基于BIM和物联网技术的智慧小区管理系统研究

黄林青 秦凌凌 廖小峰 徐永旭 谢春宁 邱江婷

(重庆科技学院建筑工程学院， 重庆 401331)

1 智慧小区建设的需求

城市小区物业管理工作智能化普遍发展滞后，不易实现精确、便捷、高效的管理目标。作为“智慧城市”建设的重要节点之一，城市小区的智能化管理水平亟待提高。

小区管理面临的普遍问题是信息不集中、信息量庞大复杂、信息变化快，同时各类相关信息管理工作相互独立，缺乏关联性，信息管理的难度较大。问题比较突出的，如，基础信息中的建筑结构信息管理仍以二维纸质管理为主，智能化不足。小区的建筑信息从立项到竣工验收期间产生很多建筑信息，建设方、施工方、监理方等各参与方信息交织，建筑项目管理信息也十分庞大。但目前建筑结构信息与建筑管理信息实行单独管理，尚未形成统一的对应关系，这使得建筑的结构信息和管理信息之间的联系脱节，造成大量人力、物力的浪费。此外，已建成小区的管理中，将会涉及住户个人生活区域和小区公共服务区域的信息管理，每天都有大量的信息发生变动，需要及时处理与更新。

智慧小区是时代发展的产物。推进“城乡一体化”建设以来，城市建设加快了进程，我国房地产行业发展迅速[2]，而房地产行业配套的物业服务范围也逐步扩大。目前，我国物业管理企业已达7.1万家，从业人员已达到612.3万人[3]。然而，大部分物业管理部门仍然采用传统的人工管理手段，存在高成本、低效率、信息重复等现象[4]。

信息技术的发展， 为向“智慧物业”转型提供了有力的技术保证，智慧小区的建设将会成为房地产业发展的新潮流。智慧小区管理系统是智慧小区的重要信息支撑平台，通过此平台可连接互联网以实现对小区资源信息的有效管理[1]。本次研究构建的智慧小区三维可视化管理系统平台，基于BIM和物联网技术，结合了BIM和物联网技术优势，可实现小区智能化管理。

2 BIM和物联网技术在智慧小区管理中的应用

2.1 BIM技术应用

BIM技术可用于数字信息的集成。基于三维几何数据模型，集成了建筑设施其他相关物理参数、功能要求和性能要求等信息，并通过开放式标准来实现信息的互通[5]。利用该技术可对小区的基础信息与管理信息建立关联。通过BIM技术，不仅可以构建出小区的三维数字模型，实现对小区的三维可视化管理，而且还能进行小区内设施、设备的三维可视化定位，继而实现信息的快速查询[6]。

2.2 物联网技术应用

物联网技术是将物物相连，通过处于底端的传感器，按照约定的协议，将物品信息与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。该技术的兴起被预言为继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮[7-8]。通过物联网技术，可实现小区基础设施和管理数字信息的生成、采集和传输，完成信息的即时存储与更新。

2.3 BIM技术与物联网技术的集成

通过BIM技术，建立起小区信息管理平台，可对小区的管理信息进行集成，并建立起各信息之间的关联。但BIM信息平台不能对物的信息进行即时更新，因此，需结合物联网技术，利用其信息传感设备(包括RFID装置、二维码识读、红外传感器等具有网络接口的设备)实现物的信息采集，然后通过有线网或无线网传输到互联网再写入到BIM模型中，从而实现信息的储存与更新。

3 小区管理系统功能模块设计

3.1 小区信息库模型

根据小区管理内容分类，可将小区管理信息库分为住户信息库和公共管理信息库。构建小区信息库模型，如图1所示。

(1) 住户信息库的建立。将每位住户的相关信息集成为1个住户信息单元，然后将同一栋楼内的所有住户信息单元合成为1个楼栋区单元，最后再将所有的楼栋区单元合成为小区住户信息库。这样便建立起小区住户信息库，使人员组成信息、能源信息、房产信息等信息之间产生关联。

(2) 公共管理信息库的建立。将公共管理信息涉及的，包括系统管理信息、物管人员信息、楼宇资产信息、车位管理信息、安全防护信息、维修管理信息、便民服务信息、小区公告信息等建成各自的信息单元，在BIM管理平台上为每个信息单元设置留唯一的位置编号，以实现各信息单元的分类管理和集成管理。将住户信息库与公共管理信息库集中在一个平台上，从而建立起单元信息之间的关联。

图1 小区信息库模型

通常，对信息有需求的人员主要是系统管理员和住户，其关系如图2所示。系统管理员行使管理权限，拥有对小区信息增添、删除、修改的权限，及时完善更新小区信息库，信息库再反馈相关信息，帮助系统管理员提高小区管理服务水平；住户拥有查阅信息的权限，可以查阅权限内与自身相关的信息。

图2 小区信息库与系统管理员、住户的关系

3.2 小区管理系统构架

智慧小区的技术模型包括3个基础层，即感知层、网络层和应用层，如图3所示。感知层和网络层组成了小区管理的监控系统，网络层和应用层组成了小区的控制系统。监控系统可实现对小区各信息的采集、检测及传递，控制系统可实现对信息的分析与处理，并根据信息作出决策。根据技术模型结构建立小区管理系统构架，如图4所示。

图3 智慧小区的技术模型结构

图4 基于BIM与物联网技术的智慧小区管理系统构架

4 结 语

本次研究中提出并设计了基于BIM和物联网技术的智慧小区管理系统。通过该系统，可以实现小区信息的集中管理和采集，建立起信息之间的关联；同时可实现小区管理从传统的二维管理模式向三维可视化、智能化、可感知管理模式的转变，使得小区管理工作更直观、简单及高效，从而使居民对小区的满意度大幅提高。

[1] 王海洋.智慧物业管理系统的设计与实现[J].电脑知识与技术，2017,13(12)：80-81.

[2] 钱亮亮，傅娟.智能小区物业管理系统的设计[J].科技传播，2011(24)：75.

[3] 闫立朝.浅析我国物业管理的现状及发展前景[J].科技展望，2016,25(12)：194.

[4] 何关培，王轶群，应宇垦.BIM总论[M].北京：中国建筑工业出版社，2011：10-20.

[5] 娄新爱，王子牛，肖绍武，等.智慧物业管理系统的设计与实现[J].信息与电脑，2017(8)：104-107.

[6] 贾伟新.基于BIM与物联网的智慧社区管理平台研究[J].黑龙江科技信息，2016(4)：212-122.

[7] 本书编委会.中国建筑施工行业信息化发展报告(2015)：BIM深度应用于发展[M].北京：中国城市出版社，2015:1-10.

[8] 张方风，申贵成.我国物联网发展思考[J].计算机系统应用，2010,20(3)：247-251.