基于BIM+AIoT技術IBMS 3D可視化智慧管理平臺的頂層設計

莊新雄

廣東省工業設備安裝有限公司 廣東 廣州 510220

引言

為了實現建筑智能化各系統高效集管理，讓建筑智能化各系統真正用智慧化運行、可視化管理。我們根據多年的工程項目實踐，在傳統的建筑設備管理系統（BMS）基礎上進行優化改進，充分運用BIM、AI、IoT等新技術，感知、監測、分析、控制，整合樓宇各個關鍵環節資源，在此基礎上對各種需求做出智慧的響應，使樓宇整體運行具備自我組織、自我運行、自我優化的能力，提供節能減排、環境改善的優質空間，通過IBMS系統把相關數據匯集到統一的基于BIM 3D可視化圖形的大樓智能建筑物業及設施管理平臺上，實現統一的設施管理和設備監控，從而形成基于BIM+AIoT技術的IBMS 3D可視化智慧管理平臺。下面以一個智慧園區的平臺開發機應用為例。

1 項目概況

某智慧園區項目位于廣州市荔灣區，該園區總建筑面積約20萬m2，該園區是集商業、公寓、辦公等為一體的智慧園區。地上最高25層，地下最深3層，其中B區包括商業、公寓、辦公等多、高層建筑，共有6棟塔樓及2層地下室（庫房及車庫），C區為高層辦公樓，有C1、C2共2棟塔樓及地下室，地下室3層（設備房及車庫）。該項目智能化工程包括建筑設備監控系統（BAS）、視頻監控系統、出入口控制系統、停車場管理及車位引導系統、綜合布線系統、計算機網絡系統、多媒體會議系統等近20個子系統[1]。

本項目子系統較多，各子系統相互獨立，為使各子系統實現互聯，基于本項目的需求，開發了基于BIM+AIoT技術的IBMS 3D可視化智慧管理平臺，實現建筑物內智能化各子系統信息資源的采集，并利用采集的信息經過相關的智能算法對各種數據進行挖掘、篩選、整理和優化，達到對各子系統和設備的監視和控制，并在子系統之間實現數據的共享和突發事件的聯動。通過開放的INTERNET接口實現遠程的授權監控和管理，如TCP/IP、OPC、BACnet開放式數據庫接口和分布式數據庫技術等實現多種技術的融合，和各種廠家產品的無縫聯動響應，實現跨系統的全局響應功能，實現信息化和智慧化管理。

2 主要技術內容

2.1 平臺設計

2.1.1 平臺定位。本智慧平臺目標是建成后實現對內運維管理和對外商業運營的功能的統一。平臺可集成包括暖通空調、變配電、給排水、智能照明、視頻監控、電梯控制、防盜報警、能耗計量、建筑設備監控系統（BAS）、停車場管理、出入口控制等系統。保證所有設備集成在同一平臺；采用統一的操作界面；集中管理所有的報警信息，集中顯示重要設備的運行狀態，以及運行時刻表，提供遠程操作功能，使管理人員臺通過集成平臺遠程排查，監視各系統設備現場狀況，提供管理編輯等功能。滿足建筑物的各類專業化業務、規范化運營及管理的需要，由多種類信息設施、操作程序和相關應用設備等組合而成；為實現建筑物的運營及管理目標，基于統一的信息平臺，以多種類智能化信息集成方式，形成的具有信息匯聚、資源共享、協同運行、優化管理等綜合應用功能的系統。

2.1.2 平臺架構。本平臺的架構，分為感知/動作層、傳輸層、應用層、表現層。

感知/動作層以AI終端設備采集平臺所需的各項數據，是整個平臺最基礎部分；數據通過傳輸層，即有線+無線方式為數據雙向傳遞提供穩定可靠的管道；應用層是基于終端的采集、輸出設備的各個子系統，如綜合安防管理、建筑設備監控、消防報警等；平臺層作為最頂層，呈現數據最終形態，通過對各個相互獨立的子系統進行整合，實現數據共享、系統聯動以及數據二次應用的功能[2]。

圖1 平臺架構

2.1.3 基于BIM。BIM技術是指運用數字信息與計算機技術的結合，以三維立體的方式來進行項目設計并指導施工、維護運營的新技術。在以往項目，我們都是基于CAD二維圖紙作為底圖，設備模型也是扁平化設計，這對于缺乏空間想象能力的操作人員顯得不夠友好和直觀。通過對BIM模型的優化及輕量化處理，發揮材質、燈光的優勢，制作出更佳的園區、樓棟、樓層以及設備設施的渲染效果。

2.1.4 基于AIoT。本平臺基于智能化設備及其系統，通過物聯網實現數據共享傳輸。AIoT融合AI技術和IoT技術，通過物聯網產生、收集海量的數據存儲于服務器端，再通過大數據分析，以及更高形式的人工智能，實現萬物數據化、智聯化。

