BIM技術在住宅小區智能安防設計中的應用

江蘇博森建筑設計有限公司，江蘇 無錫 214000

隨著當前經濟的迅速發展和科技的不斷進步，越來越多的城市居民對自身的生活品質有了更高的追求，智能小區應運而生。作為智能小區建設的首要目標，安防系統的建設約占小區智能化建設的70%，對小區管理集成系統的組建具有重要意義[1-2]。智能安防系統由監視系統、門禁系統、電子巡更系統、可視對講系統、周界報警系統以及停車場管理系統等子系統組成，其具有及時性、穩定性、安全性和易用性等特點，有效提高了小區的安全性。基于上述諸多優點，智能安防系統已經成為當前智能住宅小區設計的熱門課題，國內外不少學者對其進行了深入廣泛的研究。

焦靈俠[3]通過對系統硬件元件及軟件進行篩選與設計，提出了一種防盜式撥號報警應用系統，并通過實際測試證明該系統內部電路簡單、操作性強、靈敏度高，具有較強的實際應用性。吳瓊等[4]針對傳統安防技術的不足，增設了圖像傳輸、圖像存儲、數據存儲以及處理模塊，為小區安防系統提供了視頻分析，推動了小區的智慧管理進程。邱義等[5]將智能小區安防系統與5G和物聯網技術相結合，對安防系統進行了進一步設計與應用分析，增強并完善了小區的安全防范功能。

然而，上述研究大多都是在住宅小區主體結構完成后，針對安防設備與安防體系進行改善與創新，而很少在建筑結構設計過程中將安防體系納入考慮范疇進行綜合設計。基于此，文章將BIM技術引入智能安防設計，通過在設計過程中應用BIM技術，使平面化的安防設計圖紙信息化、立體化、可視化，同時模擬安防系統建成后的實際效果，從而在設計階段對設計成果進行更為系統和完善的評價，并通過方案比選確定一個更為科學合理的設計方案。

1 項目安防設計概況

攬湖上城項目規劃用地位于山東省聊城市陽谷縣中心地段，黃山路與南環路交匯處，交通便利，地理位置優越。規劃建設用地面積為17.86萬m2，周邊配套設施完善，文化、教育、商業資源豐富。該項目底部一層為商業區和車庫，一層以上為小區內部建筑，整個工程為臺地式建筑，如圖1、圖2所示。基于智能住宅小區設計的理念，為了達到高效服務、科學管理的目的，建設方提出在住宅區信息化建設的基礎上進行智能安防系統設計。

圖1 臺地式建筑（鳥瞰）

圖2 小區總平圖

整個建設項目包括多種功能的建筑。為了順利完成該項目的信息化設計，并滿足當前的硬件要求，該項目信息化設計采取前期拆分，后期再利用鏈接進行合并的方式完成BIM建模，如圖3所示。此外，為了滿足減少施工成本、縮減工期、減少變更的需求，安防設計階段開始利用BIM技術，可以提前發現并解決問題。在項目開工后，信息化安防設計人員進入施工現場，并結合項目實際需求對相關問題進行反饋，提高工作效率。

圖3 項目所選的BIM協同方式

2 BIM技術在安防設計中的具體應用

2.1 視頻監控系統設計中的應用

視頻監控是整個住宅區安全防范系統建設的基礎，也是安防系統最關鍵的子系統，可有效對各區域實行實時監控。該項目設計的視頻監控系統總體包括前端IPC（網絡監控及錄像設備）、信息傳輸和監控中心三部分。視頻監控系統設計的主要功能目標是實現對重點防范建筑出入口、公共區域以及小區周界的監控，圖像信息的存儲、調用和智能分析等。主監控中心設置在物業服務中心監控機房內，其整體系統架構如圖4所示。

圖4 視頻監控系統架構

利用傳統二維圖紙進行監控系統的設計是較為抽象的，并難以察覺前端IPC視野內的盲區。因此，在監控點位布置設計階段，設計人員利用三維漫游軟件，在BIM模型中添加前端IPC設備模型，模擬前端設備視角，并通過移動和旋轉角度來確定最優監控點位。同時，設計人員通過設定漫游路線模擬重點區域外人侵入、快速移動、人員滯留（徘徊）等需要監控系統自主甄別并報警的情況，以進一步確認監控點位沒有盲區。IPC視角模擬和人員監控的示意圖如圖5所示。通過上述的模擬分析，可以實現在監控系統的設計過程中采用較少的前端IPC監控整個區域，在滿足安防設計要求的前提下節約了項目的成本造價。

