基于BIM的智慧TOD社區(qū)綜合管理平臺建設(shè)研究

許紅霞 閆健卓 于涌川

（1.北京工業(yè)大學(xué)數(shù)字社區(qū)教育部工程研究中心，北京 100020；2.北京工業(yè)大學(xué)城市軌道交通北京實驗室，北京 100020）

隨著現(xiàn)代化城市規(guī)模性的發(fā)展，綜合交通樞紐在提升城市運行速度、營造城市新形象方面發(fā)揮重要的作用，以公共交通為導(dǎo)向，集工作、商業(yè)、文化、教育、居住等為一體的TOD（transit oriented development）城市綜合交通樞紐不斷涌現(xiàn)。隨著新型基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)助推產(chǎn)、城、人的融合發(fā)展，改變了傳統(tǒng)的車站集散換乘建設(shè)模式，創(chuàng)造功能、景觀融入城市的新型智慧綜合交通樞紐空間。基于建筑BIM模型，采用“平臺+生態(tài)”管理策略，多維度收集人員、車輛、交通、設(shè)備、業(yè)務(wù)、商業(yè)、服務(wù)等數(shù)據(jù)信息，以實現(xiàn)對TOD城市綜合交通樞紐社區(qū)的人、車和物進(jìn)行定位導(dǎo)航及數(shù)據(jù)交互管理，節(jié)約城市用地的同時提升地下樞紐空間品質(zhì)，完善城市功能，成為新一代生態(tài)綠色、站城一體的樞紐建設(shè)趨勢[1]。

1 智慧TOD社區(qū)

綜合交通樞紐是集公交、城市軌道交通、鐵路等多種交通方式，具備突出的人員、物資集散中轉(zhuǎn)功能，區(qū)域性的吸引和輻射作用顯著。以公共交通為主導(dǎo)的TOD社區(qū)建設(shè)會從多個方面助力城市建設(shè)、影響人們生活方式，TOD社區(qū)有助于改變“一島獨大”城市結(jié)構(gòu)，可構(gòu)建多中心的城市發(fā)展新格局[2]。其高密度集約開發(fā)模式，可退讓更多綠地和開闊空間，TOD社區(qū)依托交通站點的人流聚集效應(yīng)，可打造高密度商業(yè)空間，營造新消費場景。通過引導(dǎo)人們綠色出行，串聯(lián)多種交通方式，有效提高城市運轉(zhuǎn)效率。

2016年5月，國家發(fā)改委印發(fā)《關(guān)于打造現(xiàn)代綜合客運樞紐提高旅客出行質(zhì)量效率的實施意見》，其中明確要求“充分利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)，實現(xiàn)信息互聯(lián)互通和共享共用，打造智慧樞紐”。為了加強地上地下立體式空間功能的合理布局、“交通+商業(yè)”的多資源整合和多功能融合，以智慧TOD社區(qū)建設(shè)為平臺，建設(shè)融合車流、客流、物流、資金流和信息流的匯聚中心，開放樞紐內(nèi)各交通方式的相關(guān)數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成。建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺和“站城一體”的應(yīng)用服務(wù)管理平臺，拓展手機等終端應(yīng)用，可實時、動態(tài)獲取各交通方式站點信息、為人們出行換乘提供最優(yōu)不間斷導(dǎo)向指引，可通過數(shù)據(jù)分析預(yù)測，對突發(fā)事件的應(yīng)急調(diào)度、安全疏散做出聯(lián)動決策，實現(xiàn)TOD社區(qū)的統(tǒng)籌控制，有利于發(fā)揮城市綜合交通樞紐的區(qū)域牽引作用，打造宜居、宜業(yè)、宜行、宜娛的生活工作、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新空間[3]。

融合數(shù)據(jù)、人、物、產(chǎn)業(yè)為一體的智慧TOD社區(qū)建設(shè)自底向上包括數(shù)據(jù)感知、傳輸與存儲，基于BIM社區(qū)時空信息融合，構(gòu)建時空融合信息庫。利用泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對社區(qū)內(nèi)的物聯(lián)設(shè)備進(jìn)行態(tài)勢感知和監(jiān)控，對供水、排水、供熱、燃?xì)狻㈦娞荨⒐╇姷仍O(shè)備進(jìn)行綜合管理，以物業(yè)管理對象為基礎(chǔ)，構(gòu)建統(tǒng)一存儲，打通數(shù)據(jù)連接。以人為本構(gòu)建全景便利化服務(wù)體系，為小區(qū)的居民提供便捷生活服務(wù)，構(gòu)建便捷APP提供生活、物業(yè)、周邊等多種便捷服務(wù)，對小區(qū)內(nèi)的特殊人群進(jìn)行監(jiān)控，如老人、外來人等。為物業(yè)管理人員提供便捷的巡檢、檢修等便捷的服務(wù)APP，最終衍生出基于新技術(shù)、新服務(wù)的創(chuàng)新TOD產(chǎn)業(yè)生態(tài)，并落地實施、開展示范性應(yīng)用。

