基于BIM技術(shù)的體育場館建筑運(yùn)維平臺的開發(fā)與應(yīng)用

彭昕

（湖南省建筑工程集團(tuán)有限公司）

1 BIM運(yùn)維概述

BIM(Building Information Modeling，即建筑信息模型）是以建筑工程的各相關(guān)信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用數(shù)字信息仿真模擬建筑工程的真實(shí)信息，通過三維建筑模型，實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)、工程管理、運(yùn)維管理等功能。

BIM技術(shù)在體育建筑中的應(yīng)用早有先例，如杭州奧體中心主體育場、西安體育中心一場兩館[1]等，上述例子主要集中于設(shè)計(jì)和施工階段，旨在解決方案選擇、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工、進(jìn)度成本管控等問題，鮮有涉及BIM運(yùn)維領(lǐng)域的應(yīng)用。

基于BIM技術(shù)的運(yùn)維平臺通過建立準(zhǔn)確、完整以及可視化的數(shù)據(jù)模型，極大地簡化了建筑的運(yùn)維管理，實(shí)現(xiàn)效率提升、流程縮短和成本節(jié)約，并為未來智慧城市的發(fā)展提供先決條件。目前，BIM技術(shù)在大型公共建筑、醫(yī)療建筑及橋梁隧道等工程的運(yùn)營中，有效解決了設(shè)備維護(hù)、能源控制等問題。由此，將BIM技術(shù)引入體育建筑的運(yùn)行維護(hù)中，實(shí)現(xiàn)大型體育建筑舒適、高效、節(jié)能運(yùn)營，具有廣闊前景。

2 基于BIM的場館運(yùn)維

大型體育場館具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多樣及設(shè)備繁雜的固有特點(diǎn)，同時(shí)，還具有賽事期間人流量大、設(shè)備物料高負(fù)荷運(yùn)行，平常時(shí)段人流量低、設(shè)備負(fù)荷需求低的峰谷特性。目前，體育場館運(yùn)維智能化程度低，各個(gè)子系統(tǒng)孤島運(yùn)行，竣工資料標(biāo)準(zhǔn)不一、信息不全，運(yùn)營維護(hù)主觀隨意性大、效率低下。

將BIM技術(shù)引入體育場館的運(yùn)營管理中，通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的整合應(yīng)用，以BIM模型為載體，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)維階段的協(xié)同存儲與無損傳遞，可有效解決傳統(tǒng)運(yùn)維管理與前期的“信息斷流”和運(yùn)維各子系統(tǒng)之間的“信息孤島”問題，提升場館建筑的管理品質(zhì)和綜合服務(wù)能力。

本文以耒陽市某體育館綜合運(yùn)維平臺為例，總結(jié)了基于BIM技術(shù)的場館類建筑運(yùn)維平臺的設(shè)計(jì)及應(yīng)用要點(diǎn)。

3 體育場館運(yùn)營管理案例分析

本項(xiàng)目從智能化深化設(shè)計(jì)階段引入BIM技術(shù)，圍繞設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營展開一體化實(shí)施，最終通過基于BIM的場館綜合運(yùn)營平臺統(tǒng)一軟硬件功能，實(shí)現(xiàn)功能集成。

3.1 平臺構(gòu)架

體育館綜合運(yùn)營平臺基于BIM+GIS（地理信息系統(tǒng)）+IBMS（智能建筑管理系統(tǒng)）+FM（設(shè)備、設(shè)施資產(chǎn)管理）體系框架設(shè)計(jì)，通過兼容、嵌套2種方式，集成智能樓宇自控系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)、售票及道閘控制系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)平臺總覽、能耗管理及設(shè)備設(shè)施等十大業(yè)務(wù)功能，并開發(fā)物業(yè)運(yùn)維移動(dòng)端口，為物業(yè)運(yùn)維提供多維度一體管控平臺，如圖1所示。

3.2 平臺特點(diǎn)

新設(shè)計(jì)的體育館綜合運(yùn)營平臺相對于傳統(tǒng)物業(yè)管理來說主要實(shí)現(xiàn)了以下4大創(chuàng)新。

3.2.1 可視化空間管理

平臺通過BIM模型實(shí)現(xiàn)建筑空間的三維查看，統(tǒng)籌管理場館各功能房間的分布、使用狀態(tài)和設(shè)備情況。

通過模型與門禁系統(tǒng)、設(shè)備設(shè)施系統(tǒng)、場地租借、智能停車等系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，可三維顯示場館室內(nèi)外區(qū)域分布，各房間的溫濕度、二氧化碳濃度、空調(diào)啟停等信息，功能用房租用情況，以及車位空閑等情況。

