基于BIM 的智能樓宇管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

高 峻

（南通五建智能工程有限公司，江蘇 南通 226400）

前言

所謂的智能樓宇管理系統(tǒng)主要是指集成建筑物結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)與管理于一體的系統(tǒng)形式。在正式運(yùn)行管理過(guò)程中，智能樓宇管理系統(tǒng)主要根據(jù)用戶實(shí)際需求進(jìn)行優(yōu)化組合，為用戶提供高效舒適的人性化居住環(huán)境。結(jié)合近些年智能樓宇集成系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展情況來(lái)看，智能樓宇管理系統(tǒng)在技術(shù)應(yīng)用方面，主要集成軟件工程技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等新興技術(shù)內(nèi)容，初步實(shí)現(xiàn)了智能樓宇集成管理系統(tǒng)的安全運(yùn)行。但是結(jié)合實(shí)際情況來(lái)看，上述技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中無(wú)法將智能樓宇集成管理系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)與相關(guān)設(shè)備集成到統(tǒng)一平臺(tái)上進(jìn)行監(jiān)控管理，導(dǎo)致系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中存在子系統(tǒng)信息不共享以及可視化程度低的弊端問(wèn)題。目前，為進(jìn)一步深化智能樓宇管理系統(tǒng)的運(yùn)行效果，研究人員主張利用BIM 技術(shù)克服當(dāng)前智能樓宇管理系統(tǒng)存在的不足問(wèn)題。主要通過(guò)借助BIM 技術(shù)強(qiáng)大的信息共享集成功能以及協(xié)同管理等優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)對(duì)智能樓宇管理系統(tǒng)的集成化處理。

1 BIM 技術(shù)在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用概述分析

1.1 應(yīng)用原理

BIM 技術(shù)基本上可以視為數(shù)字信息化虛擬建造技術(shù)的領(lǐng)域范疇。在正式應(yīng)用過(guò)程中，操作人員可以利用BIM 技術(shù)的數(shù)據(jù)集成管理功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與共享。從應(yīng)用原理角度上來(lái)看，BIM 技術(shù)主要以數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為核心內(nèi)容，通過(guò)借助數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)信息共享過(guò)程。并在此基礎(chǔ)上，以三維數(shù)字技術(shù)為重要手段與幾何形信息與非幾何形狀信息之間進(jìn)行有效互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的整合與分析[1]。

最后，利用數(shù)字信息仿真功能對(duì)建筑物涉及到的信息資源內(nèi)容進(jìn)行數(shù)字化與虛擬化表達(dá)。結(jié)合當(dāng)前應(yīng)用情況來(lái)看，BIM 技術(shù)已經(jīng)在智能建筑工程管理工作中得到了廣泛推廣與應(yīng)用。通過(guò)主動(dòng)結(jié)合建筑工程設(shè)計(jì)內(nèi)容及施工管理要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類信息的集成與處理。最重要的是，BIM 技術(shù)還主動(dòng)結(jié)合數(shù)字建造技術(shù)以及人工智能技術(shù)等，進(jìn)一步加強(qiáng)了BIM 技術(shù)在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用效果。

1.2 應(yīng)用特點(diǎn)

結(jié)合以往的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，BIM 技術(shù)具備的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)主要可以從以下方面進(jìn)行研究與分析：

