BIM系統(tǒng)在機(jī)場(chǎng)信息化機(jī)房管理中的應(yīng)用

王喜明

（東部機(jī)場(chǎng)集團(tuán)有限公司 江蘇 南京 211113）

0 引言

進(jìn)入二十一世紀(jì)，民航運(yùn)輸業(yè)取得了卓有成效的發(fā)展，空管與航班飛行安全及飛行效率密切相關(guān)?；诋?dāng)前機(jī)場(chǎng)信息化系統(tǒng)的完善與升級(jí)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用頻率越來(lái)越高，多數(shù)空管專業(yè)構(gòu)建了專用機(jī)房，以實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的管理與系統(tǒng)維護(hù)[1]。BMI技術(shù)能夠?qū)υO(shè)備整個(gè)生命周期信息創(chuàng)建問(wèn)題予以解決，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享與交換，而且能夠解決協(xié)作、集成問(wèn)題，對(duì)工程項(xiàng)目在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)階段進(jìn)行全生命周期管理，降低運(yùn)營(yíng)成本，促進(jìn)管理效率的提升。隨著B(niǎo)IM技術(shù)的發(fā)展，智慧建筑聯(lián)盟（IFC）應(yīng)運(yùn)而生，推動(dòng)了建筑生命周期不同階段互操作性的實(shí)現(xiàn)，與此同時(shí)VR、RFID虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑物建設(shè)、運(yùn)維中得到了廣泛的應(yīng)用。將BIM技術(shù)作為基礎(chǔ)，對(duì)機(jī)房進(jìn)行信息化建設(shè)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)、故障定位以及沉浸式PC管理等。

1 BIM技術(shù)

1.1 機(jī)場(chǎng)弱電機(jī)房信息化管理現(xiàn)狀

機(jī)場(chǎng)弱電系統(tǒng)設(shè)備系統(tǒng)較為復(fù)雜，涉及航顯、廣播、通信以及網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)設(shè)備系統(tǒng)，設(shè)施設(shè)備與管線錯(cuò)綜復(fù)雜，在航站樓、機(jī)場(chǎng)區(qū)域等廣泛分布，設(shè)備數(shù)量多、管線類型復(fù)雜，為日常維護(hù)及故障處理增加了一定的難度，受到了機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管理者的高度重視。高效的、合理的日常維護(hù)能夠消除故障風(fēng)險(xiǎn)，而一旦發(fā)生故障將會(huì)對(duì)整個(gè)機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生一定的影響。機(jī)場(chǎng)故障停運(yùn)不同于其他公共建筑，若停運(yùn)將會(huì)造成不可估量的損失，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致安全事故的發(fā)生[2]。因此構(gòu)建機(jī)房信息化管理系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并積極采取措施消除故障，能夠提升運(yùn)營(yíng)管理質(zhì)量，最大程度上降低損失。弱電機(jī)房信息系統(tǒng)如圖1所示。目前，機(jī)場(chǎng)弱電機(jī)房運(yùn)維工作部分仍采用的是傳統(tǒng)人工維護(hù)，高新技術(shù)應(yīng)用存在滯后性，且技術(shù)手段落后，信息化系統(tǒng)建設(shè)不完善，對(duì)信息安全建設(shè)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

圖1 弱電機(jī)房信息系統(tǒng)構(gòu)成

研究在機(jī)場(chǎng)信息化機(jī)房建設(shè)過(guò)程中采用BIM技術(shù)與VR技術(shù)、RFID技術(shù)集成的方式，對(duì)機(jī)場(chǎng)三維虛擬仿真管理系統(tǒng)建設(shè)的必要性進(jìn)行分析，構(gòu)建了技術(shù)框架。在BIM技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持下匯總了機(jī)場(chǎng)內(nèi)部處于獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)的弱電系統(tǒng)，構(gòu)可視化沉浸式平臺(tái)，具備監(jiān)視、管理與控制功能，通過(guò)打造三維場(chǎng)景，在其中集成了相關(guān)設(shè)備設(shè)施、管道線路以及抽象數(shù)據(jù)資源等，該系統(tǒng)的構(gòu)建能夠使管理者隨時(shí)查閱所關(guān)注的或需要的信息，促進(jìn)智慧機(jī)場(chǎng)的實(shí)現(xiàn)[3]。