通過本平臺，來訪者可快速定位目的房間，工作人員可迅速了解室內(nèi)環(huán)境，運(yùn)營人員可直觀查詢場地租用、器械配置等情況，停車者可三維查找車位、反向?qū)ぼ?，如圖2所示。

圖2 空間管理界面展示

3.2.2 信息化設(shè)備設(shè)施管理

借助集成平臺實(shí)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施管理，主要包括設(shè)備設(shè)計(jì)、施工階段的信息管理，設(shè)備運(yùn)行階段的數(shù)據(jù)管理2方面。

通過平臺，在模型的設(shè)備構(gòu)件中掛接設(shè)計(jì)參數(shù)、施工安裝及廠家信息等信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工全過程的數(shù)字化交付，改變傳統(tǒng)設(shè)備設(shè)施數(shù)據(jù)管理錯(cuò)漏遺失、難以追溯等問題，實(shí)現(xiàn)責(zé)任到人、有跡可循的精細(xì)化管理。

圖1 體育館綜合運(yùn)營平臺功能框架圖

在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，平臺通過物聯(lián)網(wǎng)末端提取水、空調(diào)、照明等系統(tǒng)的實(shí)時(shí)參數(shù)，形成場館運(yùn)行數(shù)據(jù)庫。平臺支持建筑整體、單專業(yè)、系統(tǒng)、樓層及單設(shè)備的多層級參數(shù)查看，通過能源換算形成建筑能耗數(shù)據(jù)，得到運(yùn)營規(guī)律及指標(biāo)限制，優(yōu)化機(jī)電系統(tǒng)的全年起停運(yùn)行、單設(shè)備設(shè)施的啟停運(yùn)行及負(fù)荷狀態(tài)，如圖3所示。

圖3 機(jī)房設(shè)備設(shè)施管理界面展示

3.2.3 定制化賽事運(yùn)營管理

平臺針對體育場館活動(dòng)、賽事需求，定制開發(fā)三維化賽事運(yùn)營管理功能，包括場館租借、活動(dòng)售票和場景控制等功能。

平臺可統(tǒng)計(jì)賽事、匯演、體育用房的租借時(shí)間以及場次，合理安排活動(dòng)周期，也可查詢指定條件下某場地的租借及器械情況，從而提高運(yùn)營效率。

在主籃球賽場開發(fā)三維售票功能，從票務(wù)系統(tǒng)中提取售票信息掛接模型，可在模型中查看座位數(shù)、售票數(shù)、銷售率等數(shù)據(jù)，也可通過色塊查看售票座位分布及單個(gè)座位銷售狀態(tài)等，最終通過大數(shù)據(jù)分析優(yōu)化票價(jià)定制、區(qū)域劃分。

此外，開發(fā)場景管理功能，平臺集成燈光、空調(diào)、閘機(jī)、廣播等多系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)末端，根據(jù)管理要求預(yù)制不同調(diào)控模式，實(shí)現(xiàn)比賽、文藝公演、平時(shí)等多場景室內(nèi)溫、聲、光環(huán)境的一鍵切換，通過模式化管理，提升運(yùn)營品質(zhì)，如圖4所示。

3.2.4 多維度公共安全管理

圖4 賽事票務(wù)管理界面展示

本體育場館包含運(yùn)動(dòng)員用房、新聞媒體室、運(yùn)營辦公室等眾多功能分區(qū)，而大型公眾活動(dòng)期間人員繁雜、人流量大，需同時(shí)保障管理運(yùn)營高效及公眾人身安全。

活動(dòng)前期，平臺提取場館出入口閘機(jī)數(shù)據(jù)，對單位時(shí)間的進(jìn)出人數(shù)進(jìn)行分析，當(dāng)場館人流密度超過規(guī)定限值時(shí)平臺預(yù)警，及時(shí)調(diào)整閘機(jī)數(shù)量或開閉時(shí)間，從而消除隱患。

