物聯(lián)網(wǎng)+BIM在工程運維管理中的應(yīng)用

姜萌

（北京市海淀區(qū) 100858）

0 引言

近些年，隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民物質(zhì)生活水平得到了極大提高，人們已經(jīng)不滿足于基本的溫飽問題，而更加關(guān)注生活質(zhì)量的智能化信息化個性化水平。與此同時，國內(nèi)也新建了很多房地產(chǎn)項目，這些工程的運維管理還處在手動人記、遇到突發(fā)事件不能預(yù)警的被動管理階段。如果我們讓物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與BIM技術(shù)相結(jié)合，在工程建筑的運維管理階段將有著極大的促進(jìn)作用。

1 概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”的核心和基礎(chǔ)仍然是“互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”。

BIM（Building Information Modeling）技術(shù)可以建立完整的、高度集成的建筑工程項目信息化模型，利用三維數(shù)字模型對建筑項目進(jìn)行設(shè)計、施工及運維管理，有效提高建筑的質(zhì)量和使用效率，實現(xiàn)工程項目的全生命周期管理。

在建筑工程全壽命周期中，運行維護(hù)是跨度最長、成本占比比例最大的階段，因此建筑尤其是超高層建筑的運行維護(hù)是十分重要的。但目前，在國內(nèi)BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要應(yīng)用于項目管理，大多數(shù)只是集中在設(shè)計階段和施工階段，還未確實應(yīng)用于建筑的運維階段。

2 物聯(lián)網(wǎng)與BIM相結(jié)合對運維的促進(jìn)作用

BIM是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模型，也是物聯(lián)網(wǎng)的核心和靈魂。BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對于建筑運維來說相輔相成，有了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，運維達(dá)到實時數(shù)據(jù)的收集處理、建筑元素之間的信息交換及通訊，有了BIM技術(shù)，實現(xiàn)了運維管理對象在建筑三維空間中的定位及管理。物聯(lián)網(wǎng)與BIM相結(jié)合對運維的價值，主要有以下幾點：

（1）空間定位各類設(shè)備。BIM系統(tǒng)中給予建筑內(nèi)各類設(shè)施設(shè)備具體的空間位置編碼，實現(xiàn)傳統(tǒng)平面二維編號向三維空間位置編碼的轉(zhuǎn)變，這樣不僅便于查找定位，并且參看也更形象直觀。例如，在規(guī)定地點設(shè)置傳感器，當(dāng)出現(xiàn)火災(zāi)等系列突發(fā)事件時，在BIM模型上快速定位起火點準(zhǔn)確空間位置，并查看火場周邊的疏散通道和消防設(shè)備情況，及時指引現(xiàn)場人員脫困。

（2）實時監(jiān)控遠(yuǎn)程設(shè)備。將眾多功能各異的設(shè)施設(shè)備結(jié)合傳感器等技術(shù)共建管控到統(tǒng)一的建筑管理信息平臺上進(jìn)行實時監(jiān)管。在智能感知設(shè)備的運行狀態(tài)的同時，平臺自動啟動相應(yīng)預(yù)案或由平臺管理員人工方式進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。例如，通過溫度傳感器結(jié)合強(qiáng)電傳感器技術(shù)獲取空調(diào)運行狀態(tài)，檢測是否運行異常，遠(yuǎn)程控制空調(diào)的開啟、關(guān)閉及對合適溫度的調(diào)節(jié)。

（3）可視化各類復(fù)雜情況。在手工業(yè)圖紙化的建筑時代，所有的建筑信息都存在于二維圖紙和各種機(jī)電設(shè)備廠商提供的操作手冊上，一旦我們需要相關(guān)信息，只有派相關(guān)專業(yè)人員在整體圖紙中查找想要的信息，費時費力。之后還需要理解信息、協(xié)商做出合理推測，然后決策，最后到建筑無現(xiàn)場實現(xiàn)最終方案。利用BIM建立一個可視直觀的三維模型，所有數(shù)據(jù)和信息均可精確地從模型里面快速直接調(diào)用。例如，我們需要維修一段水電管線，管線的具體施工位置，再也不用翻閱大量圖紙，都可以通過BIM系統(tǒng)一目了然。

