BIM技術(shù)在建筑運(yùn)維管理中的應(yīng)用

李兵 孫精科 汪深 王玥

建筑信息模型（Building Information Mode，BIM），是一種三維數(shù)字化的設(shè)計(jì)方法，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息，是對(duì)工程項(xiàng)目實(shí)體與功能特性的數(shù)字化表達(dá)，具有可視化、模擬化、協(xié)調(diào)性和優(yōu)化性的顯著特點(diǎn)。其核心是通過(guò)建立建筑工程的虛擬的三維模型，利用計(jì)算機(jī)數(shù)字化技術(shù)，為該模型提供更加完整的、與實(shí)際情況一致的建筑工程信息庫(kù)。

一、BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑運(yùn)維管理中的優(yōu)勢(shì)分析

（一）可視化的信息展示

BIM技術(shù)將建筑設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的信息高度集成，構(gòu)建統(tǒng)一的信息數(shù)據(jù)庫(kù)，建立基于BIM技術(shù)的建筑運(yùn)維管理平臺(tái)，能在三維場(chǎng)景中對(duì)建筑構(gòu)件進(jìn)行可視化的信息檢索，平臺(tái)高亮顯示選中的構(gòu)件，并獲取BIM構(gòu)件的分類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及其詳細(xì)的屬性信息。BIM運(yùn)維管理平臺(tái)以三維模型、特效動(dòng)畫(huà)、專題圖表等方式，展示建筑地理位置及周邊地理環(huán)境、整體設(shè)備、人員、工單分布情況及具體數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行告警及運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)。通過(guò)這些多樣化的展示方式，讓建筑運(yùn)維管理更加高效集成，直觀。

（二）高度集成設(shè)施管理功能

結(jié)合目前國(guó)內(nèi)BIM運(yùn)維管理平臺(tái)的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，通過(guò)大量的物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)建筑的智能監(jiān)控，并將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)反映在三維模型中，管理人員能夠直觀的了解整個(gè)建筑的運(yùn)營(yíng)健康狀況。BIM運(yùn)維管理平臺(tái)提供了B/S、C/S、移動(dòng)端、大屏等多樣化的展示平臺(tái)，并合理配置功能展示、運(yùn)維維護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)管理等功能模塊。平臺(tái)集成了工單管理功能，在出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)派發(fā)工單給相關(guān)人員，并記錄所有維護(hù)維修記錄。建筑運(yùn)維管理的參與人員均在云端的進(jìn)行協(xié)作，減少人為干預(yù)的工作內(nèi)容，大大提高了建筑運(yùn)維管理的工作效能。

（三）基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能分析

在建筑運(yùn)維過(guò)程中，會(huì)形成海量的信息數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析技術(shù)，進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行的多維度統(tǒng)計(jì)分析，從而得出建筑運(yùn)維的最佳運(yùn)營(yíng)參數(shù)，為建筑的節(jié)能降耗、安全運(yùn)營(yíng)提供基礎(chǔ)。采集的底層各個(gè)子系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)到運(yùn)維管理系統(tǒng)，系統(tǒng)通過(guò)AI、數(shù)據(jù)分析、特殊算法，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控分析，當(dāng)監(jiān)控的設(shè)備運(yùn)行異常時(shí)，自動(dòng)發(fā)送報(bào)警，自動(dòng)派單，安排運(yùn)維人員處理?；谶\(yùn)維實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、運(yùn)維檢修維修歷史數(shù)據(jù)、運(yùn)維報(bào)警歷史數(shù)據(jù)等，進(jìn)行運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)診斷分析，提前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估及防范。

二、BIM技術(shù)在建筑運(yùn)維管理中的應(yīng)用方案

（一）BIM運(yùn)維平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)

BIM運(yùn)維管理平臺(tái)是一個(gè)高度集成的管理平臺(tái)，其系統(tǒng)架構(gòu)的合理設(shè)計(jì)直接影響項(xiàng)目的順利實(shí)施以及平臺(tái)的適用性。目前系統(tǒng)架構(gòu)多分為用戶層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層以及采集層四個(gè)層次，如圖1所示。其中的用戶層，主要是系統(tǒng)直接面向客戶應(yīng)用的部分，整個(gè)運(yùn)維平臺(tái)主要的功能都集中在這一層中；應(yīng)用層是即整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用支撐的平臺(tái)，主要包含3D GIS+BIM的集成管理平臺(tái)、樓宇自控系統(tǒng)和安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)等；數(shù)據(jù)層則是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)部分，為系統(tǒng)提供各種數(shù)據(jù)支撐，主要包括3D GIS模型數(shù)據(jù)、BIM模型數(shù)據(jù)、設(shè)備參數(shù)、運(yùn)維信息以及運(yùn)維知識(shí)庫(kù)等內(nèi)容；采集層則是為由硬件設(shè)備構(gòu)成的平臺(tái)支撐系統(tǒng)，提供了數(shù)據(jù)采集的各種硬件設(shè)備，通過(guò)這些設(shè)備采集建筑運(yùn)維中的關(guān)鍵信息，為數(shù)據(jù)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層提供支撐。BIM可視化運(yùn)維系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)遵循先進(jìn)性、高可靠性、標(biāo)準(zhǔn)化、成熟性、適用性、兼容性和可擴(kuò)展性的設(shè)計(jì)要求。

（二）需求規(guī)劃與功能設(shè)計(jì)

