基于BIM與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高層住宅運(yùn)維的探索和思考

陳曉溪

【摘 要】目前，高層住宅受到政府、房地產(chǎn)開發(fā)商和住戶的共同青睞，其極大程度上緩解了有限的城市土地資源和快速增長(zhǎng)的人口之間的矛盾。高層住宅設(shè)計(jì)和施工技術(shù)正在不斷發(fā)展和完善，但運(yùn)營(yíng)維護(hù)（運(yùn)維）卻還存在許多漏洞，管理效率低。運(yùn)維階段占建筑全生命周期的時(shí)間最長(zhǎng)，有著舉足輕重的地位，不容忽視。本文將針對(duì)高層住宅運(yùn)維管理中的重難點(diǎn)，結(jié)合BIM和物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，發(fā)掘新的應(yīng)用點(diǎn)，以期對(duì)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)物業(yè)管理到智能管理的轉(zhuǎn)型有所幫助。

【關(guān)鍵詞】高層住宅;運(yùn)營(yíng)維護(hù);BIM;RFID;M2M

中圖分類號(hào)： TU723.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）24-0109-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.24.050

【Abstract】High-rise residential building has been favored by the government， real estate developers and households. It greatly alleviates the contradiction between limited urban land resources and fast-growing population. The design and construction technology of high-rise residential building are constantly developing and improving， but there are still many loopholes in operation and maintenance system that now works ineffectively. The operation and maintenance stage occupies the longest time in the whole life cycle of a building and plays an important role in it. In order to help realize the transformation from traditional property management to intelligent management， this paper focuses on the key and difficult points in this stage ?and ?explore ?new ?applications of ?BIM ?and ?Internet ?of ?Things.

【Key words】High-rise residential building; Operation and maintenance; BIM; RFID; M2M

0 引言

因高層住宅具有樓層高、內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜、人流量大等特點(diǎn)，本身潛在不少問題，隨著使用年限增加，后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)中暴露的問題更加繁雜，而目前物業(yè)對(duì)于這方面的管理水平還有待提高。運(yùn)維階段物業(yè)管理的成本占到建筑總成本的85%[1]，若不能改進(jìn)管理模式，將增加投資成本。在建筑投入運(yùn)營(yíng)初期，建設(shè)單位與物業(yè)公司交接時(shí)，各種文件整理不到位，資料難免會(huì)有遺漏，導(dǎo)致后期信息不全造成管理的效率低下。運(yùn)維期管理達(dá)不到要求，將影響高層住宅的使用功能、住戶的居住體驗(yàn)，違背了智能建筑的理念。而將BIM（Building Information Modeling）和物聯(lián)網(wǎng)中關(guān)鍵技術(shù)包括RFID（Radio Frequency Identification）和M2M（Machine-To-Machine）運(yùn)用到高層住宅的運(yùn)維中，不僅達(dá)到節(jié)約成本的目標(biāo)，還滿足了智能管理的發(fā)展需求。

