BIM技術在地鐵車站運維系統中的運用與研究

王亮，向偉彬，譚文舉

（南寧軌道交通集團有限責任公司運營分公司，南寧 530000）

1 引言

BIM技術是近年來獲得高速推廣并取得高效使用的一類技術方式，在地鐵的應用場景中主要側重在設計和施工等有關環節，具體說來就是結構建模和碰撞監測以及4D施工模擬等。然而，此類技術并未在運維環節獲得大范圍的推廣和使用。從理論上看，如果將此類技術應用到運維環節，必將大大提升運維信息化管理的水平，同時也有助于具體操作效率的提高。本文主要就BIM模型以及傳統模式監控和運維平臺所使用的無縫對接技術實施探究分析，以更為有序地推動此類技術在運維環節中的高效應用。

2 BIM在運維系統中的應用

在地鐵車站運維系統應用BIM技術，它能夠將需求的內容實現模型構建，從而達到可視化的效果。具體優勢內容體現在以下3方面。

2.1 模型可視化

就傳統形式的運維系統來說，針對于不同設施和不同地點的信息等都是借助于二維紙予以顯示的，所達到的效果顯然不能與實際的物理模型相對應。而通過BIM技術所建立的三維可視化模型則有著極為高效的呈現效果，不僅狀態信息與實際的物理模型之間能夠建立一種切實準確的對應關系，同時涉及到的位置歸納也是極為精準的，如此一來，管理者的操作和處理也就更為便捷和高效。如果能夠在維護的過程中使用此類技術，那么借助于三維可視化的模型，相應的工作推進將更為便捷和高效，其中的一些技術難點也將因此類模型的構造而迎刃而解，與此同時，在這樣的模型實施中能夠將相關設施的影響降到最低[1]。

2.2 信息共享化

就傳統的運維系統來看，其中涉及到的設計和建造階段的信息與運維階段的信息一般都是分開儲存和調用，這樣就造成了管理上的混亂和調控方面的不足，最為突出的問題就是發現某區域、某設備需要維護時，相應的數據信息還要從其他區域或現場調取，如此操作確實比較煩瑣和混亂。而采用BIM技術后，相應的情況也就得到了極大的改觀，由于此類技術對不同專業和不同設計者在同一模型中的操作沒有限制，因而在具體信息的添加和調取上比較自由便捷，從而真正實現了所謂的更新統一性。由此運維過程中產生的各類信息數據就可以全部保存在此類模型中，與此同時，信息的共享和使用也會更為高效，為有關行動的部署和舉措提供了強有力的支持。

2.3 數據積累分析

運維數據的積累對于地鐵機電設備的作用和價值無疑是最為突出的。對于BIM模型來說，在儲存信息方面有著極為顯著的效用，其中涉及到的設備運行信息或是安全警報信息等都能在運維過程中獲得高效的管理。涉及到人員和設備以及系統定位等問題，則可以通過RFID標簽等方式進而借助于相應的模型來達到對人員和設備定位的目的，這樣就能實時掌握人員活動和系統運行的實際狀態，避免一些突發事件的出現。當然，如果出現意外狀況時，這樣的定位服務也能為高效的處理提供基礎保障，從而避免更大的損失。數據的積累體現了高效、便捷、安全、增值的特性。

3 基于BIM的地鐵狀態監控及運維平臺

本文對于BIM技術的應用分析，主要是通過引證某地鐵車站的相關情況具體實施的，并介紹了一種借助于現有數據接口建立監控運維平臺的方法。從具體的效果來看，此類方法的價值還是比較突出的。首先，其能夠對地鐵現有系統的接口實施分析，并且能夠在保持原有管理流程和標準的前提下，對分布式和異構工程數據之間的共享做到妥善有效的處理；其次，還能為地鐵運營狀態信息開拓更多適宜的檢測方式，從而為管理系統科學高效的運作以及有關模型的可視化管理提供重要的數據支撐。