圖5 前端IPC視角模擬和人員監控示意圖

2.2 門禁管理系統設計中的應用

門禁系統主要應用在建筑群、各個分區住宅樓及內部商業街的出入區域，以實現出入口的控制和管理。該項目中設計的門禁管理系統是基于無線網絡集成管理，單個門禁裝置包括IC卡讀取設備、電子鎖或閘機、集成控制單元、開啟按鍵等一整套設備，所有讀取設備通過網關接入無線網絡，并最終接入門禁中控PC，從而實現網絡遠程管理和控制。

在傳統項目的設計過程中，由于難以對人員出入住宅的路線進行詳盡完善的規劃，因而容易對門禁裝置的設置有所遺漏。基于此，利用BIM技術進行漫游模擬，合理地設計門禁管理方案，從而實現人員出入的動態監控和實時管理。模擬的結果如圖6所示，以A區為例，通過對BIM模型進行漫游模擬可以發現，在1號樓首層入口處未設置閘機，容易造成人員誤入。從圖6中可以看出，基于模擬結果，在入口處增設門禁系統，有效保證了小區居民的安全，且不會對業主的出行造成影響。通過上述的模擬分析可知，BIM模型結合漫游模擬可以有效避免門禁管理系統設計過程中存在的誤差，結合實際項目需求，為其篩選出較為合理的設計方案。

圖6 基于門禁系統設計的漫游模擬

2.3 電子巡更系統設計中的應用

該項目首層是對外開發的商業街，人員流動量較大，因此在整體安防系統中需要設置巡更子系統并設計巡更點。在設定巡更點時，需要對巡邏車輛和巡邏人員的巡邏路線進行設計，確保巡邏人員能夠對小區內部進行高效巡邏。在此過程中，設計人員利用BIM技術，將初步確認的巡邏路線在三維漫游軟件中進行仿真模擬，對巡邏路線進行全面直觀的檢查和評估，從而確保巡更點設定的合理性和高效性。結合漫游模擬，優化得出的巡更路線如圖7所示。從圖7中可以看出，通過對巡更點設計方案的修改和優化，最終形成了一個高效、安全、合理的巡更路線，確保了小區內居民以及商家的安全。

圖7 優化后的巡更路線示意圖

3 結論

隨著我國的經濟發展，安全問題越來越引起人們的重視，越來越多的住宅小區、公共建筑項目都要進行整體安防系統設計。信息化技術在建筑工程中的不斷深入發展，BIM技術所提供的模型將成為數據集成平臺，并以此為載體，高效輔助項目安保工作的精細化管控，進一步提升項目安防工作的運轉效果和反應能力。文章將BIM技術與智能安防系統設計結合，對比分析了BIM技術參與安防設計的優勢，研究了BIM技術在安防設計中的具體應用，并得到如下結論：

（1）在視頻監控系統的設計過程中，通過在BIM模型中添加IPC設備，能夠準確直觀地完成監控設備的設置，且在滿足區域監控要求的前提下使用更少的前端IPC，節約了項目的成本造價。（2）在門禁管理系統的應用過程中，相比于傳統二維設計，通過對BIM模型實施漫游模擬，可以有效地對住宅小區的門禁系統設計進行查漏補缺，并篩選出較為合理的規劃設計方案，從而實現對人員出入的動態監控和實時管理。（3）通過在電子巡更系統中引入BIM技術，可以實現對巡更路線的全過程模擬。通過對巡更路線的綜合檢測與評估，經優化后形成高效、安全的巡更方案，極大程度上保證了小區居民的出入安全。（4）在建筑設計過程中，將BIM技術與智能安防設計相結合，有利于在其設計過程中提前發現存在的問題，避免了后期的變更，節省了項目的生產成本。此外，運用BIM技術也實現了安防設計圖紙的信息化、立體化和可視化，推動了安防設計方式的進步。