BIM技術在高校資產運維管理中的應用

李正坤1 張德海1 劉本寧

(1.沈陽建筑大學 管理學院，沈陽 110168； 2.中水北方勘測設計研究有限責任公司，天津 300222)

1 引言

高校是城市基礎建設的重要環節，也是教育和科研的核心場所。高校的資產數據存在多源、異構、數據量大等特點，如何將高校資產數據有效地組織和高效地管理是目前高校的資產運維管理中亟待解決的難題之一[1-2]。目前高校資產管理中更多的是基于對校園資產的二維數據的管理，其數據存在著集成程度低、可視化效果差、智慧化應用不足等問題[3]。隨著BIM技術的發展和應用，BIM技術在多源數據集成融合、三維可視化等多個方面擁有著不可比擬的優勢，同時也為高校資產的運維管理提供了一個新的切入點。

2 基于BIM的信息融合技術

BIM技術實現了項目在方案、設計以及施工階段的應用，在運維階段的應用研究還處于初步狀態，而數據信息管理是BIM技術應用于運維階段首先要解決的最基本的，也是最核心的問題[4]。在校園資產管理中有與此相關的海量、多源、異構數據，如何實現三維BIM模型數據與相關的多源異構數據融合集成是實現基于BIM高校資產管理的關鍵技術。

2.1 BIM數據整合

BIM竣工模型是經由方案階段、設計階段、施工階段優化融合而成。BIM方案模型進行優化成為設計模型，BIM設計模型經過信息深化后形成施工模型。BIM施工模型經過進一步深化并添加一些基本元素屬性信息如采購信息等形成完整的竣工模型。BIM竣工模型去除冗余的規劃設計信息和建造施工信息進而優化形成運維模型[5]。因此，BIM模型數據的整合是BIM信息從生產到傳遞再到應用的一個進程，如下圖1所示。在這個進程中BIM模型信息形成了一個持續更新優化的閉合數據信息流。

2.2 BIM數據輕量化

高校資產運維管理平臺中數據源于BIM竣工模型，由于信息模型體量比較大，若直接導入可視化引擎中可能會出現數據瀏覽困難等問題，故需要對BIM竣工模型的數據進行篩選，去除冗余數據信息，保留滿足資產運維管理的所需的信息，再根據需要以適當的詳細程度錄入附加信息，如設備維修臺賬、供應商信息等，從而形成了輕量化的運維BIM模型[6-8]。

圖1 BIM信息生產、傳遞以及應用的進程

圖2 輕量化BIM運維模型生成過程

由于Revit軟件應用較多、功能完善，且能實現中心模型協同工作，故選取Revit模型進行輕量化處理。BIM運維模型輕量化：首先基于Revit二次開發，對竣工模型的基礎模型、基礎屬性等進行優化和傳遞，形成基礎的運維BIM模型； 然后根據基礎運維BIM模型將模型進一步優化，創建視點以滿足設備定位等需求，并對其屬性數據信息進行重新組織優化，同時對系統分類重新劃分和組織，形成基礎運維BIM模型即可基本滿足運維需求的輕量化BIM模型； 最后將基礎運維BIM模型與平臺進行交互，創建滿足運維需求的BIM模型，為運維階段提供基礎數據支撐。輕量化BIM運維模型生成過程，如圖2所示。

2.3 BIM數據集成

統一的標準是實現BIM信息和資產運維管理平臺數據集成交付的基礎。國際上主要的BIM數據標準規范有IFC(Industry Foundation Classe，工業基礎類)、COBie(Construction Operations Building Information Exchange，施工運營建筑信息交換)、OmniClass(OCCS 或OmniClass construction classification system)標準等[9]。IFC為運營管理提供了基本的數據交換格式，平臺或系統間進行信息交換只要符合IFC標準就能實現數據間的集成共享。COBie是管理資產信息的國際標準，可將獲取的資產信息和數據資料進行標準化整合、存儲和共享[10]。OmniClass定義了信息分類原則，將信息進行統一的分類編碼，實現不同平臺系統間信息傳遞與共享。只有在統一的數據交互標準下，才能將不同來源、不同結構以及不同格式的數據進行集成、存儲和共享。