1.2 BIM系統(tǒng)在機(jī)場(chǎng)信息化集成應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)

近年來(lái)，BIM技術(shù)趨于成熟與進(jìn)步，在機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目中的應(yīng)用越來(lái)越普遍，構(gòu)建的BIM模型，經(jīng)過(guò)二次處理能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)場(chǎng)機(jī)房的運(yùn)行與維護(hù)。但單純采用BIM技術(shù)，其僅能夠獲得成品軟件，享受軟件提供的各項(xiàng)功能，但難以滿足建筑工程多樣化需求，尚需要成品軟件涵蓋范圍以外的技術(shù)，因此需要掌握BIM技術(shù)特征，挖掘其應(yīng)用價(jià)值，發(fā)揮其在機(jī)場(chǎng)信息

2 BIM技術(shù)應(yīng)用定制

BIM模型具有較高的靈活性，通過(guò)定制能夠滿足多樣化需求，通常，BIM軟件會(huì)提供一個(gè)二次開(kāi)發(fā)接口，用戶可以結(jié)合自己的需求設(shè)置自定義功能，完成界面的個(gè)性化定制，與此同時(shí)還兼具模型交互、底層數(shù)據(jù)處理等功能，提高了BIM技術(shù)的應(yīng)用范圍，數(shù)據(jù)應(yīng)用自由度更高。在搭建機(jī)場(chǎng)機(jī)房管理系統(tǒng)時(shí)，為實(shí)現(xiàn)資源可視化功能，首先需要利用BIM軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，使得數(shù)據(jù)之間建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，便于后續(xù)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)建立[4]。當(dāng)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，應(yīng)維持?jǐn)?shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，確保精簡(jiǎn)、無(wú)冗余。

2.1 BIM輕量化技術(shù)

BIM通過(guò)模型構(gòu)建能夠?qū)ωS富多樣的外觀予以表達(dá)，應(yīng)用BIM軟件所構(gòu)建的模型通常存在較多的數(shù)據(jù)冗余。以圓柱形物體為例，其能夠獲得大量幾何面，超過(guò)需求，影響了專業(yè)模型在同一場(chǎng)景的順利運(yùn)行。另外，應(yīng)用BIM建模軟件對(duì)模型進(jìn)行創(chuàng)建時(shí)，對(duì)模型應(yīng)用給予了高度重視，忽略了模型的外觀與材質(zhì)，使得模型最終呈現(xiàn)的效果與原有設(shè)計(jì)存在一定的偏差?；谏鲜鲆蛩?，在構(gòu)建機(jī)場(chǎng)機(jī)房可視化平臺(tái)時(shí)，為保障機(jī)場(chǎng)資源可視化的實(shí)現(xiàn)，需要二次加工BIM模型，對(duì)幾何數(shù)據(jù)進(jìn)行精簡(jiǎn)，呈現(xiàn)出美化的效果[5]。另外，可視化平臺(tái)的構(gòu)建還需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持，將BIM模型與傳感器數(shù)據(jù)集成，對(duì)接口予以優(yōu)化處理，在BIM模型作用下，串聯(lián)貫通各類數(shù)據(jù)。應(yīng)先對(duì)機(jī)場(chǎng)運(yùn)行中不同部門的需求進(jìn)行分析，將機(jī)電與弱電相結(jié)合，引入大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立以BIM為基礎(chǔ)的機(jī)房運(yùn)維管理平臺(tái)。

2.2 以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的沉浸式VR技術(shù)

構(gòu)建BIM三維可視化場(chǎng)景后，可以利用VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，配備VR頭戴顯示設(shè)備，達(dá)到沉浸式現(xiàn)場(chǎng)仿真效果，該設(shè)計(jì)能夠打破時(shí)間、空間等的限制，運(yùn)維管理人員身處異地也能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況以及運(yùn)行環(huán)境等進(jìn)行查看。物聯(lián)網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)完成數(shù)據(jù)傳輸[6]。在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景下，采用手持遙控器能夠?qū)υO(shè)施設(shè)備進(jìn)行交互，不僅能夠保障管理工作的完成，而且能夠?qū)崿F(xiàn)較高的自由度。此次研究對(duì)VR技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，所構(gòu)建的VR應(yīng)用場(chǎng)景是在多方協(xié)同參與下的場(chǎng)景模式，多位管理人員在不同地點(diǎn)均能夠利用頭顯設(shè)備完成沉浸式協(xié)同管理，在這個(gè)過(guò)程中，操作者對(duì)設(shè)備的查看與操作行為均能夠顯示在所有管理人員的頭顯設(shè)備，管理人員之間可以實(shí)時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音交流，弱電機(jī)房場(chǎng)景復(fù)雜，應(yīng)用該系統(tǒng)能夠?yàn)楣芾頉Q策提供可靠的參考依據(jù)[7]?？梢暬Чc設(shè)備仿真等均能夠達(dá)到較現(xiàn)場(chǎng)會(huì)議更為高效、便捷的溝通效果。

