BIM技術在建筑運維管理中的應用

李兵 孫精科 汪深 王玥

建筑信息模型（Building Information Mode，BIM），是一種三維數字化的設計方法，集成了建筑工程項目各種相關信息，是對工程項目實體與功能特性的數字化表達，具有可視化、模擬化、協調性和優化性的顯著特點。其核心是通過建立建筑工程的虛擬的三維模型，利用計算機數字化技術，為該模型提供更加完整的、與實際情況一致的建筑工程信息庫。

一、BIM技術應用在建筑運維管理中的優勢分析

（一）可視化的信息展示

BIM技術將建筑設計、建造、運營過程中的信息高度集成，構建統一的信息數據庫，建立基于BIM技術的建筑運維管理平臺，能在三維場景中對建筑構件進行可視化的信息檢索，平臺高亮顯示選中的構件，并獲取BIM構件的分類統計數據及其詳細的屬性信息。BIM運維管理平臺以三維模型、特效動畫、專題圖表等方式，展示建筑地理位置及周邊地理環境、整體設備、人員、工單分布情況及具體數據、設備運行告警及運行狀態數據。通過這些多樣化的展示方式，讓建筑運維管理更加高效集成，直觀。

（二）高度集成設施管理功能

結合目前國內BIM運維管理平臺的開發現狀，通過大量的物聯網感知設備，實現對整個建筑的智能監控，并將監控數據反映在三維模型中，管理人員能夠直觀的了解整個建筑的運營健康狀況。BIM運維管理平臺提供了B/S、C/S、移動端、大屏等多樣化的展示平臺，并合理配置功能展示、運維維護、現場管理等功能模塊。平臺集成了工單管理功能，在出現故障時，自動派發工單給相關人員，并記錄所有維護維修記錄。建筑運維管理的參與人員均在云端的進行協作，減少人為干預的工作內容，大大提高了建筑運維管理的工作效能。

（三）基于大數據技術的智能分析

在建筑運維過程中，會形成海量的信息數據，通過數據分析技術，進行設備運行的多維度統計分析，從而得出建筑運維的最佳運營參數，為建筑的節能降耗、安全運營提供基礎。采集的底層各個子系統的設備運行的監控數據到運維管理系統，系統通過AI、數據分析、特殊算法，對設備的運行狀態進行監控分析，當監控的設備運行異常時，自動發送報警，自動派單，安排運維人員處理。基于運維實時監測數據、運維檢修維修歷史數據、運維報警歷史數據等，進行運維風險診斷分析，提前進行風險預估及防范。

二、BIM技術在建筑運維管理中的應用方案

（一）BIM運維平臺的系統架構

BIM運維管理平臺是一個高度集成的管理平臺，其系統架構的合理設計直接影響項目的順利實施以及平臺的適用性。目前系統架構多分為用戶層、應用層、數據層以及采集層四個層次，如圖1所示。其中的用戶層，主要是系統直接面向客戶應用的部分，整個運維平臺主要的功能都集中在這一層中；應用層是即整個系統應用支撐的平臺，主要包含3D GIS+BIM的集成管理平臺、樓宇自控系統和安防視頻監控系統等；數據層則是整個系統的數據庫部分，為系統提供各種數據支撐，主要包括3D GIS模型數據、BIM模型數據、設備參數、運維信息以及運維知識庫等內容；采集層則是為由硬件設備構成的平臺支撐系統，提供了數據采集的各種硬件設備，通過這些設備采集建筑運維中的關鍵信息，為數據層、平臺層、應用層提供支撐。BIM可視化運維系統的建設應遵循先進性、高可靠性、標準化、成熟性、適用性、兼容性和可擴展性的設計要求。

（二）需求規劃與功能設計

由于不同建筑項目的功能布局不同，BIM運維平臺需求針對具體項目進行功能需求分析。一般可分為功能需求采集、需求分析、功能框架設計、原型設計、UI設計、需求確認、需求文檔整理等工作內容。如業主對于建筑運維無特殊需求，為加快推進項目開發進度，可將BIM運維功能模塊整理成菜單式，供業主選擇。常用的模塊有如運維全局展示、日常運維管理展示、移動端管理、運維智能分析、系統數據采集處理、能耗管理、設備管理、維護維修、空間管理、安防管理、平臺管理等功能模塊。為加快需求開發進度，常用的軟件有如EXCEL、WORD、XMIND、AXURE、墨刀、PS、AI等輔助軟件。通過多樣式的展示方式，可向業主準確傳達BIM運維設計意圖，同時為平臺開發提供可靠基礎，避免返工。

（三）平臺開發

結合國內眾多的BIM運維實踐，BIM運維開發通常包含BIM模型處理、數據采集、平臺模塊開發等內容。

其中BIM模型處理主要解決不同軟件平臺直接的數據轉換。由于目前國內主流的BIM設計應用軟件為REVIT，它的原生格式很難被其他平臺開發軟件所識別，而且REVIT存在模型數據量大的弊端，在運維平臺中應用的模型需要進行輕量化處理。通常的做法是將REVIT模型做拆分成構件屬性數據庫及構件模型，屬性數據庫和構件模型通過ID進行關聯，這樣就能解決REVIT模型數據量大的問題，從而在平臺進行更加流暢的運行。

數據采集是利用各類傳感器，執行器收集現場設施運行參數，并通過采集器并發至BIM運維數據庫，BIM運維平臺在數據庫中可通過ID調用相關數據并與模型進行關聯，實現數字建筑場景模型搭建。在數據采集中需要解決各類廠商提供的不同數據協議接口不統一的問題，通過制定統一的數據編碼體系，轉譯不同廠家的數據協議，形成結構化的數據庫。利于利用這些數據進行智能分析，從而實現建筑智慧運維。

平臺模塊目前采用的語言多為C#語言，開發引擎有U3D、UE4、Ventuz、VUE等，展示場景分為大屏、C/ S、B/S、移動端等方式。其中大屏端多采用基于U3D游戲引擎的開發平臺，它成熟穩定、場景呈現效果優秀、適用性強。平臺開發中需要對照需求確認文檔，對功能模塊進行合理布置，以期達到最佳的運維管理效果。同時平臺具備規則引擎，用于定位處理各種事件。支持預定義各種事件處理的判斷條件和對應處理動作，利用規則引擎可以完成異常事件的通知及處理，幫助終端用戶維護、監控設備。支持以閾值、位置等條件作為規則條件，并關聯對應的處理動作，利用實時及歷史數據進行智慧運維管理。結合項目需求，平臺還可集成GIS技術，進行室內定位導航。常規的室內定位技術包括紅外定位、WiFi定位、慣性導航定位、二維碼定位和RFID定位等無線定位。結合地理學與地圖學以及計算機科學，應用于輸入、存儲、查詢、分析和顯示地理數據，將地理數據轉換為數字化形式，進行空間分析，完成對地理數據的檢索、查詢，利用數字、圖像、表格等形式顯示，完成最佳位置的選擇或最佳路徑的分析以及其他許多相關任務。

四、結束語

綜上所述，在建筑的運維管理工作中，利用BIM技術進行可視化、高度集成、智能化的運維管理，將大大提升項目運行品質及效率。同時在BIM運維系統設計及開發過程中，需充分考慮各方面的因素，合理制定項目開發計劃，保證運維平臺開發的順利實施。