输变电三维设计模型智能造价分析实现路径研究

陈凯玲¹、史松峰¹、陆为赟²

国网上海市电力公司经济技术研究院¹

国网上海市电力公司²

上海市 200122

摘要：随着电网建设数字化转型的深入推进，实现设计数据与造价数据的自动流转成为提升工程投资管控精准性的关键。然而，当前三维设计平台应用中，由于设计模型参数不全、模型数据与造价数据孤立等问题，导致自动造价分析面临困境。本文系统探索了三维设计模型智能造价分析的实现路径，构建了覆盖建筑工程与变电安装工程的参数化拓展体系，设计了构件识别、参数加载的全流程技术路径，并提出了智能化辅助工具的开发思路与架构设计。研究成果旨在为三维设计与造价的融合应用提供可行的技术方案与实践指引。

关键词：三维设计；自动造价分析；参数化；输变电工程

1引言

随着新型电力系统加速建设，电网工程正朝着数字化、智能化方向深度转型。三维设计技术已从可视化展示逐步迈向全生命周期应用。在此进程中，实现设计数据与造价数据的无缝对接，对于提升投资管控的精准性具有重要意义。国家电网有限公司《关于深化三维设计应用推动电网建设数字化转型的通知》（基建技术〔2025〕5号）^[1]，明确提出开展输变电工程自动造价分析，要求遵循《输变电工程三维设计造价数据内容规范》（Q/GDW12373-2023）^[2]，构建模型与造价数据的关联关系。这一政策标志着三维设计应用进入与业务管理深度集成的新阶段。

然而，政策要求与工程实践之间仍存在显著差距。当前三维模型交付深度尚无法满足自动造价分析要求，核心瓶颈体现在三个方面：一是模型交付标准未严格对齐行业规范，缺乏结构化、标准化的造价计价属性；二是设计人员对定额及计算规则缺乏深度理解，难以高效完成属性赋值；三是模型与造价数据处于孤立状态，数据链存在断点，导致智能造价难以落地。

针对现有技术痛点，本文核心研究目标为：在不增加设计人员工作负担的前提下，实现三维几何模型向造价适配模型的智能化转化，构建标准化参数体系与自动化数据处理流程，开发配套智能化辅助工具，彻底打通设计到造价的数据流通壁垒，为三维设计平台与造价的融合应用提供实践支撑。

2三维模型参数化拓展与智能加载实施路径设计

2.1总体技术框架：从“三维模型”到“造价就绪模型”的转换逻辑

三维设计模型智能造价分析的核心逻辑，是实现传统几何物理三维模型向集成结构化计价属性的“造价就绪模型”转化，该转化并非简单的数据叠加，而是基于行业规范、规则驱动、可自动化执行的标准化系统工程。本文构建“输入-处理-输出”闭环技术框架，形成标准化、智能化的模型造价转化管道。

框架输入侧包含两大核心要素，一是三维设计平台生成的输变电工程原始三维设计模型，包含完整的几何形态、构件分类与基础物理属性；二是以Q/GDW12373-2023规范为核心，结合建筑、变电安装工程计价定额、工程量计算规则构建的权威标准体系，为模型参数优化与造价匹配提供合规依据。

框架核心处理层为智能化转化核心引擎，包含三大关键环节：其一，模型参数化属性拓展，依据行业规范对工程构件分类识别，系统性增补造价分析所需的几何、工艺、材质、规格等结构化计价参数；其二，搭建智能映射规则库，建立模型构件、属性参数与清单定额、计价规则的精准对应关系，为自动算量、智能组价提供逻辑支撑；其三，部署一键自动化加载机制，通过专用插件批量注入参数、填充数据，替代人工低效操作，生成标准化造价模型。

框架输出侧为最终成型的“造价就绪模型”及配套衍生数据，该模型完整集成标准化造价属性，可直接通过数据接口输出工程量、计价参数等核心信息，满足智能造价分析的全部数据要求。

2.2模型深化与属性需求结构化梳理

模型深化是在保留原有设计几何特征与工程意图的基础上，针对性增补造价计算所需的全维度属性信息，实现模型从“设计载体”向“造价数据载体”的转型，本次优化覆盖建筑工程与变电安装工程两大核心专业。

2.2.1建筑工程

建筑工程涵盖总图、建筑物、构筑物、设备基础等多个专业，依据预算阶段造价规范要求，对对模型构件参数进行系统性优化升级，核心目标是实现工程量数据可自动计算、计价数据可精准匹配定额。以钢结构房屋模型中的钢梯及压型钢板底模、建筑物基础中的独立基础为例，优化前后的参数对比如表1所示。

