BIM技术在高校资产运维管理中的应用

李正坤1 张德海1 刘本宁

(1.沈阳建筑大学 管理学院，沈阳 110168； 2.中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津 300222)

1 引言

高校是城市基础建设的重要环节，也是教育和科研的核心场所。高校的资产数据存在多源、异构、数据量大等特点，如何将高校资产数据有效地组织和高效地管理是目前高校的资产运维管理中亟待解决的难题之一[1-2]。目前高校资产管理中更多的是基于对校园资产的二维数据的管理，其数据存在着集成程度低、可视化效果差、智慧化应用不足等问题[3]。随着BIM技术的发展和应用，BIM技术在多源数据集成融合、三维可视化等多个方面拥有着不可比拟的优势，同时也为高校资产的运维管理提供了一个新的切入点。

2 基于BIM的信息融合技术

BIM技术实现了项目在方案、设计以及施工阶段的应用，在运维阶段的应用研究还处于初步状态，而数据信息管理是BIM技术应用于运维阶段首先要解决的最基本的，也是最核心的问题[4]。在校园资产管理中有与此相关的海量、多源、异构数据，如何实现三维BIM模型数据与相关的多源异构数据融合集成是实现基于BIM高校资产管理的关键技术。

2.1 BIM数据整合

BIM竣工模型是经由方案阶段、设计阶段、施工阶段优化融合而成。BIM方案模型进行优化成为设计模型，BIM设计模型经过信息深化后形成施工模型。BIM施工模型经过进一步深化并添加一些基本元素属性信息如采购信息等形成完整的竣工模型。BIM竣工模型去除冗余的规划设计信息和建造施工信息进而优化形成运维模型[5]。因此，BIM模型数据的整合是BIM信息从生产到传递再到应用的一个进程，如下图1所示。在这个进程中BIM模型信息形成了一个持续更新优化的闭合数据信息流。

2.2 BIM数据轻量化

高校资产运维管理平台中数据源于BIM竣工模型，由于信息模型体量比较大，若直接导入可视化引擎中可能会出现数据浏览困难等问题，故需要对BIM竣工模型的数据进行筛选，去除冗余数据信息，保留满足资产运维管理的所需的信息，再根据需要以适当的详细程度录入附加信息，如设备维修台账、供应商信息等，从而形成了轻量化的运维BIM模型[6-8]。

图1 BIM信息生产、传递以及应用的进程

图2 轻量化BIM运维模型生成过程

由于Revit软件应用较多、功能完善，且能实现中心模型协同工作，故选取Revit模型进行轻量化处理。BIM运维模型轻量化：首先基于Revit二次开发，对竣工模型的基础模型、基础属性等进行优化和传递，形成基础的运维BIM模型； 然后根据基础运维BIM模型将模型进一步优化，创建视点以满足设备定位等需求，并对其属性数据信息进行重新组织优化，同时对系统分类重新划分和组织，形成基础运维BIM模型即可基本满足运维需求的轻量化BIM模型； 最后将基础运维BIM模型与平台进行交互，创建满足运维需求的BIM模型，为运维阶段提供基础数据支撑。轻量化BIM运维模型生成过程，如图2所示。

2.3 BIM数据集成

统一的标准是实现BIM信息和资产运维管理平台数据集成交付的基础。国际上主要的BIM数据标准规范有IFC(Industry Foundation Classe，工业基础类)、COBie(Construction Operations Building Information Exchange，施工运营建筑信息交换)、OmniClass(OCCS 或OmniClass construction classification system)标准等[9]。IFC为运营管理提供了基本的数据交换格式，平台或系统间进行信息交换只要符合IFC标准就能实现数据间的集成共享。COBie是管理资产信息的国际标准，可将获取的资产信息和数据资料进行标准化整合、存储和共享[10]。OmniClass定义了信息分类原则，将信息进行统一的分类编码，实现不同平台系统间信息传递与共享。只有在统一的数据交互标准下，才能将不同来源、不同结构以及不同格式的数据进行集成、存储和共享。