高校資產運維管理平臺中的資產運維模型以OmniClass分類編碼體系為信息分類標準，添加包含運維信息需要的COBie，然后將COBie 信息以具有正確結構化屬性集的IFC 文件導出，最后將IFC 文件數據導入該平臺，實現多源數據的集成和信息的共享傳遞。以此同時，將集成的數據存儲在SQL Server數據庫中，便于以后對數據信息的提取和應用。COBie能在設施資產生命周期的不同階段有效傳遞資產信息，各項目階段的COBie數據需求，如表1所示[11]。

表1 各項目階段的COBie數據需求

COBie數據項目階段初步設計擴初設計施工圖設計施工期間屬性√√部件√√√聯系√√√√文件√√設施√√√√樓層√√√√作業√資源√空間√√√√備件√系統√√√類型√√√區域√√√√

3 資產運維管理平臺架構設計

3.1 設計思路

圖3 平臺總體架構圖

高校資產運維管理平臺方案的總體設計思路是：利用BIM來建立高校資產運維管理平臺，將校園中的系統、設施和人員進行有效的關聯，形成一個完備的體系。具體而言，以高校運維BIM模型為基礎并結合運維管理的基礎理論，經由運維軟件載體，實現資產信息的傳遞交互和集成共享，同時融合各個功能完善、系統獨立的子平臺，從而提高高校資產運營和維護的智能化水平，進而實現高校資產數據共享、功能集成和軟件界面交互。同時，高校資產運維管理平臺還考慮了不同使用者的功能需求以及保密需求，根據使用者的職能劃分不同的用戶角色，以用戶角色為基礎定制個性化信息服務，進而實現安全服務。

3.2 平臺架構

高校資產運維管理平臺架構主要包括五個層次：基礎層、數據層、平臺層、應用層、用戶層，如圖3所示[12]。

基礎層是高校資產運維管理平臺的基礎保證，包含BIM模型信息、CAD圖紙、數字多媒體信息文件、其他信息文件等一切高校資產運維建設中所需的原始信息，這些信息可以以多形式進行呈現，如文檔、圖片、CAD圖紙和圖表以及影像等。

數據層是為平臺提供海量數據匯集存儲，將原始信息整合加工集成到相應各類庫中，為校園的各種應用提供基礎支持、為大數據的挖掘、分析提供數據支撐，提供高價值的數據服務以及實現對數據的調度和響應[13]。

平臺層是體現校園資產信息數據管理的核心層。其充分運用其強大數據處理和存儲的能力將數據層各類信息分類集成匯總，為校園資產的各類應用服務提供驅動和支撐。同時，可實現與BIM可視化平臺進行信息雙向交互，提高信息傳遞過程中的精準性。

應用層是高校資產運維管理平臺的應用與服務的具象體現，包括校園的空間管理、設施管理、隱蔽工程管理、安防管理等功能模塊[14]。同時，應用層的功能模塊是一個開放的端口，可根據具體且實際的需求進行二次擴展，從而使功能更加完善，系統更加完整。

用戶層是用戶接入訪問的信息門戶，本平臺主要涉及用戶方有學生、教師、學校管理者、社會公眾。不同用戶通過不同的信息門戶訪問本平臺，其獲取的服務和資源也存在差異[15]。同時，用戶層支持用戶在不同瀏覽器或移動終端獲取服務和資源，為信息的即時獲取提供便利。

4 資產運維管理平臺的應用

4.1 高校空間管理

傳統校園的空間管理因其占地面積大，建筑多，人員多等特點，導致空間分配不合理以及造成許多不必要的成本浪費等問題。高校資產運維管理平臺的空間管理模塊包括空間清冊與使用效率、人員盤點與分配、空間征費、空間戰略規劃四個方面。對于校園用戶，可滿足其在空間管理中的各種需求分析和功能管理。通過空間管理功能可對空間進行空間標準、部門(院系)以及類別類型(專業)等進行定義和指派，由此生成不同空間功能占用情況分析圖，對空間的占用情況和空置率進行分析，從而對空間進行合理有效的管理，降低空間管理費用。

通過平臺中空間分析圖，如圖4所示，可以很直觀、精確地掌握任意選取的某建筑樓中某樓層的院系空間分布情況，以及在該區域內，不同類別類型(專業)占用空間的堆積圖。同時，空間管理模塊中的空間可視化是對建筑設施的真實、具象的表達，能很直觀地提供最佳空間優化方案，確保空間利用最大化。

