BIM技术在住宅小区智能安防设计中的应用

江苏博森建筑设计有限公司，江苏 无锡 214000

随着当前经济的迅速发展和科技的不断进步，越来越多的城市居民对自身的生活品质有了更高的追求，智能小区应运而生。作为智能小区建设的首要目标，安防系统的建设约占小区智能化建设的70%，对小区管理集成系统的组建具有重要意义[1-2]。智能安防系统由监视系统、门禁系统、电子巡更系统、可视对讲系统、周界报警系统以及停车场管理系统等子系统组成，其具有及时性、稳定性、安全性和易用性等特点，有效提高了小区的安全性。基于上述诸多优点，智能安防系统已经成为当前智能住宅小区设计的热门课题，国内外不少学者对其进行了深入广泛的研究。

焦灵侠[3]通过对系统硬件元件及软件进行筛选与设计，提出了一种防盗式拨号报警应用系统，并通过实际测试证明该系统内部电路简单、操作性强、灵敏度高，具有较强的实际应用性。吴琼等[4]针对传统安防技术的不足，增设了图像传输、图像存储、数据存储以及处理模块，为小区安防系统提供了视频分析，推动了小区的智慧管理进程。邱义等[5]将智能小区安防系统与5G和物联网技术相结合，对安防系统进行了进一步设计与应用分析，增强并完善了小区的安全防范功能。

然而，上述研究大多都是在住宅小区主体结构完成后，针对安防设备与安防体系进行改善与创新，而很少在建筑结构设计过程中将安防体系纳入考虑范畴进行综合设计。基于此，文章将BIM技术引入智能安防设计，通过在设计过程中应用BIM技术，使平面化的安防设计图纸信息化、立体化、可视化，同时模拟安防系统建成后的实际效果，从而在设计阶段对设计成果进行更为系统和完善的评价，并通过方案比选确定一个更为科学合理的设计方案。

1 项目安防设计概况

揽湖上城项目规划用地位于山东省聊城市阳谷县中心地段，黄山路与南环路交汇处，交通便利，地理位置优越。规划建设用地面积为17.86万m2，周边配套设施完善，文化、教育、商业资源丰富。该项目底部一层为商业区和车库，一层以上为小区内部建筑，整个工程为台地式建筑，如图1、图2所示。基于智能住宅小区设计的理念，为了达到高效服务、科学管理的目的，建设方提出在住宅区信息化建设的基础上进行智能安防系统设计。

图1 台地式建筑（鸟瞰）

图2 小区总平图

整个建设项目包括多种功能的建筑。为了顺利完成该项目的信息化设计，并满足当前的硬件要求，该项目信息化设计采取前期拆分，后期再利用链接进行合并的方式完成BIM建模，如图3所示。此外，为了满足减少施工成本、缩减工期、减少变更的需求，安防设计阶段开始利用BIM技术，可以提前发现并解决问题。在项目开工后，信息化安防设计人员进入施工现场，并结合项目实际需求对相关问题进行反馈，提高工作效率。

图3 项目所选的BIM协同方式

2 BIM技术在安防设计中的具体应用

2.1 视频监控系统设计中的应用

视频监控是整个住宅区安全防范系统建设的基础，也是安防系统最关键的子系统，可有效对各区域实行实时监控。该项目设计的视频监控系统总体包括前端IPC（网络监控及录像设备）、信息传输和监控中心三部分。视频监控系统设计的主要功能目标是实现对重点防范建筑出入口、公共区域以及小区周界的监控，图像信息的存储、调用和智能分析等。主监控中心设置在物业服务中心监控机房内，其整体系统架构如图4所示。

图4 视频监控系统架构

利用传统二维图纸进行监控系统的设计是较为抽象的，并难以察觉前端IPC视野内的盲区。因此，在监控点位布置设计阶段，设计人员利用三维漫游软件，在BIM模型中添加前端IPC设备模型，模拟前端设备视角，并通过移动和旋转角度来确定最优监控点位。同时，设计人员通过设定漫游路线模拟重点区域外人侵入、快速移动、人员滞留（徘徊）等需要监控系统自主甄别并报警的情况，以进一步确认监控点位没有盲区。IPC视角模拟和人员监控的示意图如图5所示。通过上述的模拟分析，可以实现在监控系统的设计过程中采用较少的前端IPC监控整个区域，在满足安防设计要求的前提下节约了项目的成本造价。

