BIM技術(shù)在智慧鄉(xiāng)村運維中的應(yīng)用與展望*

文/廣聯(lián)達科技股份有限公司 王 雍

1 BIM在智慧鄉(xiāng)村中發(fā)揮的作用

“智慧鄉(xiāng)村”是對美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的更高要求和標(biāo)準(zhǔn)。建設(shè)“智慧鄉(xiāng)村”不僅要建設(shè)一個“生產(chǎn)發(fā)展、生活寬裕、村容整潔、鄉(xiāng)風(fēng)文明、管理民主”的新農(nóng)村，更重要的是進一步破解當(dāng)前城鄉(xiāng)二元結(jié)構(gòu)，釋放農(nóng)村發(fā)展?jié)摿突盍?。智慧鄉(xiāng)村建設(shè)既是智慧中國建設(shè)的基礎(chǔ)和前提，也是推進生態(tài)文明建設(shè)和提升社會主義新農(nóng)村建設(shè)的新工程、新載體。

目前，BIM技術(shù)更多地應(yīng)用于智慧鄉(xiāng)村建設(shè)過程中。在建設(shè)過程中運用BIM技術(shù)可實現(xiàn)以下2方面優(yōu)勢。

1）對項目建設(shè)造價實施控制，實現(xiàn)成本的精準(zhǔn)控制 在BIM的工作模式下，將模型建模精細(xì)化，構(gòu)件材質(zhì)材料構(gòu)成命名規(guī)范化，工程量的統(tǒng)計在軟件中集成數(shù)據(jù)化；利用計算公式實現(xiàn)造價統(tǒng)計，實現(xiàn)模型與總造價的同步化，進而實現(xiàn)對項目成本的精準(zhǔn)控制。

2）便攜式BIM三維模擬提升施工準(zhǔn)確性 利用前期設(shè)計階段完成的BIM模型，將模型文件導(dǎo)入iPad等便攜設(shè)備中，可實現(xiàn)對農(nóng)村工匠的三維可視化施工交底。相較于二維圖紙交底，三維可視化更加具體，避免由于工匠對圖紙的理解偏差而導(dǎo)致返工等影響工程進度、質(zhì)量等問題，進而提高施工準(zhǔn)確性。

可見，目前BIM技術(shù)更多應(yīng)用于鄉(xiāng)村建設(shè)階段，而對BIM技術(shù)在鄉(xiāng)村運維階段的應(yīng)用則較少。但BIM作為建筑全過程信息的載體，可將大量在鄉(xiāng)村規(guī)劃、設(shè)計及施工階段的信息帶入運維階段，因此BIM技術(shù)也將運用于美麗鄉(xiāng)村的運維階段。

2 國內(nèi)外智慧鄉(xiāng)村運用BIM技術(shù)的研究發(fā)展現(xiàn)狀

國際上應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，在溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量采用物聯(lián)網(wǎng)傳感器進行生產(chǎn)管理，包括溫濕度控制、營養(yǎng)液輸送、pH值監(jiān)測（氫離子濃度指數(shù)）及EC值監(jiān)測（可溶性鹽含量）等。通過運用物聯(lián)網(wǎng)及BIM技術(shù)使溫室蔬菜栽培條件達到最適宜的水平，從而獲得最優(yōu)的蔬菜產(chǎn)量。據(jù)統(tǒng)計，荷蘭溫室蔬菜平均年產(chǎn)量能達到每畝50000kg，而我國溫室蔬菜的平均每畝年產(chǎn)量僅為荷蘭的35%左右。在人力消耗方面，國內(nèi)溫室蔬菜生產(chǎn)主要為人工勞作，勞動強度大，溫室年平均用時達每畝3600h以上，但人均溫室管理面積僅相當(dāng)于日本的20%、西歐的2%和美國的0.3%。

《“智慧臺灣”i-235智慧生活科技運用計劃》在安全防災(zāi)、醫(yī)療照護、節(jié)能永續(xù)、智慧便捷、舒適便利、農(nóng)業(yè)休閑等六大領(lǐng)域開展智慧農(nóng)村生活科技創(chuàng)新應(yīng)用的服務(wù)示范。2006年臺灣“農(nóng)委會”推出“漂鳥計劃”，該計劃鼓勵18歲以上、35歲以下的青年人到鄉(xiāng)村體驗農(nóng)業(yè)種植等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，以增加鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)人力資源，并協(xié)助年輕人在鄉(xiāng)村及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中找到新的工作契機與創(chuàng)業(yè)機會，如勵志型職業(yè)種稻人，他們利用互聯(lián)網(wǎng)開設(shè)網(wǎng)上商店，采用自銷自產(chǎn)的商業(yè)模式開創(chuàng)事業(yè)，獲取回報。

