基于BIM-SIM的建筑电气系统管理设计—以南庄看守所自备电房工程为例

陈伟标

广东创辉电力工程有限公司，广东 佛山 528000

0 引言

在建筑工程施工项目的整个生命周期内，作为供所有的项目参与人员对项目进程涉及的各类相关信息进行创设、交换、管理以及控制等一系列操作的一种新模式，BIM可通过可视化大数据强化设施设备与系统的管理。然而，目前BIM在建筑电气领域有一定的应用瓶颈，如暖通设计不足，电气族库尚不完善，无法实现对建筑电气综合性与复杂性的良好体现。对此，文章进行基于BIM-SIM的建筑电气系统管理方案设计，通过BIM与SIM的信息集成优化建筑电气系统管理方式。

1 建筑电气系统BIM-SIM建模思路

SIM是对电气、能源及通信等连接系统的数字化表达[1]，其改变了系统与相关设施设备管理的固有形式。为了实现对建筑电气系统中各种设备之间逻辑关系的可视化管理，文章基于SIM的基本设计理念，与BIM建模规范[2]相结合，按以下思路对系统设备与设备关系建模。

（1）构建建筑电气系统中各种设备的三维BIM模型。模型的构建程度必须足够细化，涵盖所有电气设备组件，使其能够将各个电气设备组件的位置清楚地显示出来。

（2）在SIM的代表性软件Dynamic Asset Documentation（DAD）中，构建一个能够表示建筑电气系统中各种设备间连接关系及其系统布局的全设备虚拟模型。

（3）通过BIM与DAD两类模型各组数据之间唯一连接的建立，实现对BIM与SIM模型的集成。BIM-SIM模型构建与集成流程示意图如图1所示。

图1 BIM-SIM模型构建与集成流程图

2 建筑电气系统BIM-SIM集成管理方案设计

在基于BIM-ISM进行建筑电气系统管理时，可在设计、施工及调试使用等各环节对设备信息进行实时记录，这既能确保资产所有者的利益，又能增强生产力与数据完整性[3]。

2.1 数据对接

以对BIM及SIM模型构建工作的有效实施及顺利完成为基础，还要执行另外一项任务，即建设包含各类相关数据在内的数据库。在正式处理这一工作时，应当赋予设备定义中的设备ID一个重要职能，即让其作为外键，将对BIM与SIM数据库进行连接的作用有效地发挥出来。基于对设备唯一ID的识别，可在数据层面实现BIM Revit与SIM DAD之间的彼此访问。BIM设备模型唯一ID以及对应的DAD名称如表1所示，Revit编码是该集成中设备模型的唯一ID。

表1 BIM设备模型ID与对应DAD名称

2.2 软件集成

BIM与SIM两者之间各类信息的有效集成以软件Revit同DAD的集成为其主要表现形式。以集成广度为划分依据，基于BIM这一核心的软件集成方案如下[4]。

方案一：进行接口层面的集成。其是指针对两个类型与功能有所差异的系统或模块，在它们的接口部位进行集成，使两者无障碍建立连接，用以传递BIM模型中涉及的建筑数据及相关信息。但是，由于软件的开放程度存在不同，这会对它们的集成产生一定影响，在信息的传递过程中，虽然有一些可以实现两个软件之间信息的双向传递，但仍有一些仅能够实现某一软件对另一软件的单向访问，另一软件对该软件的反向访问则无法完成。

方案二：进行系统层面的集成。出于对BIM信息系统的构建，对先前多个彼此与彼此之间存在相互独立、互不影响关系的软件进行组合，让它们集成到一起，建立相互间的联系。之后将集成的深度作为参考因素，达到从界面层次上进行有效集成的目的，进而达到对数据集成的目的。全部软件模型涉及的建筑信息在同一模型中存储，全部的软件对同一数据库进行共享，如此一来，可以形成强大的信息集成与协调管理平台。

