基于BIM的大型公共建筑运维管理系统设计及实施探究

汪再军 李露凡

(上海建科工程咨询有限公司，上海 200032)

基于BIM的大型公共建筑运维管理系统设计及实施探究

汪再军 李露凡

(上海建科工程咨询有限公司，上海 200032)

随着国内外建筑行业及BIM技术的快速发展，对信息化技术的要求也越来越高，本文根据大型公共建筑运维管理的特点，结合BIM优势，对基于BIM技术的大型公共建筑的运维管理系统进行了详细探究，在对大型公建运维管理需求分析的基础上，设计了运维管理系统的系统总体结构、系统网络拓扑架构、系统功能、系统信息流及系统开发建议，最后，提出了所设计系统在具体项目中实施的实施方案和技术路线，并对在实施过程中可能遇到的问题进行了阐述。

BIM； 大型公共建筑； 运维管理系统

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.05.02

1 引言

随着信息化技术及BIM技术的快速发展，大型公共建筑逐渐根据用户的需求将建筑物的结构、系统、服务和管理进行最优化组合，为用户提供一个高效、舒适、便利的人性化建筑环境，主要包括商业办公楼、商业综合楼、文化、媒体、学校、体育场馆、医院等，通过对建筑物智能化功能的配备，实现高效、安全、节能、舒适、环保和可持续发展的目标。与此同时，为了保证大型公共建筑空间的充分利用及人们在公共建筑内的人身安全，建立基于BIM技术的运营管理系统是一件毋容置疑的工作，使其运营管理实现信息化，提高综合管理效益及效率。

2 系统功能需求分析

根据大型公共建筑的运维业务管理特点，其基于BIM技术的运维管理系统需满足以下功能要求：

(1)分专业的管理需要

大型公建的设备设施是分专业划分，并由多个部门负责运维管理的，大型公建BIM运维管理也需要按专业或部分进行授权管理，各专业部门只能使用模型中的授权专业部分内容，进行运维管理。

(2)大型公建设备设施三维展示

利用BIM模型进行大型公建所有设备设施的三维展示，并利用场景漫游功能，移动式动态展示大型公建内外的三维景象。

(3)设备设施的查询、定位和显示

系统应提供多种条件(名称、专业、分类、位置等)提供综合信息查询功能，并对查询结果进行三维显示和定位。

(4)设备属性、资料等的关联显示和调用功能

BIM模型中的设备、构件必须与其属性信息、相关技术资料信息进行关联，通过查询、点击等方式获取模型中设备、设施、部件、构件等的相关所有信息(包括属性、相关技术资料等)，并提供显示功能。

(5)报警显示功能

对于有状态监测的设备，当设备检测数据超出范围或异常是，应立即报警，并在模型中用明显标识进行报警显示，并提供详细的报警信息。

(6)设备巡检管理功能

按照设备设施巡检要求，制定完整的巡检计划，并落实到人，按照空间管理的要求，制定合理的巡检路径，采集或录入巡检数据，进行巡检数据统计和分析。

图1 系统总体架构图

(7)设备维修管理功能

按照设备设施维修计划，定期对设备的易损部件进行维修和更换，对于故障报修的设备，快速定位，提供维修设备相关的技术资料和维修记录，提供到达维修位置的最佳路径。在维修后采集或录入维修信息，记录维修结果，对更换设备或部件、构件的，自动在模型中进行记录和更新，并进行设备设施维修统计和分析。

(8)管网维修管理

在系统中完整地建立给排水、通风、空调等专业的管道网络BIM模型，尤其是地下或隐蔽工程部分的管网，包括管网的布局、精确的走向和控制开关的准确位置，建立各种管网控制开关的相互顺序和控制逻辑关系。在管网维修和故障处置中，提供快速定位，维修最佳路径，和各种开关控制逻辑判断功能，帮助维修人员进行管网维修和故障处置。

(9)大型公建能源管控需求

按照大型公建不同功能区域和供暖、空调、通风、照明等系统的设计，分区域、分专业进行能源管理，制定大型公建能源管控计划，采集大型公建各区域的温湿度、照明等信息和大型公建能源消耗信息，设置温湿度报警显示功能，对大型公建能源消耗进行统一管控，并对大型公建能源消耗进行分析。

(10)突发事件应急管理需求

随着社会和人们对人身安全认识的逐渐提高及近年来大型公建火灾及其他灾难的频繁发生，在运维系统上增加突发事件监控和处理功能是必不可少的。

(11)大型公建空间管理

大型公建空间管理主要包括空间规划、空间分配和租赁管理三大部分，并在系统上实时更新相关数据，以提高大型公建的资源分配和规划管理效益和效率。

3 系统设计原则

通过对国内外主流应用系统的分析，目前尚没有可以完全满足大型公建运维管理的功能需求，鉴于系统涉及专业较多，包括OA系统(办公自动化)、能源监控系统、空间管理系统等，一次开发的难度较大，因此，系统开发时应遵循方便性、高性能、准确性、安全性、标准下、先进性、稳定性和可拓展性等原则，其中可拓展性原则是非常重要的，其主要体现在三个方面：

