基于BIM的沙漠光伏发电建筑施工全过程管理与优化研究

全球能源转型背景下，以太阳能光伏发电为代表的沙漠发电具有重要的发展前景，但是在大风沙、大温差、生态环境脆弱和项目规模大、设备精度高的情况下开展沙漠光伏发电项目的建设，面临着较多困难与问题。传统的施工管理模式不能满足项目建设需求，面对信息割裂、协同效率低以及风险无法预测等问题。而 BIM 技术作为三维可视化、信息集成化和过程模拟化为核心优势的一项技术，在助力沙地光伏项目推进过程中起着十分重要的作用。

一、BIM 技术概述及其在建筑工程中

（一）BIM 技术内涵与核心特性

建筑信息模型技术实际上就是对工程物理特性、功能属性的数字化表达，利用该技术可搭建基于几何信息、物理参数及功能属性的多维数据库，从而实现工程项目全要素可视化和数据化管理。具备参数化建模功能的特点能够保证设计变更联动更新，避免出现设计图纸中传统二维图纸间出现的错、漏、碰问题；可实现由过去为项目全周期服务的设计、施工、运维等阶段数据分离孤岛转向为设计、施工、运维等各环节充分融合、高度集成的信息资源池。

（二）建筑施工管理的赋能机制

所谓施工管理中的BIM 技术三重机制，则是设计协同可以利用机电管线综合检测提前发现工程中可能存在的碰撞冲突，并降低现场施工返工率；4D 进度管理可以在三维模型基础上增加时间信息，进行可视化的吊装顺序及设备进场路线的模拟；而在质量管控方面，通过移动端模型比对可以保证构件安装精度达到毫米级的程度。

（三）技术融合的创新趋势

BIM 加上新兴的技术智慧建造的新模式就出现了。GIS 集成让外界宏观环境可以观察到，根据地形高程做最优的光伏阵列倾角；物联网传感网能够采集现场的温湿度、风速等参数，并能做出合理的动态化的混凝土养护；人工智能算法根据过去的数据预测出未来的材料耗损率，便于精准化的采购。由此将原来靠经验来进行管理的施工方式转变为以数据来驱动的方式。

二、沙漠环境下光伏发电项目的特殊性分析

（一）严苛环境下的工程适应性挑战

沙漠环境对工程建设的制约是多方面的：从气候上看，昼夜温差较大易造成混凝土结构应力裂缝，紫外线强烈容易造成电缆护套老化；从地质上看，流沙地质使支架基础难以稳固，盐碱地使支架金属构件易被腐蚀；从生态上讲，生态要求高，不允许太多施工扰动，不得伤害植被，避免造成风沙暴发生[1]。以上因素决定了需在建筑选材、结构设计、施工工艺上做出系统化创新和改变。

（二）光伏系统的技术复杂性

典型的沙漠光伏电站由三个系统组成：发电单元的光伏组件是双面发电，使用平单轴跟踪系统获取光照；输变电系统要采用耐受沙尘的特种变压器；运维系统要安排智能清扫机器人清除面板上覆积的沙尘。对整个项目的技术集成度要求较高，设备安装、线路敷设、系统调试均需要进行统筹规划。

（三）施工管理的风险矩阵

沙漠施工面临特殊风险组合：物流方面：由于是偏远地区，运输设备的周期长，沙暴导致的机械出现故障的情况增多；人员安全方面：高温容易导致工作人员发生中暑情况，沙尘暴会影响工作人员的视线；质控方面：难度大、易变形，混凝土温控难度大、支架安装平整度要求高等都是目前存在较大问题的风险点。全面建立全过程预警防控体系迫在眉睫。

三、基于BIM 的沙漠光伏发电建筑施工过程优化实践

（一）施工方案的数字孪生优化

数字孪生技术对沙漠光伏施工进行模拟，创建基于高精度环境模型和气象/实时数据搭建的沙区光伏项目风沙运动建模仿真预演系统，对风沙 场多 据项目所在地的不同拟合出全年各月大风或沙暴工况下 ；结合热力学仿真预测高温时段的温度应力分布来制定 针对大型设备调度的庞大运输量和途经大面积流沙区域的现象， 造试验场，模拟装载、卸载及途经路线等工况，从而可辨别途经线路 存在的塌陷沙丘并作出绕行规划。

（二）供应链的精益化管理

BIM 驱动的物料协同平台重构沙漠环境下的供应链体系。 台通过参数化模型自动解析光伏阵列排布方案，精准计算组件、支架、电缆等主材需求量 成智 境响应机制，当沙尘预警信号触发时，系统自动启动防尘网应急采 控模块整合北斗定位与路况信息系统，动态优化运输路径与发车频次，规避沙暴导致的交 。仓储管理采用射频识别技术，实现物料入场自动登记、库存实时可视、领用精准追溯。这种全链条数字化管控模式，显著提升极端环境下的物资保障效能，降低供应链中断风险。

利用空间算法建立的智能规划系统解决了沙漠施工场地布局难题，用点云扫描技术建立起沙漠施工区域三维实景模型，以冲突检测算法优化功能 态缓冲区划分，根据安装进度动态调整暂存区域；无人运输车专用通道设置 方式， 做到 生活区规划充分考虑现场风向玫瑰图及扬尘扩散模型，尽量降低对人因 机械工作半径和光伏阵列间距的动态耦合计算，避免发生设备与组 数据的场地规划手段上实现了在有限的空间下最大程度地释放场地面积，有效地解 地形复杂和施工动态性的问题。

（四）安全风险的数字防控

构建多源数据融合的安全风险预控体系。 核心数据库梳理了10 年风区沙漠工程事故案例，形成风级—能见度—事故类型关联模型，对高空作 位系统通过UWB 精准定位技术，实现人员靠近深坑/高压设备时，自动触 象要素持续采集，一旦启动沙尘暴预警应急预案，则塔吊自动 所有人员利用AR 导航按指定通道撤离到指定地点。虚拟演练 针对极端天气以及设备失稳的紧急情况开展训练。运用技防和人防相配合的方式对沙漠施工进行全面立体化的安全保障体系建设。

结束语：

BIM 技术在沙漠光伏工程上的应用标志着清洁能源建设进入数字时代，利用BIM 技术建立起覆盖全生命周期的设计、施工、运维的全过程信息管理平台，实现极端条件下的工程建设可视化管理、数据化决策及智能化控制。今后可将BIM 技术与人工智能、边缘计算相结合，研发适合沙漠恶劣环境的智能化施工机械，减少人工参与度，形成BIM+AI 自组装施工装备，完成BIM 少人化、无人化的光伏电站建设，对我国乃至全世界范围内开发沙漠清洁能源提供中国智慧。

参考文献：

[1]洪志翔,欧阳学明,戴志彬,等.BIM 技术在塔式光热电站建设中的应用[J].安装,2025,(08):73-76.

[2] 马文 宝. 沙漠 地区 1000 MW 光伏 项目物资 供应管 理的关 键问题与 解决策 略[J/OL]. 红水河,1-6[2025-08-08].https://link.cnki.net/urlid/45.1146.TM.20250807.1343.003.