BIM技术在公共建筑运维中的应用

岑桂龙

建筑信息模型（BuildingInformation Modeling，BIM）技术在建筑工程中的应用大都集中在建筑的设计及施工阶段，对建筑的运营维护则很少见。但随着建筑理念的转变，我国建筑行业开始由“重建设轻管理”逐渐向“建筑与管理并重”的发展思路转型，在此背景下，建筑运维成本较高、周期较长的缺点直接暴露出来。在公共建筑运维中引入BIM 技术能够充分利用建筑信息模型具有的信息集成共享、协同管理等功能有效解决此类问题，从而实现对公共建筑运维的高效管理。

1 BIM 技术概述

BIM 最初由美国乔治亚理工大学的Chuck Eastman 博士提出，是一种利用开放性的行业标准，在建筑项目全寿命周期内对建筑的物理特性及功能进行数字化表现的技术。其目标是为建筑项目决策提供数据方面的支撑，从而达到实现建筑项目价值的目的。而国内依据建筑行业标准将BIM 定义为一种完整且协调的建筑信息数据组织，这些数据信息依照开放式的工业标准来描述建筑设施所具有的各种功能特点以及建筑生命周期内的信息。

建筑工程中采用BIM 技术完成了建筑工程设计由传统的2 D 建筑模型向3 D建筑模型的转变，并且随着科技的发展，未来建筑模型还会向着进度信息以及成本信息模型方向发展。建筑模型之所以能够实现这种进化，主要得益于BIM 技术具有一个全寿命周期的数据库，它可以利用参数化建模以及交互性操作来实现数据库的优化。

2 BIM 技术在公共建筑运维中的应用价值

2.1 运维管理可视化

将BIM 技术应用于公共建筑的运营管理中可以为其提供可视化的操作管理平台，使得管理人员能够更加直观、清晰地掌握公共建筑各个构件的具体情况，提升数据信息的精准度，同时降低了公共建筑运维管理的难度。首先，BIM 技术能够在很大程度上将运维过程中所遇到的较为复杂的问题简单化，不仅大大提升了处理问题的效率，同时也降低了对运维人员的能力要求。其次，BIM 技术还能够将专业人员才能看懂和理解的复杂图纸变得通俗易懂，从而为非建筑相关专业人员进行运维管理提供了便利，有利于提升运维管理的效率。最后，采用BIM技术还能够生成可视化培训体系，使得培训人员更加直观地了解设备的原理和作用。通过展示设备内部结构和模拟不同状态下的效果，能够大大提升人员培训的效果，从而提升运维人员的综合水平。

2.2 数据集成管理与共享

以BIM 技术为基础构建的建筑信息模型能够使用从建筑设计、建筑施工到建筑运维的全生命周期中的数据信息，为公共建筑的运维管理提供数字化信息，实现对数据的实时调用和共享。

首先，BIM 技术能够整合分类公共建筑全生命周期内的数据信息，提供对应的数字化管理功能，更加快捷地添加、修改以及完善数据信息，从而有助于运维的可持续化管理[1]。其次，BIM 技术能够以数字化的形式存储数据，并将所有的数据信息集成于同一个载体，能够实现各个部门之间的顺畅交流，避免出现信息孤岛、信息不对称等问题，提升运维管理的效率。最后，由于BIM 技术集成了公共建筑全生命周期内的数据信息，具有快速查询数据的功能，因而大大提升了建筑中相关图纸、资料的查找效率。

2.3 应急管理决策

随着我国城市化建设进程的不断加快，各种高层建筑在城市中越来越多，这对公共建筑运维管理中的应急管理提出了更高的要求。相较于传统的灾害应急管理，在公共建筑的应急管理模拟与决策方面采用BIM技术具有突出的优势。例如，在公共建筑内发生水管爆裂事件时，如果采用传统的解决方式，需要先通过人工定位来确定管路阀门的所在位置，这会浪费掉宝贵的救援时间；采用BIM 技术则能够在建筑模型上快速、精准地定位出水管爆裂的管线及其阀门所在位置，能够协助相关人员在第一时间采取行动避免灾害的进一步扩大。

