基于BIM的超高层建筑智慧运营平台

胡　琦

(上海建坤信息技术有限责任公司, 上海　200032)



基于BIM的超高层建筑智慧运营平台

胡琦

(上海建坤信息技术有限责任公司, 上海200032)

结合上海中心大厦工程,分析了超高层建筑运营管理的需求,阐述了智慧运营的总体目标、子项目标和管理模式,介绍了基于建筑信息模型(BIM)的超高层建筑智慧运营平台。提出基于BIM的超高层建筑智慧运营平台,提高了设备管理和报警管理的效率,实现自动故障定位,提供了预案的制定功能,帮助管理人员在三维可视化的界面中进行应急事件的可视化模拟展示。

上海中心大厦; 超高层建筑; 建筑信息模型; 智慧运营平台

0　引　言

超高层建筑体量超大,使用需求复杂,综合能力强,给其运营管理带来巨大的挑战,亟需创新应用信息技术工具,满足安全、高效、绿色及优质服务等需求[1-2]。本文分析了上海中心大厦智慧运营的总体目标、子项目标和管理模式,介绍了基于BIM的超高层建筑智慧运营平台,以期为类似的超高层建筑提供参考。

1　工程概况

上海中心大厦坐落于浦东陆家嘴金融贸易区核心区,主体建筑总高度为632 m(地上127层,地下5层),总建筑面积为57.6万m2,集办公、酒店、会展、商业、观光等功能于一体。整个大厦由低到高分成9个相邻的功能区域,各个功能区域又包含多个功能组合空间,为使用者提供多样化的生活空间。同时上海中心大厦严格参照绿色建筑三星认证及LEED金奖设计标准,集合采用了热电冷三联供、冰蓄冷、风力发电、雨水收集等多种绿色建筑技术。上海中心效果图如图1所示。

图1　上海中心效果图

上海中心大厦是全国第一个大规模在设计过程和建设过程中使用建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)技术的项目,也是第一个把BIM应用延伸到建筑运营阶段的项目。

2　为上海中心大厦的服务内容

笔者所在企业于2011年起承担上海中心大厦智能化系统建设的项目管理方,直至2016年已经圆满地完成设计、建设阶段的工作任务,伴随该项目进入运营阶段,开始提供智能化系统的运行管理工作[3]。

(1) 完成了上海中心大厦建设公司的信息化系统应用顶层设计,并为项目在中后期的各类信息化开发应用过程中提供监督、管理和咨询。

(2) 参与上海市科委课题“超高层多能源管理系统管理平台”的研发,其中完成了地下室核心能源系统的基于BIM设施设备实施监控应用方面的工作,现已通过市科委课题验收。

(3) 指导上海中心大厦应用BIM技术施工,在各方施工BIM应用成果的基础上,通过梳理和模型整合,并结合全景技术,研究并开发了面对业主、总承包、监理以及各专业承包的上海中心OurBIM工作平台,为施工阶段的信息化管理提供了全新的BIM应用工具。

(4) 在上海中心运营阶段的BIM应用中,完成“基于BIM的超高层建筑运营管理平台”的建设和使用。在自主核心产品智能建筑信息集成系统(IBMS)和上海中心BIM竣工模型基础上,通过需求调研,完成竣工模型的检查、优化和调整,提出了“管理信息系统(MIS)+BIM+IBMS”三者结合的理念,研究了关键的信息技术和应用技术,开发了在上海中心云平台上的“基于BIM的跨平台(APP/PC)运营管理系统”。

3　基于BIM技术的智慧运营平台总体规划

(1) 制定智慧运营平台的建设思路。在建筑物运营阶段,充分利用BIM所提供的所有建筑物静态属性(三维定位、三维尺寸、构件属性、关联属性、管理属性等),结合IBMS所提供的动态信息(设备运行状态、室内环境、人流量、能源消耗、报警预警、视频图像等),配以各类MIS所提供的流程信息和结果(物业管理系统、商业管理系统、租户管理系统等),通过三者融合,信息整合运行实现建筑的绿色运营、节能运营、智慧运营、高效运营。

(2) 明确上海中心智慧运营的总体目标和子项目标。通过基于BIM智慧运营平台的投入使用,实现上海中心大厦的安全、可靠、舒适、快速响应、应急处置、用户体验、可持续、可追溯、高出租率和低成本等运营目标。

15项子应用目标如下:

① 解决归档资料的快速保存和查询;

② 解决运营资料的快速更新和检索;

③ 解决对应运营流程更新和查询;

④ 解决空间、设备、运转值三者关系;

