基于BIM的智慧TOD社区综合管理平台建设研究

许红霞 闫健卓 于涌川

（1.北京工业大学数字社区教育部工程研究中心，北京 100020；2.北京工业大学城市轨道交通北京实验室，北京 100020）

随着现代化城市规模性的发展，综合交通枢纽在提升城市运行速度、营造城市新形象方面发挥重要的作用，以公共交通为导向，集工作、商业、文化、教育、居住等为一体的TOD（transit oriented development）城市综合交通枢纽不断涌现。随着新型基础设施的建设，大数据、云计算、物联网、人工智能等新兴技术助推产、城、人的融合发展，改变了传统的车站集散换乘建设模式，创造功能、景观融入城市的新型智慧综合交通枢纽空间。基于建筑BIM模型，采用“平台+生态”管理策略，多维度收集人员、车辆、交通、设备、业务、商业、服务等数据信息，以实现对TOD城市综合交通枢纽社区的人、车和物进行定位导航及数据交互管理，节约城市用地的同时提升地下枢纽空间品质，完善城市功能，成为新一代生态绿色、站城一体的枢纽建设趋势[1]。

1 智慧TOD社区

综合交通枢纽是集公交、城市轨道交通、铁路等多种交通方式，具备突出的人员、物资集散中转功能，区域性的吸引和辐射作用显著。以公共交通为主导的TOD社区建设会从多个方面助力城市建设、影响人们生活方式，TOD社区有助于改变“一岛独大”城市结构，可构建多中心的城市发展新格局[2]。其高密度集约开发模式，可退让更多绿地和开阔空间，TOD社区依托交通站点的人流聚集效应，可打造高密度商业空间，营造新消费场景。通过引导人们绿色出行，串联多种交通方式，有效提高城市运转效率。

2016年5月，国家发改委印发《关于打造现代综合客运枢纽提高旅客出行质量效率的实施意见》，其中明确要求“充分利用互联网、大数据等现代信息技术，实现信息互联互通和共享共用，打造智慧枢纽”。为了加强地上地下立体式空间功能的合理布局、“交通+商业”的多资源整合和多功能融合，以智慧TOD社区建设为平台，建设融合车流、客流、物流、资金流和信息流的汇聚中心，开放枢纽内各交通方式的相关数据接口，实现数据集成。建立统一的数据管理平台和“站城一体”的应用服务管理平台，拓展手机等终端应用，可实时、动态获取各交通方式站点信息、为人们出行换乘提供最优不间断导向指引，可通过数据分析预测，对突发事件的应急调度、安全疏散做出联动决策，实现TOD社区的统筹控制，有利于发挥城市综合交通枢纽的区域牵引作用，打造宜居、宜业、宜行、宜娱的生活工作、创新创业新空间[3]。

融合数据、人、物、产业为一体的智慧TOD社区建设自底向上包括数据感知、传输与存储，基于BIM社区时空信息融合，构建时空融合信息库。利用泛在网络技术，对社区内的物联设备进行态势感知和监控，对供水、排水、供热、燃气、电梯、供电等设备进行综合管理，以物业管理对象为基础，构建统一存储，打通数据连接。以人为本构建全景便利化服务体系，为小区的居民提供便捷生活服务，构建便捷APP提供生活、物业、周边等多种便捷服务，对小区内的特殊人群进行监控，如老人、外来人等。为物业管理人员提供便捷的巡检、检修等便捷的服务APP，最终衍生出基于新技术、新服务的创新TOD产业生态，并落地实施、开展示范性应用。

2 以BIM模型为基础的TOD社区统一数据管理平台

目前我国已初步形成BIM技术应用标准和政策体系，BIM技术正逐步在全国各城市推广[4]。打造以BIM模型为基础的统一数据管理平台，从TOD社区建设开始，对“人、机、料、法、环”五大要素的信息进行采集和管理，依靠交互、感知、决策、执行和反馈，将信息技术与交通枢纽需求深度融合与集成，实现建设全过程真实环境、数据、行为等透明，推进TOD社区管理智慧化、监控智慧化、服务智慧化。统一数据管理平台建设的主要技术问题是基于TOD社区多层次、多尺度、多源异构数据融合机理研究，具体包括以下两个方面。