此外，BIM 技术除了能够为公共建筑应急管理决策提供数据方面的支撑外，还能够模拟公共建筑发生的灾害事故，同时评估灾害可能造成的损失，有利于制订应急预案。

3 基于BIM 技术的公共建筑运维管理体系

3.1 整体框架

对公共建筑的运营维护是建筑全生命周期内十分重要的一部分，同时也是耗费人力、物力、财力最多的一个阶段。公共建筑运维管理设计，首先应整理和继承建筑设计以及施工时期的数据信息，并收集公共建筑运维期间所生成的各种运维信息。对于这些信息量较大、时间跨度长以及信息格式多样信息的处理，无疑大大增加了公共建筑运维管理的难度，而BIM 技术在公共建筑运维管理中的应用则能够实现信息数据的整理和分析、集成和共享，从而高效处理数据问题[2]。

目前，已经将BIM 技术应用于公共建筑运维管理中的相关系统，并在实际应用中取得良好的效果。例如，基于BIM技术的建筑物能源管理系统等，但由于受限于应用面的问题，并未充分发挥出BIM 技术的全部优势，还造成了一定程度上的资源浪费。本文结合BIM 技术的特点，在充分考虑公共建筑运维管理现状的基础上，设计了基于BIM 技术的公共建筑运维管理体系。

3.2 基础层

基础层作为整个运维管理系统的基础部分，主要由射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）、 传感器、监控设备以及数据采集设备等部分组成，同时也含有处理数据的设备和以太网络，这些设备为子系统之间以及系统和设备之间的互联提供了保障[3]。

为便于传输信息数据，还需要具备功能强大的机房作为支撑，以确保公共建筑在设计、施工以及后期运营维护阶段所生成的各种数据都能够存储至运维管理系统中为后期的运维管理提供方便。基础层应用到的技术主要有电子气路控制（Electric Pneumatic Control，EPC）、RFID、传感器技术以及数据信息采集与处理技术等。

公共建筑运维过程中需要不断更新数据信息，这需要设计基础层的监测节点具备动态化的特点。设计时应按照公共建筑的具体功能需求原则来选择设备、视频监控、温湿度以及气体浓度等监测的参数，并在每个监控节点处安装对应的传感器，以实现对管网运行状态、建筑物内外环境以及人员动态的实时监测。此外，系统还会将采集到的数据信息经网络层上传至数据处理中心，以便筛选和计算有效的数据信息。

3.3 网络层

该系统中的网络层是一个建立在计算机互联网技术上的高速传输通道，能够将基础层所存储的各种数据信息通过串口转传输控制协议/网际协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）模块汇入交换器中，并利用有线网络将数据信息传输至平台层进行分析[4]。网络层主要通过互联网络、移动通信以及局域网络等将计算机网络和系统设备连接在一起，形成一个能够双向互联的网络体系，以便共享系统中的各种软硬件数据资料。

3.4 平台层

平台层是运维管理系统中的数据处理中心，能够挖掘、计算和分析数据信息，并在筛选和共享后最终将数据存储在运维数据库中，以便运维管理人员能随时查询和使用。此外，平台层还能够在公共建筑运维出现故障的情况下协助运维管理人员发现问题，查询和分析设备过往的维修记录以及运行信息，从而快速寻找针对故障的具体解决方案。待故障维修结束后，平台层还可以更新维修数据，确保数据的实时性，为日后的运营维护提供数据支撑。

3.5 应用层

该系统中的应用层主要是满足公共建筑运维管理人员的一个层级，直接面向公共建筑的运维管理人员。应用层主要有信息录入和信息读取两种模式，为了能够同时实现信息数据的录入和读取功能，在应用层中采用了浏览器/服务器（Brower/Server，B/S）的运行模式[5]。这是一种在客户端/服务器（Client/Server，C/S）模式基础上的优化模式，能够实现在网页的界面中操作运维管理系统。

