ARCADIS

通过BIM和云协作增强水系统弹性

制造的未来

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除注明外,所有图片均由阿卡迪斯提供。

技术工具提高了关键水基础设施改造的速度和效率

2014年夏天,俄亥俄州托莱多市一家老化的水处理厂被有毒的绿藻淹没,当地居民好几天没有饮用水。在这种紧急情况下,城市转向全球设计和工程咨询公司阿卡迪斯翻新和扩大80年的设施。利用先进的建筑信息建模(BIM)技术和云协作,阿卡迪斯设计了一个升级,以提高工厂的弹性,并确保社区的安全用水。在这个过程中,该公司改变了自己的工作方式。

紧急状态:不要喝水

2014年8月2日,美国中西部俄亥俄州托莱多市的居民收到了来自政府的“请勿饮酒”建议俄亥俄州环境保护局(OEPA)。一个巨大的有害藻华伊利湖的一种名为微囊藻毒素的毒素污染了城市的供水,导致近50万人没有可用的水。接触有毒有害物质会导致胃肠道疾病、皮肤和眼睛刺激、呼吸系统问题,甚至肝功能衰竭。俄亥俄州州长宣布进入紧急状态,国民警卫队和红十字会设立了供水中心。

三天后,市民们解除了警报,恢复了用自来水饮用、做饭和洗澡。但是,在温暖的月份里生长在淡水湖和水库中的“哈伯”对托莱多等城市的居民来说仍然是一种威胁。这座城市不得不寻求解决方案,以确保一个更具弹性的水系统。

2014年8月污染托莱多供水的伊利湖有害藻华的卫星图像。图片由美国国家航空航天局GFSC.

扩大托莱多的水处理能力

为了确保供水安全,OEPA发布了升级托莱多柯林斯公园水处理厂的命令。这座城市参与进来了阿卡迪斯-一家全球设计、工程和管理咨询公司,拥有设计世界各地供水设施的经验,以满足迫切需要。

阿卡迪斯将设计并监督两个新水池的建设——在现有的六个每天处理1.2亿加仑水以保证安全饮用的水池的基础上再增加一个——并升级核电站旧部分的一些水处理装置。阿卡迪斯的项目经理库尔特·史密斯(Kurt Smith)说:“我们的计划是增加冗余和容量,这样它就能更好地处理藻类毒素。”他这样做是为了确保客户在任何盆地需要修复时不会出现供应中断。新的7号和8号水盆,每天的容量分别为2000万加仑,也将允许工厂进行全年的维护。

柯林斯公园场地上的新盆地7和8的效图,在现有设施的右边用蓝色显示。

紧凑的时间表和更紧凑的工地

柯林斯公园水处理厂1941年开始运作并在20世纪50年代扩大。该设施的原始纸质计划显然已经过时。阿卡迪斯水/废水环境咨询工程业务的BIM经理兼设计师朱莉·尼科尔森(Julie Nicholson)说:“记录图纸似乎从来没有准确反映出建造的内容。”。“我们必须与现有的核电站连接,而我们的位置非常关键。”

在设备检修期间,水处理厂也必须保持运行。此外,阿卡迪斯团队还必须在一个紧凑的工地上协调额外的升级项目,包括7200伏特的地下电源回路和用于额外处理藻类毒素的臭氧系统。随着epa规定的最后期限的临近,阿卡迪斯计划与五位外部顾问合作,使高效的工作流程和沟通变得至关重要。

Arcadis创建了3D模型来设计设施升级,包括盆地7主廊道的模型,该模型显示了连接处理机组的管道组件。

3D建模奠定了基础

2016年,阿卡迪斯开始了柯林斯公园扩建的设计阶段,处理了两个新的水池以及设施升级,包括通过更新的多级处理工艺将原水级联的新管道,以净化原水供消费。首先,需要一个准确的模型来捕捉电厂的现有条件。根据现场调查和3D扫描的数据,团队使用回顾将现实捕捉数据转换为点云,并在Revit. 使用基础设施,他们添加了工厂表面和公用设施的GIS数据。

在接下来的两年中,Arcadis为该场地开发了13个Revit模型,集成了Navisworks它的冲突检测功能可以及早发现和修复错误,并防止在现场进行昂贵和浪费的返工。这些模型也是与城市进行评估的互动工具:“你可以浏览这些改进,并实际向业主展示它最终的样子,”史密斯说。