2.1.5 3D可視化。

2.1.5 .1 BIM可視化。以BIM模型為載體，充分利用BIM模型優越的三維空間展示能力，將資產設施、機電設備、辦公家具和使用人員與空間位置及維護人員等有機地結合在一起進行管理，提高工作效率，降低運營成本。

2.1.5 .2 能耗可視化。通過對建筑總體能耗、系統能耗、設備能耗分時間尺度的建筑能耗實時數據統計與歷史數據對比，生成節能診斷分析報告，全面、深入能耗數據統計結果，以餅狀圖、柱狀圖、條形圖、散點圖等形式表達數據，比傳統報表形式更加形象直觀、簡化信息、突出重點。

2.1.5 .3 運維可視化。平臺在模擬巡檢、維修工單、維保計劃等實現全過程管理，通過各種圖表實時掌握各項工作進度情況[3]。

2.1.6 功能模塊設計應用平臺設計分以下五大模塊：①公共安全。②設備監控。③能耗管理。④公共服務。⑤運維管理。

2.1.7 UI界面設計應用。用戶界面（UI）分為PC側和移動終端側（即手機或平板）。采用HTML5和WebGL技術進行開發，完美適配臺式電腦（PC）、智能手機和平板電腦的顯示。

2.1.8 PC側UI設計應用。平臺首選采用主流的B/S（瀏覽器/服務器）模式，客戶端直接通過瀏覽器進入用戶界面，無須安裝客戶端專用軟件，具有成本低、易維護、分布性強、開發簡單的優點。PC側UI的設計，我們創新性地采用雙屏設計，即主屏+副屏模式。這種橫向展示模式比以往單屏縱向展示模式優勢在于：一是充分利用監控指揮中心拼接大屏上墻功能，顯示更加清晰直觀，令管理人員一覽無遺不會錯過重要信息和突發事件，即使不上墻，只需增加一臺普通顯示器，成本幾乎可以忽略不計；二是主屏主要負責整個園區全局展示，副屏負責具體系統、樓層、設備設施的細節展示，能夠滿足管理人員查看細節的同時掌握全局信息，不會被龐大的數據所遮擋，做到運籌帷幄。

2.1.9 移動終端側UI設計。移動終端側UI設計融入了公司多年來在廣州地鐵維保項目積累的寶貴經驗。移動終端側UI最重要的是簡潔、高效原則，通過微信公眾號或小程序進入用戶界面。移動終端側主要用戶通常有兩類：運維人員和領導。根據不同的用戶角色，呈現不同的界面和信息。

對于領導界面，主要展示園區概況、能耗數據、高級別報警數據等，系統能夠對不同級別的報警信息進行相應的提示。

對于運維人員界面，主要展示實時報警、設備管理、工單處理等，系統能夠對相關的保養計劃、維修進度及時匯總，按照運維策略完成相關計劃的制定和推送，并對全過程進行監控，其核心在于流程管理的設計[4]。

3 效益分析

對于大型商超、星級酒店、產業園區、高等院校、文體建筑、辦公綜合體等常見業態的工程項目，集成管理平臺已經成為智能化項目的標配。隨著智能建筑行業技術發展越來越成熟，用戶對智能化系統的使用要求越來越高，傳統集成系統已無法滿足用戶對系統功能完善、界面友好、虛擬仿真、操作簡單等需求。本平臺的研發，除了滿足市場不斷發展的功能需求外，還能為用戶和公司帶來較好的經濟和社會效益。

3.1 為客戶帶來的效益

3.1.1 保障設備安全高效，提高設備使用壽命。通過統一的運維管理模塊，實時收集機電設備基礎信息和各類能耗數據，通過大數據分析挖掘節能潛力，實現監、控、管一體化，節約人力投入。

3.1.2 運營優化節能，提升管理效率。通過實時在線分析設備能耗情況，制定科學合理的運行管理策略，實現運營優化節能；通過數據共享及系統聯動，實現提升設備運行效率、運營和管理效率以及應急指揮能力。

3.1.3 節約人工成本，實現經濟效益。建立科學的管理制度提升管理人員水平，減少維保人員數量，從而節約人工成本[5]。

4 結束語

當前，我國經濟已由高速增長階段轉向高質量發展階段。隨著5G、AIoT、云計算、大數據等新技術在建筑行業應用普及，使建筑物在滿足人們基本需求同時，變得更加智慧化和人性化。基于BIM+AIoT技術，是本平臺緊跟智能建筑新發展時代潮流對信息化技術的實踐運用，平臺最終實現全面感知、智能分析、精準研判、協同指揮和應急處置的綜合智慧能力，達到好用、易用，技術真正為人所用的目的。