圖4 校園部門空間分析圖

4.2 高校設施管理

高校資產運維平臺的設施管理模塊主要提供了一個用于開發和維護精準的設施設備清單的工具，從而有效地管理設施設備。可視化設備結合RFID(Radio Frequency Identification，無線射頻識別)技術實現設備的定位、跟蹤和管理。在設備使用過程中不可避免會產生損壞、折舊或丟失等問題，該功能模塊可提供設施設備信息報表，方便對設施設備信息收錄和管理以及折舊管理。設施管理可以高效掌握設施設備的采購、使用、維修以及報廢的全過程，增加設施設備使用周期，降低校園的管理和維護成本。

設施管理模塊中一項重要的功能就是設施設備信息查詢。基于其可視化的操作界面，實現將設計圖紙和BIM運維模型中的信息數據與高校資產管理平臺中設施資產信息數據進行動態鏈接，更加直觀、精準地查詢到設施設備的信息。在建立BIM運維模型時，根據運維信息需求添加設備信息，如設備名稱、設備規格、生產廠商、購置時間等基本信息。與運維平臺整合后，也可根據實際情況進行信息的添加和刪減，為校園資產信息數據進行日常運營維護提供了更便捷、更高效的方式。例如，在查詢設施設備信息時，平臺可定位到設施設備所在的三維空間位置并進行高亮顯示，點擊該設施設備進行查看其詳細信息，如圖5所示。

圖5 設施信息二三維一體化聯動

4.3 隱蔽工程管理

隱蔽工程是校園資產建設的關鍵，是發揮校園功能，確保校園日常運作的基礎，特別是水暖電管線布置與狀況關系到整個校園的水暖電供應，因此保障水暖電管線的正常運作是當前校園資產管理的核心。在水暖電管線管理子系統中，通過BIM可視化技術，在平臺中可直觀瀏覽校園水暖電管線系統狀況，為運維人員的跟蹤和管理提供參考，從而高效地實現校園水暖電管線預防性的健康檢測、安全評估以及應急處置，使隱蔽工程的管理工作變得直觀、便捷。

在水暖電管線管理過程中，平臺的定期維護功能可以自動設置派工單，以便關鍵水暖電管線可以得到定期檢修維護，為隱蔽工程正常運行提供良好基礎保障，如圖6所示。同時，在復雜的水電管線系統中，通過RFID技術和智能監控設備實時監控設備的關鍵指標參數，如水管壓力值，電線的電壓值，方便運維人員及時發現問題，并進行維護工作。

圖6 地下水電暖管理

4.4 高校安防管理

校園是人員活動較為密集的場所，故校園安防對于整個校園資產精細化管理顯得極為關鍵。本平臺中安防管理即系統與網絡攝像探頭、電子巡更和非法入侵管理、人員定位等系統實時聯動，通過BIM界面，可實現及時定位、調取相應部位監視探頭以及紅外線活動物體監測，一旦出現異常，進行自動報警，從而實現智能化安防管理。

由于不可抗力因素如火災等而導致的突發事態，高校資產運維管理平臺可利用BIM模擬性和可視化等優勢，根據突發事件的地點、時間等綜合因素快速生成直觀地人員疏散、車輛疏散等模擬路線，減少校園資產和人員損失。例如，學校某位置發生火災，安防系統自動生成逃生路線，同時與消防部門的報警系統自動關聯，消防部門會接收到報警信號以及監控視頻，并根據對現場情況預判，快速生成解決方案，如圖7所示。

圖7 安防系統

5 結語

本論文針對高校資產中存在的管理和維護等問題，引入BIM技術在高校資產運維管理中進行實踐和應用。通過構建的資產運維管理平臺，實現了多源校園資產運維數據的集成、優化和共享，降低了數據在傳遞過程中缺漏的可能性，提升了各方在信息共享過程中的準確度與完整度。同時該平臺兼顧信息預報的前瞻性和自動診斷的實時性，為高校資產提供最優的運維解決方案，從而實現高效的資產運維管理。但在高校資產運維階段仍面臨諸多挑戰，由于硬件或系統軟件等原因，在處理運維模型數據信息時，存在一定數據延遲等現象。將BIM應用到高校資產運維管理中，仍需要進一步對運維模型數據標準進行開發和利用，從而使真正意義上的指導校園運維管理成為現實。