基于 BIM 的綠色建筑智慧運營管理系統集成研究及平臺應用

李少偉（上海市建筑科學研究院有限公司，上海 200032 ）

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是應用于工程設計建造管理的數據化工具，它具有參數化、可視化、協調性、可優化性等特點，且通過參數模型整合項目的相關信息，在項目的全生命周期過程中進行共享與傳遞。BIM 技術在建筑的設計及施工階段的應用已趨于成熟，并得到業主方、建設方普遍認可，隨著技術的發展、行業的轉型升級，BIM 技術實現建筑運維管理可視化、數據化、流程化的案例越來越多，在智慧城市政策推動下，廣泛應用于運維階段只是時間問題。

1 研究目標

綠色建筑智慧運營管理的核心需求是安全運行、經濟運行、健康運行，安全運行即保障建筑內人、財、物的安全，經濟運行即在不影響建筑正常運營的基礎上節能節費，健康運行即提升建筑內人員的健康舒適度。

BIM 運營管理應用研究以需求為導向，利用數字化、網絡化、物聯化、自動化、智能化應用等技術，集成各智能化子系統，搭建基于 BIM 的智慧運營管理平臺。通過具體項目匯集數據信息，積累數字資產，針對不同層面的管理人員提供對應權限的數據支持，通過多維度、多層面的數據精準分析，輔助業主制定運營管理決策。通過智慧應用，實現建筑的安全、節能、高效、低成本運營。

2 研究方案

2.1 平臺框架研究

基礎層是平臺搭建的基礎保障，內容包含了 BA 系統、消防系統、電梯系統、門禁系統、物業系統、視頻監控系統、能耗計量系統等，為整體應用系統的全面建設提供良好的基礎。

系統支撐層是整體應用系統建設的基礎保障，進行了相關面向服務體系架構的設計，實現相關應用的有效整合和管理，各個應用系統的建設基于基礎設施支撐的應用，快速搭建相關功能模塊。

智慧應用層是為用戶提供服務的保障，主要功能有基于BIM 的安全管理和建筑能源管理。

2.2 平臺功能研究

針對綠色建筑的共同痛點，研究平臺的主要功能。

2.2.1 設施設備管理

對建筑的設施設備進行統一的管理，形成設施設備信息庫，提供設備臺賬管理、設備工單管理等功能。

2.2.2 基礎數據管理

建立科學合理的基礎管理構架，收集詳實的基礎信息，保證數據的唯一性，實現對設備管理功能的支撐，建立設備相關信息的分級授權和控制等功能，使業務更加方便、準確、高效。設備基礎管理是設備信息管理系統的基礎，通過建立設備基準的數據，使設備的維修計劃、分類、檢索、查詢、統計等業務信息傳遞工作，更加方便、準確、高效，并實現設備基本資料與故障報警、視頻監控等子系統間的整合。

（1）設備基本信息。設備固有的屬性，通常和設備自身相關，使用過程中不發生改變，包括設備名稱、規格型號、設備編碼、設備類型、設備標識、功率、生產廠商、供應商等。

戰亂時期，父親把工廠遷到武昌區法租界里。1941年太平洋戰爭爆發，日軍立即沒收了英法美等租界的全部資產，我父親的企業落在汪偽政權手中，家中生活來源斷絕。父親經常與老鄉躲在一邊聽收音機短波，盼望把日本鬼子趕出中國，但他沒能看到這一天。生活的苦難摧殘父親的健康，他的肺病日漸嚴重。

（2）設備參數信息。根據設備類型的不同、顯示的特殊信息參數等，該部分由管理員根據設備類型指定，每類設備可以顯示不同的信息字段。

（3）設備外觀圖像：以圖片形式展示的設備的外觀形狀，方便用戶在面對各種不同的設備時，可以通過照片影像對設備有一個準確的了解。

（4）設備相關維護保養計劃、維修保養記錄：通過接入的物業系統數據，用戶可以直觀地看到每個設備在近期需要執行的維修保養計劃，以及歷史維修的原因、處理方法、維修人員等信息。

2.2.3 設備臺賬

在 BIM 模型中對各類用能設備、重要設施設備等進行空間定位，并集成設施設備的設計信息、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，生成各個設備的二維碼圖片，便于進行設備日常維護工作。

