BIM技术在建筑运维管理中的应用

李兵 孙精科 汪深 王玥

建筑信息模型（Building Information Mode，BIM），是一种三维数字化的设计方法，集成了建筑工程项目各种相关信息，是对工程项目实体与功能特性的数字化表达，具有可视化、模拟化、协调性和优化性的显著特点。其核心是通过建立建筑工程的虚拟的三维模型，利用计算机数字化技术，为该模型提供更加完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。

一、BIM技术应用在建筑运维管理中的优势分析

（一）可视化的信息展示

BIM技术将建筑设计、建造、运营过程中的信息高度集成，构建统一的信息数据库，建立基于BIM技术的建筑运维管理平台，能在三维场景中对建筑构件进行可视化的信息检索，平台高亮显示选中的构件，并获取BIM构件的分类统计数据及其详细的属性信息。BIM运维管理平台以三维模型、特效动画、专题图表等方式，展示建筑地理位置及周边地理环境、整体设备、人员、工单分布情况及具体数据、设备运行告警及运行状态数据。通过这些多样化的展示方式，让建筑运维管理更加高效集成，直观。

（二）高度集成设施管理功能

结合目前国内BIM运维管理平台的开发现状，通过大量的物联网感知设备，实现对整个建筑的智能监控，并将监控数据反映在三维模型中，管理人员能够直观的了解整个建筑的运营健康状况。BIM运维管理平台提供了B/S、C/S、移动端、大屏等多样化的展示平台，并合理配置功能展示、运维维护、现场管理等功能模块。平台集成了工单管理功能，在出现故障时，自动派发工单给相关人员，并记录所有维护维修记录。建筑运维管理的参与人员均在云端的进行协作，减少人为干预的工作内容，大大提高了建筑运维管理的工作效能。

（三）基于大数据技术的智能分析

在建筑运维过程中，会形成海量的信息数据，通过数据分析技术，进行设备运行的多维度统计分析，从而得出建筑运维的最佳运营参数，为建筑的节能降耗、安全运营提供基础。采集的底层各个子系统的设备运行的监控数据到运维管理系统，系统通过AI、数据分析、特殊算法，对设备的运行状态进行监控分析，当监控的设备运行异常时，自动发送报警，自动派单，安排运维人员处理。基于运维实时监测数据、运维检修维修历史数据、运维报警历史数据等，进行运维风险诊断分析，提前进行风险预估及防范。

二、BIM技术在建筑运维管理中的应用方案

（一）BIM运维平台的系统架构

BIM运维管理平台是一个高度集成的管理平台，其系统架构的合理设计直接影响项目的顺利实施以及平台的适用性。目前系统架构多分为用户层、应用层、数据层以及采集层四个层次，如图1所示。其中的用户层，主要是系统直接面向客户应用的部分，整个运维平台主要的功能都集中在这一层中；应用层是即整个系统应用支撑的平台，主要包含3D GIS+BIM的集成管理平台、楼宇自控系统和安防视频监控系统等；数据层则是整个系统的数据库部分，为系统提供各种数据支撑，主要包括3D GIS模型数据、BIM模型数据、设备参数、运维信息以及运维知识库等内容；采集层则是为由硬件设备构成的平台支撑系统，提供了数据采集的各种硬件设备，通过这些设备采集建筑运维中的关键信息，为数据层、平台层、应用层提供支撑。BIM可视化运维系统的建设应遵循先进性、高可靠性、标准化、成熟性、适用性、兼容性和可扩展性的设计要求。

（二）需求规划与功能设计

由于不同建筑项目的功能布局不同，BIM运维平台需求针对具体项目进行功能需求分析。一般可分为功能需求采集、需求分析、功能框架设计、原型设计、UI设计、需求确认、需求文档整理等工作内容。如业主对于建筑运维无特殊需求，为加快推进项目开发进度，可将BIM运维功能模块整理成菜单式，供业主选择。常用的模块有如运维全局展示、日常运维管理展示、移动端管理、运维智能分析、系统数据采集处理、能耗管理、设备管理、维护维修、空间管理、安防管理、平台管理等功能模块。为加快需求开发进度，常用的软件有如EXCEL、WORD、XMIND、AXURE、墨刀、PS、AI等辅助软件。通过多样式的展示方式，可向业主准确传达BIM运维设计意图，同时为平台开发提供可靠基础，避免返工。

（三）平台开发

结合国内众多的BIM运维实践，BIM运维开发通常包含BIM模型处理、数据采集、平台模块开发等内容。

其中BIM模型处理主要解决不同软件平台直接的数据转换。由于目前国内主流的BIM设计应用软件为REVIT，它的原生格式很难被其他平台开发软件所识别，而且REVIT存在模型数据量大的弊端，在运维平台中应用的模型需要进行轻量化处理。通常的做法是将REVIT模型做拆分成构件属性数据库及构件模型，属性数据库和构件模型通过ID进行关联，这样就能解决REVIT模型数据量大的问题，从而在平台进行更加流畅的运行。

数据采集是利用各类传感器，执行器收集现场设施运行参数，并通过采集器并发至BIM运维数据库，BIM运维平台在数据库中可通过ID调用相关数据并与模型进行关联，实现数字建筑场景模型搭建。在数据采集中需要解决各类厂商提供的不同数据协议接口不统一的问题，通过制定统一的数据编码体系，转译不同厂家的数据协议，形成结构化的数据库。利于利用这些数据进行智能分析，从而实现建筑智慧运维。

平台模块目前采用的语言多为C#语言，开发引擎有U3D、UE4、Ventuz、VUE等，展示场景分为大屏、C/ S、B/S、移动端等方式。其中大屏端多采用基于U3D游戏引擎的开发平台，它成熟稳定、场景呈现效果优秀、适用性强。平台开发中需要对照需求确认文档，对功能模块进行合理布置，以期达到最佳的运维管理效果。同时平台具备规则引擎，用于定位处理各种事件。支持预定义各种事件处理的判断条件和对应处理动作，利用规则引擎可以完成异常事件的通知及处理，帮助终端用户維护、监控设备。支持以阈值、位置等条件作为规则条件，并关联对应的处理动作，利用实时及历史数据进行智慧运维管理。结合项目需求，平台还可集成GIS技术，进行室内定位导航。常规的室内定位技术包括红外定位、WiFi定位、惯性导航定位、二维码定位和RFID定位等无线定位。结合地理学与地图学以及计算机科学，应用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据，将地理数据转换为数字化形式，进行空间分析，完成对地理数据的检索、查询，利用数字、图像、表格等形式显示，完成最佳位置的选择或最佳路径的分析以及其他许多相关任务。

四、结束语

综上所述，在建筑的运维管理工作中，利用BIM技术进行可视化、高度集成、智能化的运维管理，将大大提升项目运行品质及效率。同时在BIM运维系统设计及开发过程中，需充分考虑各方面的因素，合理制定项目开发计划，保证运维平台开发的顺利实施。