高校资产运维管理平台中的资产运维模型以OmniClass分类编码体系为信息分类标准，添加包含运维信息需要的COBie，然后将COBie 信息以具有正确结构化属性集的IFC 文件导出，最后将IFC 文件数据导入该平台，实现多源数据的集成和信息的共享传递。以此同时，将集成的数据存储在SQL Server数据库中，便于以后对数据信息的提取和应用。COBie能在设施资产生命周期的不同阶段有效传递资产信息，各项目阶段的COBie数据需求，如表1所示[11]。

表1 各项目阶段的COBie数据需求

COBie数据项目阶段初步设计扩初设计施工图设计施工期间属性√√部件√√√联系√√√√文件√√设施√√√√楼层√√√√作业√资源√空间√√√√备件√系统√√√类型√√√区域√√√√

3 资产运维管理平台架构设计

3.1 设计思路

图3 平台总体架构图

高校资产运维管理平台方案的总体设计思路是：利用BIM来建立高校资产运维管理平台，将校园中的系统、设施和人员进行有效的关联，形成一个完备的体系。具体而言，以高校运维BIM模型为基础并结合运维管理的基础理论，经由运维软件载体，实现资产信息的传递交互和集成共享，同时融合各个功能完善、系统独立的子平台，从而提高高校资产运营和维护的智能化水平，进而实现高校资产数据共享、功能集成和软件界面交互。同时，高校资产运维管理平台还考虑了不同使用者的功能需求以及保密需求，根据使用者的职能划分不同的用户角色，以用户角色为基础定制个性化信息服务，进而实现安全服务。

3.2 平台架构

高校资产运维管理平台架构主要包括五个层次：基础层、数据层、平台层、应用层、用户层，如图3所示[12]。

基础层是高校资产运维管理平台的基础保证，包含BIM模型信息、CAD图纸、数字多媒体信息文件、其他信息文件等一切高校资产运维建设中所需的原始信息，这些信息可以以多形式进行呈现，如文档、图片、CAD图纸和图表以及影像等。

数据层是为平台提供海量数据汇集存储，将原始信息整合加工集成到相应各类库中，为校园的各种应用提供基础支持、为大数据的挖掘、分析提供数据支撑，提供高价值的数据服务以及实现对数据的调度和响应[13]。

平台层是体现校园资产信息数据管理的核心层。其充分运用其强大数据处理和存储的能力将数据层各类信息分类集成汇总，为校园资产的各类应用服务提供驱动和支撑。同时，可实现与BIM可视化平台进行信息双向交互，提高信息传递过程中的精准性。

应用层是高校资产运维管理平台的应用与服务的具象体现，包括校园的空间管理、设施管理、隐蔽工程管理、安防管理等功能模块[14]。同时，应用层的功能模块是一个开放的端口，可根据具体且实际的需求进行二次扩展，从而使功能更加完善，系统更加完整。

用户层是用户接入访问的信息门户，本平台主要涉及用户方有学生、教师、学校管理者、社会公众。不同用户通过不同的信息门户访问本平台，其获取的服务和资源也存在差异[15]。同时，用户层支持用户在不同浏览器或移动终端获取服务和资源，为信息的即时获取提供便利。

4 资产运维管理平台的应用

4.1 高校空间管理

传统校园的空间管理因其占地面积大，建筑多，人员多等特点，导致空间分配不合理以及造成许多不必要的成本浪费等问题。高校资产运维管理平台的空间管理模块包括空间清册与使用效率、人员盘点与分配、空间征费、空间战略规划四个方面。对于校园用户，可满足其在空间管理中的各种需求分析和功能管理。通过空间管理功能可对空间进行空间标准、部门(院系)以及类别类型(专业)等进行定义和指派，由此生成不同空间功能占用情况分析图，对空间的占用情况和空置率进行分析，从而对空间进行合理有效的管理，降低空间管理费用。

通过平台中空间分析图，如图4所示，可以很直观、精确地掌握任意选取的某建筑楼中某楼层的院系空间分布情况，以及在该区域内，不同类别类型(专业)占用空间的堆积图。同时，空间管理模块中的空间可视化是对建筑设施的真实、具象的表达，能很直观地提供最佳空间优化方案，确保空间利用最大化。

