基于 BIM 的綠色建筑智慧運營管理系統(tǒng)集成研究及平臺應(yīng)用

李少偉（上海市建筑科學(xué)研究院有限公司，上海 200032 ）

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是應(yīng)用于工程設(shè)計建造管理的數(shù)據(jù)化工具，它具有參數(shù)化、可視化、協(xié)調(diào)性、可優(yōu)化性等特點，且通過參數(shù)模型整合項目的相關(guān)信息，在項目的全生命周期過程中進(jìn)行共享與傳遞。BIM 技術(shù)在建筑的設(shè)計及施工階段的應(yīng)用已趨于成熟，并得到業(yè)主方、建設(shè)方普遍認(rèn)可，隨著技術(shù)的發(fā)展、行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，BIM 技術(shù)實現(xiàn)建筑運維管理可視化、數(shù)據(jù)化、流程化的案例越來越多，在智慧城市政策推動下，廣泛應(yīng)用于運維階段只是時間問題。

1 研究目標(biāo)

綠色建筑智慧運營管理的核心需求是安全運行、經(jīng)濟(jì)運行、健康運行，安全運行即保障建筑內(nèi)人、財、物的安全，經(jīng)濟(jì)運行即在不影響建筑正常運營的基礎(chǔ)上節(jié)能節(jié)費，健康運行即提升建筑內(nèi)人員的健康舒適度。

BIM 運營管理應(yīng)用研究以需求為導(dǎo)向，利用數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、物聯(lián)化、自動化、智能化應(yīng)用等技術(shù)，集成各智能化子系統(tǒng)，搭建基于 BIM 的智慧運營管理平臺。通過具體項目匯集數(shù)據(jù)信息，積累數(shù)字資產(chǎn)，針對不同層面的管理人員提供對應(yīng)權(quán)限的數(shù)據(jù)支持，通過多維度、多層面的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)分析，輔助業(yè)主制定運營管理決策。通過智慧應(yīng)用，實現(xiàn)建筑的安全、節(jié)能、高效、低成本運營。

2 研究方案

2.1 平臺框架研究

基礎(chǔ)層是平臺搭建的基礎(chǔ)保障，內(nèi)容包含了 BA 系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、物業(yè)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、能耗計量系統(tǒng)等，為整體應(yīng)用系統(tǒng)的全面建設(shè)提供良好的基礎(chǔ)。

系統(tǒng)支撐層是整體應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)保障，進(jìn)行了相關(guān)面向服務(wù)體系架構(gòu)的設(shè)計，實現(xiàn)相關(guān)應(yīng)用的有效整合和管理，各個應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)基于基礎(chǔ)設(shè)施支撐的應(yīng)用，快速搭建相關(guān)功能模塊。

智慧應(yīng)用層是為用戶提供服務(wù)的保障，主要功能有基于BIM 的安全管理和建筑能源管理。

2.2 平臺功能研究

針對綠色建筑的共同痛點，研究平臺的主要功能。

2.2.1 設(shè)施設(shè)備管理

對建筑的設(shè)施設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的管理，形成設(shè)施設(shè)備信息庫，提供設(shè)備臺賬管理、設(shè)備工單管理等功能。

2.2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

建立科學(xué)合理的基礎(chǔ)管理構(gòu)架，收集詳實的基礎(chǔ)信息，保證數(shù)據(jù)的唯一性，實現(xiàn)對設(shè)備管理功能的支撐，建立設(shè)備相關(guān)信息的分級授權(quán)和控制等功能，使業(yè)務(wù)更加方便、準(zhǔn)確、高效。設(shè)備基礎(chǔ)管理是設(shè)備信息管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，通過建立設(shè)備基準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，使設(shè)備的維修計劃、分類、檢索、查詢、統(tǒng)計等業(yè)務(wù)信息傳遞工作，更加方便、準(zhǔn)確、高效，并實現(xiàn)設(shè)備基本資料與故障報警、視頻監(jiān)控等子系統(tǒng)間的整合。

（1）設(shè)備基本信息。設(shè)備固有的屬性，通常和設(shè)備自身相關(guān)，使用過程中不發(fā)生改變，包括設(shè)備名稱、規(guī)格型號、設(shè)備編碼、設(shè)備類型、設(shè)備標(biāo)識、功率、生產(chǎn)廠商、供應(yīng)商等。