图5 前端IPC视角模拟和人员监控示意图

2.2 门禁管理系统设计中的应用

门禁系统主要应用在建筑群、各个分区住宅楼及内部商业街的出入区域，以实现出入口的控制和管理。该项目中设计的门禁管理系统是基于无线网络集成管理，单个门禁装置包括IC卡读取设备、电子锁或闸机、集成控制单元、开启按键等一整套设备，所有读取设备通过网关接入无线网络，并最终接入门禁中控PC，从而实现网络远程管理和控制。

在传统项目的设计过程中，由于难以对人员出入住宅的路线进行详尽完善的规划，因而容易对门禁装置的设置有所遗漏。基于此，利用BIM技术进行漫游模拟，合理地设计门禁管理方案，从而实现人员出入的动态监控和实时管理。模拟的结果如图6所示，以A区为例，通过对BIM模型进行漫游模拟可以发现，在1号楼首层入口处未设置闸机，容易造成人员误入。从图6中可以看出，基于模拟结果，在入口处增设门禁系统，有效保证了小区居民的安全，且不会对业主的出行造成影响。通过上述的模拟分析可知，BIM模型结合漫游模拟可以有效避免门禁管理系统设计过程中存在的误差，结合实际项目需求，为其筛选出较为合理的设计方案。

图6 基于门禁系统设计的漫游模拟

2.3 电子巡更系统设计中的应用

该项目首层是对外开发的商业街，人员流动量较大，因此在整体安防系统中需要设置巡更子系统并设计巡更点。在设定巡更点时，需要对巡逻车辆和巡逻人员的巡逻路线进行设计，确保巡逻人员能够对小区内部进行高效巡逻。在此过程中，设计人员利用BIM技术，将初步确认的巡逻路线在三维漫游软件中进行仿真模拟，对巡逻路线进行全面直观的检查和评估，从而确保巡更点设定的合理性和高效性。结合漫游模拟，优化得出的巡更路线如图7所示。从图7中可以看出，通过对巡更点设计方案的修改和优化，最终形成了一个高效、安全、合理的巡更路线，确保了小区内居民以及商家的安全。

图7 优化后的巡更路线示意图

3 结论

随着我国的经济发展，安全问题越来越引起人们的重视，越来越多的住宅小区、公共建筑项目都要进行整体安防系统设计。信息化技术在建筑工程中的不断深入发展，BIM技术所提供的模型将成为数据集成平台，并以此为载体，高效辅助项目安保工作的精细化管控，进一步提升项目安防工作的运转效果和反应能力。文章将BIM技术与智能安防系统设计结合，对比分析了BIM技术参与安防设计的优势，研究了BIM技术在安防设计中的具体应用，并得到如下结论：

（1）在视频监控系统的设计过程中，通过在BIM模型中添加IPC设备，能够准确直观地完成监控设备的设置，且在满足区域监控要求的前提下使用更少的前端IPC，节约了项目的成本造价。（2）在门禁管理系统的应用过程中，相比于传统二维设计，通过对BIM模型实施漫游模拟，可以有效地对住宅小区的门禁系统设计进行查漏补缺，并筛选出较为合理的规划设计方案，从而实现对人员出入的动态监控和实时管理。（3）通过在电子巡更系统中引入BIM技术，可以实现对巡更路线的全过程模拟。通过对巡更路线的综合检测与评估，经优化后形成高效、安全的巡更方案，极大程度上保证了小区居民的出入安全。（4）在建筑设计过程中，将BIM技术与智能安防设计相结合，有利于在其设计过程中提前发现存在的问题，避免了后期的变更，节省了项目的生产成本。此外，运用BIM技术也实现了安防设计图纸的信息化、立体化和可视化，推动了安防设计方式的进步。