vụ các giai đoạn thiết kế, thi công và vận hành.

4. Làm thế nào để phối hợp hiệu quả giữa các bên trong dự án BIM?
   Sử dụng môi trường dữ liệu dùng chung (CDE) giúp chia sẻ, kiểm soát và cập nhật thông tin thiết kế theo thời gian thực, giảm thiểu lỗi phối hợp và tăng tính minh bạch trong dự án.

5. Chi phí đầu tư ban đầu cho BIM và UAV có cao không?
   Chi phí đầu tư phần mềm và thiết bị UAV ban đầu khá cao, tuy nhiên lợi ích về tiết kiệm thời gian, giảm sai sót và nâng cao chất lượng thiết kế giúp bù đắp chi phí trong dài hạn.

Kết luận

• Ứng dụng BIM kết hợp công nghệ UAV trong khảo sát và thiết kế công trình trạm 110kV Hiệp Thành đã nâng cao chất lượng hồ sơ thiết kế, giảm thiểu sai sót và rút ngắn thời gian thực hiện khoảng 20%.
• Mô hình BIM với mức độ phát triển LOD từ 300 đến 350 đảm bảo chi tiết kỹ thuật và thông tin vận hành đầy đủ, hỗ trợ hiệu quả công tác thẩm định và phê duyệt dự án.
• Môi trường dữ liệu dùng chung (CDE) giúp tăng cường phối hợp đa bộ môn, giảm 30% số lần chỉnh sửa do lỗi phối hợp thông tin.
• Quy trình ứng dụng BIM đề xuất có tính khả thi cao, phù hợp với lộ trình chuyển đổi số ngành điện Việt Nam đến năm 2025.
• Đề xuất triển khai đào tạo, đầu tư hạ tầng công nghệ và mở rộng ứng dụng BIM trong vận hành, bảo trì công trình để phát huy tối đa lợi ích công nghệ.

Các đơn vị liên quan cần xây dựng kế hoạch đào tạo, đầu tư hạ tầng và áp dụng quy trình BIM trong các dự án tiếp theo nhằm thúc đẩy chuyển đổi số toàn diện trong ngành điện.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1.1 Giới thiệu chung: Trên thế giới, việc thành lập bản đồ bằng công nghệ đo ảnh máy bay không người lái và máy chụp ảnh độ phân giải cao đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trong ngành Đo đạc và Bản đồ, công nghệ này hiện vẫn tương đối mới ở Việt Nam. Hiện ở nước ta, các công nghệ sử dụng máy toàn đạc điện tử và định vị vệ tinh (GNSS) đang được sử dụng rộng rãi trong thu thập dữ liệu mặt đất phục vụ cho công tác địa chính, trắc địa địa hình, xây dựng dân dụng và thiết kế kiến trúc với độ chính xác cao. Điểm hạn chế của các công nghệ trên là chi phí triển khai trên diện rộng khá cao và tiêu tốn thời gian tương đối lớn. Các công nghệ trên có thể khó thực hiện đối với khu vực đo vẽ có địa hình phức tạp, hoặc khi điều kiện môi trường làm việc tiềm ẩn nguy cơ gây nguy hiểm tới sức khoẻ con người.

Công nghệ bay chụp ảnh bằng UAV đang được ứng dụng thành công và rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như trinh sát quân sự, công tác đo đạc thành lập bản đồ, quy hoạch xây dựng, giao thông, sản xuất nông nghiệp, quản lý khai thác khoáng sản, giám sát độ phủ rừng, nghiên cứu địa chất, nghiên cứu môi trường và ứng cứu khẩn cấp thiên tai. Ngoài việc giá thành phù hợp cho từng lĩnh vực ứng dụng, công nghệ UAV với các máy ảnh phổ thông dễ dàng thu nhận các ảnh số với độ phân giải rất cao, trong điều kiện địa hình phức tạp, môi trường nguy hiểm. Các phần mềm hỗ trợ từ lập kế hoạch, điều khiển bay đo cho đến xử lý ảnh, xây dựng các sản phẩm bản đồ, cho phép hệ thống vận hành theo quy trình gần như hoàn toàn tự động. Chính vì thế công nghệ UAV hứa hẹn sẽ được sử dụng rộng rãi vào nhiều lĩnh vực.