世紀(jì)之村智能化服務(wù)平臺是結(jié)合我國新農(nóng)村建設(shè)實際建立的集“村務(wù)管理及公開、村財管理、鄉(xiāng)風(fēng)文明、農(nóng)家店、勞務(wù)供需、星火科技、企業(yè)展品、百姓新聞”八大功能于一體的農(nóng)村智慧化綜合服務(wù)平臺。該服務(wù)平臺采用政府提供平臺政策及平臺研發(fā)、公司負(fù)責(zé)平臺經(jīng)營、市場化運作模式，以“整縣推進、村設(shè)網(wǎng)點、服務(wù)到戶”為原則，在不增加鄉(xiāng)村財政負(fù)擔(dān)前提下，將中國電信、中國移動代辦點、村委會、供銷合作社、合作醫(yī)療所、食雜店、茶葉店等實體店與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺相結(jié)合的服務(wù)模式?，F(xiàn)已在福建省泉州市500多個村級行政單位廣泛應(yīng)用。該平臺的成功運用使農(nóng)村村域管理水平有了質(zhì)的提升，村務(wù)管理更透明、政府的監(jiān)管更有效。同時也為“三農(nóng)”提供了信息化服務(wù)支撐，為提高農(nóng)村村域社會資源利用率和拉動農(nóng)村村級消費市場的發(fā)展奠定了信息化基礎(chǔ)。

3 BIM運維案例：北京市昌平區(qū)沙嶺村

北京市昌平區(qū)沙嶺村是全國第一個超低能耗農(nóng)宅項目。沙嶺村超低能耗農(nóng)宅項目占地25畝，總建筑面積7200m2，共36戶，每戶200多m2，每兩戶一個聯(lián)排（見圖1）?；张山ㄖL(fēng)格，有排水天溝和碼頭墻等復(fù)雜造型，給被動房無熱橋設(shè)計和施工帶來很大難度。主體是頁巖多孔磚，對墻體的氣密性施工要求很高。

由于該農(nóng)宅是兩戶一個聯(lián)排，只有400m2，體形系數(shù)較大，外圍護結(jié)構(gòu)面積也相對較大，要求設(shè)計圍護結(jié)構(gòu)和門窗的平均傳熱系數(shù)較低，否則達不到超低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)。

1）坡屋面采用300mm厚石墨聚苯板，平屋面采用15mm厚擠塑聚苯板+40mm厚HVIP真空絕熱板+15mm厚擠塑聚苯板；外墻采用250mm厚石墨聚苯板，防火隔離帶采用250mm厚巖棉做防火隔離帶，2層南向外墻保溫采用40mm厚HVIP真空絕熱板，高于室外地坪300mm以下外墻保溫采用250mm厚擠塑聚苯板。

圖1 北京昌平區(qū)沙嶺村新農(nóng)村規(guī)劃鳥瞰

2）門窗采用鋁包聚氨酯型材、聚酯合金無鋼襯型材和三玻雙Low-E兩腔充氬氣全鋼化玻璃，整窗K值在0.9以下，整門在1.0以下。

3）排水天溝、陽臺、上下水等按要求做了相應(yīng)的保溫、防水、斷橋和隔氣處理，構(gòu)件管線、套管、通風(fēng)管道、電線套管等穿透建筑氣密層的孔洞部位應(yīng)進行氣密性封堵。

4）建筑客廳南北向外窗的設(shè)計能形成穿堂風(fēng)，可實現(xiàn)在過渡季和夏季利用自然通風(fēng)帶走室內(nèi)余熱。過渡季節(jié)和夏季溫度適宜的夜間，室外空氣質(zhì)量良好時，可采用自然通風(fēng)方式，用戶根據(jù)需要手動開啟外窗進行自然通風(fēng)。

5）為保證室內(nèi)通風(fēng)換氣，設(shè)計和安裝德國博樂的新風(fēng)系統(tǒng)，機組新風(fēng)量最大為450m3/h，可實現(xiàn)按需分檔調(diào)控，滿足室內(nèi)人員對新風(fēng)量的需求。機組設(shè)置全熱交換芯，全熱熱回收效率達85%。確保冬天、夏天不開窗的情況下室內(nèi)空氣達到被動房標(biāo)準(zhǔn)（見圖2）。

圖2 沙嶺新村超低能耗住宅

6）暖通空調(diào)和生活熱水的冷熱源 采用燃?xì)獗趻鞝t作為建筑采暖熱源，采暖末端采用地板輻射供暖；容積式燃?xì)鉄崴髯鳛樯顭崴疅嵩?，儲熱容積為180L；夏季用戶采用分體式空調(diào)。