戰(zhàn)亂時期，父親把工廠遷到武昌區(qū)法租界里。1941年太平洋戰(zhàn)爭爆發(fā)，日軍立即沒收了英法美等租界的全部資產(chǎn)，我父親的企業(yè)落在汪偽政權(quán)手中，家中生活來源斷絕。父親經(jīng)常與老鄉(xiāng)躲在一邊聽收音機(jī)短波，盼望把日本鬼子趕出中國，但他沒能看到這一天。生活的苦難摧殘父親的健康，他的肺病日漸嚴(yán)重。

（2）設(shè)備參數(shù)信息。根據(jù)設(shè)備類型的不同、顯示的特殊信息參數(shù)等，該部分由管理員根據(jù)設(shè)備類型指定，每類設(shè)備可以顯示不同的信息字段。

（3）設(shè)備外觀圖像：以圖片形式展示的設(shè)備的外觀形狀，方便用戶在面對各種不同的設(shè)備時，可以通過照片影像對設(shè)備有一個準(zhǔn)確的了解。

（4）設(shè)備相關(guān)維護(hù)保養(yǎng)計劃、維修保養(yǎng)記錄：通過接入的物業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，用戶可以直觀地看到每個設(shè)備在近期需要執(zhí)行的維修保養(yǎng)計劃，以及歷史維修的原因、處理方法、維修人員等信息。

2.2.3 設(shè)備臺賬

在 BIM 模型中對各類用能設(shè)備、重要設(shè)施設(shè)備等進(jìn)行空間定位，并集成設(shè)施設(shè)備的設(shè)計信息、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，生成各個設(shè)備的二維碼圖片，便于進(jìn)行設(shè)備日常維護(hù)工作。

（1）臺賬信息可以按部門、按設(shè)備類型、按設(shè)備使用狀態(tài)等快速檢索及組合檢索。

（2）智能模糊檢索功能，用戶在快速搜索欄中輸入簡短的檢索信息，系統(tǒng)自動檢索出所有設(shè)備名稱、規(guī)格型號等信息能進(jìn)行模糊匹配的設(shè)備臺帳。

2.2.4 設(shè)備工單管理

在 BIM 模型中接入物業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示設(shè)備的維修工單記錄，包括維修時間、維修人員、聯(lián)系方式、維修記錄詳情、工單狀態(tài)等。管理人員可通過模型直接獲取某設(shè)備的歷次維修記錄，協(xié)助了解設(shè)備的全生命周期狀況，為設(shè)備后續(xù)的維修或保養(yǎng)提供數(shù)據(jù)支持。

2.3 安防管理

（1）安防視頻監(jiān)控。以數(shù)字網(wǎng)絡(luò)為傳輸介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器為核心，結(jié)合 BIM 模型，形成可視化展示的方式展示方式。通過網(wǎng)絡(luò)，把監(jiān)控視頻和平臺進(jìn)行互聯(lián)結(jié)合，展現(xiàn)接入的安防系統(tǒng)所屬的安防攝像機(jī)，顯示實時的視頻信息。

（2）門禁管理。以 BIM 模型展示門禁設(shè)備在建筑中的位置，用戶可查看門禁的基本信息及通過記錄，包括當(dāng)日通過記錄及歷史通過記錄，同時也支持反向查詢，查看人員通過門禁的記錄?；谥悄芤曨l分析及門禁記錄統(tǒng)計人流量等數(shù)據(jù)，有助于管理決策和防疫所需數(shù)據(jù)的積累。

（3）報警管理。系統(tǒng)報警可以提前警示操作人員在當(dāng)前運行過程中可能會導(dǎo)致事故發(fā)生的異常狀況，但在報警泛濫的情況下，管理人員無法在大量的報警中快速準(zhǔn)確地定位關(guān)鍵報警，及時處理異常工況。

為了提高報警系統(tǒng)的有效性和安全性，系統(tǒng)通過合理化分析，識別報警設(shè)置的合理性，定位報警的優(yōu)先級設(shè)置，明確報警需要操作的響應(yīng)動作、響應(yīng)時間，從而優(yōu)化報警；針對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，梳理報警，從而達(dá)到減少報警數(shù)量，減輕操作負(fù)荷，快速定位關(guān)鍵報警的目的。