由于不同建筑項(xiàng)目的功能布局不同，BIM運(yùn)維平臺(tái)需求針對(duì)具體項(xiàng)目進(jìn)行功能需求分析。一般可分為功能需求采集、需求分析、功能框架設(shè)計(jì)、原型設(shè)計(jì)、UI設(shè)計(jì)、需求確認(rèn)、需求文檔整理等工作內(nèi)容。如業(yè)主對(duì)于建筑運(yùn)維無(wú)特殊需求，為加快推進(jìn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)進(jìn)度，可將BIM運(yùn)維功能模塊整理成菜單式，供業(yè)主選擇。常用的模塊有如運(yùn)維全局展示、日常運(yùn)維管理展示、移動(dòng)端管理、運(yùn)維智能分析、系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集處理、能耗管理、設(shè)備管理、維護(hù)維修、空間管理、安防管理、平臺(tái)管理等功能模塊。為加快需求開(kāi)發(fā)進(jìn)度，常用的軟件有如EXCEL、WORD、XMIND、AXURE、墨刀、PS、AI等輔助軟件。通過(guò)多樣式的展示方式，可向業(yè)主準(zhǔn)確傳達(dá)BIM運(yùn)維設(shè)計(jì)意圖，同時(shí)為平臺(tái)開(kāi)發(fā)提供可靠基礎(chǔ)，避免返工。

（三）平臺(tái)開(kāi)發(fā)

結(jié)合國(guó)內(nèi)眾多的BIM運(yùn)維實(shí)踐，BIM運(yùn)維開(kāi)發(fā)通常包含BIM模型處理、數(shù)據(jù)采集、平臺(tái)模塊開(kāi)發(fā)等內(nèi)容。

其中BIM模型處理主要解決不同軟件平臺(tái)直接的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。由于目前國(guó)內(nèi)主流的BIM設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件為REVIT，它的原生格式很難被其他平臺(tái)開(kāi)發(fā)軟件所識(shí)別，而且REVIT存在模型數(shù)據(jù)量大的弊端，在運(yùn)維平臺(tái)中應(yīng)用的模型需要進(jìn)行輕量化處理。通常的做法是將REVIT模型做拆分成構(gòu)件屬性數(shù)據(jù)庫(kù)及構(gòu)件模型，屬性數(shù)據(jù)庫(kù)和構(gòu)件模型通過(guò)ID進(jìn)行關(guān)聯(lián)，這樣就能解決REVIT模型數(shù)據(jù)量大的問(wèn)題，從而在平臺(tái)進(jìn)行更加流暢的運(yùn)行。

數(shù)據(jù)采集是利用各類傳感器，執(zhí)行器收集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施運(yùn)行參數(shù)，并通過(guò)采集器并發(fā)至BIM運(yùn)維數(shù)據(jù)庫(kù)，BIM運(yùn)維平臺(tái)在數(shù)據(jù)庫(kù)中可通過(guò)ID調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)并與模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字建筑場(chǎng)景模型搭建。在數(shù)據(jù)采集中需要解決各類廠商提供的不同數(shù)據(jù)協(xié)議接口不統(tǒng)一的問(wèn)題，通過(guò)制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)編碼體系，轉(zhuǎn)譯不同廠家的數(shù)據(jù)協(xié)議，形成結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)庫(kù)。利于利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，從而實(shí)現(xiàn)建筑智慧運(yùn)維。

平臺(tái)模塊目前采用的語(yǔ)言多為C#語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)引擎有U3D、UE4、Ventuz、VUE等，展示場(chǎng)景分為大屏、C/ S、B/S、移動(dòng)端等方式。其中大屏端多采用基于U3D游戲引擎的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，它成熟穩(wěn)定、場(chǎng)景呈現(xiàn)效果優(yōu)秀、適用性強(qiáng)。平臺(tái)開(kāi)發(fā)中需要對(duì)照需求確認(rèn)文檔，對(duì)功能模塊進(jìn)行合理布置，以期達(dá)到最佳的運(yùn)維管理效果。同時(shí)平臺(tái)具備規(guī)則引擎，用于定位處理各種事件。支持預(yù)定義各種事件處理的判斷條件和對(duì)應(yīng)處理動(dòng)作，利用規(guī)則引擎可以完成異常事件的通知及處理，幫助終端用戶維護(hù)、監(jiān)控設(shè)備。支持以閾值、位置等條件作為規(guī)則條件，并關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)的處理動(dòng)作，利用實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行智慧運(yùn)維管理。結(jié)合項(xiàng)目需求，平臺(tái)還可集成GIS技術(shù)，進(jìn)行室內(nèi)定位導(dǎo)航。常規(guī)的室內(nèi)定位技術(shù)包括紅外定位、WiFi定位、慣性導(dǎo)航定位、二維碼定位和RFID定位等無(wú)線定位。結(jié)合地理學(xué)與地圖學(xué)以及計(jì)算機(jī)科學(xué)，應(yīng)用于輸入、存儲(chǔ)、查詢、分析和顯示地理數(shù)據(jù)，將地理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字化形式，進(jìn)行空間分析，完成對(duì)地理數(shù)據(jù)的檢索、查詢，利用數(shù)字、圖像、表格等形式顯示，完成最佳位置的選擇或最佳路徑的分析以及其他許多相關(guān)任務(wù)。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在建筑的運(yùn)維管理工作中，利用BIM技術(shù)進(jìn)行可視化、高度集成、智能化的運(yùn)維管理，將大大提升項(xiàng)目運(yùn)行品質(zhì)及效率。同時(shí)在BIM運(yùn)維系統(tǒng)設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需充分考慮各方面的因素，合理制定項(xiàng)目開(kāi)發(fā)計(jì)劃，保證運(yùn)維平臺(tái)開(kāi)發(fā)的順利實(shí)施。