BIM技术在智能化系统设计中的应用

张月珍 / 及　昂 / 郝　岩

(中国建筑设计院有限公司， 北京 100089)



BIM技术在智能化系统设计中的应用

1BIM及智能化系统概述

建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)是近两年来出现在建筑界中的一个新名词，其定义为:创建并利用数字化模型对建筑工程项目的设计、建造和运营全过程进行管理和优化的过程、方法和技术[1]。它具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点。一个完备的建筑信息模型会在建筑工程的各个阶段(即设计、施工、运维)发挥出前所未有的优势。例如，在方案设计阶段，使用相关软件进行能耗、结构、绿色建筑等分析可以更准确地估算出各项性能指标和造价情况；在扩初及施工图阶段进行碰撞检测，可以提前检查出不同专业之间管线的碰撞问题；在施工阶段，通过对BIM模型进行三维深化，可以更精确地把控施工的准确性和可操作性；在运维阶段，由于最终的模型中记录了各个设备的详细信息(如生产厂家、出厂日期、保修期等)，运维人员可以通过这些信息对设备进行维护与更新[2]。

随着现代电子信息技术的发展、项目规模的扩大，智能化系统包含的子系统越来越多，越来越复杂。如今，在一个大中型项目中，智能化系统涵盖了中央集成管理、综合布线、有线电视、信息导引及发布、视频安防监控、入侵报警、出入口控制、建筑设备管理、智能照明、能耗计量及能源管理、智能会议等子系统。拥有如此多的子系统，且每层线槽数量一般为3个，地下层甚至会达到4～5个，设计人员在排布本专业的管线时已经较为困难，再考虑到与其他专业避让以及施工的合理性，其设计难度可想而知。

传统的二维图纸很难将管线的具体排布位置、设备各类信息等直观地体现出来，很多问题都需要等到施工时再去修改解决，而BIM的三维特性很好地解决了这个问题。凭借其针对机电各专业建立的三维模型进行管线碰撞检测，可以在施工前发现设计隐患，显著提升施工的可行性与准确性。此外，从二维到三维的转换过程会暴露大量的设计问题，BIM技术的应用则可大幅降低传统模式下二维设计图纸与实际施工的冲突，从而减少施工阶段的设计变更、返工[3]。

2设计流程

对于机电专业，一个BIM项目的一般设计流程如图1所示。

图1　设计流程图

2.1准备工作

本文中所用的建模软件是Autodesk Revit。如果是首次做BIM设计，需要提前建立好自己的族库。族是Revit的核心，其概念类似于CAD制图中的“块”，但区别很大。首先，族不仅包含了二维的图例符号，还是一种三维模型，所以在创建族时需要参考真实的设备尺寸，其次，一个族里除了包含大量设备参数(如设备的功率、材质、类型、编号、使用寿命等)外，还可以自定义添加参数，如果有些参数不定，后期加入也很方便(利用BIM模型获取工程量数据，确保了数据来源的唯一性、完整性、正确性，同时，对于数据获取的结果也具有及时性、准确性、可追朔性)。由于智能化系统中设备种类非常多(如监控摄像机、门禁设备、各类信息点、控制箱等)，在建立族库的时候要尽量考虑周全，提前做好准备，方便在设计阶段随时载入。

族库准备好后就可以开始着手建立模型了。在完成软件环境设置后，加载项目样板，启动工作集，创建自己的中心文件。需注意的是中心文件的命名，各专业一定要统一格式，否则在后期链接其他专业中心文件时会出现混乱。在中心文件建好之后，链接建筑专业的中心文件，获取坐标，复制标高轴网，就可以创建平面视图了。

2.2前期设计

智能化子系统非常多，所以需要按不同系统创建多个工作集，由团队内多位设计人员协同作业。工作集最大的好处是设置的可见性，方便协作。例如，设计人A想查看设计人B绘制的管线，以免冲突，A只需在自己的平面视图中设置B所拥有工作集的可见性即可，而在平时的设计中，A与B分别在各自所属的工作集中进行设计，互不干涉，这是BIM设计区别于传统CAD制图的一个设计理念。此外，与CAD相比，Revit还在以下方面具有优势：

1)点位布置：BIM的“快”和“准”的优势

BIM中设备的族基本可以分为两种，一种是基于面的，一种是自由放置的。基于面的族在点位布置时，需先选择放置在垂直面(如墙面)、平面(如桌面)还是一个自定义的工作平面(如吊顶)上，然后软件会根据设计人的选择自动拾取相应的面来放置图元。对于自由放置的族，通过设定偏移量(即高度)，可以将族放置在视图中的任意位置，且设计人员在放置前可对该图元进行任意旋转，以方便具有方向性图元(如监控摄像机等)的布点。

2)过滤器

Revit具有一个功能十分强大的过滤器。利用过滤器，可以建立各类不同的线槽及导线(如图2所示)。对于二维导线，可设置线的颜色及线型；对于线槽，可设置各自的填充图案，以便区别出不同类别的线槽。

图2　过滤器

使用过滤器还可以过滤掉一些在视图中不想显示的设备，例如，设计建筑设备管理系统时，在链接的其他专业的模型文件中有很多设备的族同属一个模型类别，而设计者只想显示其中的部分设备，这样便无法在模型类别中关闭相应设备的可见性。此时，可以在过滤器中建立不想显示的设备族的过滤条件，勾选掉其可见性即可。

3)线槽绘制

设定好线槽的尺寸、偏移量和标识数据后，即可方便地绘制出在过滤器中建好的各类线槽。将两个断开的线槽相连接时，系统会自动生成水平弯通、水平三通、异径接头等相关线槽配件(如图3所示)。