(1)系统平台的扩展性：可移植性、跨平台性，充分考虑今后系统升级扩展的需要；

(2)技术构架的扩展性：选用的技术构架必须具有开放性和平台性，系统设计模块化、构件化，并且能在统一的平台上集成；

(3)需求变化的扩展性：充分考虑应用系统需求多变的特性，易于进行功能扩充，并为其它业务应用软件提供灵活的接口，在用户需求和系统运行环境变化时，最大限度地降低由此引发的系统维护。

4 基于BIM技术的大型建筑运维管理系统设计

4.1 系统总体架构

系统拥有三层架构，底层为数据层，包含了BIM模型数据、设施设备参数数据，以及设施设备在运维过程中所产生的运维数据； 中间层为系统的功能层，是系统的功能模块，通过三维浏览查看BIM模型，点击模型构件可实现对设施设备基础数据、运维数据的查看； 最顶层是管理门户，对系统所有业务数据进行处理。

4.2 系统网络拓扑架构及系统功能

运维管理系统将在内部局域网上独立运行。通过企业级服务器与信息资源交互，实现实时数据交换与共享:

(1)BIM建模工作站是通过4台建模PC客户端建立BIM模型;

(2)协同工作站是实现对建模PC客户端BIM模型的整合，通过全局较直观的3D模型描述，审核模型，提出修改方案;

(3)企业级服务器系统实现的是数据的共享与访问。服务器系统中安装运维系统，并且作为建筑所有信息的储存设备。服务器是实现协同工作和用户访问系统的双向交互共享平台，是实现建筑设施运维管理的核心网络结构;

(4)用户端则通过网络访问服务器中的运维系统，进行所需要的操作，而服务器则根据用户的权限限制访问操作，用户端之间用局域网相连。

图2 网络拓扑结构图

因此，基于BIM技术的大型公共建筑运维管理系统，所述系统包括一台数据服务器、一台协同工作站、建模PC机及至少一个用户设备端，用户端通过网络访问服务器中的运维系统，进行所需要的操作，而服务器则根据用户的权限限制访问操作，此系统主要包括以下功能模块：

(1)BIM模型管理，用于用户对BIM模型导入、BIM模型检查、二维三维转换、BIM模型三维展示、模型编辑和模型查看的管理；

(2)空间管理，用于用户对房间基本信息、空间信息查询、创建分析报表和租赁的管理；

(3)资产管理，用于用户对资产信息定义、资产查询和展示、资产盘点的管理；

(4)设备维护管理，用于用户对设备维护基本信息设置、设备查询、设备维护和设备维修的管理；

(5)能耗管理，用于用户对能耗数据监测、分类分项能耗数据统计、支路设备能耗数据统计、能耗数据实时监测预警和能耗数据综合分析管理；

(6)既有建筑设施维护管理，用于用户对构件信息定义、构件查询和维护管理的管理;

(7)安全疏散管理，用于用户对建筑物人流监测、人流疏散路线模拟和APP的管理。

4.3 系统信息流(图3)

图3 系统信息流向图

4.4 系统开发平台

考虑到平台系统以后的维护工作量、系统的移植性和扩展性以及系统的跨平台特性，建议采用微软.NET开发技术进行建设。通过浏览器的瘦客户端特性来减少系统的维护难度。

NET作为微软推出的最重要的应用平台，提供开发人员创建企业级Web应用程序所需的服务。它提供了一个新的编程模型和基础结构以提高应用程序的安全性、缩放性和稳定性。ASP.NET是一个编译的、基于.NET的环境； 我们可以用任何.NET兼容的语言创作应用程序，为维护人员理解代码和选择自己熟悉的代码风格带来了方便。另外，整个Microsoft.NET Framework可用于任何ASP.NET应用程序。开发人员可以很容易地从这些技术受益，这些技术包括管理的公共语言运行库环境、类型安全、继承等。

5 基于BIM技术的大型建筑运维管理系统在项目中的实施

BIM技术在项目运维阶段的应用主要通过运维管理系统对设计阶段和施工阶段的BIM模型和数据信息进行重组和处理后实现的。而当前BIM模型应用存在一个普遍现象：首先，在没有考虑运维需求的情况下，设计单位或施工单位或咨询第三方建立一个BIM模型，然后移交给业主来用于运维，而提交的BIM模型远远不能满足运维管理的需求，造成大量人力、物力和财力的浪费。因此，运维管理系统的功能除了应满足上述系统用户需求外，还应具备处理BIM模型的功能，其运维管理系统在具体项目中的实施方案及实施技术路线图如下：

