BIM技術在智慧鄉村運維中的應用與展望*

文/廣聯達科技股份有限公司 王 雍

1 BIM在智慧鄉村中發揮的作用

“智慧鄉村”是對美麗鄉村建設的更高要求和標準。建設“智慧鄉村”不僅要建設一個“生產發展、生活寬裕、村容整潔、鄉風文明、管理民主”的新農村，更重要的是進一步破解當前城鄉二元結構，釋放農村發展潛力和活力。智慧鄉村建設既是智慧中國建設的基礎和前提，也是推進生態文明建設和提升社會主義新農村建設的新工程、新載體。

目前，BIM技術更多地應用于智慧鄉村建設過程中。在建設過程中運用BIM技術可實現以下2方面優勢。

1）對項目建設造價實施控制，實現成本的精準控制 在BIM的工作模式下，將模型建模精細化，構件材質材料構成命名規范化，工程量的統計在軟件中集成數據化；利用計算公式實現造價統計，實現模型與總造價的同步化，進而實現對項目成本的精準控制。

2）便攜式BIM三維模擬提升施工準確性 利用前期設計階段完成的BIM模型，將模型文件導入iPad等便攜設備中，可實現對農村工匠的三維可視化施工交底。相較于二維圖紙交底，三維可視化更加具體，避免由于工匠對圖紙的理解偏差而導致返工等影響工程進度、質量等問題，進而提高施工準確性。

可見，目前BIM技術更多應用于鄉村建設階段，而對BIM技術在鄉村運維階段的應用則較少。但BIM作為建筑全過程信息的載體，可將大量在鄉村規劃、設計及施工階段的信息帶入運維階段，因此BIM技術也將運用于美麗鄉村的運維階段。

2 國內外智慧鄉村運用BIM技術的研究發展現狀

國際上應用物聯網等技術，在溫室農業生產中大量采用物聯網傳感器進行生產管理，包括溫濕度控制、營養液輸送、pH值監測（氫離子濃度指數）及EC值監測（可溶性鹽含量）等。通過運用物聯網及BIM技術使溫室蔬菜栽培條件達到最適宜的水平，從而獲得最優的蔬菜產量。據統計，荷蘭溫室蔬菜平均年產量能達到每畝50000kg，而我國溫室蔬菜的平均每畝年產量僅為荷蘭的35%左右。在人力消耗方面，國內溫室蔬菜生產主要為人工勞作，勞動強度大，溫室年平均用時達每畝3600h以上，但人均溫室管理面積僅相當于日本的20%、西歐的2%和美國的0.3%。

《“智慧臺灣”i-235智慧生活科技運用計劃》在安全防災、醫療照護、節能永續、智慧便捷、舒適便利、農業休閑等六大領域開展智慧農村生活科技創新應用的服務示范。2006年臺灣“農委會”推出“漂鳥計劃”，該計劃鼓勵18歲以上、35歲以下的青年人到鄉村體驗農業種植等農業生產活動，以增加鄉村產業人力資源，并協助年輕人在鄉村及農業產業中找到新的工作契機與創業機會，如勵志型職業種稻人，他們利用互聯網開設網上商店，采用自銷自產的商業模式開創事業，獲取回報。

世紀之村智能化服務平臺是結合我國新農村建設實際建立的集“村務管理及公開、村財管理、鄉風文明、農家店、勞務供需、星火科技、企業展品、百姓新聞”八大功能于一體的農村智慧化綜合服務平臺。該服務平臺采用政府提供平臺政策及平臺研發、公司負責平臺經營、市場化運作模式，以“整縣推進、村設網點、服務到戶”為原則，在不增加鄉村財政負擔前提下，將中國電信、中國移動代辦點、村委會、供銷合作社、合作醫療所、食雜店、茶葉店等實體店與網絡服務平臺相結合的服務模式。現已在福建省泉州市500多個村級行政單位廣泛應用。該平臺的成功運用使農村村域管理水平有了質的提升，村務管理更透明、政府的監管更有效。同時也為“三農”提供了信息化服務支撐，為提高農村村域社會資源利用率和拉動農村村級消費市場的發展奠定了信息化基礎。

3 BIM運維案例：北京市昌平區沙嶺村

北京市昌平區沙嶺村是全國第一個超低能耗農宅項目。沙嶺村超低能耗農宅項目占地25畝，總建筑面積7200m2，共36戶，每戶200多m2，每兩戶一個聯排（見圖1）。徽派建筑風格，有排水天溝和碼頭墻等復雜造型，給被動房無熱橋設計和施工帶來很大難度。主體是頁巖多孔磚，對墻體的氣密性施工要求很高。