在实际工作中，以BIM-SIM为基础的建筑电气系统管理应将集成使用环境作为依据，有选择性地应用上述两种软件集成方案。

3 南庄看守所自备电房工程案例研究

佛山市公安局禅城分局看守所位于南庄镇广明高速以南、魁奇西路以北的新建电房报装用电，包装容量为3 200 kVA，安装2台1 600 kVA配变。电房所处位置为办公楼首层，用电性质为非工业用电，收取一般工商业电价。主要用电负荷性质为三级，部分电负荷性质为二级。该自备电房有很多高压柜、变压器、低压柜与低压密集铜母线等设备，涉及线缆错综复杂，需要进行有效的运营维护管理。为了实践BIM-SIM集成模型在建筑电气系统管理方面的应用，拟在南庄看守所自备电房实施以BIM-SIM为基础的建筑电气系统设备全生命周期管理模式，集成开发自备电房电气模型，以此实现在整个南庄看守所自备电房项目工程施工与运行生命周期内的模型设计与优化、信息的可视化施工及运营管理等的应用。此处就其设计模式的优化与信息的可视化施工进行分析。

3.1 模型设计与优化

在进行设计的过程中，BIM-ISM工程设计人员根据南庄看守所自备电房工程施工图纸，进行BIM及SIM两个重要模型的针对性构建，在完成对它们对应的数据模型（库）的建立工作之后，进一步识别各相应对象的ID，在此基础上实现对BIM及SIM数据模型（库）的连接。由于DAD软件开发人员在事前已经将对DAD对象路径进行调用的脚本及对其对象ID进行检索的脚本提供给相关作业人员，故在它们的支持下，可以实现与BIM模型之间的信息传递。

全部的图纸均对一个已经建成的数据库进行共享，若某一系统块有修改方面的需求，可以直接计入数据库执行修改操作，这能够在很大程度上提高效率。系统会对每一个修改进行自动记录，如此一来，工程可以实现对极具完整性的历史记录的一一查询，并就当前与历史设计版本进行对比分析。该功能实现了对全部修改记录的自动、实时存档，同时，为相关作业人员提供对历史版本的查询服务。综合而言，新设计可以在较大程度上为项目各参与方提交设计反馈信息、接收模型信息与数据更新提供便利，为工作的顺利进行奠定良好的基础。

3.2 信息可视化施工

当设计理念被真正投入施工作业中时，BIM-SIM这一设计好的数字化模型便会由项目所涉及的每一个参与方，如采购方、施工方等接收与查看。BIM工具与DAD在BIM-SIM模型中进行等待安装的设备采购清单、设备与设备之间的连接方式等采购及施工等信息的封装。基于BIM设备的可视化处理，项目经理与相关人员能够对所有信息（如其具体的安装位置与方式、不同设备之间所采用的实际接口方式等）有一个清楚的把握。

在整个施工阶段，一旦BIM-SIM出现问题，用户可以随时将这些问题通过信息请求（Requests for Information,RFIs）的方式提交给设计人员，让他们针对出现的问题进行优化，反馈解决方案。在RFIs发出与反馈的整个过程中，设计模型也会有或多或少的变化，这一改变直到整个项目建设完毕而竣工时停止，相对应地，竣工信息同样会反馈到BIM-SIM模型中，保证以竣工信息为基础所发布的运营模型与运营现场的实际信息的一致性。

4 结束语

当前，建筑电气系统管理有不少问题存在，文章提出了基于BIM-SIM的建筑电气系统管理方案，相较而言，此方案实现了对建筑电气系统信息存储库的建立，可以为信息的精确性提供保证。另外，其实用性亦有保证，可实现对建筑电气系统中各种设备与设备间逻辑关系的有效管理。但是，由于现阶段以建筑电气系统为面向对象的可视化资料并不多，今后，相关人员应将重点放在对设备3D可视化精度与范围的确立之上，以此达到完整表达电气系统的目的。