BIM技術(shù)在綠色數(shù)據(jù)中心建筑中的應(yīng)用探討

梁晨

（華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司）

BIM技術(shù)在綠色數(shù)據(jù)中心建筑中的應(yīng)用探討

梁晨

（華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司）

首先介紹了BIM技術(shù)在國(guó)內(nèi)外綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的必要性，接著介紹了BIM技術(shù)在某數(shù)據(jù)中心的全生命周期應(yīng)用流程，最后分析了BIM技術(shù)與DCIM、RFID、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合在數(shù)據(jù)中心的研發(fā)、應(yīng)用及未來(lái)發(fā)展展望。

BIM；綠色；數(shù)據(jù)中心；RFID；DCIM；大數(shù)據(jù)；云計(jì)算

1 BIM技術(shù)在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的迫切性、必要性

建筑信息模型（BIM-building information modeling）對(duì)于數(shù)據(jù)中心而言，應(yīng)用該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)：

1）項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的溝通、討論、決策都在三維可視化的狀態(tài)下進(jìn)行；

2）可建立建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電模型，進(jìn)行協(xié)調(diào)作業(yè)，清晰地表示各專(zhuān)業(yè)的模型以及局部相對(duì)關(guān)系，可以較直觀地同步調(diào)整設(shè)備管線位置、高度，對(duì)較隱蔽的碰撞則可進(jìn)行管線綜合分析以及碰撞報(bào)告分析；

3）對(duì)方案、特殊工藝設(shè)計(jì)、施工工藝優(yōu)化；

4）施工進(jìn)度保障；

5）與定額預(yù)算軟件的對(duì)接；

6）項(xiàng)目整體造價(jià)控制。

運(yùn)用BIM協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)體系可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目的全生命周期階段貫徹協(xié)同設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)和可持續(xù)設(shè)計(jì)理念。

所以，大型數(shù)據(jù)中心建設(shè)迫切需要運(yùn)用BIM技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心全壽命周期的綠色節(jié)能。

2 BIM在某數(shù)據(jù)中心的全生命周期應(yīng)用

2.1業(yè)主基于BIM的管理模式（見(jiàn)圖1）

圖1　BIM管理模式

圖2　項(xiàng)目準(zhǔn)備階段咨詢流程

圖3　項(xiàng)目啟動(dòng)階段咨詢流程

2.2BIM技術(shù)在項(xiàng)目準(zhǔn)備和啟動(dòng)階段的咨詢流程（見(jiàn)圖2、圖3）

2.3BIM技術(shù)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

在施工圖設(shè)計(jì)階段運(yùn)用BIM技術(shù)的流程（見(jiàn)圖4）。

圖4　設(shè)計(jì)階段運(yùn)用BIM的流程

運(yùn)用BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)優(yōu)化管線排布、機(jī)房層高、走道凈高等功能。

此項(xiàng)目機(jī)房發(fā)熱量較大，對(duì)空調(diào)需求量很高，空調(diào)主管道直徑較大，制冷機(jī)房管線復(fù)雜，通過(guò)BIM設(shè)計(jì)，對(duì)制冷機(jī)房進(jìn)行三維模型的搭建，管線的優(yōu)化，將原本方案機(jī)房?jī)舾?500mm，調(diào)整至凈高8700mm，釋放了800mm的層高，優(yōu)化了建筑方案（見(jiàn)圖5）。

圖5　優(yōu)化后的建筑方案

未處理時(shí)管線碰撞圖（見(jiàn)圖6）：

處理過(guò)管線碰撞后的圖（見(jiàn)圖7）：

運(yùn)用BIM協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)體系加強(qiáng)了設(shè)計(jì)信息、專(zhuān)業(yè)交互，保證信息傳遞與交換的正確性、完整性、及時(shí)性，減少錯(cuò)漏碰缺和設(shè)計(jì)重復(fù)，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，實(shí)現(xiàn)在項(xiàng)目的全生命周期階段貫徹協(xié)同設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)和可持續(xù)設(shè)計(jì)理念。未處理時(shí)管線碰撞圖（見(jiàn)圖6），處理過(guò)管線碰撞后的圖（見(jiàn)圖7）。

BIM化的設(shè)計(jì)擺脫了二維CAD圖紙表達(dá)的局限性，將各個(gè)專(zhuān)業(yè)整合到統(tǒng)一的3D可視模型中，提供設(shè)計(jì)者與甲方更加直觀的體驗(yàn)，為設(shè)計(jì)人員提供多專(zhuān)業(yè)信息共享的三維可視化平臺(tái)。

