智能化结合BIM 在工程中的全过程运用

常红波

（中通服咨询设计研究院有限公司）

1 引言

智能化结合BIM 建筑信息模型(Building Information Modeling)，可应用于建设全过程，基于三维可视化场景，通过计算机协同工作，将建设工程全生命周期中产生的相关信息和数据添加在三维模型中，进行控制和管理。

建设全过程主要包括：前期咨询、规划、设计、招投标、施工、结算、运维等，智能化结合BIM 运用，一般是通过智能化集成系统（IBMS）[1]，结合设计协同平台、各方交互平台、运维管理平台等，在建设全过程中辅助决策、管理。BIM 模型贯穿整个项目流程，将模型变为管理工具，指导施工作业及运行维护，及时发现并解决各类问题，下面就工程中设计、施工、运维三个主要过程的运用做详细介绍。

2 设计阶段的运用

智能化结合BIM 在设计阶段实施的主要目标有：展示各种设备（如大屏）尺寸及安装位置与周边环境布局是否合理[2]；建立完整的管线模型，对设计图纸进行校核，发现设计问题，减少施工中的设计变更；对管线模型进行碰撞检查，出分析报告，解决管线之间的碰撞，减少施工中的调改、返工；合理优化管线模型，充分考虑安装及检修空间，尽量提高设计净高；对管线进行优化，出具管线穿梁、结构板预留洞图纸，避免后期开洞；对机房管线、管井等复杂区域合理优化，出具深化图纸，保证机房内净高及管道排布整齐美观；通过模型导出平面、剖面及三维图纸，对管线准确定位，指导现场施工，加快施工进度；运用VR 技术进行精装样板间展示，直观感受现场实际情况；通过云平台协作，确保施工模型与设计模型保持一致，保证BIM 竣工模型与现场安装的一致度。

图1 设备-结构碰撞检查报告

图2 设备-设备碰撞检查报告

如下图（见图1、图2），进行碰撞检查，找出各专业的各项碰撞。对碰撞报告进行分析、排除，并针对性地调整，在设计阶段预先解决大部分问题，避免施工时不必要的变更与返工。

综合专业图纸、模型，根据管线排布、各区域标高、整洁美观、操作空间等要求，分别对专业设计进行优化，出具设计问题反馈表。如下两图（见图3），分别为优化前后的净高对比，对管线进行优化，提高车道、车位及房间等的净高，差距明显。

3 施工阶段的运用

设计与施工阶段容易存在衔接不紧密的问题，设计阶段的数据成果难以实时、无缝流转到施工阶段。通过基于云端的BIM 交互平台，可无缝对接业主、监理、设计、施工等项目参与单位，共同参与到项目的全生命周期的管理中，让各方集中在统一的BIM 云平台上协同工作，形成设计、施工资料的闭环管理。根据现场施工情况及设计变更，完成模型的深化、调整、施工模拟、安装模拟及节点详图深化等工作，按业主要求及时、有效指导现场施工，及时记录和处理各类问题，保障信息的及时 准确。

1）图纸和模型统一、交互

项目设计图纸、模型可以全部整合至云端BIM 交互平台进行统一管理，并将图纸、模型相互关联，二维三维联动查看，使得查阅更便利，表达更 清晰。

2）轻量化及移动端

BIM 交互平台上的模型已经进行了轻量化转换，降低了BIM 设备需求。施工现场发现工程问题及时通过移动端批注，并实时上传到云端平台，让各参与单位责任人及时追踪和整改发现的工程问题。

图3 运货通道净高比较图

图4 客户端、移动端施工管理图

3）记录、追踪并解决问题

各参与单位人员通过各自账号登录BIM 交互平台，可在云端方便的查看跟自己相关的BIM 项目及相关问题，及时进行记录、追踪并解决。

4）施工阶段BIM 技术运用的主要优势体现在三维技术交底，深化方案比选、三维模拟及优化，进行施工模拟，施工资料的管理；对施工现场进行预先的规划建模，合理安排运输车道，明确塔吊位置及控制范围，对各类区域进行详细划分；将施工进度计划与具体构件相关联，可自动生成随着时间推移而变化的施工进度模拟动画；将相应的资金投入使用情况添加进施工进度计划中后，可生成附带时间轴和资金流的5D 施工模拟动画，让建设单位对现场施工方案和资金投入使用情况进行了解和优化，从而节约成本，合理安排工期。

