ARCADIS
通过BIM和云合作加强水系统的弹性
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技术工具提高了关键水利基础设施改造的速度和效率
2014年夏天，俄亥俄州托莱多市老化的水处理厂被有毒绿藻淹没，市民好几天都没有饮用水。在这次紧急事件之后，该市求助于全球设计和工程咨询公司Arcadis，对这座拥有80年历史的设施进行翻新和扩建。利用先进的建筑信息模型(BIM)技术和云协作，Arcadis设计了一次升级，以提高工厂的弹性，并确保社区的安全用水。在这个过程中，公司改变了自己的运作方式。
2014年8月伊利湖有害藻华污染托莱多供水的卫星图像。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。城市参与了Arcadis-全球设计、工程和管理咨询公司，在世界各地拥有丰富的水设施设计经验，以解决迫切的需求。
阿卡迪斯公司将设计和监督两个新水盆的建设——现有的六个水盆每天处理1.2亿加仑的水，使其可以安全饮用——并升级工厂旧部分的一些水处理装置。“我们的计划是增加冗余和产能，以便更好地处理藻类毒素，”Arcadis项目经理库尔特·史密斯(Kurt Smith)说，以确保在任何水池需要维修时，水客户不会出现供应中断的情况。新建的7号和8号蓄水池，每个蓄水池的日容量为2000万加仑，也将使电厂能够进行全年的维护。
柯林斯公园7号和8号新盆地的效果图，蓝色表示现有设施的右侧。
紧凑的时间表和紧凑的工作场所
柯林斯公园水处理厂1941年开始运作20世纪50年代扩建。该设施最初的纸质计划显然已经过时了。Arcadis水/废水环境咨询工程业务的BIM经理兼设计师Julie Nicholson说:“记录图纸似乎从来没有准确地反映出建造的内容。”“我们必须结合现有的工厂连接，这一点非常关键。”
在设施检修期间，水处理厂也必须继续运作。此外，Arcadis团队还必须在紧张的工作场所协调其他升级项目，包括7200伏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规定的最后期限的迫近，阿卡迪斯计划与五家外部副顾问合作，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，其中包括Basin 7主画廊的模型，该模型展示了连接处理列车的管道组件。
3D建模奠定了基础
2016年，Arcadis开始了Collins Park扩建的设计阶段，解决了两个新盆地以及设施升级，包括新的管道，通过更新的多级处理工艺将原水层叠，以净化其供消费。首先，Arcadis需要一个精确的模型来捕捉工厂的现有条件。根据现场调查和3D扫描的数据，该团队使用了回顾将现实捕捉数据转换为点云并在Revit．使用Infraworks，他们添加了工厂表面和公用设施的GIS数据。
在接下来的两年里，Arcadis为该场地开发了13个Revit模型Navisworks它的冲突检测功能可以早期发现和修复错误，并防止现场昂贵和浪费的返工。史密斯说，这些模型也是与城市进行评估的互动工具:“你可以浏览改进，并向业主展示最终的效果。”
污水清洗大楼的3D模型展示了水处理设备，包括清除漂浮藻类的撇水器和将处理过的水倒入水中进一步过滤的洗堰器。
现实捕捉到数字模型
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3D扫描记录了核电站的现有状况。利用点云数据和现实捕捉技术，该团队创建了3D模型。
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3D模型显示了絮凝池设备的布置，其中添加了混凝剂，将颗粒和杂质粘合在一起，以便更容易去除。
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增强现实叠加技术允许团队成员与现场环境交叉检查3D模型，以帮助确定可施工性问题。
云协作改变了游戏规则
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，包括缓慢的文件下载和冗长的电子邮件交流。“我们有建筑、结构、机械、暖通空调、电气、I&C和土木现场工作-每一个学科，”尼克尔森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。”
Arcadis决定与Autodesk进行为期10个月的云合作试点:“我们的目标是看看我们是否可以通过使用BIM 360(现在称为BIM 360)来节省时间BIM协作专业版)我们试图在这个项目中量化和测试它，”尼克尔森说。Arcadis团队通过演示和培训指导子顾问入职，并与从佛罗里达到俄亥俄州的团队成员在项目工作流程上进行合作。
虚拟连接办公室和工作现场
在两年的设计过程完成后，2018年招标结束，柯林斯公园的建设阶段开始。Arcadis BIM团队通过实时视频和现实捕捉的远程协助会议，与工厂现场的团队保持联系。Arcadis还能够通过活动工地的360度照片监控施工进度，并将数据集成到现场记录模型中，团队成员可以虚拟导航。
尼克尔森说:“我们还使用了增强现实技术，将现有条件与模型叠加，以帮助识别任何与可建造性有关的问题。”使用微软HoloLens头戴式耳机，施工团队可以在AR体验中使用3D模型的叠加来验证设计对齐，并检测和记录任何差异。
观看视频(1分27分钟)看到Arcadis在施工现场使用的AR体验，用3D模型覆盖现有条件，使他们能够检查与设计的对齐。
准备好进行下一阶段的翻新
到2020年底，7号和8号盆地如期完成。“4000万加仑的工厂必须首先增加，以获得翻新工厂其余部分的能力，”史密斯说。“我们接下来的两个项目是1到6号盆的升级，然后是过滤管道画廊的翻新。”
作为Collins Park水处理厂复杂的10年、5亿美元系统升级计划的一部分，尽管受到COVID-19的干扰，7号和8号盆地的扩建仍能保持正常运行。虽然市政府雇佣的专业施工管理公司(PCM)负责监督更大的项目，但由于人员规模和供应链问题的限制，Arcadis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，并保持安全协议。
7号和8号盆地的建设是该设施10年重大升级的一部分。
节省了1000个设计小时;最后期限紧迫
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，从而能够满足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，这将文件传输造成的延迟时间减少了80%。直接与云中的分包商合作，每个人都能立即看到变化。
史密斯说:“我们让所有的潜艇在一个模型中工作，对一些人来说，这是他们第一次这样做。”“它有助于简化工作，防止错误。一切都是最新的，因为每个人都在这个模式下工作。”随着准确性的提高，承包商可以提供更高质量的投标，并最大限度地减少变更订单和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。“这为承包商节省了时间和金钱，”他说。“当然，这也会影响到城市的所有者。”
现场照片和3D模型可以集成到一个360度的现场记录模型中。
“这是我们使用云协作的跳板。我们在权衡它的用途和好处。结果是双赢的，因为我们现在做的每个项目都是BIM协作。我们所有的潜艇都在这么做。”
- - - - - -朱莉·尼科尔森， BIM经理，北美，Arcadis
技术支持弹性水系统
到2023年，柯林斯公园水处理厂的改造将完成，所有的盆地都将升级到技术和设计标准，使系统更具弹性。Arcadis将提供一个已建成的BIM模型，可以作为工厂维护和运营的唯一真实来源，并保护系统免受有害藻类繁殖的影响，以避免2014年水危机的重演。
Arcadis通过使用3D建模和云协作来应对升级老化水厂的挑战。该公司在Collins Park项目中看到的时间和成本节省说服了Arcadis在整个全球组织中采用BIM协作Pro和Revit，并转换了与他们合作的子顾问。通过完全标准化改进的工作流程，其收益将转化为公司未来所有的水和废水设计项目。
尽管受到2019冠状病毒病疫情的干扰，新7号和8号盆地的建设仍在按计划进行。这两个盆地将于2020年春季投入使用，并于2020年晚些时候完成全部工作。