表1建筑工程预算阶段三维模型造价参数深化表（示例）

			原文件参数				优化后的参数
模型名称		模型构件属性关键字	工程量数据		计价数据		工程量数据		计价数据		优化改进建议
			工程量数据及相关几何信息	计量单位	计价参数	参数内容	工程量数据及相关几何信息	计量单位	计价参数	参数内容
钢结构房屋模型	踏步	钢梯	钢结构构件成品质量 构件长度（m）； 构件面积（m2）； 构件单位理论质量（t）	t	材质	钢结构	钢结构构件成品质量 体积（m3） 表面积（m2） 参考图集	t	材质	钢结构	删除非必要参数：长度、构件单位理论质量，因构件理论质量按钢材体积×密度增加表面积参数 增加参考图集
	压型钢板	压型钢板底模	压型钢板水平投影面积（m2）； 厚度（压型钢板槽口至混 凝土面净高）（mm）	m	材质	压型钢板	体积	m3	材质	压型钢板	预算定额此条为m3，计算压型钢板楼板体积
建筑物基础	独立基础	独立基础	基础混凝土体积+基础上 短柱体积（高度≤1.2m）	m3	规格	1：单个基础≤5m³2：单个基础＞5m³	体积	m3	规格	1：单个基础≤5m³2：单个基础＞5m³	备注：当基础短柱小于1.2m，基础体积计算基础混凝土体积以及基础上短柱体积；当基础短柱大于1.2m，基础体积仅计算基础混凝土体积，基础上短柱执行现浇柱定额。
					材质	1：毛石2：毛石混凝土3：素混凝土4：钢筋混凝土			材质	1：毛石2：毛石混凝土3：素混凝土4：钢筋混凝土

参数优化严格遵循“可计算、可映射、可复用”原则，核心优化逻辑分为四个维度：一是参数定量化升级，将原有定性区间类参数转化为精准量化数据，摒弃“安装高度10m以内”等模糊表述，增设精准高度数值参数，通过系统规则自动匹配对应定额，消除自动化计算逻辑壁垒；二是数据口径归一化，统一全模型属性命名与语义标准，清理“面层材质”“基层材质”等冗余命名，统一采用“材质”通用属性，降低数据解析与工具开发难度；三是工程量计算智能化，将传统人工输入的结果型工程量，转化为依托基础几何参数自动派生的计算型工程量，通过补充墙体厚度、地坪厚度等基础参数，实现体积、面积等工程量自动核算，提升数据精准度与可追溯性；四是规范精准对齐，全面对标现行计价定额体系，细化门窗、桩基等构件参数分类，补齐定额匹配所需的关键属性，实现构件与定额子目的一一对应。

2.2.2变电安装工程

变电安装工程涵盖变压器、组合电器、开关柜、母线、电缆等主要电气设备。其造价分析的核心不仅在于设备数量，更依赖于型号、规格、安装方式、特殊属性等关键参数。本部分深化旨在使三维模型成为承载精确、完整的一次、二次设备及材料信息的载体。具体深化内容详见表2。

表2变电安装工程预算阶段三维模型造价参数深化表（示例）

	原文件参数				优化后的参数
模型名称	工程量数据		计价数据		工程量数据		计价数据		优化改进建议
	工程量数据内容	计量单位	计价参数	计价参数内容	工程量数据内容	计量单位	计价参数	计价参数内容
变压器	设备数量	台 台/单相	变压器类型	1：三相变压器 2：35kV以下箱式变压器3：单相变压器	设备数量	台 台/单相	变压器类型	1：三相变压器2：35kV以下箱式变压器3：单相变压器	新增物料编号，便于今后从价格信息库中自动获得相关信息价； 新增安装位置，用于自动组价套用相关系数； 新增甲乙供，用于自动组价时，明确设备及材料甲乙供关系，进而确定以含税价还是不含税价计入建安造价
			额定电压	单位：kV			额定电压	单位：kV
			绝缘介质	1：油浸，2：干式			绝缘介质	1：油浸2：干式
			额定容量	单位：kVA			额定容量	单位：kVA
			绕组数	1：双绕组2：三绕组			绕组数	1：双绕组2：三绕组
			调压类型	1：有载2：无载			调压类型	1：有载2：无载
			散热器布置	1：分体2：一体			散热器布置	1：分体2：一体
			未计价材料	1：设备间连线组数2：引下线组数3：金具型号个数			未计价材料	1：设备间连线组数2：引下线组数3：金具型号个数
							物料编号	物料编号
							安装位置	1：户内2：户外
							设备名称	设备名称
							甲乙供	1：甲供2：乙供

变电安装工程参数优化核心逻辑包含四点：一是构建设备全息信息模型，突破传统单一计数模式，新增设备物料编号、甲乙供属性、安装位置、额定参数等技术与商务属性，打造一体化计价数据源；二是打通物料编码与价格库关联，依托标准化国网物料编码，实现模型与外部价格信息库对接，为自动询价、智能估价提供核心支撑；三是细化材料专业属性，针对电缆、接地材料等，补充阻燃等级、铠装类型、敷设方式、施工土质等参数，精准匹配差异化定额子目；四是补齐模型构件覆盖盲区，新增预制舱、端子箱、二次系统装置等原有规范缺失的构件模型及配套造价参数，实现工程全覆盖。