⑤ 解决设备、系统、空间的三者逻辑关系;

⑥ 解决台账、设备、备品备件的三者逻辑关系;

⑦ 解决多种状态下的设备逻辑关系;

⑧ 进行各类应急状态的模拟培训和演练;

⑨ 进行各类安全类设备的模拟培训和演练;

⑩ 指标分类,解决数据繁多情况下信息失效的问题;

(3) 上海中心智慧运营平台的顶层设计包括智慧建筑总架构设计、智能化系统顶层设计、数据及信息采集顶层设计、信息化系统顶层设计、BIM运营顶层设计。智慧运营平台总体架构如图2所示。

(4) 探索超高层建筑智慧运营的模式框架。通过引入全周期的BIM应用,不仅在设计、施工阶段采用BIM信息化技术进行项目的管理,更在运维管理阶段将BIM与IBMS、设施设备管理系统、物业管理系统相整合,构建绿色智慧的运营管理平台,形成集结构、系统、服务、管理于一体的新型超高层运维管理服务模式。

4　基于BIM智慧运营平台的建设内容

(1) 运营全数据覆盖。

上海中心大厦运营期数据规模如表1所示。

(2) 面向用户角色的功能分布和数据展示。七类用户设计功能分布和数据展示,包括集团领导、各级物业经理、物业操作人员、系统维护人员、外包物业管理团队、BIM维护团队、其他(含今后的各类入住客户)。

图2　智慧运营平台总体架构

数据数目备注动态数据采集25万点 实现2万点/s并发,冷热数据分类存储架构静态数据采集300万构件数 252GB,原始Revit文件信息系统整合15个信息化系统 一期整合物业管理和设施设备管理总容量估计8.6TB/a 累计数据处理量44.07亿条,单日最高数据处理量1.3亿余条

(3) 多屏联动展示。系统综合大屏直观地展示上海中心大厦的整体运行情况,并以事件驱动为核心,根据不同的状况、画面大小进行分割,如大厦综合信息总览、统一集中报警、设施设备场景定位展示、应急预案、实时安防监控画面等关键信息进行集中展示,提供高效、精准、有序的管理界面。

(4) 系统冗余及可靠性实现。为了保障智慧运营平台的可靠性和可扩展性,从以下方面进行硬件配套:

① 数据采集采用网关池的分布式计算及负载均衡的集群化设计(2主1备)。

② 数据传输采用消息中间件的方式,实现可配置化、持久化、负载均衡的集群式设计(2主1备)。

③ 数据处理采用高可用集群式设计(主备)。

④ 数据存储采用了内存数据库结合SQL数据库的方式(各主备)。

(5) 智慧运营工作流程优化。通过流程优化,体现了基于BIM智慧运营的工作效率提升。

设施设备巡查报警流程:巡检人员在现场巡检设备实际读数后,通过手持终端调用IBMS的实时数据接口,并通过读取的实时运行数据与实际进行比对。当确定异常情况后,相关人员通过手持终端上报设备报警信息,并生成工单;IBMS系统接收报警事件及相关工单的详细信息,并定位报警设备及联动定位BIM系统中相关报警设备的位置及相关场景;管理人员根据相关情况进行派工;IBMS通过接口方式接收FM系统相关工单处理进度,实时跟踪工单状态,直至工单完成。

基于BIM的智慧运营平台操作界面如图3所示。

图3　基于BIM的智慧运营平台操作界面

IBMS系统自动报警流程:IBMS系统通过对接入子系统的实时数据进行判断报警,当设施设备发生报警时在实时报警模块中显示当前设备报警;通过报警实时发布平台将相关报警信息进行推送;BIM系统在接收到IBMS推送的报警信息后,进行设备的定位及其相关场景展示;FM系统在接收到报警信息后按需生成相应的待确认工单;管理人员根据相关情况进行派工;IBMS通过接口方式接收FM系统相关工单处理进度,实时跟踪工单状态,直至工单完成;根据问题的分类、严重程度、影响范围等因素启动不同的应急预案,显示相关责任人、问题区域的在岗人员等信息,并可在BIM系统中模拟相关位置的逃生路线。

IBMS系统智能预警流程:IBMS同步FM系统的设施设备台账信息后,结合设施设备的实时运行数据进行分析、计算等,并将相关的预警结果上报平台;将相关报警信息进行推送;BIM系统在接收到IBMS推送的预警信息后,进行设施设备的定位及其相关场景展示;FM系统在接收到报警信息后,按需生成相应的待确认工单;BIM系统根据推送的预警信息进行设备定位、运行状况模拟、场景展示等操作;管理人员根据IBMS系统及BIM系统相关情况进行判断并派工;IBMS通过接口方式接收FM系统相关工单处理进度,实时跟踪工单状态,直至工单完成。