3 BIM系統(tǒng)在機(jī)場(chǎng)信息化機(jī)房管理中的具體應(yīng)用

南京祿口國(guó)際機(jī)場(chǎng)定位為“長(zhǎng)三角世界級(jí)機(jī)場(chǎng)群重要樞紐”。目前，航線通達(dá)國(guó)內(nèi)78個(gè)主要城市及國(guó)際和地區(qū)35個(gè)城市航點(diǎn)，覆蓋國(guó)內(nèi)、輻射亞洲、連接歐美、通達(dá)澳洲的航線網(wǎng)絡(luò)布局已初步建成。2017年，已連續(xù)實(shí)現(xiàn)第21個(gè)安全年，全年完成旅客吞吐量2 580萬(wàn)人次，位居全國(guó)機(jī)場(chǎng)第11名；貨運(yùn)吞吐量37.4萬(wàn)t，位居全國(guó)機(jī)場(chǎng)第10名。研究在機(jī)場(chǎng)信息化機(jī)房管理中引入三維虛擬仿真技術(shù)，集中了BIM技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)等，基于弱電設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行原理實(shí)施數(shù)字化整合，在傳感器作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將收集的信息傳輸至數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)了集中管理，能夠?yàn)橄到y(tǒng)應(yīng)用者及決策者提供支持，提高運(yùn)營(yíng)管理效率。

3.1 系統(tǒng)模塊構(gòu)成

PC客戶端與移動(dòng)客戶端共同構(gòu)成了信息化機(jī)房管理系統(tǒng)，其由三維虛擬仿真技術(shù)支持，PC客戶端主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的管理、設(shè)備故障維修管理等；移動(dòng)客戶端能夠滿足管理人員靈活管理需求，隨時(shí)隨地查看設(shè)備運(yùn)行及維護(hù)情況，獲得巡檢相關(guān)信息，并對(duì)機(jī)房設(shè)備工作情況進(jìn)行匯總。另外客戶端系統(tǒng)還能夠幫助了解任務(wù)安排情況，對(duì)巡檢結(jié)果以及維修歷史做好相應(yīng)的記錄[8]?？刂浦行牡腜C端主要功能為監(jiān)控管理功能，機(jī)場(chǎng)巡檢的工作進(jìn)度以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)均能夠得到實(shí)時(shí)、有效的監(jiān)督，協(xié)調(diào)運(yùn)行維護(hù)工作的進(jìn)度，解決弱電機(jī)房相關(guān)運(yùn)維問(wèn)題。

3.2 沉浸式PC管理模塊

在物聯(lián)網(wǎng)傳感器作用下，可構(gòu)建一個(gè)沉浸式VR體驗(yàn)場(chǎng)景模塊，能夠?qū)ΡO(jiān)控機(jī)房的工作環(huán)境以及變化情況予以感應(yīng)與監(jiān)控，系統(tǒng)會(huì)提前設(shè)定一個(gè)閾值，若實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)與設(shè)定閾值差別較大會(huì)啟動(dòng)報(bào)警裝置，并將故障設(shè)備的位置信息經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至用戶[9]。用戶接收到信息后，及時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┯枰越鉀Q，三維場(chǎng)景設(shè)備信息界面如圖2所示。

圖2 PC客戶端三維場(chǎng)景設(shè)備信息界面示意圖

3.3 安防監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)模塊

以3D V-Component與弱電主機(jī)房的安防監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)模塊為例，首先將弱電主機(jī)房的攝像頭以列表的形式顯示于面板中，列表中還顯示了每個(gè)攝像頭的基本信息和位置描述，通過(guò)單擊列表中的記錄，可以選中對(duì)應(yīng)的攝像頭模型，通過(guò)雙擊列表中的記錄，可以將鏡頭定位至對(duì)應(yīng)的攝像頭，通過(guò)點(diǎn)選安防系統(tǒng)內(nèi)不同位置的攝像頭的信號(hào)源功能鍵，可實(shí)時(shí)讀取到各攝像頭對(duì)應(yīng)的影像數(shù)據(jù)，并在平臺(tái)內(nèi)以視頻的形式呈現(xiàn)[10-11]，如圖3所示。3D V-Component能夠?qū)⒁朁c(diǎn)進(jìn)行保存，便于常用構(gòu)件的快速定位，并且能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行共享，實(shí)現(xiàn)視點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)傳遞。