由于該農宅是兩戶一個聯排，只有400m2，體形系數較大，外圍護結構面積也相對較大，要求設計圍護結構和門窗的平均傳熱系數較低，否則達不到超低能耗建筑標準。

1）坡屋面采用300mm厚石墨聚苯板，平屋面采用15mm厚擠塑聚苯板+40mm厚HVIP真空絕熱板+15mm厚擠塑聚苯板；外墻采用250mm厚石墨聚苯板，防火隔離帶采用250mm厚巖棉做防火隔離帶，2層南向外墻保溫采用40mm厚HVIP真空絕熱板，高于室外地坪300mm以下外墻保溫采用250mm厚擠塑聚苯板。

圖1 北京昌平區沙嶺村新農村規劃鳥瞰

2）門窗采用鋁包聚氨酯型材、聚酯合金無鋼襯型材和三玻雙Low-E兩腔充氬氣全鋼化玻璃，整窗K值在0.9以下，整門在1.0以下。

3）排水天溝、陽臺、上下水等按要求做了相應的保溫、防水、斷橋和隔氣處理，構件管線、套管、通風管道、電線套管等穿透建筑氣密層的孔洞部位應進行氣密性封堵。

4）建筑客廳南北向外窗的設計能形成穿堂風，可實現在過渡季和夏季利用自然通風帶走室內余熱。過渡季節和夏季溫度適宜的夜間，室外空氣質量良好時，可采用自然通風方式，用戶根據需要手動開啟外窗進行自然通風。

5）為保證室內通風換氣，設計和安裝德國博樂的新風系統，機組新風量最大為450m3/h，可實現按需分檔調控，滿足室內人員對新風量的需求。機組設置全熱交換芯，全熱熱回收效率達85%。確保冬天、夏天不開窗的情況下室內空氣達到被動房標準（見圖2）。

圖2 沙嶺新村超低能耗住宅

6）暖通空調和生活熱水的冷熱源 采用燃氣壁掛爐作為建筑采暖熱源，采暖末端采用地板輻射供暖；容積式燃氣熱水器作為生活熱水熱源，儲熱容積為180L；夏季用戶采用分體式空調。

目前在沙嶺村已使用了BIM鄉村運維平臺，在運維平臺上可詳細了解沙嶺村超低能耗房項目的細部結構，可通過點擊超低能耗房的各個構件了解建筑細節。關聯超低能耗房的能耗消耗，平臺可按不同時間細度采集超低能耗房的能量消耗，通過與國家相關標準對比，及時偵測到用能異常的樓棟，為村民提供用能建議，使超低能耗房運行在正常用能范圍內，也為住戶降低超低能耗房使用成本。

4 BIM應用經驗總結及展望

就目前而言，BIM技術在智慧鄉村運維中的應用還相對較少，在昌平區沙嶺村超低能耗房項目中的應用主要為超低能耗房的結構展示及能耗分析。隨著鄉村互聯網、物聯網等一系列智慧化基礎設施的普及，BIM技術將在智慧鄉村運維中發揮更大作用。

1）智慧鄉村信息服務平臺 通過將鄉村村民及旅游者所需的各類信息（電視商城、天氣預報、民意征詢、農業信息等各類信息）與鄉村BIM模型整合，可實現鄉村信息的線上整合。通過智慧鄉村信息服務平臺，可使村民及旅游者獲取最直接的鄉村信息，以便其安排農事及旅游行程。

2）智慧鄉村交通實時智能管理 通過將鄉村道路路況信息與鄉村BIM模型及GIS信息整合，并與鄉村道路交通信號控制系統等交通系統整合，可實現鄉村交通的智慧化，方便村民出行。

3）智慧鄉村建設規劃 通過將鄉村規劃方案與建設方案BIM模型整合對比，可讓鄉村管理者及上級主管部門清晰直觀地了解鄉村各項目建設方案的優劣性，可對比選出最符合鄉村規劃方案要求的建設方案。而通過BIM模型中附帶的建筑信息就可了解整個項目所需的各類材料，并可通過電商平臺進行直接采購，方便鄉村項目建設。

近幾年，我國部分省份正在積極探索具有本地特色的智慧鄉村“規劃-建設-運維”模式，并取得一定成績。與此同時也存在一些問題：如認識深度不足，行動思想不統一；涉及部門眾多，組織協調難度大；在建設過程中，重建設輕規劃的現象比較突出，鄉村級項目建設規劃和標準缺失；市場機制及社會力量的積極作用發揮不夠；軟件及平臺建設不同步等。

鄉村信息化建設不僅是實現智慧鄉村建設目標的重要手段，還是提升鄉村經濟發展水平和村民生活質量的必要途徑。但在鄉村建設及運維過程中逐漸凸顯頂層規劃缺失、網絡服務費用過高、信息化服務整合不足等問題。未來的智慧鄉村建設需以黨的“十八大”精神、“五位一體”思想和中央農村經濟工作會議精神為導向，緊扣建設美麗鄉村的主體目標及內涵，強調以人為本，體現科學發展觀要求，基于GB/T 32000—2015《美麗鄉村建設指南》的規范指引，堅持總體規劃、適度領先、突出特色、實用為先的原則進行規劃建設，通過數字化、可視化的信息技術手段，提高鄉村管理與服務效率，促進鄉村產業升級。