基于 BIM 的建筑設(shè)施設(shè)備與能源精細(xì)化管理系統(tǒng)研究

張敏杰（上海建坤信息技術(shù)有限責(zé)任公司， 上海 200032）

智慧城市推廣如火如荼，大數(shù)據(jù)應(yīng)用日益普及，AI 技術(shù)和機(jī)器人應(yīng)用漸行漸近，越來(lái)越多的新技術(shù)將城市管理和日常生活帶入一個(gè)全新的想象階段。今后的城市建筑運(yùn)營(yíng)管理將可以精細(xì)化管理到每一個(gè)租戶、每一個(gè)樓內(nèi)設(shè)施設(shè)備、每一塊玻璃幕墻。BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）作為新型建筑綜合管理的數(shù)據(jù)載體，結(jié)合設(shè)施設(shè)備管理，可為建筑能源精細(xì)化管理帶來(lái)新的應(yīng)用方向，同時(shí)也提供技術(shù)與理念的支撐。BIM 技術(shù)為建筑能源提供分析的保障，設(shè)施設(shè)備管理為建筑能源給予后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)的支持，三者相輔相成，互相促進(jìn)。因此，基于 BIM 的建筑設(shè)施設(shè)備與能源精細(xì)化管理是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

1 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

對(duì)于基于 BIM 的建筑設(shè)施設(shè)備與能源精細(xì)化管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)如下功能。

（1）直觀的空間定位。利用 BIM 技術(shù)建立一個(gè)可視化三維模型，所有數(shù)據(jù)和信息可從模型中獲取和調(diào)用。相關(guān)設(shè)施設(shè)備在空間管理中可定位，且具有可視化、形象直觀且方便查找的特點(diǎn)。

（2）設(shè)施設(shè)備管理。通過(guò)將設(shè)施設(shè)備的信息如生產(chǎn)日期、生產(chǎn)廠商、可使用年限、維修保養(yǎng)手冊(cè)等應(yīng)用到日常運(yùn)維管理中，并且可以依據(jù) BIM 模型信息自動(dòng)生成設(shè)備維護(hù)方案，遇到故障時(shí)可快速定位或更換。

（3）能耗管理與分析。將建筑中的各類(lèi)能源消耗，如用電量、用水量、用氣量與 BIM 模型的對(duì)應(yīng)構(gòu)件及空間相關(guān)聯(lián)。可直觀展示獲取到的能耗數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，依據(jù) BIM 模型可按照空間、區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，更直觀地發(fā)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)異常區(qū)域，使管理人員有針對(duì)性地對(duì)異常區(qū)域進(jìn)行檢查，同時(shí)發(fā)現(xiàn)可能的事故隱患或者調(diào)整能源設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，以達(dá)到排除故障、降低能耗、提高能源使用效率精細(xì)化管理的目的。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

基于 BIM 的建筑設(shè)施設(shè)備與能源精細(xì)化管理系統(tǒng)是通過(guò) BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的融合，以各類(lèi)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)為支撐，實(shí)現(xiàn) BIM 模型管理、設(shè)備設(shè)施管理、能源管理、流程管理、設(shè)備資產(chǎn)管理、BIM 運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理、能源管理、物業(yè)管理、應(yīng)急管理等功能模塊。通過(guò)三維可視化的方式向管理人員提供直觀的精細(xì)化管理手段。

3 功能模塊

3.1 BIM 模型管理

BIM 模型管理主要功能包括模型切換、模型平移、模型旋轉(zhuǎn)、模型縮放、測(cè)量工具、視角管理等內(nèi)容。用戶可根據(jù)實(shí)際需要對(duì)各建筑、樓層、專(zhuān)業(yè)的模型進(jìn)行顯示或隱藏狀態(tài)切換，三維場(chǎng)景支持視角的自由操作，便于用戶觀察模型。BIM 模型管理可對(duì)建筑實(shí)現(xiàn)樓內(nèi)建筑、結(jié)構(gòu)、裝修及各機(jī)電專(zhuān)業(yè) BIM 模型進(jìn)行全方位展示，并提供所有構(gòu)件屬性信息的查詢。BIM 模型瀏覽支持樓層切換功能，根據(jù)用戶所選的樓層，以剖切的方式展示對(duì)應(yīng)樓層的建筑結(jié)構(gòu)及裝修模型，便于用戶對(duì)該樓層模型的全面瀏覽，不受上層樓層及天花板對(duì)視線的遮擋。此外，模塊可控制機(jī)電模型的顯示控制，用戶可通過(guò)多選按鈕對(duì)建筑內(nèi)包含的各專(zhuān)業(yè)機(jī)電模型實(shí)現(xiàn)展示和隱藏的操作，便于用戶了解各專(zhuān)業(yè)機(jī)電模型的整體布局情況。

