BIM技术在医疗建筑消防设施运维模型构建中的应用

张 超

(蚌埠医学院第一附属医院，安徽 蚌埠 233004)

0 引 言

建筑行业和卫生事业快速发展的同时，也带来了医疗建筑建设的难度、复杂度提高,医疗建筑功能的特殊性也对运维安全程度提出了更高的要求。BIM作为3D技术中的典型代表，其应用范围越来越广。Chuck Eastman教授(“BIM之父”)在20世纪70年代就已经提出未来将会出现可以对建筑物进行智能模拟的计算机系统[1]。BIM技术打破了设计、施工和运维中传统的理念，给医疗建筑的消防设计和消防运维管理提供了新的思路，实现了各专业信息的共享和协同。

1 BIM技术应用发展现状及特点

(1)美国、英国、韩国、日本等发达国家，制定政策，不断大力推动BIM应用。目前政府监管机构在基于BIM的建筑许可、合标性自动监测流程、标准制定及数据库建造、开放化BIM指南和其他协作事项等工作中取得了一定的进展，部分国家已投资数百万美元用于搭建基于BIM的建筑合标性自动监测和建筑许可系统。我国工程建设行业于2003年开始引进BIM技术, 2010年前后BIM技术应用逐步兴起。国内经济发达地区如长三角、珠三角和京津冀等地区起步较早[2]。我国国家层面的 BIM 六大标准已发布三项，各地也针对其应用出台了部分相关标准，但总体来看，国内BIM标准进程缓慢，成为制约BIM发展的关键因素之一[3]。

(2)BIM应用物理模型对建筑工程进行全生命周期的表达，且能随着建设工程进度的推进不断完善和补充有关的建筑信息。BIM技术的重点是利用数字化技术提供完整的、与实际情况一致的各建筑工程信息族库，并且将这些信息族库添加到所构建的三维工程建筑模型中去，其特点主要可分为可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等五个方面[4]。

2 医院建筑消防安全管理现状

分析该领域相关文献，能够看出医疗建筑的消防安全管理使用尚有若干缺陷：

(1)国内建筑的消防设计基本依据国家规范，如《建筑设计防火规范》《消防给水及消火栓系统技术规范》《自动喷水灭火系统设计规范》等进行，医院建筑在使用过程中根据医疗功能的变化出现的再次装修和局部改造会给建筑的防火等级和防火效果带来一定影响，如何保证不降低建筑的防火等级是建筑防火设计改造和装修的重点。

(2)现行医院消防设施运维管理由医院后勤部门来负责。在当前公立医院后勤服务社会化变革背景下，后勤工作人员不断缩减,平均年龄较大,且学历较低, 专业化人才队伍匮乏，直接影响着医院建筑运维阶段的管理效果。

(3)运维阶段管理目前主要采用现场巡视、分散驻点值守方式,一旦遇到突发事件,往往被动应对,而非事前预警,无法满足医院日益增长的需求。同时,由于运维阶段信息化程度较低,导致设备、设施信息具有分散性以及在交付工作中部分数据丢失,遗留大量设备的安全隐患。运营维护阶段建筑设备的管理成为医院改革推进的难点[5]。

(4)医疗建筑使用阶段，按照《消防法》等法律法规要求，要定期和不定期进行评估检测，在这个工作程序中，要储存和甄别有效的防火系统的全部信息，若仅依靠人工进行消防设备检修，容易发生漏检漏测，可能就会造成消防系统不能正常运行，从而会在火灾发生时造成巨大损失。利用自动化系统提高了报修的及时性、准确性，降低了劳动强度，提高了管理效率[6]。

3 研究目的与研究方法

从人工智能、大数据、物联网等技术的发展趋势看，信息化在消防设施运维管理中占有的地位将越来越重要。鉴于BIM 技术优势和医疗建筑消防安全管理使用中的缺陷，本文综合应用 BIM 的理论、方法，探讨 BIM技术在医疗建筑消防设施运维模型构建中的应用，将BIM 技术研究、专家调研和文献检索分析等研究方法应用于本项目，初步搭建一种基于BIM的医院建筑消防安全运维管理理论架构。

4 建筑消防设施运维策划及模型构建

4.1 历年模型研究成果

通过对近年期刊文献检索，可看出国内一些研究者也提出了基于BIM的建筑消防应用模型。其中，马建龙[7]通过引入建筑信息模型和二维码技术，研究开发基于 BIM 的消防设备智能管理系统，并运用智能移动设备辅助建筑物运维期的维护维修管理；陈远等[8]研究了基于 BIM 的建筑消防安全管理的应用框架，包含基于 BIM 的建筑消防设计子模型、基于 BIM 的消防预案管理子模型和基于 BIM 的智能消防系统子模型；黄林青等[9]先把建筑物的消防信息进行采集，其次明确BIM模型中相关的ID，再把建筑物的结构、空间及消防设施设备等信息传输到对应的ID，然后将信息进行存储，最终建立模型和实体建筑物的一一对应关系；张勇[10]研究构建 BIM 信息化5个子模型，在建筑管理的各阶段加以应用。这些理论研究为BIM技术在医院建筑消防设施运维模型构建中的应用起到了很好的引领、启发和借鉴作用。

