基于BIM技術(shù)的高校數(shù)字校園管理系統(tǒng)所含內(nèi)容研究

宋強(qiáng)

摘要：文中對(duì)高校數(shù)字校園管理系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，提出了高校有對(duì)BIM運(yùn)營(yíng)維護(hù)系統(tǒng)的定制化需求。研究了基于BIM技術(shù)的高校數(shù)字校園管理系統(tǒng)所包含的內(nèi)容，含3D展示系統(tǒng)、信息查詢功能、設(shè)施運(yùn)行與維護(hù)管理、安防管理和地下管網(wǎng)。對(duì)今后基于BIM技術(shù)的高校數(shù)字校園管理系統(tǒng)的研發(fā)打下一定的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：BIM；高校；數(shù)字校園；管理系統(tǒng)

一、高校數(shù)字校園管理系統(tǒng)的定制化

（一）高校數(shù)字校園管理系統(tǒng)的特點(diǎn)

1、功能綜合化。高校建筑包含教學(xué)、科研、行政、生活、運(yùn)動(dòng)等諸多功能。傳統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)系統(tǒng)各自為政，無(wú)法統(tǒng)一并共享不同功能類型建筑間的信息，這直接導(dǎo)致以高校建筑為整體進(jìn)行運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理時(shí)，產(chǎn)生大量信息孤島和壁壘，耗費(fèi)大量人力和時(shí)間且效率低下。

2、設(shè)備智能化。設(shè)備智能化在運(yùn)營(yíng)維護(hù)系統(tǒng)上的表現(xiàn)首先是智能終端的BIM三維表達(dá)。智能化設(shè)備通過(guò)局域網(wǎng)絡(luò)建立與高校建筑BIM平臺(tái)的控制聯(lián)系。一方面智能化設(shè)備將獲取的建筑狀態(tài)信息反饋到BIM運(yùn)營(yíng)維護(hù)系統(tǒng)，另一方面BIM運(yùn)營(yíng)維護(hù)系統(tǒng)將運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理員的指令發(fā)送至智能化設(shè)備，從而形成正向及逆向的信息循環(huán)。

3、聯(lián)動(dòng)共享化。高校建筑的運(yùn)營(yíng)維護(hù)系統(tǒng)將作為各類型建筑的信息集成管理平臺(tái)，其最重要特點(diǎn)便是各類型建筑運(yùn)營(yíng)維護(hù)信息的聯(lián)動(dòng)共享，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)校園的運(yùn)營(yíng)維護(hù)信息集成管理，提高運(yùn)營(yíng)維護(hù)信息的應(yīng)用價(jià)值和管理水平。將各類型建筑的單體運(yùn)營(yíng)維護(hù)信息聯(lián)動(dòng)顯示在校園整體BIM運(yùn)營(yíng)維護(hù)技術(shù)上，方便進(jìn)行單體建筑和整體校園兩個(gè)層級(jí)的可視化展示。同時(shí)，單體建筑也可實(shí)時(shí)獲取其它建筑或校園整體的運(yùn)營(yíng)維護(hù)數(shù)據(jù)內(nèi)容。

（二）高校建筑對(duì)BIM運(yùn)營(yíng)維護(hù)系統(tǒng)的定制化需求

1、基于動(dòng)態(tài)可視化的人機(jī)操作?；趧?dòng)態(tài)可視化的人機(jī)操作不僅可以通過(guò)友善的人機(jī)交互界面方便快速學(xué)習(xí)掌握，還可以通過(guò)直觀、動(dòng)態(tài)的信息可視化方式展示高校建筑的整體運(yùn)營(yíng)維護(hù)信息。

2、基于信息實(shí)時(shí)化的交互反饋。第一步是及時(shí)更新BIM運(yùn)營(yíng)維護(hù)系統(tǒng)，高校建筑會(huì)隨著使用功能變化等因素產(chǎn)生和原先交付的BIM運(yùn)營(yíng)維護(hù)系統(tǒng)相出入的地方。通過(guò)逆向方法或者傳統(tǒng)更新等方式，應(yīng)定期按運(yùn)營(yíng)維護(hù)規(guī)定修正原始BIM運(yùn)營(yíng)維護(hù)系統(tǒng)，使其始終與建筑變化保持同步。第二步是結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，諸如RFID、電子標(biāo)簽、二維碼等，將BIM模型代表的信息和現(xiàn)實(shí)構(gòu)件代表的物體相結(jié)合，從而可以實(shí)現(xiàn)在虛擬數(shù)字場(chǎng)景中以虛擬現(xiàn)實(shí)方式對(duì)真實(shí)世界的建筑、設(shè)備、構(gòu)件等進(jìn)行管理與控制。