3.2 設(shè)備設(shè)施管理

在 BIM 模型中對(duì)各類(lèi)用能設(shè)備、重要設(shè)施等進(jìn)行空間定位，并集成設(shè)備設(shè)施的設(shè)計(jì)信息、出廠信息、資產(chǎn)管理信息、維保信息等各階段、各相關(guān)方的信息，為所有設(shè)備分配二維碼，從而對(duì)設(shè)備臺(tái)賬信息進(jìn)行全面展示。通過(guò) BIM 模型可查詢?cè)撛O(shè)備對(duì)應(yīng)的維保記錄、維修記錄、相關(guān)文檔等完整資料，在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)可為管理人員提供詳盡的參考資料，協(xié)助完成高效的故障處置，降低設(shè)備故障造成的影響。同時(shí)設(shè)備設(shè)施信息模塊支持通過(guò)分類(lèi)、樓層、空間、關(guān)鍵詞等查詢條件，列出符合條件的所有設(shè)備，并支持通過(guò) BIM 模型進(jìn)行定位，為管理人員提供快速查找設(shè)備信息的手段。

在 BIM 模型中，可以高亮展示需定期保養(yǎng)的設(shè)備。通過(guò)不同顏色展示設(shè)備保養(yǎng)狀態(tài)（臨近保養(yǎng)、已過(guò)保養(yǎng)期等），提醒管理人員進(jìn)行保養(yǎng)操作。點(diǎn)擊設(shè)備模型可查看保養(yǎng)信息詳情，包括下次保養(yǎng)時(shí)間、歷次保養(yǎng)記錄等。

運(yùn)維人員在巡檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在問(wèn)題可利用手機(jī)端APP 進(jìn)行問(wèn)題的上傳，平臺(tái)中可通過(guò)列表的形式顯示所有運(yùn)維管理人員上報(bào)的問(wèn)題，按照未處理問(wèn)題和已處理問(wèn)題分類(lèi)展示。案件列表中某一問(wèn)題可定位至設(shè)備，并展示問(wèn)題的詳細(xì)信息。另外維保周期管理可在三維場(chǎng)景中在各設(shè)備上方以文字的形式展示設(shè)備的下次維護(hù)日期，并以不同字體顏色加以區(qū)分，提醒管理人員及時(shí)進(jìn)行維護(hù)?？刹榭淳S保周期詳細(xì)信息，包括該設(shè)備的基本信息、維護(hù)周期時(shí)長(zhǎng)、末次維護(hù)日期、計(jì)劃維護(hù)日期等。

此外，基于設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行指數(shù)，還可以采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行狀況分析，獲得設(shè)備運(yùn)行健康指數(shù)，若發(fā)現(xiàn)設(shè)備某方面運(yùn)行指數(shù)呈下降趨勢(shì)，即將無(wú)法達(dá)到運(yùn)行要求，則發(fā)出預(yù)警，在 BIM 模型中高亮顯示該設(shè)備，為工作人員進(jìn)行設(shè)備維保提供數(shù)據(jù)支持。

3.3 能源管理

建筑在運(yùn)行中產(chǎn)生的大量能源數(shù)據(jù)通過(guò)能耗系統(tǒng)的采集、存儲(chǔ)、分析最后將分析結(jié)果通過(guò)集成展示，為管理者呈現(xiàn)出總體能源的消耗使用情況。通過(guò)基于 BIM 模型的能源精細(xì)化管理，整個(gè)建筑中的各個(gè)機(jī)電系統(tǒng)（暖通空調(diào)、給排水、照明、電梯、橋架系統(tǒng)等）都能夠?qū)ζ渲饕哪茉O(shè)備進(jìn)行空間定位。同時(shí)，基于 BIM 模型可以直接監(jiān)測(cè)各個(gè)設(shè)備的實(shí)時(shí)能耗，并可通過(guò)查詢獲取設(shè)備的歷史能耗信息。此外，還可在 BIM 模型中按照能耗的高低對(duì)各設(shè)備進(jìn)行三維渲染，從而實(shí)現(xiàn)能耗的直觀對(duì)比和高效管理。通過(guò)對(duì)對(duì)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，根據(jù) BIM 模擬能耗分析的結(jié)果，對(duì)系統(tǒng)中設(shè)備設(shè)定 KPI（關(guān)鍵績(jī)效）指標(biāo)，當(dāng)系統(tǒng)中某設(shè)備的能耗出現(xiàn)異常時(shí)，BIM 運(yùn)維管理的界面會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的報(bào)警提示，并給出診斷分析，管理者通過(guò)對(duì)系統(tǒng)給出的診斷情況。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要概述了基于 BIM 的建筑設(shè)施設(shè)備與能源精細(xì)化管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。通過(guò)基于 BIM 進(jìn)行空間管理、人員物資等的統(tǒng)計(jì)，將 BIM 和自動(dòng)化樓宇系統(tǒng)、分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等相結(jié)合，使建筑在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中變得可以更直觀地進(jìn)行管理。通過(guò) BIM 模型，在遇到設(shè)備運(yùn)行策略需要調(diào)整的情況時(shí)，專(zhuān)家可以進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。隨著對(duì) BIM 的深入應(yīng)用，BIM 會(huì)給設(shè)施運(yùn)維管理及能源管理的精細(xì)化帶來(lái)更多的改進(jìn)。