（1）TOD社区BIM标准体系的建立和信息化接口标准的统一。

TOD社区建设BIM标准对数据建模技术、协同平台、IT工具、系统优化方法均提出统一的规范要求，能够提升跨阶段、跨专业的信息传递效率，为TOD社区全生命周期中的智慧建造和智慧运维提供保证。国内现行BIM标准尚存在诸多方面需要完善，与欧美国家对BIM标准的普遍研究存在较大差距。

需要解决TOD社区BIM标准体系中，BIM数据基础标准的支持多平台的开放性、BIM应用标准的高效融合建筑、轨道交通两大应用的技术问题。BIM数据基础标准需描述不同平台之间交换信息的格式规范、交换信息的准确定义、信息交换过程的描述，BIM应用标准描述了不同应用的资源需求、行为规范、交付内容及应用指南。

（2）TOD社区建设中BIM和GIS多源异构模型数据的融合。

BIM与GIS在数据模型上采用了不同的几何表达方式和语义信息描述方法[5]，BIM侧重于三维可视化建设设计以及几何语义表达，GIS侧重于利用空间数据库对多源数据的分级组织管理，两者的差异导致模型质量差、语义缺失、坐标系不一致、格式不统一等问题，为综合交通枢纽工程建设信息共享、数据无缝对接带来了困难。因此，需要研究TOD社区工程信息模型与GIS多尺度数据耦合机理，解决BIM与GIS 数据格式转换、数据采集交换、数据集成融合、数据组织管理和数据可视化分析等技术问题。

3 基于BIM的智慧TOD社区综合管理平台

3.1 智慧综合管理平台的建设目标

智慧TOD社区综合管理平台的建设目标需要在感知、数据、算力、应用四个方面达到智能化目标。首先，通过各种智能传感器，采集获取设备运行数据、环境信息数据，实现多传感信息融合。其次，通过记忆、学习、判断、推理等过程不断提高数获取的精度与效率，并通过智能感知实现对知识持续增量的自动获取，具备概念识别、实体发现、属性预测、知识演化建模和关系挖掘能力，形成与TOD社区实体规模一致的多源、多学科和多数据类型的知识图谱。再次，通过数据关联理解与知识挖掘、知识图谱构建与学习、知识演化与推理、智能描述与生成等技术，实现大数据集成、分析、挖掘、推理、演化和利用，构建分析推理引擎。最后，将智能软硬件、智能机器人、智能运载工具、虚拟现实与增强现实、智能终端等应用于安全、交通、物流、商业、办公以及决策等智能化应用场景。智慧TOD社区综合管理平台主要支持智慧管理功能和智慧服务功能的实现。

3.2 智慧管理功能的建设

智慧管理包括智慧空间管理、智慧设备资产管理、智慧人员管理、智慧维保管理、智慧能源管理、智慧商业管理、智慧安防管理、智慧报警应急管理、智慧信息管理。

智慧空间管理：基于BIM对地上、地下空间进行结构化分类，实现每个固定设施设备的空间绑定、移动设备实时跟踪、自动识别每个空间属性、面积、用途、装修状况、环境现状、应用状态。服务与设备维护、人员定位、车辆运行、商业租赁等公共管理。

智慧设备资产管理：对设备的资产信息、维修保养信息、运行状态信息统一管理，建立统一编码体系，实现BIM对设备远程的监控，进行资产自动盘点、维修自动提醒，运行状态的监控。

智慧人员管理：基于BIM空间模型，结合人员识别以及定位系统，实时掌握安保、维修、管理等具体人员的信息、位置、环境条件、工作路线和巡视轨迹。实现岗位管理、绩效管理、就近派员等。

智慧维保管理：基于维保大数据特殊算法，通过平台对设施设备的统一监控，进行设备故障自动定位、现场巡检问题上报和常规保养提醒。系统生成维保导航路径，进行设备维修和保养派单，维修完成后记录和派单状况跟踪。对不同区域洁净程度实施实时监控，运用智能化清洁设备，采用高科技手段提高清洁的劳动效率，降低劳动成本。

智慧能源管理：通过对平台不同空间环境需求参数，实现对枢纽能耗“采集-监测-分析-决策”全面管理。采集的能耗细化为分项能耗，通过BIM绑定每个空间、每项系统，进行分时、分项、分系统、分设备计量。实现用户自动计量、计费、缴费。以大数据分析为基础，评估能耗现状，对系统运行频率进行智能化实时调整，实现节能降耗的目标。