2 以BIM模型為基礎(chǔ)的TOD社區(qū)統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理平臺

目前我國已初步形成BIM技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和政策體系，BIM技術(shù)正逐步在全國各城市推廣[4]。打造以BIM模型為基礎(chǔ)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理平臺，從TOD社區(qū)建設(shè)開始，對“人、機、料、法、環(huán)”五大要素的信息進(jìn)行采集和管理，依靠交互、感知、決策、執(zhí)行和反饋，將信息技術(shù)與交通樞紐需求深度融合與集成，實現(xiàn)建設(shè)全過程真實環(huán)境、數(shù)據(jù)、行為等透明，推進(jìn)TOD社區(qū)管理智慧化、監(jiān)控智慧化、服務(wù)智慧化。統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理平臺建設(shè)的主要技術(shù)問題是基于TOD社區(qū)多層次、多尺度、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合機理研究，具體包括以下兩個方面。

（1）TOD社區(qū)BIM標(biāo)準(zhǔn)體系的建立和信息化接口標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。

TOD社區(qū)建設(shè)BIM標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)建模技術(shù)、協(xié)同平臺、IT工具、系統(tǒng)優(yōu)化方法均提出統(tǒng)一的規(guī)范要求，能夠提升跨階段、跨專業(yè)的信息傳遞效率，為TOD社區(qū)全生命周期中的智慧建造和智慧運維提供保證。國內(nèi)現(xiàn)行BIM標(biāo)準(zhǔn)尚存在諸多方面需要完善，與歐美國家對BIM標(biāo)準(zhǔn)的普遍研究存在較大差距。

需要解決TOD社區(qū)BIM標(biāo)準(zhǔn)體系中，BIM數(shù)據(jù)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的支持多平臺的開放性、BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的高效融合建筑、軌道交通兩大應(yīng)用的技術(shù)問題。BIM數(shù)據(jù)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)需描述不同平臺之間交換信息的格式規(guī)范、交換信息的準(zhǔn)確定義、信息交換過程的描述，BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)描述了不同應(yīng)用的資源需求、行為規(guī)范、交付內(nèi)容及應(yīng)用指南。

（2）TOD社區(qū)建設(shè)中BIM和GIS多源異構(gòu)模型數(shù)據(jù)的融合。

BIM與GIS在數(shù)據(jù)模型上采用了不同的幾何表達(dá)方式和語義信息描述方法[5]，BIM側(cè)重于三維可視化建設(shè)設(shè)計以及幾何語義表達(dá)，GIS側(cè)重于利用空間數(shù)據(jù)庫對多源數(shù)據(jù)的分級組織管理，兩者的差異導(dǎo)致模型質(zhì)量差、語義缺失、坐標(biāo)系不一致、格式不統(tǒng)一等問題，為綜合交通樞紐工程建設(shè)信息共享、數(shù)據(jù)無縫對接帶來了困難。因此，需要研究TOD社區(qū)工程信息模型與GIS多尺度數(shù)據(jù)耦合機理，解決BIM與GIS 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集交換、數(shù)據(jù)集成融合、數(shù)據(jù)組織管理和數(shù)據(jù)可視化分析等技術(shù)問題。

3 基于BIM的智慧TOD社區(qū)綜合管理平臺

3.1 智慧綜合管理平臺的建設(shè)目標(biāo)

智慧TOD社區(qū)綜合管理平臺的建設(shè)目標(biāo)需要在感知、數(shù)據(jù)、算力、應(yīng)用四個方面達(dá)到智能化目標(biāo)。首先，通過各種智能傳感器，采集獲取設(shè)備運行數(shù)據(jù)、環(huán)境信息數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多傳感信息融合。其次，通過記憶、學(xué)習(xí)、判斷、推理等過程不斷提高數(shù)獲取的精度與效率，并通過智能感知實現(xiàn)對知識持續(xù)增量的自動獲取，具備概念識別、實體發(fā)現(xiàn)、屬性預(yù)測、知識演化建模和關(guān)系挖掘能力，形成與TOD社區(qū)實體規(guī)模一致的多源、多學(xué)科和多數(shù)據(jù)類型的知識圖譜。再次，通過數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)理解與知識挖掘、知識圖譜構(gòu)建與學(xué)習(xí)、知識演化與推理、智能描述與生成等技術(shù)，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)集成、分析、挖掘、推理、演化和利用，構(gòu)建分析推理引擎。最后，將智能軟硬件、智能機器人、智能運載工具、虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實、智能終端等應(yīng)用于安全、交通、物流、商業(yè)、辦公以及決策等智能化應(yīng)用場景。智慧TOD社區(qū)綜合管理平臺主要支持智慧管理功能和智慧服務(wù)功能的實現(xiàn)。