1 分析BIM和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在運(yùn)維中的價(jià)值

1.1 BIM和物聯(lián)網(wǎng)RFID、M2M技術(shù)概述

對(duì)于BIM，民用建筑主流的模式是在Revit軟件上結(jié)合一系列插件建立三維模型，然后利用多類軟件針對(duì)不同主體的需求進(jìn)行下一步應(yīng)用，形成BIM+模式。BIM具有可視化、模擬性、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性的特點(diǎn)[2]，目前主要的應(yīng)用點(diǎn)還圍繞著BIM建立的三維模型。設(shè)計(jì)方利用三維模型可修改設(shè)計(jì)不合理處、解決沖突，施工方可研究重點(diǎn)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)提前制定施工方案，不同專業(yè)可協(xié)調(diào)合作實(shí)現(xiàn)信息共享，以上主要利用了可視化和協(xié)調(diào)性的特點(diǎn)。但實(shí)際上，BIM的優(yōu)化性也有很大的發(fā)展空間，三維模型中攜帶了大量建筑信息，結(jié)合其他技術(shù)可建立數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)信息化管理，應(yīng)用之處十分廣泛。物聯(lián)網(wǎng)，核心也是互聯(lián)網(wǎng)，但特點(diǎn)是加強(qiáng)了物物通信，其有四大核心概念，本文重點(diǎn)利用了其中的RFID、M2M技術(shù)。RFID的原理并不復(fù)雜，RFID系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理靠應(yīng)答器（電子標(biāo)簽）、解讀器（閱讀器）和應(yīng)用軟件程序完成，解答器和應(yīng)答器的雙向通信依靠無線電波，非接觸式的方式使應(yīng)答器具有耐環(huán)境性的特點(diǎn)。RFID的解讀器可一次處理多個(gè)應(yīng)答器，并同時(shí)寫入狀態(tài)信息以供下階段讀寫信息，可利用于設(shè)備設(shè)施的檢修。M2M平臺(tái)，是機(jī)器與機(jī)器的雙向通信，不是單純的傳輸數(shù)據(jù)，而是在沒有人為干涉下，這種模式下可做出指令，可實(shí)現(xiàn)完全沒有人的參與。利用M2M中的遠(yuǎn)距離連接技術(shù)，可遠(yuǎn)距離收集信息、設(shè)置參數(shù)和發(fā)送命令，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測(cè)，在高層住宅安全維護(hù)中可發(fā)揮巨大作用。

1.2 高層住宅運(yùn)維中存在的問題

在高層住宅運(yùn)營(yíng)維護(hù)中主要存在以下問題：其一是具有較大的消防隱患，高層住宅有多種井道，一旦火災(zāi)發(fā)生，煙筒效應(yīng)所帶來的后果嚴(yán)重，且高層住宅戶型多樣，內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)多變，若不提前制作精細(xì)的應(yīng)急方案，將會(huì)增大火災(zāi)的營(yíng)救難度。同時(shí)在部分小區(qū)消防設(shè)備設(shè)施被布置在偏僻位置，難以及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制管理[3]，不能保證關(guān)鍵時(shí)刻功能的正常發(fā)揮。其二是設(shè)備設(shè)施管理疏忽且難度大，高層住宅中設(shè)備設(shè)施復(fù)雜繁多，在不健全的維護(hù)機(jī)制下，難以達(dá)到應(yīng)有的檢修力度。以電梯為例，高層住宅投入使用后，由于人流量大，不斷有新住戶入住需要進(jìn)行裝修，電梯長(zhǎng)期處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，若不加大管理和檢修力度，電梯損耗后的更新又需一大筆資金，耗時(shí)耗力。其三是地下車庫的管理機(jī)制還需完善，高層住宅的地下車庫使用無卡“車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)”，雖已逐步智能化管理但人工成本仍占不小比例，需要停車場(chǎng)管理員、秩序員和監(jiān)控員時(shí)刻檢查和監(jiān)視車場(chǎng)的運(yùn)行情況。

對(duì)于問題一，災(zāi)前可利用BIM可進(jìn)行災(zāi)難模擬，編制應(yīng)急方案，規(guī)避危險(xiǎn)因素，降低事故發(fā)生的概率，同時(shí)可使用RFID分析原因。建立應(yīng)急系統(tǒng)，事故發(fā)生時(shí)及時(shí)預(yù)警相關(guān)管理人員。對(duì)于問題二，分析原因是信息具有不完整性、滯后性，可綜合利用BIM和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建較為完善的數(shù)據(jù)庫，監(jiān)測(cè)設(shè)備設(shè)施，更新狀態(tài)信息，提高資產(chǎn)管理能力。問題三，結(jié)合M2M平臺(tái)技術(shù)，做到時(shí)刻監(jiān)測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，代替人工巡檢和監(jiān)控，完善智能車庫系統(tǒng)。