目前在沙嶺村已使用了BIM鄉(xiāng)村運維平臺，在運維平臺上可詳細(xì)了解沙嶺村超低能耗房項目的細(xì)部結(jié)構(gòu)，可通過點擊超低能耗房的各個構(gòu)件了解建筑細(xì)節(jié)。關(guān)聯(lián)超低能耗房的能耗消耗，平臺可按不同時間細(xì)度采集超低能耗房的能量消耗，通過與國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對比，及時偵測到用能異常的樓棟，為村民提供用能建議，使超低能耗房運行在正常用能范圍內(nèi)，也為住戶降低超低能耗房使用成本。

4 BIM應(yīng)用經(jīng)驗總結(jié)及展望

就目前而言，BIM技術(shù)在智慧鄉(xiāng)村運維中的應(yīng)用還相對較少，在昌平區(qū)沙嶺村超低能耗房項目中的應(yīng)用主要為超低能耗房的結(jié)構(gòu)展示及能耗分析。隨著鄉(xiāng)村互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等一系列智慧化基礎(chǔ)設(shè)施的普及，BIM技術(shù)將在智慧鄉(xiāng)村運維中發(fā)揮更大作用。

1）智慧鄉(xiāng)村信息服務(wù)平臺 通過將鄉(xiāng)村村民及旅游者所需的各類信息（電視商城、天氣預(yù)報、民意征詢、農(nóng)業(yè)信息等各類信息）與鄉(xiāng)村BIM模型整合，可實現(xiàn)鄉(xiāng)村信息的線上整合。通過智慧鄉(xiāng)村信息服務(wù)平臺，可使村民及旅游者獲取最直接的鄉(xiāng)村信息，以便其安排農(nóng)事及旅游行程。

2）智慧鄉(xiāng)村交通實時智能管理 通過將鄉(xiāng)村道路路況信息與鄉(xiāng)村BIM模型及GIS信息整合，并與鄉(xiāng)村道路交通信號控制系統(tǒng)等交通系統(tǒng)整合，可實現(xiàn)鄉(xiāng)村交通的智慧化，方便村民出行。

3）智慧鄉(xiāng)村建設(shè)規(guī)劃 通過將鄉(xiāng)村規(guī)劃方案與建設(shè)方案BIM模型整合對比，可讓鄉(xiāng)村管理者及上級主管部門清晰直觀地了解鄉(xiāng)村各項目建設(shè)方案的優(yōu)劣性，可對比選出最符合鄉(xiāng)村規(guī)劃方案要求的建設(shè)方案。而通過BIM模型中附帶的建筑信息就可了解整個項目所需的各類材料，并可通過電商平臺進行直接采購，方便鄉(xiāng)村項目建設(shè)。

近幾年，我國部分省份正在積極探索具有本地特色的智慧鄉(xiāng)村“規(guī)劃-建設(shè)-運維”模式，并取得一定成績。與此同時也存在一些問題：如認(rèn)識深度不足，行動思想不統(tǒng)一；涉及部門眾多，組織協(xié)調(diào)難度大；在建設(shè)過程中，重建設(shè)輕規(guī)劃的現(xiàn)象比較突出，鄉(xiāng)村級項目建設(shè)規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)缺失；市場機制及社會力量的積極作用發(fā)揮不夠；軟件及平臺建設(shè)不同步等。

鄉(xiāng)村信息化建設(shè)不僅是實現(xiàn)智慧鄉(xiāng)村建設(shè)目標(biāo)的重要手段，還是提升鄉(xiāng)村經(jīng)濟發(fā)展水平和村民生活質(zhì)量的必要途徑。但在鄉(xiāng)村建設(shè)及運維過程中逐漸凸顯頂層規(guī)劃缺失、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)費用過高、信息化服務(wù)整合不足等問題。未來的智慧鄉(xiāng)村建設(shè)需以黨的“十八大”精神、“五位一體”思想和中央農(nóng)村經(jīng)濟工作會議精神為導(dǎo)向，緊扣建設(shè)美麗鄉(xiāng)村的主體目標(biāo)及內(nèi)涵，強調(diào)以人為本，體現(xiàn)科學(xué)發(fā)展觀要求，基于GB/T 32000—2015《美麗鄉(xiāng)村建設(shè)指南》的規(guī)范指引，堅持總體規(guī)劃、適度領(lǐng)先、突出特色、實用為先的原則進行規(guī)劃建設(shè)，通過數(shù)字化、可視化的信息技術(shù)手段，提高鄉(xiāng)村管理與服務(wù)效率，促進鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)升級。