利用客户端软件、移动端APP 程序，与BIM 施工管理平台相对接，全过程管控项目的施工建设。如下图所示（见 图4）：

4 运维阶段的运用

运维阶段BIM 技术运用，主要是结合建筑设备监控、智能照明、电梯监控等系统，对空调系统、新风系统、室内空气质量监测系统、电梯系统、建筑照明系统等进行监测、控制、调节、计量，从而实现最优化运行，达到集中管理、节约能源的目的[1]。另外，可与安全防范、人员定位、公共广播、火灾报警等系统结合，实现火灾等紧急情况下的自动播报、应急响应以及立体直观的疏散指 引等。

BIM 运维管理平台，结合各子系统的数据流，完成对建筑设备的集中监控和管理，将运行情况归纳、分析、共享，该部分能与大楼智能机电设备进行联网通信。所有的重要设备都可在BIM 模型上，显示其状态信息，并可基于弹框面板的形式，实现现场设备的控制。可将BIM 模型与系统原理模型进行页面切换，可快速实现设备监控与现场定位。可在BIM 模型的对应设备进行实时状态的反馈，点击相应的设备模型，可直接显示该设备的相关状态及基本信息。

通过BIM 运维管理平台，可以监视现场机电设备如冷热源、新风机组、空调机组、各类水泵的运行状态、故障报警、手自动状态、开关启停等数据。BIM 运维管理平台通过接口以实时方式与智能化集成系统或建筑设备监控系统连接，BIM 运维管理工作站可以进行设备运行的集中监控管理。

电梯运行状态监视，能够直观显示当前电梯所在的位置，能够实现电梯故障、报警信息的采集，并能够通过平台的报警服务第一时间通知相关管理人员。在BIM 模型中，直梯实体模型可基于建筑整体进行展示，扶梯实体模型可基于局部进行展示。

通过智能照明管理系统提供的接口，对各区域的照明系统做监测和控制，包含公共区域、景观照明等。根据当前分区占用情况来控制照明，并能从远程监控各区域的场景照明。通过时间计划进行定时开启、关闭，可以通过信息模块进行远程控制。在BIM 运维管理平台上，通过照明子系统获取对应的灯光控制与状态信息，通过平台中的灯光实时渲染，模拟建筑现场实际的灯光开关，可在平台中由使用人员根据实际需要自由组合各种控制策略。

图5 监控摄像头示意图

图6 火灾应急预案管理示意图

BIM 运维管理平台可以实时显示各子系统关键数据信息、工单信息、报警/ 消息信息列表、能效实时统计数据等。基于BIM 模型漫游时可360°自由查看，当点击摄像头时，可以弹出实时画面，并且右下角可以附漫游时的小地图，整体观看所处的位置[2]（见图5）。

发生危险事故时，可以选择灾害类型，进行逃生路径设置，自动生成应急预案库。譬如发生火灾时，BIM 运维管理平台联动各子系统动作：应急广播系统自动进行播报，消控室、指挥中心信息大屏自动弹出火警信息和现场监控画面，并可实时调取相关场所监控画面，BIM 模型中直观显示火灾路径自动规划，并标识消防设备的具体位置及详细参数信息（见图6）。

5 结语

智能化结合BIM 技术的使用，通过建立三维信息模型，利用软件的可视化、参数化等功能，可直观地展示各类信息。在设计过程中，形象化表述设计思路，通过对整体模型进行分析推敲、反复对比、更新深化，实现精确设计。在施工过程中，可提升楼层净高、优化管道布置，解决管道碰撞问题，减少变更返工，进一步提高施工质量、进度、安全，合理控制造价。在运维过程中，根据现场实际施工、维修更换情况，完成对模型的校对、属性信息导入等完善工作，确保最终提供的模型数据与现场实际情况一致，以便使用单位、物业进行维护 管理。