（1）臺賬信息可以按部門、按設備類型、按設備使用狀態等快速檢索及組合檢索。

（2）智能模糊檢索功能，用戶在快速搜索欄中輸入簡短的檢索信息，系統自動檢索出所有設備名稱、規格型號等信息能進行模糊匹配的設備臺帳。

2.2.4 設備工單管理

在 BIM 模型中接入物業系統數據顯示設備的維修工單記錄，包括維修時間、維修人員、聯系方式、維修記錄詳情、工單狀態等。管理人員可通過模型直接獲取某設備的歷次維修記錄，協助了解設備的全生命周期狀況，為設備后續的維修或保養提供數據支持。

2.3 安防管理

（1）安防視頻監控。以數字網絡為傳輸介質、網絡視頻服務器為核心，結合 BIM 模型，形成可視化展示的方式展示方式。通過網絡，把監控視頻和平臺進行互聯結合，展現接入的安防系統所屬的安防攝像機，顯示實時的視頻信息。

（2）門禁管理。以 BIM 模型展示門禁設備在建筑中的位置，用戶可查看門禁的基本信息及通過記錄，包括當日通過記錄及歷史通過記錄，同時也支持反向查詢，查看人員通過門禁的記錄。基于智能視頻分析及門禁記錄統計人流量等數據，有助于管理決策和防疫所需數據的積累。

（3）報警管理。系統報警可以提前警示操作人員在當前運行過程中可能會導致事故發生的異常狀況，但在報警泛濫的情況下，管理人員無法在大量的報警中快速準確地定位關鍵報警，及時處理異常工況。

為了提高報警系統的有效性和安全性，系統通過合理化分析，識別報警設置的合理性，定位報警的優先級設置，明確報警需要操作的響應動作、響應時間，從而優化報警；針對數據進行統計分析，梳理報警，從而達到減少報警數量，減輕操作負荷，快速定位關鍵報警的目的。

系統還可以監控設備報警數據，做到提前預警、及時檢修，提高設備利用率。

2.4 能源管理

（1）能耗監測。通過能耗計量傳感器及電力監控系統對接等方式，實現各類重點用能設施設備及計量區域的能耗數據采集，結合 BIM 模型、日常運營管理模式、外部天氣環境因素及設施設備的運行工況等各類信息，建立重點用能設施設備數據的精準分析模型，為運營管理者制定優化的能源設施設備運行和管理策略提供精準的數據支撐。

（2）BIM 能耗分析。通過對所計量回路的上下級關系梳理，了解建筑總體能耗的流向，直觀可視地掌握重點用能區域、租戶、商戶、設備的能耗流向，并基于 BIM 模型的空間進行能耗分析及圖表展示。同時，提供空間熱力圖等展示功能，便于在物業管理工作中，通過重點回路的管理找尋節能主要方向。

（3）節能優化策略。主要設備結合 BA 的運行數據，以及該設備的主、備用回路，形成運行-消耗的一體化管理，為物業能耗管理提供更好的管理方式及重點的監測。設備運行能耗異常報警在形成關聯的監測基礎上，對于設備工況較低與能耗未降低的情況，提供報警功能，便于物業排查過程中更好的提供依據，通過排查優先排除傳感器異常，及早發現設備故障、租戶私接等情況，為設備運行管理節能提供管理抓手。

3 平臺應用

智慧運營管理平臺以 BIM 技術為基礎，以監控和分析多視角、多維度的原始物聯網數據，整合多系統、不同網絡，實現數據的互聯互通。把單一系統管理提升到多系統統一管理，打通不同數據空間的長期阻隔。讓數據互通交融，使大數據分析更加豐富、充實，挖掘出更有實用價值的數據，形成一個綜合的協調管理機制，可極大地提高資源的整合，優化管理成本，達到節資、節能、安全、高效和環保的目的，真正實現建筑的節能增效管理、設備高效運轉、安全監控。

平臺根據不同的應用場景及業主需求，提供 PC 端管理、大屏端展示、移動端操作三種界面。PC 端為用戶提供最齊全的功能界面，基于輕量化 BIM 模型實現建筑樓宇人、財、物的統一管理。大屏端側重于對關鍵數據的展示，包括實時監控視頻、報警信息、能耗分析等，便于管理人員監督指揮。移動端提供便捷的操作界面，用戶可隨時隨地查看，提高事件處理的即時性。

4 結 語

智慧運營管理平臺已在大體量的辦公、商業業態建筑中進行了應用，設置設施設備管理、安防管理、能源管理等模塊，為綠色建筑運營管理提供決策參考，但由于投入使用時間尚短，成效尚不明顯，需經長期數據積累、驗證，不斷完善，以期達到真正的安全、經濟、健康運行。

基金項目:基于 BIM 的綠色建筑智慧運營管理系統應用示范（2018YFC0705905-04）