图4 校园部门空间分析图

4.2 高校设施管理

高校资产运维平台的设施管理模块主要提供了一个用于开发和维护精准的设施设备清单的工具，从而有效地管理设施设备。可视化设备结合RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别)技术实现设备的定位、跟踪和管理。在设备使用过程中不可避免会产生损坏、折旧或丢失等问题，该功能模块可提供设施设备信息报表，方便对设施设备信息收录和管理以及折旧管理。设施管理可以高效掌握设施设备的采购、使用、维修以及报废的全过程，增加设施设备使用周期，降低校园的管理和维护成本。

设施管理模块中一项重要的功能就是设施设备信息查询。基于其可视化的操作界面，实现将设计图纸和BIM运维模型中的信息数据与高校资产管理平台中设施资产信息数据进行动态链接，更加直观、精准地查询到设施设备的信息。在建立BIM运维模型时，根据运维信息需求添加设备信息，如设备名称、设备规格、生产厂商、购置时间等基本信息。与运维平台整合后，也可根据实际情况进行信息的添加和删减，为校园资产信息数据进行日常运营维护提供了更便捷、更高效的方式。例如，在查询设施设备信息时，平台可定位到设施设备所在的三维空间位置并进行高亮显示，点击该设施设备进行查看其详细信息，如图5所示。

图5 设施信息二三维一体化联动

4.3 隐蔽工程管理

隐蔽工程是校园资产建设的关键，是发挥校园功能，确保校园日常运作的基础，特别是水暖电管线布置与状况关系到整个校园的水暖电供应，因此保障水暖电管线的正常运作是当前校园资产管理的核心。在水暖电管线管理子系统中，通过BIM可视化技术，在平台中可直观浏览校园水暖电管线系统状况，为运维人员的跟踪和管理提供参考，从而高效地实现校园水暖电管线预防性的健康检测、安全评估以及应急处置，使隐蔽工程的管理工作变得直观、便捷。

在水暖电管线管理过程中，平台的定期维护功能可以自动设置派工单，以便关键水暖电管线可以得到定期检修维护，为隐蔽工程正常运行提供良好基础保障，如图6所示。同时，在复杂的水电管线系统中，通过RFID技术和智能监控设备实时监控设备的关键指标参数，如水管压力值，电线的电压值，方便运维人员及时发现问题，并进行维护工作。

图6 地下水电暖管理

4.4 高校安防管理

校园是人员活动较为密集的场所，故校园安防对于整个校园资产精细化管理显得极为关键。本平台中安防管理即系统与网络摄像探头、电子巡更和非法入侵管理、人员定位等系统实时联动，通过BIM界面，可实现及时定位、调取相应部位监视探头以及红外线活动物体监测，一旦出现异常，进行自动报警，从而实现智能化安防管理。

由于不可抗力因素如火灾等而导致的突发事态，高校资产运维管理平台可利用BIM模拟性和可视化等优势，根据突发事件的地点、时间等综合因素快速生成直观地人员疏散、车辆疏散等模拟路线，减少校园资产和人员损失。例如，学校某位置发生火灾，安防系统自动生成逃生路线，同时与消防部门的报警系统自动关联，消防部门会接收到报警信号以及监控视频，并根据对现场情况预判，快速生成解决方案，如图7所示。

图7 安防系统

5 结语

本论文针对高校资产中存在的管理和维护等问题，引入BIM技术在高校资产运维管理中进行实践和应用。通过构建的资产运维管理平台，实现了多源校园资产运维数据的集成、优化和共享，降低了数据在传递过程中缺漏的可能性，提升了各方在信息共享过程中的准确度与完整度。同时该平台兼顾信息预报的前瞻性和自动诊断的实时性，为高校资产提供最优的运维解决方案，从而实现高效的资产运维管理。但在高校资产运维阶段仍面临诸多挑战，由于硬件或系统软件等原因，在处理运维模型数据信息时，存在一定数据延迟等现象。将BIM应用到高校资产运维管理中，仍需要进一步对运维模型数据标准进行开发和利用，从而使真正意义上的指导校园运维管理成为现实。