圖3 弱電主機(jī)房的安防監(jiān)控管理界面

3D V-Component組件的透明定位狀態(tài)開(kāi)啟后，通過(guò)在設(shè)備列表中選擇設(shè)備，選中的設(shè)備在三維場(chǎng)景中高亮顯示，未選中的場(chǎng)景為高透明狀態(tài)，可以第一時(shí)間獲得目標(biāo)的宏觀位置。

3D V-Component組件提供快捷查看數(shù)據(jù)的功能——浮動(dòng)窗口顯示，當(dāng)激活浮動(dòng)窗口功能時(shí)，鼠標(biāo)指針右側(cè)將自動(dòng)出現(xiàn)一個(gè)窗口以顯示指針指向的構(gòu)件關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如名稱、功率、溫度等，關(guān)鍵數(shù)據(jù)類型可依據(jù)需求定制。

3.4 移動(dòng)App模塊

為便于機(jī)場(chǎng)機(jī)房信息化管理，可以在智能手持終端部署移動(dòng)終端App功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)三維模型的瀏覽，應(yīng)用該模塊不僅能夠完整日常巡檢工作，而且能夠?yàn)闄C(jī)場(chǎng)工作人員提供及時(shí)、豐富的信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)房設(shè)備工作中存在的問(wèn)題，采用預(yù)防性對(duì)策，將安全隱患扼殺在搖籃狀態(tài)。巡檢管理作為機(jī)房管理的重要環(huán)節(jié)，涉及項(xiàng)目多、工作量大，利用移動(dòng)App能夠結(jié)合工作內(nèi)容與性質(zhì)對(duì)巡檢人員工作進(jìn)行合理規(guī)劃，提前布置路線，借助手持設(shè)備對(duì)巡檢工作情況做好記錄，不僅如此該系統(tǒng)還能夠作為巡檢人員的考核評(píng)價(jià)依據(jù)，提升員工考核的全面性與客觀性，后臺(tái)的任務(wù)計(jì)劃也會(huì)被同步實(shí)時(shí)顯示，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖形引擎作用下促使虛實(shí)互動(dòng)，對(duì)巡檢人員的空間位置進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并指導(dǎo)巡檢人員準(zhǔn)確、快速到達(dá)指引點(diǎn)[12]。APP能夠提供三維場(chǎng)景，采用多點(diǎn)觸摸交互的方式能夠?qū)δ繕?biāo)對(duì)象進(jìn)行全方位查看，掌握周圍環(huán)境情況，當(dāng)確定目標(biāo)對(duì)象后，電子巡查單會(huì)自動(dòng)跳出，并在UI界面進(jìn)行同步顯示，對(duì)于存在的問(wèn)題可提交相關(guān)的報(bào)告，采集現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行上報(bào)，按照巡檢計(jì)劃，在電子地圖及室內(nèi)定位系統(tǒng)的作用下，采用手持設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行工作巡查，檢查結(jié)果均上傳后臺(tái)，管理人員結(jié)合結(jié)果對(duì)后續(xù)工作進(jìn)行安排，若需要進(jìn)行設(shè)備維修，可以對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行定位，找到設(shè)備后予以現(xiàn)場(chǎng)維修，開(kāi)啟機(jī)房設(shè)備定位功能，對(duì)維修人員的作業(yè)軌跡進(jìn)行記錄[13]。巡檢App其能夠提供巡檢計(jì)劃、審批以及巡檢任務(wù)創(chuàng)建與生成等任務(wù)，與此同時(shí)還能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，對(duì)巡檢結(jié)果予以批量處理。

4 結(jié)語(yǔ)

研究在機(jī)場(chǎng)信息化機(jī)房管理系統(tǒng)中采用BIM技術(shù)，配合VR技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠構(gòu)建三維虛擬仿真機(jī)房管理系統(tǒng)，具有較高的靈活性，滿足可視化需求，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)管理，提升了機(jī)房管理效率?；诋?dāng)前智慧建筑技術(shù)的發(fā)展，機(jī)場(chǎng)三維虛擬仿真機(jī)房信息化建設(shè)將會(huì)成為機(jī)房管理的主流趨勢(shì)，擁有廣闊的發(fā)展前景。