3.1 無線異構傳感器網絡

通常情況下，以BIM技術為依托而形成的可視化管理平臺要想達到高效便捷的運行效果，地鐵設備和其運行環境的監控數據務必要予以健全。地鐵隧道內的監測信號主要有緩變信號和劇變信號2類，前者主要針對隧道內的不均勻沉降和裂縫問題，后者則事關地震等嚴重的振動情況。而如果能夠在地鐵隧道內鋪設無線傳感器網絡，那么就能實現對隧道穩定和健康狀況的間接分析，相對來說，這樣的部署比較經濟且有著顯著的效果。

就理論層面來看，采用ZigBee、WiFi、3G等多種無線通信方式對于達到異構傳感器網絡的效果確實具有較強作用，進而實現各類資源的優化配置，以達到多項技術指標和拓展性方面的需求。通常會使用到的傳感器主要涵蓋傾角傳感器和裂縫傳感器以及滲漏水傳感器等，至于具體效果則以實際的操作為準。通過網絡通信等數據處理確實有著較為突出的效果，但需要多類網絡監測體系的配合。只有得到了相應的監測部署的高效協調，才能為采集數據提供便捷處理通道[2]。

3.2 網絡攝像頭狀態監控

攝像頭遠程監控系統是近些年獲得廣泛運用的一類系統模式。由于其視頻輸出質量高且在數據安全性和系統前端交互性方面都極為高效，因而在諸多的領域都被委以重任并達到了較為成熟的運用。例如，移動偵測和人體行為分析以及人物面部識別等，這樣的數據處理無疑是當前最為精準和嚴密的，因而被一些對數據要求較高的行業大量采用。

3.3 對現有SCADA管理系統的信息捕獲

就當前地鐵信號系統的設計過程來看，互聯互通的目標并未達成，而各家系統各不相同的通信協議就造成了諸多信號處理上的分歧。盡管較為規范的IP協議已經使用，但各子系統之間的私有協議依舊存在。而要實現對現有系統數據的最大化集成，使用Wireshark顯然是比較可行的，通過其提供的編程接口捕獲的方式，與此同時在線解析網絡二進制數據流，從而為數據的分析和處理提供便捷化的途徑，而最終得到的分析監測相對來說也最為可靠。

在這樣的一種條件配置下，通過本方案的設計，網絡嗅探器達到了高度可配置的效果，進而能夠對各類網絡協議和數據格式實施分析，與此同時能夠適用多個領域。

3.4 基于MQTT協議的信息模型數據共享

就本方案的具體設計來看，無限異構傳感器網絡的數據以及網絡攝像頭狀態監控信息等都能借助于SCADA管理系統將捕獲到的信息匯集到服務器。通常來看，服務器與BIM三維可視化管理平臺有著大量的數據交互，而其中的命令交換、反饋信息交換以及具體數據交換等都是其中會涉及到的內容。為了能夠有效地確保數據交換的便捷性，本方案綜合多項指標最終決定選用MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息隊列遙測傳輸）作為通信協議，以確保相應的數據服務更為高效[3，4]。

說到MQTT，這是基于BIM技術所形成的一個輕量級規格的開源性質的通信協議，其在物聯網以及多個平臺上都能適用且具體的效果也比較明顯，同時技術要求也比較低，因而使用起來比較方便。

4 結語

由以上論述可以看出，BIM技術確實是一項極為高效科學的操作方式，尤其是在當前數據處理日益追求精準性和便捷化的時代。地鐵及其他區域的監測數據確實有著極為重要的應用價值，運維的優勢也只有在此類技術的支持之下才能更為顯著。本文主要就某地鐵車站涉及到BIM技術的應用實施分析，并就技術的優勢做出了對照探究，與此同時，還提出了以此類技術為依托的總體運行部署，以期能夠在相應的具體實施中得到最大程度的效果體現。