基于BIM与物联网的交互发展技术在智能建筑中的应用

马录

MA Lu

（中铁二十局集团第六工程有限公司）

(China Railway 20 Bureau Group 6 Engineering Co. Ltd.)

1 前言

近年来，随着人们逐渐解决了“居者有其屋”的问题，人民群众对建筑的需求已经不满足于基本的生活生产需求，而对建筑实用性、设计感、信息化程度提出了更高的要求，以多功能和自动化著称的新式智能建筑开始受到市场的关注。同时，基于建筑信息模型与物联网技术发展的红利，建筑施工与管理领域的信息化程度不断加深，人机交互发展技术在建筑领域得到了更为广泛的应用，通过研究基于BIM与物联网在智能建筑领域的发展前景，将对建筑业的未来发展起到重要的理论指导作用，其潜在的市场价值对居住环境与人民群众的生活方式将产生深刻影响。

2 建筑信息模型技术与物联网的发展情况

BIM是一种建筑信息模型技术，在建筑设计中占有重要地位，是当前建筑工程项目建设前进行信息统计与模拟的核心渠道和信息技术发展服务于建筑领域的典型案例。建筑信息模型技术体现了建筑设计团队在施工前其信息化方式对建筑结构可行性及物理特性和功能性研究的过程，由于在工程项目建设过程中，施工成本在工程造价中占主要比重，因此，有效降低施工成本能够显著对工程造价加以控制，而施工过程中因各种客观因素导致的设计重做不仅造成了严重的资源浪费，还会影响到工期的正常交付，BIM的出现可以使施工单位在动土前对施工的全过程进行模拟设计，从而找出设计和功能性的缺陷，及时对结构设计进行修补，从而变相的降低施工成本，保障工程按期交付。BIM除了在工程造价的控制上具有积极作用，其架空环境的信息构造能力对概念性建筑的发展提供了技术支持，在建筑信息模型中，设计人员可以凭借其满足天马行空的想象，并据此实验概念建筑与现实环境相结合时可能出现的弊端和纰漏，从而推动先进建筑理念的创新和发展，验证概念建筑的可行性。BIM不仅可以对建筑模型的数据进行建模分析，还能模拟出施工、使用、运维等多种环境，对建筑的全建设期和生命期都可以进行预测和控制，先进的信息程序为建筑行业发展提供了无限可能[1]。

物联网是互联网技术发展的高级阶段，体现了“万物互联”的思想内核，即物联网将传统意义上的虚拟信息互联转变为真正意义上的物质互联，通过传感器、集成电路作为信息的传输与收集媒介，整合多种信息技术处理方式，实现建筑工程项目单元之间的无缝交流。物联网技术与BIM的技术结合在近年来得到了高度发展，人们将物联网视为建筑信息模型应用的收尾阶段，二者之间融合构建的平台也将促进智能建筑领域的发展[2]。

3 交互发展技术应用

3.1 信息设备管理

BIM与物联网的交互发展技术对于智能建筑的发展有积极推动作用，近年来部分地区已经尝试智能建筑的试点工作，在实际环境中检验智能建筑的可行性，而交互技术平台则为智能建筑发展提供了重要助力。在设备管理方面，智能建筑的典型特点在于多种自动化设备的应用，和完全与建筑结构融为一体的智能处理单元。通过BIM，设计人员可以模拟各种极端环境下传感器和信息设备的运作情况，甚至包括火灾、台风、地震等应急事故发生时设备面临的极端感知情况。一般而言，智能会通过各种传感器设备和传输线路构建物联网的基本架构，并将各楼层及设备单元的情况反馈给中央处理单元，BIM可以查阅任意设备的关联信息，并检验中心区的应急决策能力、快速反应能力、预警能力等。

3.2 建筑设施管理与维护

智能建筑的基本功能还是居住和生产，而智能建筑相对于传统建筑的一大优势就是管理人员可以通过物联网随时收集由传感器上传的设施信息，如地下室、电网、管道等，不再需要专业维修人员进入现场进行排查，BIM可以模拟智能建筑物联网的架构，并调取中心管理层的信息数据，验证智能建筑是否能够达到预定的设施管理效果。在管理维护方面，BIM可以直观呈现各个施工节点的设计参数，并设计多种施工工艺下完成项目建设的情况，为设计人员提供充分的数据信息支持，并指出建筑项目的隐患和薄弱点，同时提供全面的维护升级报告。物联网技术与BIM技术的交互融合，既能相互提供信息载体和数据支持，又能在工作过程中进行数据的交换传输与分析，从而构建专业化的BIM模型，甚至制订专属维护升级方案，以最低成本设计最周到的维护计划。

3.3 安保管理

智能建筑的一大优势在于全自动化安保系统，所有进入建筑内部的人都要通过安全密钥并进行登记，通过在建筑内部安置的摄像头构成无盲区安全网络，如出现突发事件可以越过管理层第一时间在建筑内部进行预警，并同110报警中心取得联系，在短时间内通过物联网对可疑人员进行定位追踪，同时将视频资料上传至公安部门，BIM系统可以在可视化升级后模拟智能建筑的安保情况，从而验证其报警系统的可行性。

4 智能建筑领域的展望

上海中心大厦是浦东的新地标建筑，在该项目施工前就通过BIM技术对建筑的结构可行性进行过验证，对其幕墙结构在地震烈度及强台风环境下的受力程度进行模拟，对建筑设计起到了一定参考作用。同时该项目也沿用了大量智能建筑设备，包括智能安保系统和多传感器物联网系统等，设计期都通过BIM与物联网交互技术进行过理论验证，上海中心由于超高层建筑的特殊性，其需要安置的传感器及交互设备较多，在BIM模型下验证其数据交换的灵敏度和可行性，才能在正式施工中得到应用。未来，BIM技术将作为智能建筑设计与开发的必要工具和平台保障，将在建筑行业发展中得到更广泛的应用。

5 结论

目前，建筑信息模型技术与物联网的技术融合已经取得突破，深入挖掘二者之间的关系，积极推动技术交互，不仅有助于智能建筑理念的应用发展，也对信息技术的创新进步带来了机遇。BIM技术和物联网作为建筑界的潜在资源，理应得到更好的挖掘与研究，建筑数字化虚拟化将成为未来建筑设计与复原的主流，智能建筑也将离我们越来越近。

[1]魏士豪，杜文龙，明保健，等.基于BIM与物联网的交互发展技术在智慧建筑方面的前景探索[J].建筑工程技术与设计，2016，18(30)：10050-10051.

[2]孙一帆，徐洋洋，袁骏凯，等.基于BIM技术在医院消防疏散的应用探索[J].科学与信息化，2017，36(29)：189-192.