3、基于功能集成化的數(shù)據(jù)管控?；诠δ芗苫臄?shù)據(jù)管控首先要確定運(yùn)營(yíng)維護(hù)信息的權(quán)責(zé)歸屬。通過(guò)軟件平臺(tái)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)定運(yùn)營(yíng)維護(hù)信息的創(chuàng)建、集成、修改、應(yīng)用、反饋等信息動(dòng)作的權(quán)限和責(zé)任人，有助于針對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)管控的多方協(xié)調(diào)。

二、平臺(tái)主要系統(tǒng)

（一）展示系統(tǒng)

3D展示系統(tǒng)是通過(guò)利用BIM與GIS平臺(tái)集成的方法，同時(shí)結(jié)合云功能，完成校區(qū)全景、局部、建筑內(nèi)部的多角度全景展示，實(shí)現(xiàn)第一人稱視角漫游、房間定位視角等展示功能。通過(guò)三維可視化漫游功能使得用戶能直觀、方便、快捷地查看校園各個(gè)區(qū)域，在三維的校園里，觀察者可以更加有針對(duì)性的進(jìn)行瀏覽，任意查看目標(biāo)對(duì)象，結(jié)合VR技術(shù)，就使得觀察者對(duì)校園有了更深入地了解。

（二）信息查詢功能

建筑信息查詢是對(duì)三維場(chǎng)景中校園內(nèi)的教學(xué)樓、辦公樓、圖書館、體育場(chǎng)等建筑物信息進(jìn)行的分類管理。點(diǎn)擊三維場(chǎng)景中的任意一棟建筑，將會(huì)顯示簡(jiǎn)介該建筑物的名稱、功能、分類相關(guān)等信息，方便管理者對(duì)每棟建筑進(jìn)行可視化管理。

三維可視化資產(chǎn)管理實(shí)現(xiàn)校園資產(chǎn)的可視化管理，把資產(chǎn)管理業(yè)務(wù)流程表單化、信息化，通過(guò)系統(tǒng)集成技術(shù)把三維模型和業(yè)務(wù)流程進(jìn)行無(wú)縫集成，資產(chǎn)管理業(yè)務(wù)部門可全程掌握資產(chǎn)的購(gòu)入、使用、維修直到報(bào)廢的全生命周期過(guò)程，從采購(gòu)、使用到維護(hù)，進(jìn)行統(tǒng)一的跟蹤監(jiān)視，提高資產(chǎn)設(shè)備的使用壽命及使用效率，降低學(xué)校的管理和維護(hù)成本。

（三）設(shè)施運(yùn)行與維護(hù)管理系統(tǒng)

高校建筑針對(duì)設(shè)施運(yùn)行與維護(hù)管理在運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段有著眾多特殊需求，因此設(shè)施運(yùn)行與維護(hù)管理不同于一般建筑僅限于空調(diào)、機(jī)電、管線等內(nèi)容，更有專業(yè)科研設(shè)備設(shè)施帶來(lái)的專業(yè)運(yùn)營(yíng)維護(hù)內(nèi)容。

設(shè)施運(yùn)行與維護(hù)管理功能需要BIM可以實(shí)時(shí)反映設(shè)備現(xiàn)狀，即動(dòng)態(tài)過(guò)程，包括其基本的物理尺寸信息、空間位置信息、顏色材質(zhì)信息和技術(shù)參數(shù)等可視化內(nèi)容，還需要按照專業(yè)運(yùn)營(yíng)維護(hù)需求添加諸如負(fù)責(zé)人、維護(hù)周期、運(yùn)行參數(shù)等非可視化內(nèi)容。一旦設(shè)施運(yùn)行出現(xiàn)故障，BIM運(yùn)營(yíng)維護(hù)系統(tǒng)將快速在三維模型中定位其位置，通知所屬負(fù)責(zé)人，并調(diào)檔相應(yīng)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)文件以供決策。日常維護(hù)管理可以依托BIM運(yùn)營(yíng)維護(hù)系統(tǒng)建立良好的制度，從而提高維護(hù)效率和質(zhì)量。

