基于 BIM 的建筑設施設備與能源精細化管理系統研究

張敏杰（上海建坤信息技術有限責任公司， 上海 200032）

智慧城市推廣如火如荼，大數據應用日益普及，AI 技術和機器人應用漸行漸近，越來越多的新技術將城市管理和日常生活帶入一個全新的想象階段。今后的城市建筑運營管理將可以精細化管理到每一個租戶、每一個樓內設施設備、每一塊玻璃幕墻。BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）作為新型建筑綜合管理的數據載體，結合設施設備管理，可為建筑能源精細化管理帶來新的應用方向，同時也提供技術與理念的支撐。BIM 技術為建筑能源提供分析的保障，設施設備管理為建筑能源給予后期運營維護的支持，三者相輔相成，互相促進。因此，基于 BIM 的建筑設施設備與能源精細化管理是未來發展趨勢。

1 系統建設目標

對于基于 BIM 的建筑設施設備與能源精細化管理系統，可實現如下功能。

（1）直觀的空間定位。利用 BIM 技術建立一個可視化三維模型，所有數據和信息可從模型中獲取和調用。相關設施設備在空間管理中可定位，且具有可視化、形象直觀且方便查找的特點。

（2）設施設備管理。通過將設施設備的信息如生產日期、生產廠商、可使用年限、維修保養手冊等應用到日常運維管理中，并且可以依據 BIM 模型信息自動生成設備維護方案，遇到故障時可快速定位或更換。

（3）能耗管理與分析。將建筑中的各類能源消耗，如用電量、用水量、用氣量與 BIM 模型的對應構件及空間相關聯。可直觀展示獲取到的能耗數據及對應設備的運行狀態信息，依據 BIM 模型可按照空間、區域進行統計分析，更直觀地發現能耗數據異常區域，使管理人員有針對性地對異常區域進行檢查，同時發現可能的事故隱患或者調整能源設備的運行參數，以達到排除故障、降低能耗、提高能源使用效率精細化管理的目的。

2 系統架構

基于 BIM 的建筑設施設備與能源精細化管理系統是通過 BIM、物聯網、大數據等技術的融合，以各類運營數據為支撐，實現 BIM 模型管理、設備設施管理、能源管理、流程管理、設備資產管理、BIM 運營維護管理、能源管理、物業管理、應急管理等功能模塊。通過三維可視化的方式向管理人員提供直觀的精細化管理手段。

3 功能模塊

3.1 BIM 模型管理

BIM 模型管理主要功能包括模型切換、模型平移、模型旋轉、模型縮放、測量工具、視角管理等內容。用戶可根據實際需要對各建筑、樓層、專業的模型進行顯示或隱藏狀態切換，三維場景支持視角的自由操作，便于用戶觀察模型。BIM 模型管理可對建筑實現樓內建筑、結構、裝修及各機電專業 BIM 模型進行全方位展示，并提供所有構件屬性信息的查詢。BIM 模型瀏覽支持樓層切換功能，根據用戶所選的樓層，以剖切的方式展示對應樓層的建筑結構及裝修模型，便于用戶對該樓層模型的全面瀏覽，不受上層樓層及天花板對視線的遮擋。此外，模塊可控制機電模型的顯示控制，用戶可通過多選按鈕對建筑內包含的各專業機電模型實現展示和隱藏的操作，便于用戶了解各專業機電模型的整體布局情況。

3.2 設備設施管理

在 BIM 模型中對各類用能設備、重要設施等進行空間定位，并集成設備設施的設計信息、出廠信息、資產管理信息、維保信息等各階段、各相關方的信息，為所有設備分配二維碼，從而對設備臺賬信息進行全面展示。通過 BIM 模型可查詢該設備對應的維保記錄、維修記錄、相關文檔等完整資料，在設備發生故障時可為管理人員提供詳盡的參考資料，協助完成高效的故障處置，降低設備故障造成的影響。同時設備設施信息模塊支持通過分類、樓層、空間、關鍵詞等查詢條件，列出符合條件的所有設備，并支持通過 BIM 模型進行定位，為管理人員提供快速查找設備信息的手段。

在 BIM 模型中，可以高亮展示需定期保養的設備。通過不同顏色展示設備保養狀態（臨近保養、已過保養期等），提醒管理人員進行保養操作。點擊設備模型可查看保養信息詳情，包括下次保養時間、歷次保養記錄等。

運維人員在巡檢過程中發現設備存在問題可利用手機端APP 進行問題的上傳，平臺中可通過列表的形式顯示所有運維管理人員上報的問題，按照未處理問題和已處理問題分類展示。案件列表中某一問題可定位至設備，并展示問題的詳細信息。另外維保周期管理可在三維場景中在各設備上方以文字的形式展示設備的下次維護日期，并以不同字體顏色加以區分，提醒管理人員及時進行維護。可查看維保周期詳細信息，包括該設備的基本信息、維護周期時長、末次維護日期、計劃維護日期等。

此外，基于設備長期運行指數，還可以采用大數據分析技術對設備進行運行狀況分析，獲得設備運行健康指數，若發現設備某方面運行指數呈下降趨勢，即將無法達到運行要求，則發出預警，在 BIM 模型中高亮顯示該設備，為工作人員進行設備維保提供數據支持。

3.3 能源管理

建筑在運行中產生的大量能源數據通過能耗系統的采集、存儲、分析最后將分析結果通過集成展示，為管理者呈現出總體能源的消耗使用情況。通過基于 BIM 模型的能源精細化管理，整個建筑中的各個機電系統（暖通空調、給排水、照明、電梯、橋架系統等）都能夠對其主要耗能設備進行空間定位。同時，基于 BIM 模型可以直接監測各個設備的實時能耗，并可通過查詢獲取設備的歷史能耗信息。此外，還可在 BIM 模型中按照能耗的高低對各設備進行三維渲染，從而實現能耗的直觀對比和高效管理。通過對對能耗數據進行智能分析，根據 BIM 模擬能耗分析的結果，對系統中設備設定 KPI（關鍵績效）指標，當系統中某設備的能耗出現異常時，BIM 運維管理的界面會出現相應的報警提示，并給出診斷分析，管理者通過對系統給出的診斷情況。

4 結 語

本文簡要概述了基于 BIM 的建筑設施設備與能源精細化管理系統的開發應用。通過基于 BIM 進行空間管理、人員物資等的統計，將 BIM 和自動化樓宇系統、分項計量系統、安防系統等相結合，使建筑在運營過程中變得可以更直觀地進行管理。通過 BIM 模型，在遇到設備運行策略需要調整的情況時，專家可以進行遠程診斷。隨著對 BIM 的深入應用，BIM 會給設施運維管理及能源管理的精細化帶來更多的改進。