使用B/S 模式运行应用层，还能够减轻客户端的计算机负荷，降低运维系统的工作量，保证数据信息的安全。此外，通过设定运维管理人员权限层级还可以使级别不同的人员访问不同的应用层，并能够在不同的地点使用不同的接入方式来访问和操作应用层。

4 基于BIM 技术的公共建筑运维管理应用案例

本文以辽宁省沈阳市金秋医院为例，在全面分析该医院建筑运维管理需求的基础上，采用BIM 技术构建建筑运维管理系统，实现对医院信息数据传递、医疗设施运维、诊疗与科研的一体化管理，从而将该医院打造为集管理、技术、服务与环境于一体的综合性医疗平台[6]。

金秋医院的运维管理系统采用BIM技术集成信息设备、安全防范以及医疗信息等，能构建起一个综合化的运维管理系统，帮助医院整合和协调各种资源，确保医院高效运转。

4.1 建立BIM 模型

本文采用Revit 软件建立金秋医院的模型，并在此基础上整合建筑、结构、空调消防等设施，从而最终形成医院的整体模型。

4.2 设备编码

结合医院建筑的具体空间位置信息对建筑模型内的设备进行编码，以实现在BIM 模型中对设备进行快速搜索和定位。通常来讲，每一个设备都会对应一个唯一的编码信息，以建立设备和信息之间的映射关系，实现医院设备与BIM模型间的联动关系，最终完成各个设备的快速定位[7]。

金秋医院的门诊楼2 层叫号机编码方式如表1 所示。由表1 可以看出，采用统一的设备编码来构建具有层次的逻辑拓扑结构，可以实现对医院设备的实时追踪。

表1 金秋医院门诊楼2 层叫号机编码表

4.3 运维管理系统框架

4.3.1 平台层

第一，信息设施。有线电视、卫星电视、室内移动通信覆盖、电梯五方对讲、多媒体会议、多媒体信息发布、背景音乐以及紧急广播。第二，安全防范。视频监控、防盗报警、门禁系统、电子巡更、停车场管理、内部无线对讲以及人脸识别等。第三，医疗信息化。排队叫号、病床呼叫、手术示教、远程教学与会诊、重症加强护理病房（Intensive Care Unit，ICU）探视、RFID 婴儿防盗、医疗废物管理以及无线输液等。第四，建筑设备。计量与能耗监测、楼宇设备控制、设备定位一级智能照明等。

4.3.2 应用层

应用层包括医疗信息监控、后勤运维管理、运营能耗管理及应急指挥。医疗信息监控系统能够实时监控医院所有医疗设备及系统数据；后勤运维管理指的是对医院医护人员以及患者在物资供应、医疗垃圾分类处理等方面的综合管理；运营能耗管理可以实现对医院能源消耗的智能化和自动化管理，大大降低能源开支；在医院出现重大危险事故，如火灾、医疗事故等情况下，可以利用应急指挥系统进行及时、有效的管理。

4.3.3 网络层

网络层主要负责整个系统的数据信息传输工作，包括布置医院内各种数据线、搭建计算机网络系统以及构建内部电话与外部电话的网络。

4.3.4 基础层

基础层是整个系统得以正常运行的前提和保障，主要包括建设计算机机房、安装计算机设备及管理网络设施等内容。

5 结语

基于BIM 技术的公共建筑运维管理系统，在为人员提供一个健康、舒适工作环境的同时，还能够提升公共建筑运营维护的效率。目前，BIM 技术的应用主要集中在公共建筑的设计和施工阶段，随着BIM 技术在公共建筑全生命周期内的广泛应用，运维管理方面的应用也必将成为BIM 技术发展的重要方向。