3.2 智慧管理功能的建設(shè)

智慧管理包括智慧空間管理、智慧設(shè)備資產(chǎn)管理、智慧人員管理、智慧維保管理、智慧能源管理、智慧商業(yè)管理、智慧安防管理、智慧報警應(yīng)急管理、智慧信息管理。

智慧空間管理：基于BIM對地上、地下空間進(jìn)行結(jié)構(gòu)化分類，實現(xiàn)每個固定設(shè)施設(shè)備的空間綁定、移動設(shè)備實時跟蹤、自動識別每個空間屬性、面積、用途、裝修狀況、環(huán)境現(xiàn)狀、應(yīng)用狀態(tài)。服務(wù)與設(shè)備維護(hù)、人員定位、車輛運行、商業(yè)租賃等公共管理。

智慧設(shè)備資產(chǎn)管理：對設(shè)備的資產(chǎn)信息、維修保養(yǎng)信息、運行狀態(tài)信息統(tǒng)一管理，建立統(tǒng)一編碼體系，實現(xiàn)BIM對設(shè)備遠(yuǎn)程的監(jiān)控，進(jìn)行資產(chǎn)自動盤點、維修自動提醒，運行狀態(tài)的監(jiān)控。

智慧人員管理：基于BIM空間模型，結(jié)合人員識別以及定位系統(tǒng)，實時掌握安保、維修、管理等具體人員的信息、位置、環(huán)境條件、工作路線和巡視軌跡。實現(xiàn)崗位管理、績效管理、就近派員等。

智慧維保管理：基于維保大數(shù)據(jù)特殊算法，通過平臺對設(shè)施設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控，進(jìn)行設(shè)備故障自動定位、現(xiàn)場巡檢問題上報和常規(guī)保養(yǎng)提醒。系統(tǒng)生成維保導(dǎo)航路徑，進(jìn)行設(shè)備維修和保養(yǎng)派單，維修完成后記錄和派單狀況跟蹤。對不同區(qū)域潔凈程度實施實時監(jiān)控，運用智能化清潔設(shè)備，采用高科技手段提高清潔的勞動效率，降低勞動成本。

智慧能源管理：通過對平臺不同空間環(huán)境需求參數(shù)，實現(xiàn)對樞紐能耗“采集-監(jiān)測-分析-決策”全面管理。采集的能耗細(xì)化為分項能耗，通過BIM綁定每個空間、每項系統(tǒng)，進(jìn)行分時、分項、分系統(tǒng)、分設(shè)備計量。實現(xiàn)用戶自動計量、計費、繳費。以大數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)，評估能耗現(xiàn)狀，對系統(tǒng)運行頻率進(jìn)行智能化實時調(diào)整，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

智慧商業(yè)管理：通過對區(qū)域內(nèi)客流流線分析，上蓋商業(yè)分布合理確定商鋪的布局；通過對區(qū)域內(nèi)客流與商鋪的互動數(shù)據(jù)，定期優(yōu)化商業(yè)業(yè)態(tài)；通過對樞紐內(nèi)所有顯示器的統(tǒng)一管理，實現(xiàn)廣告招商統(tǒng)一運營維護(hù)。通過對空間租賃信息的管理，智慧提醒商鋪交租和租賃期滿后發(fā)布租賃信息；

智慧安防管理：基于國家、企業(yè)以及自建信用庫實現(xiàn)對進(jìn)入本區(qū)域人員前端身份識別，通過無感式安檢系統(tǒng)實現(xiàn)對人員以及車輛安全管理。對特定人員和人群實施重點監(jiān)控，不同監(jiān)控設(shè)備的聯(lián)動動態(tài)跟蹤。對商場內(nèi)的客流密度實時監(jiān)測，提醒安防人員疏散客流，避免擁擠和踩踏。

智慧報警應(yīng)急管理：在三維平臺上開展火災(zāi)、觸電等緊急情況的應(yīng)急演練，指引救災(zāi)救火和樞紐人員應(yīng)急疏散。綜合集成設(shè)施設(shè)備運行故障、安防、防災(zāi)等警示信息，自動識別位置、專業(yè)，結(jié)合報警工況選定合理的報警通知范圍、制定合理的安全疏散路徑，確保事故在影響最小的前提下解決。當(dāng)發(fā)生緊急情況時，對救援人員、設(shè)備、物資的快速、自動化調(diào)配，提高救援響應(yīng)速度。針對不同緊急情況，制定針對性應(yīng)急方案，基于智慧空間人員管理系統(tǒng)，對位于不同風(fēng)險區(qū)域的人員提供不同的疏散方案。