一是可視化特點(diǎn)。BIM 技術(shù)可利用可視化功能優(yōu)勢(shì)，將建筑物以三維仿真形式實(shí)現(xiàn)信息表達(dá)過(guò)程。舉例而言，操作人員可利用BIM 技術(shù)的可視化功能優(yōu)勢(shì)，將建筑結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)內(nèi)部子系統(tǒng)等各個(gè)專業(yè)以三維形式進(jìn)行表達(dá)，促使應(yīng)用人員可以清楚地看到模型構(gòu)建之間的互動(dòng)關(guān)系以及專業(yè)位置關(guān)系等，此時(shí)應(yīng)用人員可以根據(jù)信息反饋情況解決工程問(wèn)題[2]。二是共享性特點(diǎn)。BIM 技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)主要以信息集成與共享功能為主。在正式應(yīng)用過(guò)程中，操作人員所構(gòu)建的BIM 技術(shù)模型，可以對(duì)各類信息進(jìn)行整合分析與儲(chǔ)存管理。以智能建筑樓宇管理系統(tǒng)為例，工作人員可以利用BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況的模擬分析。并根據(jù)分析反饋結(jié)果對(duì)專業(yè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性問(wèn)題進(jìn)行明確把握，以防止工程運(yùn)行期間出現(xiàn)專業(yè)不協(xié)調(diào)問(wèn)題。三是協(xié)調(diào)性特點(diǎn)。項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，各主體參建人員可以利用BIM 模型實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工問(wèn)題的協(xié)調(diào)管理，尤其是對(duì)設(shè)計(jì)管理工作而言。正式應(yīng)用過(guò)程中，各主體參建人員可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際條件，對(duì)當(dāng)前設(shè)計(jì)方案內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整與優(yōu)化改進(jìn)。并可根據(jù)BIM 模型反饋的工程施工情況進(jìn)行問(wèn)題溝通與交流，并根據(jù)交流反饋結(jié)果對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行適當(dāng)修改[3]。四是模擬性特點(diǎn)。施工模擬基本上可以視為BIM 技術(shù)應(yīng)用的核心要點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)施工人員在確定重大施工方案時(shí)，施工人員通過(guò)利用BIM 技術(shù)的模擬性功能，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工方案的實(shí)施過(guò)程進(jìn)行全方位模擬與分析。并根據(jù)分析反饋結(jié)果對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)存在的風(fēng)險(xiǎn)隱患問(wèn)題進(jìn)行預(yù)防處理，從根本上確保現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)安全。

2 基于BIM 的智能樓宇管理系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容分析

結(jié)合上述內(nèi)容不難看出，BIM 技術(shù)可以憑借自身的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)為智能樓宇管理系統(tǒng)的集成化應(yīng)用提供良好的技術(shù)支持。工作人員可以通過(guò)利用BIM 技術(shù)的可視化特點(diǎn)以及虛擬化特點(diǎn)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能樓宇管理系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)以及相關(guān)設(shè)備的全周期監(jiān)督與管理。鑒于BIM 技術(shù)的重要性，下文主要結(jié)合某BIM 智能樓宇管理系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行研究與分析。

2.1 運(yùn)行環(huán)境

運(yùn)維平臺(tái)可以通過(guò)內(nèi)網(wǎng)與外圍系統(tǒng)通訊之間進(jìn)行互動(dòng)連接，其中，包括服務(wù)調(diào)用與數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)等功能。同時(shí)，運(yùn)維平臺(tái)可以通過(guò)外網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)Internet 資源的訪問(wèn)。此外，該運(yùn)維平臺(tái)主動(dòng)結(jié)合項(xiàng)目工程各個(gè)場(chǎng)合的數(shù)據(jù)資源，用戶可以通過(guò)內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行訪問(wèn)[4]。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)形式

該智能樓宇管理系統(tǒng)在架構(gòu)方式主要利用B/S 架構(gòu)形式，可以通過(guò)客戶端安裝的指定瀏覽器軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)BIM 運(yùn)維系統(tǒng)的訪問(wèn)。結(jié)合該智能樓宇管理系統(tǒng)運(yùn)維情況來(lái)看，由于BIM 運(yùn)維平臺(tái)模型引擎核心支持Firefox、Chrome，因此在本項(xiàng)目客戶端瀏覽器的選擇上可以以上述兩種方式為主。

2.3 系統(tǒng)硬件配置

一是服務(wù)器配置。在服務(wù)器配置方面，主要以CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)、顯卡、網(wǎng)卡等為主。其中，在網(wǎng)卡方面應(yīng)該優(yōu)先以雙網(wǎng)卡為主或者是雙口網(wǎng)卡。二是客戶端配置。在客戶端配置方面，與服務(wù)器配置基本相似，主要以CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)、顯卡、網(wǎng)卡等為主。其中，在硬盤(pán)的選擇上應(yīng)該優(yōu)先以500GB 及以上或者7200 轉(zhuǎn)機(jī)械盤(pán)硬盤(pán)為主。另外，在網(wǎng)卡的選擇上以內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)卡為主[5]。

2.4 系統(tǒng)軟件配置

在系統(tǒng)軟件的配置上，應(yīng)該以Window 10 專業(yè)版操作系統(tǒng)為主；在數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用配置上，應(yīng)該以MySQL 5.7.23為主；在應(yīng)用服務(wù)器軟件的配置上，應(yīng)該以Tomcat 8.5 為主；另外，在客戶端瀏覽器的配置上，應(yīng)該以Firefox v51 32位為主。

3 基于BIM 的智能樓宇管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)管理及應(yīng)用實(shí)踐分析

