物联网+BIM在工程运维管理中的应用

姜萌

（北京市海淀区 100858）

0 引言

近些年，随着中国经济的发展，人民物质生活水平得到了极大提高，人们已经不满足于基本的温饱问题，而更加关注生活质量的智能化信息化个性化水平。与此同时，国内也新建了很多房地产项目，这些工程的运维管理还处在手动人记、遇到突发事件不能预警的被动管理阶段。如果我们让物联网技术与BIM技术相结合，在工程建筑的运维管理阶段将有着极大的促进作用。

1 概述

物联网技术是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术。“物联网技术”的核心和基础仍然是“互联网技术”。

BIM（Building Information Modeling）技术可以建立完整的、高度集成的建筑工程项目信息化模型，利用三维数字模型对建筑项目进行设计、施工及运维管理，有效提高建筑的质量和使用效率，实现工程项目的全生命周期管理。

在建筑工程全寿命周期中，运行维护是跨度最长、成本占比比例最大的阶段，因此建筑尤其是超高层建筑的运行维护是十分重要的。但目前，在国内BIM技术和物联网技术主要应用于项目管理，大多数只是集中在设计阶段和施工阶段，还未确实应用于建筑的运维阶段。

2 物联网与BIM相结合对运维的促进作用

BIM是物联网应用的基础数据模型，也是物联网的核心和灵魂。BIM技术与物联网技术对于建筑运维来说相辅相成，有了物联网技术，运维达到实时数据的收集处理、建筑元素之间的信息交换及通讯，有了BIM技术，实现了运维管理对象在建筑三维空间中的定位及管理。物联网与BIM相结合对运维的价值，主要有以下几点：

（1）空间定位各类设备。BIM系统中给予建筑内各类设施设备具体的空间位置编码，实现传统平面二维编号向三维空间位置编码的转变，这样不仅便于查找定位，并且参看也更形象直观。例如，在规定地点设置传感器，当出现火灾等系列突发事件时，在BIM模型上快速定位起火点准确空间位置，并查看火场周边的疏散通道和消防设备情况，及时指引现场人员脱困。

（2）实时监控远程设备。将众多功能各异的设施设备结合传感器等技术共建管控到统一的建筑管理信息平台上进行实时监管。在智能感知设备的运行状态的同时，平台自动启动相应预案或由平台管理员人工方式进行远程控制。例如，通过温度传感器结合强电传感器技术获取空调运行状态，检测是否运行异常，远程控制空调的开启、关闭及对合适温度的调节。

（3）可视化各类复杂情况。在手工业图纸化的建筑时代，所有的建筑信息都存在于二维图纸和各种机电设备厂商提供的操作手册上，一旦我们需要相关信息，只有派相关专业人员在整体图纸中查找想要的信息，费时费力。之后还需要理解信息、协商做出合理推测，然后决策，最后到建筑无现场实现最终方案。利用BIM建立一个可视直观的三维模型，所有数据和信息均可精确地从模型里面快速直接调用。例如，我们需要维修一段水电管线，管线的具体施工位置，再也不用翻阅大量图纸，都可以通过BIM系统一目了然。

（4）应急预警突发问题。以往的运维管理都是等到维护时间或者使用期限到达后才保养更换，或者是设备和管线出现了故障后再紧急处理，这样往往导致财产损失甚至人员伤亡。运用物联网与BIM结合，通过传感器传回的数据随时监测设备的使用状态，再结合BIM系统标定它的准确位置，就可以预判可能发生的危险。例如：发现某一区域主干载荷电流数值下降，可以推测该区域部分供电系统出现问题，有可能造成设备损坏或者消防隐患，需要及时前往处理。

（5）累积分析各类数据。近几年云计算、大数据等技术的迅猛发展，使得建筑物运营维护数据的积累变得很有价值。不仅可通过对积累的数据来分析目前存在的问题和隐患，还可以通过已积累的数据进行分析，实现对未来管理标准、建筑能耗的合理预测。例如，通过实时监控平台可以获取电表的运行数据，平台自动对数据进行累计，再运用大数据模型分析，从而有效预测用户合理用电量，从而统筹规划节约能源。

3 物联网+BIM模式在建筑工程的应用案例

我们以中国尊项目为例，浅析物联网技术在工程运维阶段是如何应用的。中国尊项目是目前北京地区在建的最高建筑之一，为CBD地区地标性建筑。建筑楼层共108层，内部空间用途各异，项目结构复杂，体量巨大，传统的图纸化施工、设施安装和调试工作需耗费大量人力和工期时间，必须借助信息化手段，是国内第一个利用BIM模型、三维扫描等技术辅助项目管理，从设计、施工到运维阶段全生命周期的项目。同时在项目运维阶段要求实现智能楼宇管理。

BIM技术与物联网技术的融合使用可以实现上述要求。BIM技术可以提供整栋楼的3D模型，使建筑结构从平面显示转为3D显示，管理员在计算机屏幕前，可直观快速查询楼内任意区域的内部结构、数据等信息。物联网技术是计算机网络技术和传感器技术的融合。智能楼宇中涉及的供电系统、温湿度、电磁门禁、漏水报警、消防烟感等场景均可以适配对应的传感器，前端出现问题可以通过楼内综合布线系统+计算机网络传输，将信息立即传递到管理人员的电脑前。

物联网技术结合BIM技术要应用于建筑运维阶段，主要解决以下两个问题：①物联网传感器设备与BIM模型结合应用。中国尊项目在BIM模型设计阶段，就必须将建筑管线，物联网所需的传感器、安防系统摄像头等前端设备安装位置进行数据标注，根据标注好的数据将传感器安放到相应的位置，指导土建施工及竣工验收。②BIM数据的轻量化处理。项目采用AutodeskRevit软件进行建筑信息建模，AutodeskRevit建模过程非常精准细致，但也使得最后生成的BIM模型信息非常庞大，如此巨大的信息量是不能在物业管理系统里直接使用的，需要进行设计信息轻量化处理，轻量化处理指的就是去除与物联网传感器结构无关的建筑信息，是对前端传感器、设备、状态的分类分组模板化处理。比如在进行灯光、门禁、空调等设备监控的时候，没有必要把房间内钢筋、水管之类考虑进去。例如，只需要监控15、16两层楼，也没有必要把所有的楼层模型都放进系统中。工作人员在AutodeskRevit上开发小插件，分区域、分专业的按需分拆导出模型，分拆到100MB或者更小的模型，使得模型能够在地图中及时加载并能够正常拖动。从而转换为楼宇管理系统可以使用的3D电子地图。

由此可见，BIM技术与物联网技术对于建筑物的运营维护来说是缺一不可。若没有物联网技术，运营维护就只有停留在目前靠人到现场简单操控的阶段，无法形成统一的高效的远程管理平台。若没有BIM技术，运营维护就无法跟建筑物相关联，无法在可视三维空间中准确定位，无法对周边环境和状况进行综合考虑。基于BIM核心的物联网技术应用，不但能为建筑物实现三维可视化的信息模型管理，而且为建筑物的所有组件和设备赋予了感知能力和生命力，从而将建筑物的运行维护提升到智慧建筑的全新高度。BIM技术与物联网技术是相辅相成，两者的紧密结合将为建筑物的运营维护带来一次全面的信息革命。