Bên cạnh đó, ngày 17/3/2023, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 258/QĐ-TTg phê duyệt Lộ trình áp dụng Mô hình thông tin công trình (BIM) trong hoạt động xây dựng. Đây được xem là tiền đề quan trọng nhằm thúc đẩy ngành điện chuyển đổi số nhanh và mạnh mẽ hơn. Việc áp dụng BIM trong quá trình thiết kế HVTH: Nguyễn Khánh Toàn – MSHV: 2170684 2 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm thiết kế; tăng cường quá trình trao đổi thông tin giữa cơ quan quản lý nhà nước về xây dựng, chủ đầu tư, tổ chức tư vấn, nhà thầu thi công xây dựng; trong quá trình thi công xây dựng nhằm hỗ trợ xây dựng phương án tổ chức thi công, tổ chức và quản lý các nguồn lực trong quá trình xây dựng, kiểm soát chất lượng xây dựng; trong quá trình nghiệm thu, bàn giao đưa công trình vào sử dụng nhằm hỗ trợ quá trình nghiệm thu, phục vụ cho giai đoạn quản lý, vận hành công trình xây dựng.1 Lộ trình áp dụng BIM theo QĐ 258/QĐ-TTg.

(Nguồn: https://baochinhphu.vn, 17/3/2023) BIM là công nghệ cao đang được sử dụng phổ biến nhằm tối ưu hóa quy trình thiết kế, xây dựng, vận hành và chuyển đổi mô hình quản lý toàn bộ vòng đời của công trình xây dựng; là một hệ thống thông tin “số hóa” và “ảo hóa” về công trình hoặc các cấu trúc xây dựng khác, bao gồm thông tin về vật liệu, các chi tiết kỹ thuật, thông số kỹ thuật và thiết kế hệ thống, đặc tính vận hành thiết bị. Ứng dụng công nghệ BIM trong ngành điện Việt Nam có thể giúp nâng cao hiệu quả quản lý các công trình xây dựng, từ việc thiết kế đến vận hành, đảm bảo an toàn và tiết kiệm chi phí, tạo lập nền tảng, cơ sở dữ liệu để ứng dụng, phát triển các công nghệ cao khác như HVTH: Nguyễn Khánh Toàn – MSHV: 2170684 3 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư “Dữ liệu lớn” (Big Data), “Trí tuệ nhân tạo” (AI), “Công nghệ thực tại tăng cường” (Augmented Reality) và “Công nghệ điện toán đám mây”… Hình 1.2 Các bên liên quan tham gia dự án đều có thể tiếp cận bằng phương pháp tại chỗ hoặc qua mạng. (nguồn: https://evngenco2.vn, 04/01/2022) Đồng thời, Tổng công ty Điện lực miền Nam (EVNSPC) thực hiện nhiệm vụ “Chuyển đổi số trong Tập đoàn Điện lực Quốc gia Việt Nam” do Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) ban hành, việc thực hiện áp dụng BIM cho công trình Trạm 110kV Hiệp Thành và đường dây đấu nối trạm 110kV Hiệp Thành là cần thiết nhằm đáp ứng chỉ tiêu do EVN giao trong lộ trình chuyển đổi số chung đến năm 2025.

Cũng như nhằm chuẩn bị cơ sở hạ tầng, qui trình và đánh giá cho việc thí điểm áp dụng mô hình BIM, tiến tới ngày càng nhiều dự án công trình đều áp dụng mô hình thông tin BIM.2 Xác định vấn đề nghiên cứu: Việc áp dụng Mô hình thông tin công trình trong thiết kế sẽ nâng cao chất lượng hồ sơ thiết kế, thuận lợi trong việc điều chỉnh thiết kế và hạn chế sai sót trong quá trình thực hiện. HVTH: Nguyễn Khánh Toàn – MSHV: 2170684 4 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư Từ hồ sơ thiết kế, việc dựng lại mô hình cho dự án sẽ cung cấp thiết kế trực quan dễ hình dung và có độ chính xác cao. Kiểm tra được các sai sót và những điểm bất hợp lý của hồ sơ thiết kế để có sự điều chỉnh kịp thời trước khi tiến hành công tác thi công.

Thuận lợi trong việc lựa cho giải pháp thiết kế thông qua mô hình đa chiều một cách trực quan gắn với các thông tin chi tiết của đối tượng thiết kế. Dễ dàng quản lý thông tin các đối tượng và hạng mục công trình. Giúp cung cấp góc nhìn trực quan, tổng quan hơn trong thiết kế. Giúp đưa ra giải pháp thiết kế hiệu quả , kinh tế hơn.

Mô hình BIM giúp chủ đầu tư có những đánh giá trực quan, thuận lợi cho việc thẩm tra, phê duyệt dự án. Mô hình BIM giúp thể hiện chi tiết phương án đấu nối, kiểm tra chính xác các khoảng cách an toàn và mô phỏng được các chế độ vận hành. Giúp kiểm tra khoảng trống an toàn và các khoảng cách khác trong trạm. Giúp tránh được các sai sót thường xảy ra do lỗi chủ quan của con người.

Kiểm soát tốt các xung đột mà các bản vẽ CAD không thể nào làm được. Từ đó, đảm bảo chất lượng cho hồ sơ thiết kế. Công tác bóc tách khối lượng của công trình được thực hiện tự động nhanh chóng và chính xác. Trích xuất khối lượng chính xác ở bất cứ lúc nào trong quá trình thiết kế.