4.2 做好运维平台数据和BIM模型对接

实施单位既要有高水平的数据处理技术、建模技术、软件技术，还必须要深入项目现场，收集第一手翔实、可靠、全面的资料，从数据信息来源上保证运维模型的可靠性和准确性。在具体工作中，总结出BIM模型与运维平台数据对接方案(图1)：

图1 BIM模型与运维平台数据对接方案

4.2.1 整理竣工资料

应用BIM技术的建筑大多具有复杂性，项目面积大，需要将消防竣工资料分门别类进行整理，在需要进行项目整体分析时，以链接文件的形式进行展示，主要分为场地环境、建筑分层、设备机房、消防水路管线、消防电路管线等6大类别，把上述类别内容作为建立模型的数据来源。项目其他的竣工资料，比如项目联系单、项目变更单、调试记录、质量控制记录、监理记录等，同步归纳整理。

4.2.2 现场核查

现场核查前，要制定现场踏勘核查方案，内容应包括：核查区域范围、核查路线、核查人员安排、核查仪器仪表。现场核查工作的成果以CAD图纸、照片、视频、清单表格等数据资料进行保存。现场核查数据作为建模人员的信息源，优先级将依次高于项目变更单、竣工图纸、施工图纸。

4.2.3 建立模型

建模人员根据现场核查资料，参照项目其他文档进行建模。有关人员在医疗建筑消防设施的运行期间会对消防设施进行日常巡查、维护、检修，也不断对导入 BIM 模型中的信息更新完善，可以把此时BIM模型看成大型数据库，既能够将数据库中的信息赋予建筑的传感器、自动控制、计算机等智能消防系统，又承载着消防设备的全部信息，形成中央处理器CPU(图2)。当火灾发生的时候，CPU将从 BIM模型中自动抓取消防设施有关的信息，随即应急快速启动相关自动控制报警系统、灭火设备等，提高消防系统的防火灭火能力。

图2 BIM信息采集形成的CPU运行控制功能

4.2.4 添加信息

实施人员将以模型构件作为信息添加的最小粒度，在运维模型中添加设备属性、维护保养、产品说明、使用手册等信息，并为构件添加空间编码信息。利用BIM技术平台，将建筑信息、消防设备信息进行可视化表达，用不同的颜色、不同的方案直观展示出设备的运维状态、设备处置决策，克服了维修保养设备时因信息不全、图形复杂等原因而无法达到设备维护的及时性与完好性的缺点，提高了维护效率，降低了总体维护成本。

4.2.5 导入数据库

在该步骤建立的运维模型数据库，将在项目运维阶段发挥关键作用。该数据库作为运维软件调用的核心数据库，为运维软件提供最关键的数据源。在基于BIM的运维平台与其他建筑信息化系统对接时，该数据库也可以作为底层数据库，为其他系统建立模型数据索引。

4.2.6 导入运维平台

根据项目选用运维平台的不同，运维模型导入平台的方式可能有所差异。大多数情况下，都选用数据库导入方式。模型导入后，运维平台在服务器端请求读取模型文件，在三维图形界面加载渲染模型。需要调用模型文本信息、参数信息时，运维平台在各功能模块的表单页面、属性页面服务端读取数据库信息。

4.2.7 运维阶段模型变更处理流程

在实际运维阶段，医疗建筑因功能变化和业务需要，局部区域常有工程改造项目。建筑防火分区、设备设施变更后，运维模型也需要同步进行修正。以某一设备为例，该设备在运维平台中具有多条运维工单、多条巡检记录，这些工单和记录形成了设备的维修保养历史记录。在工程改造项目中，该设备的位置发生了变化，管线连接的方式发生了变化，但设备主体不变，在此情况下，修改的是位置信息、几何信息，即套用构件原有的运维数据，仅更新构件的模型几何信息、位置信息，保持模型与软件始终保持对应。

5 结束语

医院运维阶段管理实行专业化和信息化是现代化医院改革和发展的必然趋势,BIM技术的最大价值就是全生命期的信息传递与共享[11]。BIM技术在消防设施运维阶段的应用可以对维修保养进行精细化和前瞻性管理,髙效率的运维响应可以使医疗建筑消防设施达到更好的安全运行效果。