智慧信息管理：實現(xiàn)國鐵、地鐵、公交商業(yè)等不同運營主體信息的互聯(lián)互通；實現(xiàn)對專營主體信息的共享；實現(xiàn)對自營及合營主體信息的傳輸和指令下發(fā)；實現(xiàn)樞紐平臺信息與外部信息的互換共享。

3.3 智慧服務(wù)功能的建設(shè)

智慧服務(wù)包括智慧交通服務(wù)、智慧停車服務(wù)、智慧消費服務(wù)、智慧物流服務(wù)、智慧環(huán)境服務(wù)、智慧生態(tài)服務(wù)。

智慧交通服務(wù)：外來客戶遠(yuǎn)程感知，基于預(yù)測客流量制定對內(nèi)、對外制定相應(yīng)交通組織方案；區(qū)域周邊交通流量監(jiān)控以及智能調(diào)配，對近距離交通提供實時交通導(dǎo)引建議；基于智慧定位及標(biāo)識系統(tǒng)，為區(qū)域內(nèi)乘客提供擺渡服務(wù)或步行導(dǎo)引服務(wù)；為區(qū)域內(nèi)無人配送系統(tǒng)提供交通引導(dǎo)服務(wù)。

智慧停車服務(wù)：停車場提供自助停、取車服務(wù)；查找空置車位：通過實施監(jiān)控空置車位的數(shù)量和三維空間位置，提醒進(jìn)場車輛查找空置車位。反向?qū)ふ臆囕v，通過三維空間定位，指引車主尋找車位，提供代客全自動停、取車服務(wù)。

智慧物流服務(wù)：區(qū)域內(nèi)物流共享系統(tǒng)，區(qū)域外物流對接的接收、分揀、寄收運輸。區(qū)域內(nèi)物流無人配送系統(tǒng)，實現(xiàn)辦公區(qū)內(nèi)購物10 min內(nèi)到手。通過與區(qū)域內(nèi)商業(yè)高度融合，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)商業(yè)鏈系統(tǒng)自循環(huán)。

智慧消費服務(wù)：無感消費，顧客自行選購商品，柜臺自動結(jié)算，顧客無感支付，打造的體驗式消費新業(yè)態(tài)；無等候購物，通過物流與商業(yè)需求對接，實現(xiàn)域內(nèi)購物快速配送；智能選品，通過大數(shù)據(jù)實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)商業(yè)供給側(cè)與蓋上顧客需求側(cè)高度吻合，提高商品流轉(zhuǎn)率以及物流運送能力使用率；客戶服務(wù)系統(tǒng)，基于不同需求客群配套客戶服務(wù)系統(tǒng)，綜合分析的商業(yè)策略。

智能環(huán)境服務(wù)：針對不同區(qū)域、不同人員密度對環(huán)境溫度、濕度以及照度的要求，自動調(diào)節(jié)；環(huán)境區(qū)域?qū)Ш椒?wù)，為人員提供自助的環(huán)境地塊導(dǎo)航。

智能生態(tài)服務(wù)：基于海綿城市技術(shù)實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)綠化成果與設(shè)計初衷吻合、水資源平衡滿足綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)、防排澇滿足城市景觀以及實際功能需求；基于可透光太陽能板發(fā)電技術(shù)實現(xiàn)室內(nèi)空間合理照度、室內(nèi)光環(huán)境舒適、溫濕度合理的前提下實現(xiàn)太陽能利用；基于植物光譜及滴灌技術(shù)實現(xiàn)地下綠色生態(tài)系統(tǒng)，對區(qū)域內(nèi)各類植物實現(xiàn)全天候養(yǎng)護(hù)。

4 結(jié)語

在新型城市高質(zhì)量發(fā)展浪潮的推動下，TOD發(fā)展迅速，智慧TOD社區(qū)作為產(chǎn)城融合基本單元，借助“空間載體、數(shù)據(jù)賦能”構(gòu)建城市數(shù)字底座。本文以BIM模型信息流為基礎(chǔ)，對智慧TOD社區(qū)綜合管理平臺建設(shè)進(jìn)行了研究，通過BIM和新興信息技術(shù)相融合，構(gòu)建統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理平臺，實現(xiàn)TOD社區(qū)建設(shè)全方位、全要素、全過程的數(shù)據(jù)融合共享和信息集成統(tǒng)一，通過提供全面智慧管理和智慧服務(wù)的綜合應(yīng)用平臺，實現(xiàn)TOD社區(qū)建設(shè)全生命周期數(shù)字化、精細(xì)化、智能化管理。