BIM、物聯網、云計算在地鐵機電設備運維管理中的應用

張春杰，張碩桐

（1.東軟集團股份有限公司，沈陽110003；2.沈陽工業大學，沈陽110027）

1 引言

在地鐵的實際運行過程中，傳統的地鐵機電設備運維管理系統已經暴露出了人力資源需求大、系統智能化水平低、應急響應速度慢等一系列問題。如何提升突發事故應急響應能力，緩解地鐵線路快速擴張、人員流失以及綜合管控等帶來的壓力，為城市居民提供更為安全、舒適和準點的服務，成為現階段地鐵機電設備運維管理需要深入思考的問題。

2 地鐵機電設備運維管理過程中存在的問題

2.1 發展速度過快，人才流失嚴重

近年來，越來越多的城市開始進行大規模的地鐵工程建設，必然會對相關人才產生極大的需求。即便是加大相關專業人才的培養力度，也無法在短時間內滿足相關行業對于人才的需求。在這種情況下，人才培養問題以及人才流失問題就會越來越嚴重。另外，在我國社會經濟的發展過程中，人才成本不斷上升，如何在保證安全運維的基礎上加強人才成本的控制，也成為地鐵機電設備運維管理工作亟待解決的問題。

2.2 突發事故應急響應能力偏低

地鐵是一項利國利民的民生工程，地鐵的運營也會產生極大的人員密度。一旦發生意外突發事件，或者系統設備出現性能故障，對地鐵的安全產生影響，那么就不僅會造成較大的財產損失，還會引起嚴重的人員傷亡。在地鐵工程建設規模越來越大，人員密度越來越高的形勢下，要想在發生突發意外事故、出現系統設備性能故障的時候，第一時間組織人員進行有序疏散，對相關系統設備進行啟動或者關閉，對故障做出快速響應，就必須要提升現階段的地鐵機電設備運維管理水平[1]。

2.3 綜合管控壓力大

與傳統的民用建筑工程相比，地鐵工程的施工特點是站點分散、站點數量多、房間種類眾多。在地鐵線路級擴張為線網級的過程中，地鐵機電設備運維管理面臨的綜合管控更高、難度更大。在這種情況下，地鐵機電設備運維管理工作需要思考的是，采取何種措施才能夠迅速掌握所有站點、所有線路的運營信息；采取各種措施才能夠對地鐵各大站點、各大線路的工作進行協調與管控。

2.4 低碳經濟的影響不可忽視

近年來，我國倡導可持續發展理念，在這種情況下，低碳、環保、節能、綠色成為人們日常生活與工作的追求。但是地鐵工程建設規模的擴大，建設數量的增多，直接使得地鐵能耗呈現幾何式增長。而在地鐵能耗中，尤以牽引能耗以及通風空調能耗最多。目前，無論是地鐵機電設備運維管理工作人員，國家相關部門均開始進行全新技術、全新工藝的研究，期望通過技術創新來降低地鐵能耗，響應國家的節能減排號召。

2.5 被動式或主動式維修與保養中的問題

與其他建筑工程相比，地鐵建筑的機電系統更為全面，站點設備房數量更多，每一個站點都存在著大量的設備設施和管線。如何對地鐵機電設備進行有效的維修與保養，是采用被動式的維修保養方式，待到設備出現故障時候再維修或者更換，還是采用主動式維修保養方式，在設備沒有出現故障之前就對其進行定期的維修養護，需要地鐵機電設備運維管理人員做出正確的選擇。

另外，我國主要以主動式維護保養與被動式維護保養相結合為主。但是，在這種情況下，同樣也存在著很多問題。例如，應當如何控制維護保養頻率，避免過度的維護保養反而使機電設備出現其他的故障與運行風險。

3 BIM、物聯網、云計算在地鐵機電設備運維管理中的應用

3.1 BIM 的應用缺陷

BIM 可以貫穿于地鐵工程的整個建設過程，包含地鐵工程的規劃與設計、地鐵工程的設計與施工以及地鐵工程的運維與管理。但是BIM 技術的應用，也存在著很多缺陷。首先，BIM 急速的應用無法對運維數據進行實時的采集。因為地鐵涉及大量的站點與設備種類，并且這些站點比較分散、設備分布非常廣泛、設備運行時間非常長，所以地鐵運行過程中會產生大量的數據。受到技術的局限，單純使用BIM 技術，很難進行地鐵運維數據的自動化采集。而如果依靠人工進行相關數據的搜集，在將這些數據輸入到系統中，那么工作人員面臨的工作量將無法想象。其次，BIM 無法對運維對象與站點內的實際空間進行精準的定位。雖然BIM 可以將各站點內的對象通過三維模型直觀而清晰地展現給用戶，但是BIM 所使用的空間模型為既定模型，模型中的設備與實際設備設施存在著一定的差異，只有輸入設備的參數信息，才能夠在既定模型中精準地找到與實際設備設施相匹配的對象。最后，BIM 技術對于相關硬件的要求十分苛刻，但是其運行速度卻不甚理想，主要應用于地鐵的設計階段與施工階段，在后期運維階段的應用還十分有限[2]。

3.2 BIM 技術、物聯網技術與云計算的有機結合與應用

首先，在地鐵機電設備運維管理工作中，物聯網的應用可以實現相關設備的遠程監控與統一管理，進而對相關設備的運行狀態信息進行實時傳遞。同時，物聯網中的RFID 技術，還可以對人員以及設備進行精準的空間定位。例如，可以通過RFID技術對車站的每一個人員以及設備的具體位置進行實時追蹤。而如果某一處發生火災，BIM 還可以在第一時間鎖定火災位置，推薦出附近可用的消防設施以及最佳的人員疏散途徑。

其次，雖然現階段，專門針對地鐵機電設備設施的維護手冊已經實現了部分信息化管理，但是還沒有與設備實際進行有效的關聯。而通過BIM 進行三維空間模型的構建，就可以將地鐵內部設備設施的運行情況直觀、清晰地展現出來，同時，還可以掌握與之相關的各種參數與信息，進行相關數據與信息的實時查詢。

再次，要想提升地鐵機電設備運維管理水平，必須要重視日常運維數據的積累。而BIM 的三維模型可以對地鐵運營期間的所有數據進行積累。同時，物聯網與云計算可以進行相關數據的采集與處理。三種技術的綜合使用，形成了一個強大的地鐵運維數據庫。對這一數據庫進行分析，就可以及時預測地鐵機電設備中存在的各種隱患和問題，并采取適當的措施提升地鐵機電設備運維管理的節能性。

最后，在地鐵機電設備運維管理中，云計算的應用不僅可以實現各個設備之間的數據共享，還不會對客戶端的性能提出更多的要求。用戶只需要擁有一臺普通配置的筆記本，就可以高效率地進行BIM 運維系統的操作。例如，當工作人員在日常設備巡檢過程中，忘記了設備的具體位置以及相關參數信息的時候，就可以直接通過手機或者其他客戶端進行相關信息的查詢，進行相關設備操作要點、維修技巧的學習等[3]。

4 結語

在現階段的地鐵機電設備運維管理中，還存在著很多問題。在地鐵機電設備運維管理中，要想實現數據與信息的實時采集，還需要在BIM 的基礎上，加強物聯網技術的應用；要想不受筆記本、手機等客戶端配置較低的影響，對BIM 數據庫進行有效的訪問，還需要注重云計算的應用。所以，將BIM、物聯網以及云計算進行有機的結合，是未來地鐵機電設備運維管理工作的發展趨勢。