圖6　未處理時(shí)管線碰撞圖

圖7　處理過(guò)管線碰撞后示意圖

圖8　標(biāo)簽的數(shù)據(jù)關(guān)系圖

3 BIM技術(shù)與RFID、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算的結(jié)合在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

3.1BIM與RFID技術(shù)結(jié)合

如今，急需一種標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)模型來(lái)作為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、規(guī)劃、建設(shè)以及維護(hù)的基礎(chǔ)。建筑信息模型（BIM）是用來(lái)創(chuàng)建、共享、交換和管理整個(gè)生命周期的信息以及解決互操作性和信息集成相關(guān)問(wèn)題的一種新興方法，也是設(shè)施的物理和功能特性的數(shù)字化表示。由Building SMART聯(lián)盟（BSA）開(kāi)發(fā)的IFC（industry foundation classes）標(biāo)準(zhǔn)日趨成熟且作為BIM的數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)，使得BIM成為支持和完善建筑生命周期各階段互操作性的標(biāo)準(zhǔn)模型。IFC雖然是一個(gè)面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，但是，模擬與建筑行業(yè)相關(guān)的所有情況是不可能的，也是非常復(fù)雜的。

如果在資產(chǎn)上永久附加RFID標(biāo)簽，那么標(biāo)簽內(nèi)存將記錄來(lái)自標(biāo)準(zhǔn)BIM數(shù)據(jù)庫(kù)中的組件生命周期積累的信息。此信息強(qiáng)調(diào)了整個(gè)生命周期中不同的階段，借此可以向技術(shù)人員提供資產(chǎn)維護(hù)指導(dǎo)。此外，擁有RFID標(biāo)簽的資產(chǎn)也可以為用戶提供該設(shè)備的位置信息， BIM 到RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)關(guān)系見(jiàn)圖8。

3.2BIM與DCIM技術(shù)結(jié)合

近年來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)高速擴(kuò)張，企業(yè)計(jì)算平臺(tái)更多轉(zhuǎn)向云架構(gòu)，云計(jì)算技術(shù)得到廣泛認(rèn)可，信息處理的工業(yè)化規(guī)模效應(yīng)十分明顯。數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施作為承載信息系統(tǒng)運(yùn)行的物理環(huán)境，其規(guī)模也越來(lái)越大，已經(jīng)由過(guò)去一個(gè)建筑內(nèi)部的特定功能區(qū)域升華成一種獨(dú)立的、專(zhuān)業(yè)的新型工業(yè)建筑。如何建設(shè)并運(yùn)營(yíng)一個(gè)高效的數(shù)據(jù)中心，并使基礎(chǔ)設(shè)施的性能與生產(chǎn)要求相適應(yīng)是目前數(shù)據(jù)中心正常運(yùn)行的重大挑戰(zhàn)。

數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理DCIM（data center infrastructure management）是近年來(lái)在數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)管理領(lǐng)域興起的熱點(diǎn)，是通過(guò)一整套包含硬件設(shè)施、傳感器和特定軟件組成的管理平臺(tái)與工具，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心所有關(guān)聯(lián)系統(tǒng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一管理，包括IT基礎(chǔ)設(shè)施（服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、虛擬機(jī)）和場(chǎng)地基礎(chǔ)設(shè)施（配電、制冷、布線、機(jī)柜），對(duì)數(shù)據(jù)中心的容量規(guī)劃、集中監(jiān)控、智能管理、事故處置、模型預(yù)測(cè)、成本控制等目標(biāo)進(jìn)行管理，是信息技術(shù)和設(shè)施管理的綜合集成。數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施DCIM平臺(tái)總體架構(gòu)（見(jiàn)圖9）。

將BIM技術(shù)和DCIM基礎(chǔ)設(shè)施管理平臺(tái)有機(jī)結(jié)合，以3D可視手段幫助梳理數(shù)據(jù)中心日益密集的電氣管道與網(wǎng)絡(luò)線路，讓管理與技術(shù)人員從平面的圖紙及網(wǎng)絡(luò)跳線表中解脫出來(lái)，更加直觀地了解數(shù)據(jù)中心的管線分布及走線情況，更加快速排查及修復(fù)管線類(lèi)故障，提高管線管理水平和故障解決效率；更加直觀地指導(dǎo)數(shù)據(jù)中心全生命周期管理，提高運(yùn)維人員的管理效率，實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能。