活動(dòng)期間，平臺集成視頻監(jiān)控、入侵報(bào)警、門禁控制等子系統(tǒng)，通過匯總界面快速響應(yīng)各類預(yù)警信息并可遠(yuǎn)程查看報(bào)警現(xiàn)場情況，實(shí)現(xiàn)多重安全防范保障。

活動(dòng)后期，為預(yù)防踩踏等突發(fā)事件，將應(yīng)急預(yù)案的流程及設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制與三維地圖結(jié)合并內(nèi)置到平臺模型中，通過場館內(nèi)終端設(shè)備演示三維模型各區(qū)域人員疏散路徑，多維度保障公共安全，如圖5所示。

圖5 緊急疏散管理界面展示

4 場館BIM運(yùn)維優(yōu)勢

1）提高場館現(xiàn)有系統(tǒng)應(yīng)用水平、軟硬件搭配挖掘價(jià)值

體育館綜合運(yùn)營平臺集成各智能化系統(tǒng)，開發(fā)跨系統(tǒng)的交互功能，實(shí)現(xiàn)場館運(yùn)維的聯(lián)動(dòng)控制，對運(yùn)行關(guān)鍵指標(biāo)智能化分析，進(jìn)而優(yōu)化系統(tǒng)控制參數(shù)。在不增加硬件投資的基礎(chǔ)上，滿足高品質(zhì)、低能耗的運(yùn)行需求。

2）強(qiáng)化體育場館運(yùn)營管控能力，創(chuàng)新管理模式

體育館綜合運(yùn)營平臺結(jié)合賽事管理需求，定制開發(fā)賽事管理功能。該功能通過BIM模型統(tǒng)一業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)，以信息協(xié)同的工作模式做到責(zé)權(quán)分明、任務(wù)到人，有效提高場館運(yùn)營效率，降低對工作人員的專業(yè)要求，創(chuàng)新業(yè)內(nèi)信息化管理模式。

3）實(shí)現(xiàn)場館數(shù)字化交付及運(yùn)營，助力智慧城市戰(zhàn)略實(shí)施

本體育館以BIM模型為基礎(chǔ)，掛接設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營全流程的信息，高度集成智能化子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目整體數(shù)字化交付及運(yùn)營，樹立我國體育場館全新交付、運(yùn)營模式，為國家智慧城市的戰(zhàn)略發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

5 下階段工作方向

5.1 數(shù)據(jù)集成的標(biāo)準(zhǔn)化模式

運(yùn)維平臺涉及的標(biāo)準(zhǔn)化工作包括2方面：BIM模型標(biāo)準(zhǔn)化及物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)化。目前，通用的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)有IFC、COBie和OmniClass，分別由國際協(xié)作聯(lián)盟（IAI）、美國BIM標(biāo)準(zhǔn)和OmniClass編委會制定，但我國缺少此類標(biāo)準(zhǔn)與建筑業(yè)實(shí)際情況的應(yīng)用研究。下階段將在本場館模型輕量化的基礎(chǔ)上固化成果，形成系統(tǒng)劃分、設(shè)備命名和輕量化處理等標(biāo)準(zhǔn)化建模手冊，保障BIM模型在不同階段的適用性，以便模型與集成平臺順利對接。物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)化則應(yīng)綜合考慮，選擇通用性強(qiáng)的協(xié)議接口，完善軟硬件協(xié)同應(yīng)用模式。

5.2 數(shù)據(jù)監(jiān)測與動(dòng)態(tài)評價(jià)

體育場館綜合運(yùn)營平臺可實(shí)時(shí)監(jiān)測、儲存過程數(shù)據(jù)，形成智能建筑數(shù)據(jù)庫。下階段將運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立數(shù)學(xué)模型，對建筑全年能耗、設(shè)備啟停、故障概率、使用需求、場景設(shè)置及人流疏散等情況統(tǒng)籌分析，實(shí)現(xiàn)建筑運(yùn)維的自動(dòng)預(yù)警和動(dòng)態(tài)糾偏。

6 結(jié)語

自2014年，國家提出智慧城市的總構(gòu)想，作為城市的重要組成部分，建筑的數(shù)字化交付和信息化運(yùn)營是不可或缺的基礎(chǔ)。本項(xiàng)目中，體育場館運(yùn)維探索將為BIM技術(shù)在運(yùn)維階段的綜合應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為大型公共建筑全生命周期的信息化建設(shè)提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，最終助力智慧城市的全面實(shí)現(xiàn)。