2.3 三维算量与定额的自动化匹配原则与方法

模型与定额的精准智能匹配是自动造价分析的核心，本文基于优化后的参数体系，构建“构件识别-属性解析-规则匹配-定额输出”的全自动化算量链路，形成标准化匹配体系。

匹配逻辑遵循三层递进原则：第一层为构件大类匹配，依据构件标准化分类编码，快速匹配对应的定额章节大类，完成初步归类；第二层为属性精准匹配，解析构件断面尺寸、施工工艺、敷设方式等核心属性，精准筛选对应定额子目；第三层为条件系数匹配，针对安装高度、埋设深度等附加条件，通过量化参数自动比对阈值，智能叠加定额调整系数，保障计价合规性。

匹配方法采用“规则库驱动+人工兜底迭代”的混合模式，将行业规范、定额规则转化为结构化、数字化规则库，收录数千条常规构件定额映射关系，实现常规构件全自动智能组价。针对新型设备、特殊非标构件，保留人工干预接口，造价人员完成首次精准匹配后，系统自动收录更新规则库，实现算法持续迭代优化。

2.4 参数一键加载的流程与机制

为解决设计人员手动补充造价属性效率低、易出错的痛点，本研究设计了参数一键加载的自动化流程与配套机制。

加载流程分为四个步骤。第一步，模型解析遍历：工具读取三维模型文件，遍历所有建筑、结构及电气构件，提取其原有几何与物理属性。第二步，规则匹配与参数生成：依据预设规则库，为每个构件自动匹配对应的造价参数模板，并根据构件几何信息自动计算体积、面积等工程量。第三步，批量赋值与数据注入：将生成的造价参数与工程量数据批量写入模型的扩展属性中，形成“造价就绪模型”。第四步，校验与反馈：对加载结果进行完整性校验，标出未能自动匹配的构件，并反馈至设计人员进行补充处理。

3智能化工具的开发思路与架构设计

3.1 智能化辅助工具的整体架构

为实现从“几何模型”到“造价就绪模型”的高效转化，本研究设计了智能化辅助工具的整体架构。该架构采用“插件+服务”的双层模式，前端以三维设计平台插件形式存在，负责模型交互、参数加载与数据展示；后端部署独立的数据服务，承载规则库管理、价格信息库对接与工程量计算引擎。

工具架构自底向上分为三层：数据层为核心支撑，存储参数映射规则库、定额库及设备材料价格信息库；逻辑层为业务中枢，封装构件识别器、工程量自动计算器、定额匹配器及价格查询器四大核心模块；表现层为交互界面，提供一键加载、参数校验、结果预览及人工干预等功能模块^[4]。三层架构确保了工具的可扩展性与可维护性。

3.2核心功能模块

3.2.1计量数据智能计算与参数赋值

该模块负责将三维模型的几何信息自动转化为符合造价要求的工程量数据。核心流程包括：首先，构件识别，遍历模型并依据构件分类编码识别其类型。其次，几何解析，提取构件的长、宽、高、厚度等基础几何参数。再次，工程量派生，依据内置的工程量计算规则自动计算体积、面积、长度等核心工程量。最后，参数批量赋值，将生成的工程量及匹配的计价参数模板批量注入模型扩展属性，形成“造价就绪模型”。

3.2.2价格数据反向赋值与关联关系构建

该模块负责实现从造价系统向设计模型的数据回流，打通数据闭环。一方面，系统通过构件携带的“物料编号”字段，自动查询外部价格信息库，获取对应设备材料的参考单价、历史采购价等信息，辅助造价人员快速完成估价。另一方面，当造价分析完成后，工具可将审定后的单价、综合单价等价格信息反向写入模型的扩展属性中。这使得设计人员在后续方案调整时，能够实时查看构件的成本信息，进行设计方案的比选与优化，真正实现“设计算量一体化、造价反馈实时化”。

4结论与展望

本研究遵循《输变电工程三维设计造价数据内容规范》，系统探索了三维设计模型智能造价分析的实现路径。主要结论：构建了覆盖建筑工程与变电安装工程的参数化拓展体系，通过参数定量化、数据口径统一、几何信息补充及对齐计价规范，使模型具备承载造价属性的能力；设计了构件识别、规则匹配、一键加载的全流程技术路径；在此基础上提出智能化工具的整体架构与核心功能模块，为后续研究开发奠定基础。本研究为三维设计与造价的融合应用及电网建设的数字化转型提供了有力支撑。

参考文献

• 国家电网有限公司基建部. 关于深化三维设计应用推动电网建设数字化转型的通知: 基建技术〔2025〕5号[Z]. 2025.
• 国家电网有限公司. 输变电工程三维设计造价数据内容规范: Q/GDW 12373-2023[S]. 2023.
• HU Y, et al. Impact Analysis of BIM on Power Substation Project Costs: Techno-Economic Data Evidence from China[J]. Buildings, 2025, 15(11): 1885.
• 中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司. 布拖±800kV换流站全生命周期数字化应用[EB/OL]. Bentley纵览基础设施大会, 2025.

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