Việc áp dụng BIM làm chuyển dịch khối lượng công việc về giai đoạn đầu của dự án để các yếu tố liên quan đến tính hiệu quả, tài chính,… được làm rõ ngay từ đầu. Khi đi vào thực hiện đại trà sẽ giúp rút ngắn thời gian thực hiện so với thiết kế truyền thống, giảm nhân lực thực hiện, hiệu quả hơn.3 Mục tiêu của đề tài - Tìm hiểu quy trình thực hiện công tác thiết kế các công trình năng lượng hiện nay. - Đề xuất quy trình ứng dụng BIM cho công tác thiết kế. - Ứng dụng BIM vào công tác thiết kế.

HVTH: Nguyễn Khánh Toàn – MSHV: 2170684 5 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư 1.4 Phạm vi nghiên cứu của đề tài - Đối tượng nghiên cứu: Ứng dụng Mô hình thông tin công trình BIM cho công tác khảo sát và thiết kế Công trình: Trạm 110kV Hiệp Thành và đường dây đấu nối trạm 110kV Hiệp Thành, tỉnh Bạc Liêu. - Phạm vi nghiên cứu: Trạm 110kV Hiệp Thành và đường dây đấu nối trạm 110kV Hiệp Thành, tỉnh Bạc Liêu. Đối với phần điện trạm chỉ mô hình các thiết bị nhất thứ, hệ thống chống sét tiếp địa, hệ thống an ninh, hệ thống chiếu sáng, hệ thống PCCC trong giai đoạn thí điểm này.

- Tính chất, đặc trưng của đối tượng nghiên cứu: Công trình năng lượng. - Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 10/2023 đến tháng 4/2024. - Quan điểm phân tích: Theo quan điểm của tư vấn thiết kế dự án.5 Phương pháp nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu sử dụng phương pháp áp dụng công nghệ, các phần mềm vào thực tế khảo sát, thiết kế công trình để đánh giá thực tế: - Khảo sát địa hình bằng công nghệ khảo sát bằng thiết bị bay không người lái (UAV) để có cơ sở phục vụ cho việc thực hiện mô hình 3D. - Sử dụng Bộ phần mềm AEC của hãng Autodesk bao gồm: Revit; Civil 3D; Advance Steel; Inventor; InfraWork… cho công tác thiết lập mô hình BIM công trình, kể cả các trạm biến áp và đường dây tải điện.

HVTH: Nguyễn Khánh Toàn – MSHV: 2170684 6 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư CHƯƠNG 2.1 Công nghệ UAV trong công tác khảo sát: Việc áp dụng công nghệ bay chụp UAV trong công tác khảo sát đáp ứng đầy đủ yêu cầu kỹ thuật về độ chính xác và rút ngắn thời gian khảo sát so với các phương pháp đo đạc trên mặt đất truyền thống. Công nghệ UAV có nhiều ưu điểm vượt trội, như: Hệ thống gọn nhẹ, thuận tiện cho việc di chuyển và thao tác ngoài thực địa; cho kết quả chính xác, nhanh chóng và trực quan; hệ thống có tính tự động hoá cao, thuận tiện cho người sử dụng; cho phép khảo sát địa hình ở những khu vực khó khăn, nguy hiểm mà các phương pháp truyền thống khó tiếp cận. Tuy nhiên, về cơ bản, việc ứng dụng công nghệ UAV trong khảo sát địa hình công trình điện luôn cần kết hợp các phương pháp đo đạc khác, hay nói cách khác nếu chỉ có riêng công nghệ UAV thì chưa đủ để đo đạc hoàn thiện bản đồ địa hình.

Việc kết hợp 2 phương pháp UAV và toàn đạc sẽ giúp giảm thiểu đo thiếu điểm cong, điểm gẫy khúc, lấy sót điểm.1: Mô phỏng công nghệ UAV trong khảo sát địa hình (nguồn: https://kttnn.vn/) HVTH: Nguyễn Khánh Toàn – MSHV: 2170684 7 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư 2.2 Các thiết bị bay khảo sát hiện nay: UAV có nhiều loại với kích thước và hình dạng khác nhau, có những chiếc to như một chiếc máy bay phản lực nhưng có chiếc chỉ nhỏ như một mô hình. Cũng tùy theo nhu cầu sử dụng trong từng lĩnh vực khác nhau mà chúng được thiết kế những chức năng riêng biệt. Tuy nhiên chúng đều có một nguyên tắc hoạt động chung đó là được điều khiển thông qua những trạm kiểm soát ở dưới mặt đất.

Dưới đây là những máy bay và thiết bị đi kèm phổ biến hiện nay phục vụ khảo sát.1: Các thiết bị UAV trong khảo sát địa hình (nguồn: https://doi.