5　基于BIM的智慧运营平台优势

(1) 基于BIM的数据采集。运维系统所涉及的管理对象包括建筑本身的管理、空间管理和各类设施设备的管理,数据种类、数量非常多。基于BIM的数据采集方案简化人工数据采集的工作量。

BIM数据采集方案面临的一个问题是体量巨大的BIM模型如何流畅地运行在移动设备上。因此,专门针对BIM模型在移动端的展示进行了数据优化和处理。将BIM模型数据在软件中进行合适的压缩处理,对模型进行多专业和多楼层的分类,同时在三维BIM模型的加载上也进行分类加载和隐藏。

(2) BIM和其他运维系统的联通。智能运维系统中设备报警自动定位的功能非常重要。通过人工和BIM数据采集等方式将所有智能报警设备的信息都接入到BIM智能运维系统中,同时从后台接入智能报警IBMS系统,通过WebSocket技术实现两个系统之间持久的链接和通信。

当IBMS系统监控到设备报警后通过后台联通将报警信息(包括报警设备、报警类型和级别等)传送到BIM运维系统中。智能BIM运维系统在接到IBMS系统的报警信息后快速将报警位置投射到三维BIM模型中,并根据报警级别给出不同程度的动态标识。

智能BIM运维系统后台接入了传统的安防和门禁系统,并将所有监控摄像头等安防设备集成显示在三维BIM模型中。运维人员可以通过BIM智能系统直观地调动距离报警最近的监控和门禁等安防设备,实现三大系统的可视化联动。

(3) 快速的设备定位方案提高设备管理和报警管理的效率。BIM运维智能系统开发了一套基于移动端的投诉保修功能,巡逻人员和普通用户可以方便、快捷地将发现的问题上报到智能BIM运维系统中。在上报问题的过程中提供基于BIM的三维定位功能,上传的问题都带有三维空间信息,被实时地展示在BIM三维平台中。

(4) BIM为传统运维管理中的应急预案提供可视化的高效管理。BIM智能运维系统提供了预案的直接加载和模拟演示的功能,将应急预案导入BIM智能运维系统中,系统按照预案进行可视化的模拟演示,给检查和调整预案提供了依据。

BIM智能运维系统还提供了预案的制定功能,帮助管理人员在三维可视化的界面中进行应急事件的直接可视化模拟展示。

(5) 数据联通分析实现自动故障定位,提升问题的处理能力。在BIM智能系统中引入了管线流向分析技术,可以方便、直观地看到整个排水管道到水流方向,判断每个水阀出现问题所影响的区域和楼层。

同理,可以进行反向的推导,预设某些区域供水出现问题的情况下,快速推导出可能哪些阀门出现问题,或者哪些阀门可以控制异常情况,并清晰地给出这些阀门处在的位置,这对维修和运维人员非常有用。

6　结　语

介绍了基于BIM的超高层建筑智慧运营平台。目前在一些大的国家项目中BIM技术得到了应用,但还没有较好的BIM应用方式、方法。考虑到传统运维管理的缺点和BIM技术的优势,以及运维管理等多项辅助技术的特点,未来将进一步研究BIM如何更好地与它们相结合,以产生更高效的运维管理效果。

[1]程大章.智慧城市顶层设计导论[M].北京:中国科学出版社,2012.

[2]吴斌.现代建筑智能化系统运行与维护管理手册[M].北京:中国电力出版社,2014.

[3]程大章.智能建筑理论与工程实践[M].北京:中国机械工业出版社,2009.

Intelligent Operating Platform of Super High-rise Building Based on Building Information Modeling

HU Qi

(Shanghai Jiankun Information Technology Co., Ltd., Shanghai 200032, China)

Combining by Shanghai Tower project,this paper analyzed the operation and management requirements of super high-rise building,and elaborated the overall objective,subitem objective and management mode of intelligent operation.The intelligent operating platform of super high-rise building based on building information modeling was introduced.It is pointed out that the intelligent operating platform of super high-rise building based on building information modeling improves the efficiency of device management and alarm management,and realizes the automatic fault location.It alo provides the customized function of plan,which helps manager to show the visualized modeling of emergency events on three-dimensional visualization interface.

Shanghai Tower; super high-rise building; building information modeling(BIM); intelligent operating platform

胡琦(1978—),男,高级工程师,从事智能建筑方面的工作。

TU 855

B

1674-8417(2016)07-0066-06

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.07.017

2016-06-28