5.1 实施方案

结合大型建筑运维管理目标需求，在项目设计阶段和施工阶段就应将后期运维需求考虑进去，以充分发挥基于BIM技术的大型建筑运维管理系统的优势，其具体实施方案为：

首先，运维单位在项目设计阶段就开始介入，并组织对项目运维管理需求进行调研；

然后，对调研结果进行统计、分类，并由BIM及系统设计专业人员总结归纳出两个关键内容：一，BIM模型中所需体现的相应运维管理信息，同时，在建模深度中进行补充说明； 二，设计的运维管理系统中需实现的运维管理功能，作为系统设计和开发的核心依据；

接着，在项目实施过程中，一方面要求BIM模型构建单位严格按照项目运维管理需求进行建模，一方面要求系统设计开发单位严格按照项目运维管理功能需求进行系统设计与开发； 同时对相关系统用户进行系统操作使用培训；

最后，运维管理系统的投入使用，系统操作人员通过系统相应功能模块对提交的BIM模型进行处理，以处理后的BIM模型为依托实现对大型公共建筑的综合信息、空间租赁、维护维修、设备运行状态监测与控制、结构健康监测、能耗评估以及灾害模拟与应急决策等方面的管理，提高运维阶段的工作效率和信息化管理水平。

5.2 实施技术路线图

根据上述的实施方案，其实施技术路线见图4。

图4 技术路线图

5.3 系统实施过程中可能遇到的问题

由于系统开发者与系统使用者是不同的主体，在系统实施过程中，难免会存在一些技术上的问题，主要归纳如下：

(1)系统功能的实现都是以模型为基础的，系统开发设计时对导入模型的构建有自己特有的建模深度及构件命名规则，一般建筑的竣工模型是无法在此系统中使用的，需进一步处理完善后才可使用，这就增加了许多处理模型的工作量。

(2)在系统开发过程中为了达到某种功能，可能就会牺牲系统的某种优势，如为了能够快速浏览模型，导入系统前必须要对模型进行轻量化处理，

这就导致原模型中某些材质信息及其他一些信息的丢失，使模型与实际建筑物存在一定的偏差。

(3)系统开发过程中可能为了满足各种功能要求，相应的软硬件配置要求会相应的提高，使用者在原有软硬件环境操作中，可能会达不到提高工作效率的目标。

6 结论

本文在前人研究的基础上，对基于BIM技术的大型公共建筑的运维管理系统进行了详细探究，在对大型公共建筑运维管理系统功能需求分析的基础上，设计了运维管理系统的系统总体结构、系统网络拓扑架构、系统功能、系统信息流及系统开发建议，最后提出了所设计系统在项目中的实施方案及实施技术路线图，并对在实施过程中可能遇到的问题进行了阐述，希望对以后大型公共建筑运维管理系统建设领域有所帮助。

[1]王廷魁， 赵一洁，张睿奕，李阳.基于BIM与RFID的建筑设备运行维护管理系统研究[J].建筑经济， 2013， 11： 113-116.

[2]徐勇戈， 张珍.基于BIM的商业运营管理应用价值研究[J].商业时代， 2013， 18： 87-88.

[3]BS 25999-2，Business continuity management-Part 2：Specification for business continuity management system[S].UK’s national standards organization， 2007.

The Research of the Design and Implementation of Operation Management System of Large Public Buildings based on BIM

Wang Zaijun， Li Lufan

(ShanghaiConstructionEngineeringConsultingCo.，Ltd.，Shanghai200032,China)

With the rapid development of construction industry and BIM technology here and abroad, the requirement for information technology is much more higher． This paper combines with the characteristics of large public building operations management and the advantages of BIM，carries out a detailed inquiry of the operations management for large public buildings based on BIM technology，designs the general structure，network topology structure，function，flow and development suggestions of the operations management system based on the analysis of the demand of the large public operations management． Finally，this paper puts forward the specific project implementation plan and technical route of the designed system， and explains the possible problems in practice．

BIM； Large Public Buildings； Operations Management System

上海市科学技术委员会科研计划课题“房屋建筑工程信息模型运营管理应用技术研究和示范”(编号：15DZ1203404)；“面向低碳智慧园区的工程项目全生命周期管理关键技术研究”(编号：15DZ1204603)；上海科委应用技术开发专项“基于BIM技术的既有基础设施运营维护关键技术研究与示范”(编号：2014-116)。

汪再军(1980-)，男 ，上海建科工程咨询有限公司副总监。主要研究方向：建筑信息化技术、建筑信息模型(BIM)、智慧城市。

TU17

A

1674-7461(2016)05-0010-05