2 BIM和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在運(yùn)維中的具體應(yīng)用

2.1 建立火災(zāi)應(yīng)急模擬和事發(fā)運(yùn)行機(jī)制

災(zāi)難應(yīng)急模擬目前還只處于概念階段，本文將結(jié)合上述技術(shù)對(duì)于其中一些細(xì)節(jié)提出新的設(shè)想。BIM最大的特點(diǎn)在于可視化性，結(jié)合相關(guān)災(zāi)害分析模擬軟件，可以模擬災(zāi)害發(fā)生的過程，分析原因，制定應(yīng)急方案，防患于未然[4]。高層住宅中，火災(zāi)一旦發(fā)生，在初期未撲滅將會(huì)迅速蔓延開，造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。火災(zāi)發(fā)生前，利用三維模型主要分析重要節(jié)點(diǎn)部位，在重要設(shè)備構(gòu)件處布置RFID電子標(biāo)簽，錄入從三維模型處得來的節(jié)點(diǎn)信息以及設(shè)備狀態(tài)信息，綁定M2M平臺(tái)。同時(shí)通過災(zāi)難應(yīng)急模擬，制定好最優(yōu)應(yīng)急方案?jìng)溆谩；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，可利用M2M平臺(tái)，離事故根源近的設(shè)備迅速將信息傳遞至另一設(shè)備并聯(lián)動(dòng)RFID標(biāo)簽改寫狀態(tài)信息，至最后一臺(tái)設(shè)備將信息傳至消防管理系統(tǒng)，結(jié)合樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)起到及時(shí)預(yù)警作用。然后啟動(dòng)應(yīng)急方案，通過SAW和RFID系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)簽定距[5]，快速定位起火處，提高施救效率，火災(zāi)后，也可根據(jù)每臺(tái)設(shè)備RFID反饋的信息研究發(fā)生的原因和分析其過程。但作為初步設(shè)想，這種機(jī)制有幾個(gè)難點(diǎn)，首先對(duì)于RFID應(yīng)答器質(zhì)量要求高，需耐高溫且成本可接受，否則不能投入實(shí)踐，其次各個(gè)系統(tǒng)之間需要有同樣的接口，建立一致的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 建立設(shè)備設(shè)施信息管理系統(tǒng)

在物業(yè)接手管理初期，由人工錄入建筑設(shè)備構(gòu)件信息工作繁瑣，且出錯(cuò)率高。可將BIM模型中的信息錄入RFID電子標(biāo)簽，再經(jīng)RFID系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)將信息傳至統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫管理，提高工作效率和準(zhǔn)確性，相當(dāng)于建立一個(gè)信息管理平臺(tái)，可隨時(shí)錄入和更新。此信息平臺(tái)可接入M2M技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過BIM和RFID標(biāo)簽確定設(shè)備在高層住宅中的空間定位，然后定期監(jiān)測(cè)它的狀態(tài)信息，每次檢測(cè)后更新RFID標(biāo)簽信息。因物業(yè)人員不定期變動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)做到簡(jiǎn)單便捷易操作，方便工作交接和上手。對(duì)于高層住宅，電梯是整棟建筑運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵，為了解決電梯常年超負(fù)荷運(yùn)作的問題，在上述管理系統(tǒng)基礎(chǔ)下，利用M2M實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的功能，反饋信息至數(shù)據(jù)庫，物管方看到系統(tǒng)提示的消息，及時(shí)處理并記錄反饋次數(shù)。

2.3 完善智能車庫系統(tǒng)

針對(duì)前文提出的問題，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，本文提出的應(yīng)用點(diǎn)有兩處。第一點(diǎn)，車距過近或車速過快皆會(huì)影響影像識(shí)別的準(zhǔn)確性，可利用RFID標(biāo)簽識(shí)別出入車輛，提高識(shí)別的準(zhǔn)確性。當(dāng)攜有RFID電子標(biāo)簽的車輛靠近一定范圍，接受到解讀器射頻信號(hào)，主動(dòng)發(fā)出車輛信息，送給應(yīng)用程序處理，確認(rèn)信息后放行。第二點(diǎn)，利用M2M建立實(shí)時(shí)控制中心，一旦出現(xiàn)違規(guī)車輛，控制中心可發(fā)出指令通知管理人員處理。

3 結(jié)語

綜上所述，基于BIM和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（重點(diǎn)是RFID電子標(biāo)簽和M2M平臺(tái)）的運(yùn)用，在高層住宅運(yùn)維中能起到積極作用，改變傳統(tǒng)物業(yè)管理模式，有利于科技與社會(huì)的共同進(jìn)步。BIM+模式和物聯(lián)網(wǎng)+模式的應(yīng)用范圍不斷拓寬，在實(shí)際運(yùn)用中技術(shù)改革必會(huì)使高層住宅的運(yùn)維模式愈加完善。

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