3.1 設(shè)備信息管理

3.1.1 模型構(gòu)件分類查詢

智能樓宇管理系統(tǒng)可以利用BIM 技術(shù)的可視化功能，以樹(shù)狀列表形式將建筑結(jié)構(gòu)狀態(tài)以及部門(mén)運(yùn)行情況展示給用戶。用戶在點(diǎn)擊該模型內(nèi)某構(gòu)件名稱之后，智能樓宇管理系統(tǒng)會(huì)利用BIM 的自動(dòng)定位功能實(shí)現(xiàn)對(duì)三維模型的構(gòu)建管理，以高亮方式提示給客戶。一般來(lái)說(shuō)，建筑物三維模型可以具體拆分到樓層、房間以及門(mén)窗等建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中。用戶可以利用BIM 技術(shù)的可視化功能進(jìn)行全方位查看，確定智能樓宇內(nèi)部建設(shè)情況[6]。

3.1.2 資產(chǎn)臺(tái)賬

用戶可以按照多級(jí)列表方式對(duì)自己想要查看的資產(chǎn)類型進(jìn)行查詢處理，在查詢處理之后基本上可以獲得資產(chǎn)臺(tái)賬清單。

3.1.3 資產(chǎn)維護(hù)

資產(chǎn)維護(hù)功能主要以資產(chǎn)信息打印以及模型聯(lián)動(dòng)等功能為主。用戶通過(guò)點(diǎn)擊資產(chǎn)層級(jí)，可以明確看到各個(gè)層級(jí)下的資產(chǎn)數(shù)量，并在三維窗口高亮處顯示相關(guān)模型。

3.1.4 資產(chǎn)保養(yǎng)

用戶可以從資產(chǎn)層面實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的定向保養(yǎng)，如在確定好保養(yǎng)資產(chǎn)對(duì)象以及具體周期之后，系統(tǒng)平臺(tái)可以自動(dòng)在后臺(tái)運(yùn)行。并根據(jù)保養(yǎng)周期定期生成維護(hù)工單。

3.1.5 資產(chǎn)統(tǒng)計(jì)

該系統(tǒng)平臺(tái)可以為用戶提供資產(chǎn)統(tǒng)計(jì)功能。主要根據(jù)用戶實(shí)際需求，對(duì)資產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)以及故障停機(jī)率等因素問(wèn)題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。并根據(jù)分析反饋結(jié)果對(duì)智能樓宇內(nèi)部的設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行定向檢查，以防止出現(xiàn)故障隱患問(wèn)題。

3.2 門(mén)禁監(jiān)控管理

門(mén)禁監(jiān)控管理系統(tǒng)基本上可以視為智能樓宇管理系統(tǒng)的重要組成部分。在正式設(shè)計(jì)應(yīng)用過(guò)程中，工作人員可利用BIM 技術(shù)的模擬化功能以及協(xié)調(diào)性功能，實(shí)現(xiàn)進(jìn)出門(mén)模型與出入口人員信息的對(duì)接處理，獲取門(mén)當(dāng)前開(kāi)關(guān)狀態(tài)。一般來(lái)說(shuō)，在該系統(tǒng)接口的設(shè)置方面，應(yīng)該與智能樓宇管理門(mén)禁系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接。可采取由門(mén)禁廠商提供Web 下調(diào)用的接口方法進(jìn)行合理操作[7]。

3.3 視頻監(jiān)控管理

智能樓宇管理系統(tǒng)內(nèi)所有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以整合到一個(gè)平臺(tái)體系當(dāng)中，主要通過(guò)利用總控室平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)區(qū)域無(wú)死角無(wú)遮攔的監(jiān)視管理。一方面，視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要集成攝像頭的三維空間屬性，幫助用戶及時(shí)找到所需查詢的攝像頭位置。用戶可以根據(jù)查詢攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面明確智能樓宇內(nèi)部空間情況，判斷是否存在可疑人員。另一方面，智能樓宇管理系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般多支持對(duì)監(jiān)控?cái)z像機(jī)設(shè)備信息維護(hù)與構(gòu)建關(guān)聯(lián)，如在項(xiàng)目三維模型圖中，設(shè)計(jì)人員可以實(shí)時(shí)對(duì)監(jiān)控?cái)z像機(jī)模型進(jìn)行空間信息以及屬性信息的維護(hù)與管理。此外，對(duì)于視頻監(jiān)控反饋的數(shù)據(jù)內(nèi)容，系統(tǒng)可以自動(dòng)存儲(chǔ)，以便日后使用。