图3　线槽及相关配件

此外，线槽绘制好后可随意进行拖拽、移动，并且可对连接在一起的线槽统一变更高度，方便后期的调整、修改。

4)标注

由于在过滤器中建立好了各类导线及线槽，可在视图中对其进行单独标注或批量标注。此外，对于含有相关信息的各类设备，可以对标注内容进行编辑，选择想要显示的设备信息进行标注。

5)剖面

可以在平面视图中的任意位置创建一个剖面视图，查看设备高度、吊顶高度等无法在平面视图中直观显示的信息。

6)图纸更新

Revit采用的是同步机制，即各专业的中心文件均保存在统一的服务器上，设计时将本地模型文件与中心文件进行同步，便可实现各专业模型的同步更新。

7)各专业间协同设计

在用Revit进行设计时，可以采用各专业互相链接中心文件的方式随时查看其最新的图纸信息，协同作业。比如，智能化系统的线槽一般会与强电系统的线槽排布在同一高度空间内，绘制线槽时把强电专业的中心模型文件链接进来，通过对其设置可见性就可以方便地查看强电系统线槽的位置。如果管线间有冲突，需及时与设计人员沟通，将线槽合理地排布开，为后期的模型调整减少不必要的麻烦。在设计建筑设备管理系统时，也可以用这种方法将与暖通专业、水专业相关的设备方便地显示在自己的视图中。

另外，在前期设计过程中，机电各专业负责人应尽早确立一个基本的管线排布原则以减少模型碰撞次数，否则后期的设计修改及调整的工作量会非常大。

2.3碰撞检测

机电各专业的模型建立好后便可进行碰撞检测，这时需要用到Navisworks Manage软件内部的Clash Detective功能，设置碰撞规则后便可以对各专业导入进来的模型文件进行碰撞检测。通过软件显示出的三维碰撞结果(如图4～5所示)可以直观地看出管线碰撞位置及碰撞原因。

图4　高亮显示的碰撞结果

图5　碰撞结果

2.4深化设计

完成各专业间模型碰撞检测之后，寻找模型或图纸的设计问题，生成碰撞报告。碰撞一般分为硬碰撞和软碰撞。硬碰撞指的是两物体在空间中有所重迭而发生碰撞，而软碰撞则是指两物体在空间中虽未因重迭而发生碰撞，但考虑到维修需求或施工上的合理性，必须要保持的空间距离却未能满足要求[4]。各专业负责人结合三维模型及碰撞报告协商确定出准确的管线综合调整原则，指导进一步深化设计。在此阶段，各专业设计人员需密切配合，对模型中出现的问题进行统一调整，使模型深度及完备性符合相关要求(一般需达到LOD300标准)。对模型进行调整时应注意以下基本原则：1)明确净高目标及吊顶方式；2)遵循统一的管线间距控制原则；3)明确管线避让原则(如临时管线避让永久管线、小管线合理避让大管线等)；4)满足规范要求，保证各种管线布局的整体合理性。

2.5最终出图

在最终模型得到业主确认后，便可以根据该模型出具最终二维图纸。Revit具有多种输出方式，可批量导出PDF或各种版本的DWG文件。在前期设计阶段由于业主方要求或审核审定需要，可能已经出过几版图纸，但经过碰撞检测后进行的模型调整使很多线槽的位置和高度发生变化，所以需要结合最终的三维模型调整平面图纸，标注线槽翻弯节点的位置和高度，重新连接偏移的管线。以上的做法能保证图纸的准确性，对现场施工起到一定的指导作用。

3未来展望

在过去的20年中，随着CAD技术的发展和应用，建筑师、工程师们从手工绘图走向电子绘图，设计效率提高了十几倍到几十倍，大大缩短了设计周期，提高了设计质量。BIM技术作为继CAD后出现的又一重要的计算机应用技术，凭借其全新的设计理念、高度的信息化、强大的三维特性，势必会带来一场建筑行业的信息革命。

在我国BIM发展至今仍存在不少问题，如在实际施工当中与BIM模型的契合度不高。原因在于：一方面受交叉施工工序影响，没有完整的工作面来实现模型；另一方面受其他专业变更影响，如土建二次墙体更改会影响机电管线路由走向等。此外，还有诸如规范不健全、相关设计软件本土化不理想等问题。但BIM越来越受到国家的重视，相信BIM技术的应用在我国会越来越成熟，充分发挥BIM技术在智能化系统设计中的优势，摆脱以往管线排布仅停留在二维图纸上且多以示意为主的表达方式，使智能化系统设计达到一个新层次，为后续施工带来极大便利。

参考文献

[1]北京市规划委员会，北京市质量技术监督局.DB 11/T 1069-2014 民用建筑信息模型设计标准[S].北京：北京市城乡规划标准办公室，2014.

[2]ChinaBIM网. BIM技术应用全解析以及BIM如何与绿色建筑合体[EB/OL]. 中国BIM网国内BIM新闻.2015-10-08.

[3]ChinaBIM网. 图纸真的PK不过BIM吗[EB/OL]. 中国BIM网国内BIM新闻.2015-10-10.

[4]ChinaBIM网. BIM模型可以做哪些模拟与分析[EB/OL]. 中国BIM网国内BIM新闻.2015-10-16.

Application of BIM Technology in the Design of Intelligent System

Zhang Yuezhen / Ji Ang / Hao Yan

张月珍 / 及昂 / 郝岩

(中国建筑设计院有限公司， 北京 100089)

摘要以建模软件Autodesk Revit在实际工程项目中的应用为基础，介绍了将BIM技术应用在智能化系统设计中的必要性、流程及优势。

关键词BIM智能化系统Revit设计

AbstractBased on the application of modeling software Autodesk Revit in practical engineering projects, the necessity, process and the advantages of applying BIM technology in the design of intelligent system are introduced.

KeywordsBIM, intelligent system, Revit, design