系統(tǒng)還可以監(jiān)控設(shè)備報警數(shù)據(jù)，做到提前預(yù)警、及時檢修，提高設(shè)備利用率。

2.4 能源管理

（1）能耗監(jiān)測。通過能耗計量傳感器及電力監(jiān)控系統(tǒng)對接等方式，實現(xiàn)各類重點用能設(shè)施設(shè)備及計量區(qū)域的能耗數(shù)據(jù)采集，結(jié)合 BIM 模型、日常運營管理模式、外部天氣環(huán)境因素及設(shè)施設(shè)備的運行工況等各類信息，建立重點用能設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)分析模型，為運營管理者制定優(yōu)化的能源設(shè)施設(shè)備運行和管理策略提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。

（2）BIM 能耗分析。通過對所計量回路的上下級關(guān)系梳理，了解建筑總體能耗的流向，直觀可視地掌握重點用能區(qū)域、租戶、商戶、設(shè)備的能耗流向，并基于 BIM 模型的空間進(jìn)行能耗分析及圖表展示。同時，提供空間熱力圖等展示功能，便于在物業(yè)管理工作中，通過重點回路的管理找尋節(jié)能主要方向。

（3）節(jié)能優(yōu)化策略。主要設(shè)備結(jié)合 BA 的運行數(shù)據(jù)，以及該設(shè)備的主、備用回路，形成運行-消耗的一體化管理，為物業(yè)能耗管理提供更好的管理方式及重點的監(jiān)測。設(shè)備運行能耗異常報警在形成關(guān)聯(lián)的監(jiān)測基礎(chǔ)上，對于設(shè)備工況較低與能耗未降低的情況，提供報警功能，便于物業(yè)排查過程中更好的提供依據(jù)，通過排查優(yōu)先排除傳感器異常，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障、租戶私接等情況，為設(shè)備運行管理節(jié)能提供管理抓手。

3 平臺應(yīng)用

智慧運營管理平臺以 BIM 技術(shù)為基礎(chǔ)，以監(jiān)控和分析多視角、多維度的原始物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，整合多系統(tǒng)、不同網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。把單一系統(tǒng)管理提升到多系統(tǒng)統(tǒng)一管理，打通不同數(shù)據(jù)空間的長期阻隔。讓數(shù)據(jù)互通交融，使大數(shù)據(jù)分析更加豐富、充實，挖掘出更有實用價值的數(shù)據(jù)，形成一個綜合的協(xié)調(diào)管理機(jī)制，可極大地提高資源的整合，優(yōu)化管理成本，達(dá)到節(jié)資、節(jié)能、安全、高效和環(huán)保的目的，真正實現(xiàn)建筑的節(jié)能增效管理、設(shè)備高效運轉(zhuǎn)、安全監(jiān)控。

平臺根據(jù)不同的應(yīng)用場景及業(yè)主需求，提供 PC 端管理、大屏端展示、移動端操作三種界面。PC 端為用戶提供最齊全的功能界面，基于輕量化 BIM 模型實現(xiàn)建筑樓宇人、財、物的統(tǒng)一管理。大屏端側(cè)重于對關(guān)鍵數(shù)據(jù)的展示，包括實時監(jiān)控視頻、報警信息、能耗分析等，便于管理人員監(jiān)督指揮。移動端提供便捷的操作界面，用戶可隨時隨地查看，提高事件處理的即時性。

4 結(jié) 語

智慧運營管理平臺已在大體量的辦公、商業(yè)業(yè)態(tài)建筑中進(jìn)行了應(yīng)用，設(shè)置設(shè)施設(shè)備管理、安防管理、能源管理等模塊，為綠色建筑運營管理提供決策參考，但由于投入使用時間尚短，成效尚不明顯，需經(jīng)長期數(shù)據(jù)積累、驗證，不斷完善，以期達(dá)到真正的安全、經(jīng)濟(jì)、健康運行。

基金項目:基于 BIM 的綠色建筑智慧運營管理系統(tǒng)應(yīng)用示范（2018YFC0705905-04）