3.4 樓宇自控系統(tǒng)整合

樓宇自動(dòng)系統(tǒng)整合主要通過(guò)接入第三方電梯控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信號(hào)的獲取，及時(shí)掌握電梯實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。舉例而言，智能樓宇管理系統(tǒng)可以對(duì)實(shí)訓(xùn)樓電梯進(jìn)行三維化建模處理，根據(jù)三維模型動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況，獲取電梯實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信號(hào)。一旦發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)問(wèn)題，工作人員可以第一時(shí)間深入現(xiàn)場(chǎng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行嚴(yán)加處理。

3.5 設(shè)備監(jiān)控管理

在三維場(chǎng)景中，設(shè)計(jì)人員可以利用BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)中心設(shè)備的監(jiān)控與定位處理。如設(shè)計(jì)人員可以在選中場(chǎng)景中的某個(gè)設(shè)備之后，對(duì)其涉及到的相關(guān)參數(shù)以及運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí)，還可以對(duì)該設(shè)備進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。一般來(lái)說(shuō)，設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)主要以風(fēng)管式溫度傳感器、室內(nèi)外溫度傳感器以及液位開(kāi)關(guān)等子系統(tǒng)構(gòu)成。需要注意的是，設(shè)備監(jiān)控管理功能的發(fā)揮通常要與中心監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行整合應(yīng)用[8]。

3.6 電梯監(jiān)控管理

智能化電梯控制系統(tǒng)基本上可以視為建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分。在正式設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要從電梯的各種特性方面入手。如可以從電梯安全因素以及電梯內(nèi)外指令召喚因素等方面進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理設(shè)計(jì)。通過(guò)接入第三方電梯控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)信號(hào)內(nèi)容，確保電梯實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息能夠與三維模型進(jìn)行互動(dòng)，進(jìn)而滿足電梯三維畫(huà)可視管理目標(biāo)。

對(duì)于安防電視監(jiān)控系統(tǒng)而言，在規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要實(shí)現(xiàn)對(duì)人員出入電梯乃至各個(gè)樓層通道等重要場(chǎng)所的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管理，并以圖像監(jiān)控形式進(jìn)行有效記錄，以便日后查閱管理。其中，在重要出入大廳應(yīng)該合理設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，以確保安防電視監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)大廳出入口以及進(jìn)出人員的動(dòng)態(tài)情況進(jìn)行合理監(jiān)視。需要注意的是，對(duì)于重要出入大廳監(jiān)控工作而言，必須滿足無(wú)死角監(jiān)控要求。

3.7 報(bào)警裝置管理

智能樓宇管理系統(tǒng)某個(gè)報(bào)警探測(cè)器發(fā)出報(bào)警信號(hào)之后，BIM 管理平臺(tái)可以通過(guò)BIM 模型對(duì)報(bào)警位置進(jìn)行精準(zhǔn)定位。并在此基礎(chǔ)上，對(duì)報(bào)警點(diǎn)附近周?chē)曨l畫(huà)面以及報(bào)警相關(guān)文字進(jìn)行描述，讓管理者可以第一時(shí)間掌握?qǐng)?bào)警位置全部信息。這樣一來(lái)，基本上可以解決傳統(tǒng)管理模式信息來(lái)源單一以及傳達(dá)效率不高的問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，智能樓宇的出現(xiàn)與應(yīng)用本質(zhì)在于為管理者與用戶提供一個(gè)安全、舒適的生活環(huán)境。其中，樓宇集成管理系統(tǒng)基本上可以視為樓宇實(shí)現(xiàn)智能化管理的核心要素，必須加以高度重視。結(jié)合當(dāng)前應(yīng)用發(fā)展情況來(lái)看，多數(shù)樓宇集成管理系統(tǒng)如果利用BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)將各個(gè)子系統(tǒng)集成到統(tǒng)一圖形平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)可視化與數(shù)字化綜合管理過(guò)程。根據(jù)本文的相關(guān)研究與分析不難看出，BIM 技術(shù)的推廣與應(yīng)用無(wú)疑是為我國(guó)智能樓宇集成管理系統(tǒng)提供了良好的技術(shù)驅(qū)動(dòng)力。但是需要注意的是，基于BIM 的智能樓宇管理系統(tǒng)尚未得到成熟應(yīng)用，在部分系統(tǒng)應(yīng)用層面上仍舊存在亟待解決的問(wèn)題。針對(duì)于此，建議在未來(lái)的研究發(fā)展中，研究人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)BIM 技術(shù)的研究力度，確保BIM 技術(shù)能夠與智能樓宇管理系統(tǒng)之間進(jìn)行有效連接與應(yīng)用。