3.3BIM與物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)結(jié)合應(yīng)用

通過(guò)BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心實(shí)施過(guò)程的完全可視化，并可與施工進(jìn)度表無(wú)縫對(duì)接，所有管線可按顏色進(jìn)行區(qū)分，實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度的完全管控，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的智慧管理。進(jìn)度控制（見(jiàn)圖10），結(jié)構(gòu)分解圖示例整體效果圖示例（見(jiàn)圖11）。

運(yùn)用BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)虛擬3D和實(shí)景視頻相結(jié)合的可視化管理；自動(dòng)預(yù)警，準(zhǔn)確定位，遠(yuǎn)程監(jiān)控，運(yùn)營(yíng)決策支持。綜合性遠(yuǎn)程信息監(jiān)控管理系統(tǒng)（見(jiàn)圖12）。

圖9　基礎(chǔ)設(shè)施DCIM平臺(tái)總體架構(gòu)

圖10　進(jìn)度控制圖

圖11　整體效果圖示例

另外，還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有設(shè)備，如冷水機(jī)組、水泵等設(shè)備的額定參數(shù)與實(shí)測(cè)參數(shù)的直觀對(duì)比，使得運(yùn)維人員完全掌控設(shè)備的運(yùn)營(yíng)情況。

圖12　綜合性遠(yuǎn)程信息監(jiān)控管理系統(tǒng)

4 BIM技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用發(fā)展展望

國(guó)家“十三五”規(guī)劃全文15次提到“網(wǎng)絡(luò)”、19次提到“信息”，首次把“網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略”、“大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”上升為國(guó)家戰(zhàn)略，“信息化”地位進(jìn)一步提升，這將對(duì)未來(lái)數(shù)據(jù)中心宏觀發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

數(shù)據(jù)中心作為互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施，承載著互聯(lián)網(wǎng)的所有數(shù)據(jù)，其地位相當(dāng)于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的“心臟”，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)數(shù)據(jù)中心作為基礎(chǔ)設(shè)施的支撐。

未來(lái)綠色數(shù)據(jù)中心管理將是基于云平臺(tái)架構(gòu)的頂層設(shè)計(jì)架構(gòu)管理模式，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件定義數(shù)據(jù)中心，采用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)通過(guò)統(tǒng)一的硬件和軟件平臺(tái)對(duì)IT關(guān)鍵設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行綜合管理，將數(shù)據(jù)中心IT關(guān)鍵設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施所有關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的信息與管理進(jìn)行整合，最終實(shí)現(xiàn)監(jiān)控云、管理云、服務(wù)云的資源全面整合，根本上解決目前數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng)信息孤島、資源浪費(fèi)、使用率低等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)未來(lái)平滑地增加管理模塊的建設(shè)目標(biāo)，確?？蛻魞r(jià)值最大化。

BIM技術(shù)和CFD氣流模擬、DCIM基礎(chǔ)設(shè)施統(tǒng)一管理平臺(tái)將大大提升數(shù)據(jù)中心的全生命周期管理水平，提高數(shù)據(jù)中心運(yùn)維人員的管理效率，實(shí)現(xiàn)真正意義上的綠色數(shù)據(jù)中心。

本文在撰寫(xiě)過(guò)程中，得到了南京工業(yè)大學(xué)陸偉良教授和江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院楊軍志高工的指導(dǎo)，在此表示感謝。

［1］謝秉正主編，陸偉良總編，中國(guó)智慧城市建設(shè)縱論［M］.南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2013.

［2］羅志剛，羅小平.BIM技術(shù)在超大型數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代建筑電氣，2015，6（9）：30-34.

［3］苗雪，張杰等.BIM技術(shù)在數(shù)據(jù)中心全生命周期中的應(yīng)用［J］.智能建筑與城市信息，2015.

［4］王師寶.淺談BIM在綠色數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用［J］.商品與質(zhì)量·建筑與發(fā)展，2015.

Discussion on Application of BIM Technology in Large Green Data Center Building

LIANG Chen

（East China Architectural Design ＆ Research Institute Co.，Ltd.）

In this article， we first introduce the construction necessity of BIM technology in green data center in China and abroad， then introduce successful life cycle application process of BIM technology in large data center. Finally， the paper analyzes the research， application and future development prospects of BIM technology combined with DCIM， RFID， IoT， cloud computing and big data technology in data center.

BIM； green； data center； RFID； DCIM； big data； cloud computing