智慧商业管理：通过对区域内客流流线分析，上盖商业分布合理确定商铺的布局；通过对区域内客流与商铺的互动数据，定期优化商业业态；通过对枢纽内所有显示器的统一管理，实现广告招商统一运营维护。通过对空间租赁信息的管理，智慧提醒商铺交租和租赁期满后发布租赁信息；

智慧安防管理：基于国家、企业以及自建信用库实现对进入本区域人员前端身份识别，通过无感式安检系统实现对人员以及车辆安全管理。对特定人员和人群实施重点监控，不同监控设备的联动动态跟踪。对商场内的客流密度实时监测，提醒安防人员疏散客流，避免拥挤和踩踏。

智慧报警应急管理：在三维平台上开展火灾、触电等紧急情况的应急演练，指引救灾救火和枢纽人员应急疏散。综合集成设施设备运行故障、安防、防灾等警示信息，自动识别位置、专业，结合报警工况选定合理的报警通知范围、制定合理的安全疏散路径，确保事故在影响最小的前提下解决。当发生紧急情况时，对救援人员、设备、物资的快速、自动化调配，提高救援响应速度。针对不同紧急情况，制定针对性应急方案，基于智慧空间人员管理系统，对位于不同风险区域的人员提供不同的疏散方案。

智慧信息管理：实现国铁、地铁、公交商业等不同运营主体信息的互联互通；实现对专营主体信息的共享；实现对自营及合营主体信息的传输和指令下发；实现枢纽平台信息与外部信息的互换共享。

3.3 智慧服务功能的建设

智慧服务包括智慧交通服务、智慧停车服务、智慧消费服务、智慧物流服务、智慧环境服务、智慧生态服务。

智慧交通服务：外来客户远程感知，基于预测客流量制定对内、对外制定相应交通组织方案；区域周边交通流量监控以及智能调配，对近距离交通提供实时交通导引建议；基于智慧定位及标识系统，为区域内乘客提供摆渡服务或步行导引服务；为区域内无人配送系统提供交通引导服务。

智慧停车服务：停车场提供自助停、取车服务；查找空置车位：通过实施监控空置车位的数量和三维空间位置，提醒进场车辆查找空置车位。反向寻找车辆，通过三维空间定位，指引车主寻找车位，提供代客全自动停、取车服务。

智慧物流服务：区域内物流共享系统，区域外物流对接的接收、分拣、寄收运输。区域内物流无人配送系统，实现办公区内购物10 min内到手。通过与区域内商业高度融合，实现区域内商业链系统自循环。

智慧消费服务：无感消费，顾客自行选购商品，柜台自动结算，顾客无感支付，打造的体验式消费新业态；无等候购物，通过物流与商业需求对接，实现域内购物快速配送；智能选品，通过大数据实现区域内商业供给侧与盖上顾客需求侧高度吻合，提高商品流转率以及物流运送能力使用率；客户服务系统，基于不同需求客群配套客户服务系统，综合分析的商业策略。

智能环境服务：针对不同区域、不同人员密度对环境温度、湿度以及照度的要求，自动调节；环境区域导航服务，为人员提供自助的环境地块导航。

智能生态服务：基于海绵城市技术实现区域内绿化成果与设计初衷吻合、水资源平衡满足绿色建筑标准、防排涝满足城市景观以及实际功能需求；基于可透光太阳能板发电技术实现室内空间合理照度、室内光环境舒适、温湿度合理的前提下实现太阳能利用；基于植物光谱及滴灌技术实现地下绿色生态系统，对区域内各类植物实现全天候养护。

4 结语

在新型城市高质量发展浪潮的推动下，TOD发展迅速，智慧TOD社区作为产城融合基本单元，借助“空间载体、数据赋能”构建城市数字底座。本文以BIM模型信息流为基础，对智慧TOD社区综合管理平台建设进行了研究，通过BIM和新兴信息技术相融合，构建统一数据管理平台，实现TOD社区建设全方位、全要素、全过程的数据融合共享和信息集成统一，通过提供全面智慧管理和智慧服务的综合应用平台，实现TOD社区建设全生命周期数字化、精细化、智能化管理。