能耗信息是建筑屬性信息的重要組成部分，能耗信息的獲取、處理與表達(dá)是高校建筑能源管理的關(guān)鍵。BIM運(yùn)營(yíng)維護(hù)系統(tǒng)的能源管理不僅應(yīng)包括建筑的耗能情況、可持續(xù)能源獲取情況等數(shù)據(jù)收集，還應(yīng)具有綜合評(píng)估、能耗分析、優(yōu)化調(diào)整等能力。

（四）安防管理系統(tǒng)

1、視頻監(jiān)控管理。通過(guò)將學(xué)?，F(xiàn)有的巡檢點(diǎn)數(shù)據(jù)源的傳輸信號(hào)接人三維系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)巡檢監(jiān)控信息展示方式，將實(shí)時(shí)巡檢信息直觀顯示在三維場(chǎng)景上，如巡檢人員位置、時(shí)間等。避免了傳統(tǒng)巡檢系統(tǒng)，所不具備的空間形態(tài)，使工作人員在三維系統(tǒng)中就能夠總攬全局，觀測(cè)學(xué)校巡檢員狀態(tài)位置，彌補(bǔ)單個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生信息孤島的致命缺陷，破除傳統(tǒng)思維定式，推動(dòng)校園應(yīng)用信息化的創(chuàng)新管理。

2、校園停車管理系統(tǒng)。通過(guò)攝像頭對(duì)停車場(chǎng)車輛進(jìn)出信息管理，如：車輛類型（固定車輛、臨時(shí)車輛）、車主（固定）、進(jìn)出時(shí)間等。同時(shí)可在場(chǎng)景中對(duì)車庫(kù)現(xiàn)有空余車位的分布位置進(jìn)行高亮顯示，在車庫(kù)入口處通過(guò)屏幕高亮思示出所有空余車位及前往空余車位的路線，還可在三維場(chǎng)景中，通過(guò)時(shí)間點(diǎn)任務(wù)、事件控制等多種方式，對(duì)汽車入庫(kù)出庫(kù)一系列動(dòng)作的模擬展示。

3、防火疏散。高校建筑人流相對(duì)集中，因此在人群疏散、火災(zāi)報(bào)警、安防監(jiān)控等方面需要對(duì)BIM提出更高要求。高校建筑的公共安全管理運(yùn)營(yíng)維護(hù)內(nèi)容包括完備的應(yīng)急預(yù)案，保證諸如火災(zāi)等意外事故時(shí)的安全逃生路線的暢通，BIM可以實(shí)現(xiàn)這方面的虛擬演練，通過(guò)模擬方式計(jì)算疏散路徑和時(shí)間，形成系統(tǒng)的災(zāi)害逃生應(yīng)急預(yù)案。同時(shí)煙霧、明火感應(yīng)等消防設(shè)施也應(yīng)接入BIM運(yùn)營(yíng)維護(hù)系統(tǒng)，以便快速發(fā)現(xiàn)火災(zāi)位置，及時(shí)激活相關(guān)設(shè)備進(jìn)行滅火救災(zāi)。消防人員也可根據(jù)BIM運(yùn)營(yíng)維護(hù)系統(tǒng)提供的信息，制定相應(yīng)的救災(zāi)策略并控制相關(guān)設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行。

（五）地下管網(wǎng)系統(tǒng)

基于已完成的內(nèi)外集成、地上地下BIM模型，借助SuperMap三維GIS一體化技術(shù)體系，將BIM模型與傾斜攝影模型、地形、三維管線等多元空間數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)宏觀與微觀相輔相成、室外到室內(nèi)的一體化管理。

在數(shù)據(jù)對(duì)接方面，利用SuperMap GIS提供的BIM導(dǎo)入機(jī)制，以BIM數(shù)據(jù)主流格式IFC、以關(guān)鍵字段“圖元ID”為媒介保證模型與屬性的一一對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)，從BIM軟件到3D GIS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)模型無(wú)縫對(duì)接、屬性無(wú)損集成。

三、結(jié)語(yǔ)

文中僅從理論上對(duì)基于BIM技術(shù)的高校數(shù)字校園管理系統(tǒng)的內(nèi)容組成進(jìn)行研究，尚未進(jìn)行到實(shí)際操作階段。今后將對(duì)BIM模型的創(chuàng)建、數(shù)據(jù)庫(kù)建立、數(shù)據(jù)的掛接和更新等內(nèi)容進(jìn)行研究。