污水洗涤大楼的三维模型展示了水处理设备,包括用于去除浮藻的撇水器和用于将处理过的水换液进一步过滤的堰式洗涤器。

数字模型的现实捕捉

  • 3D扫描记录了工厂的现有状况。利用点云数据和现实捕捉技术,该团队创建了3D模型。

  • 3D模型显示了絮凝池设备的布置,在絮凝池中添加混凝剂将颗粒和杂质粘合在一起,以便更容易去除。

  • 增强现实覆盖允许团队成员在现场环境中交叉检查3D模型,以帮助确定可施工性问题。

云协作改变游戏

与许多全球公司一样,Arcadis担心远程团队之间的协作可能会出现延迟,包括文件下载速度慢和电子邮件交换时间长。“我们在建筑、结构、机械、暖通空调、电气、I&C和土建现场的每一个专业都有工作,”尼科尔森在谈到柯林斯公园项目时说。“通常的问题是协调变化,试图让每个人都适应不同的学科。”

阿卡迪斯决定与Autodesk合作进行一个为期10个月的云亚博体育官方app协作试点:“我们的目标是看看我们是否可以利用BIM 360(现在称为BIM 360)来节省时间BIM合作专业)-我们试图在这个项目上量化和测试它,”尼科尔森说。Arcadis团队通过演示和培训指导分包顾问的入职工作,并与团队成员在佛罗里达州到俄亥俄州的各个地点就项目工作流程进行合作。

远程协作-使用来自工厂的实时视频源、现实捕捉和BIM 360等工具对项目至关重要。

虚拟连接办公室和工作现场

在两年的设计过程完成后,2018年投标开始,柯林斯公园的建设阶段开始。Arcadis BIM团队通过现场视频反馈和现实捕捉的远程协助会议与工厂现场的团队保持联系。此外,aradis还能够通过现场360度的照片监控施工进度,并将数据集成到现场记录模型中,团队成员可以虚拟导航。

尼科尔森说:“我们还使用增强现实技术(AR),将现有条件与模型叠加,以帮助识别任何可构建性问题。”。使用Microsoft HoloLens耳机,施工团队可以在AR体验中使用现场3D模型的覆盖层来验证设计对齐,并检测和记录任何差异。

观看视频(1:27分钟)通过3D模型,他们可以在施工现场查看AR体验,并检查设计的对齐情况。

为下一阶段的装修做好准备

到2020年底,7号和8号盆地如期完工。史密斯说:“新建的4000万加仑工厂必须首先获得改造工厂其余部分的能力。”“接下来我们参与的两个项目是从盆地1到6的升级,然后是过滤管道走廊的翻新。”

作为柯林斯公园水处理厂为期10年、耗资5亿美元的全系统升级工程的一部分,尽管受到COVID-19的干扰,7号和8号盆地的扩建仍能保持正轨。虽然该城市聘请专业施工管理公司(PCM)监督更大的项目,并根据人员规模和供应链问题进行了调整,但阿卡迪斯没有错过任何机会:使用远程协作功能,设计团队能够虚拟访问工作现场,并维护安全协议。

作为设施10年重大升级的一部分,协调了盆地7和盆地8的建设。

节省1000个设计小时;最后期限很紧

通过在设计过程中使用BIM协作Pro, Arcadis在柯林斯公园项目上节省了1000多个设计小时,使之能够满足OEPA紧迫的投标截止日期。通过消除电子邮件和下载,项目协调得到了改善,这减少了80%的文件传输延迟时间。直接与云中的分包商合作,每个人都能够立即看到变化。

史密斯说:“我们让所有潜艇在一个模型中工作,对一些潜艇来说,这是他们第一次这样做。”“它有助于简化工作,防止出错。所有东西都是最新的,因为每个人都在模型中工作。”有了更高的准确性,承包商可以提供更高质量的投标,并最大限度地减少更改订单和rfi。供应商可以在现场预制设备,以便在现场更快、更精确地组装。“这节省了承包商的时间和金钱,”他说。“当然,这将直接转交给城市的所有者。”

场地的照片和3D模型可以整合到一个360度的场地模型记录中。

“这是我们使用基于云的协作的出发点。我们权衡了使用情况并看到了好处。结果是双赢的,因为我们现在做的每个项目都是BIM协作。我们所有的子公司都在做同样的事情。”

朱莉·尼科尔森, BIM Manager,北美,Arcadis

技术支持弹性水系统

到2023年,科林斯公园水处理厂的改造将完成,所有水池都将升级到技术和设计标准,使系统更具弹性。Arcadis将提供一个竣工BIM模型,该模型可作为电厂维护和运行的单一真实来源,并保护系统免受有害藻华的影响,以避免2014年水危机的重演。

阿卡迪斯遇到了通过使用3D建模和云协作升级老化的水厂的挑战。该公司在柯林斯公园项目上看到的时间和成本节约说服了Arcadis在整个全球组织中采用BIM协作Pro和Revit,并使与他们合作的分包顾问转换。通过充分标准化改进的工作流程,这些收益将转化为公司未来所有的水和废水设计项目。

新盆地7号和8号的建设如期进行,尽管新冠病毒-19出现了中断。这两个盆地都在2020年春季投入运营,完工工作在2020年晚些时候完成。