（4）應(yīng)急預(yù)警突發(fā)問題。以往的運維管理都是等到維護(hù)時間或者使用期限到達(dá)后才保養(yǎng)更換，或者是設(shè)備和管線出現(xiàn)了故障后再緊急處理，這樣往往導(dǎo)致財產(chǎn)損失甚至人員傷亡。運用物聯(lián)網(wǎng)與BIM結(jié)合，通過傳感器傳回的數(shù)據(jù)隨時監(jiān)測設(shè)備的使用狀態(tài)，再結(jié)合BIM系統(tǒng)標(biāo)定它的準(zhǔn)確位置，就可以預(yù)判可能發(fā)生的危險。例如：發(fā)現(xiàn)某一區(qū)域主干載荷電流數(shù)值下降，可以推測該區(qū)域部分供電系統(tǒng)出現(xiàn)問題，有可能造成設(shè)備損壞或者消防隱患，需要及時前往處理。

（5）累積分析各類數(shù)據(jù)。近幾年云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得建筑物運營維護(hù)數(shù)據(jù)的積累變得很有價值。不僅可通過對積累的數(shù)據(jù)來分析目前存在的問題和隱患，還可以通過已積累的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實現(xiàn)對未來管理標(biāo)準(zhǔn)、建筑能耗的合理預(yù)測。例如，通過實時監(jiān)控平臺可以獲取電表的運行數(shù)據(jù)，平臺自動對數(shù)據(jù)進(jìn)行累計，再運用大數(shù)據(jù)模型分析，從而有效預(yù)測用戶合理用電量，從而統(tǒng)籌規(guī)劃節(jié)約能源。

3 物聯(lián)網(wǎng)+BIM模式在建筑工程的應(yīng)用案例

我們以中國尊項目為例，淺析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工程運維階段是如何應(yīng)用的。中國尊項目是目前北京地區(qū)在建的最高建筑之一，為CBD地區(qū)地標(biāo)性建筑。建筑樓層共108層，內(nèi)部空間用途各異，項目結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體量巨大，傳統(tǒng)的圖紙化施工、設(shè)施安裝和調(diào)試工作需耗費大量人力和工期時間，必須借助信息化手段，是國內(nèi)第一個利用BIM模型、三維掃描等技術(shù)輔助項目管理，從設(shè)計、施工到運維階段全生命周期的項目。同時在項目運維階段要求實現(xiàn)智能樓宇管理。

BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合使用可以實現(xiàn)上述要求。BIM技術(shù)可以提供整棟樓的3D模型，使建筑結(jié)構(gòu)從平面顯示轉(zhuǎn)為3D顯示，管理員在計算機(jī)屏幕前，可直觀快速查詢樓內(nèi)任意區(qū)域的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)等信息。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感器技術(shù)的融合。智能樓宇中涉及的供電系統(tǒng)、溫濕度、電磁門禁、漏水報警、消防煙感等場景均可以適配對應(yīng)的傳感器，前端出現(xiàn)問題可以通過樓內(nèi)綜合布線系統(tǒng)+計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸，將信息立即傳遞到管理人員的電腦前。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合BIM技術(shù)要應(yīng)用于建筑運維階段，主要解決以下兩個問題：①物聯(lián)網(wǎng)傳感器設(shè)備與BIM模型結(jié)合應(yīng)用。中國尊項目在BIM模型設(shè)計階段，就必須將建筑管線，物聯(lián)網(wǎng)所需的傳感器、安防系統(tǒng)攝像頭等前端設(shè)備安裝位置進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)注，根據(jù)標(biāo)注好的數(shù)據(jù)將傳感器安放到相應(yīng)的位置，指導(dǎo)土建施工及竣工驗收。②BIM數(shù)據(jù)的輕量化處理。項目采用AutodeskRevit軟件進(jìn)行建筑信息建模，AutodeskRevit建模過程非常精準(zhǔn)細(xì)致，但也使得最后生成的BIM模型信息非常龐大，如此巨大的信息量是不能在物業(yè)管理系統(tǒng)里直接使用的，需要進(jìn)行設(shè)計信息輕量化處理，輕量化處理指的就是去除與物聯(lián)網(wǎng)傳感器結(jié)構(gòu)無關(guān)的建筑信息，是對前端傳感器、設(shè)備、狀態(tài)的分類分組模板化處理。比如在進(jìn)行燈光、門禁、空調(diào)等設(shè)備監(jiān)控的時候，沒有必要把房間內(nèi)鋼筋、水管之類考慮進(jìn)去。例如，只需要監(jiān)控15、16兩層樓，也沒有必要把所有的樓層模型都放進(jìn)系統(tǒng)中。工作人員在AutodeskRevit上開發(fā)小插件，分區(qū)域、分專業(yè)的按需分拆導(dǎo)出模型，分拆到100MB或者更小的模型，使得模型能夠在地圖中及時加載并能夠正常拖動。從而轉(zhuǎn)換為樓宇管理系統(tǒng)可以使用的3D電子地圖。

由此可見，BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對于建筑物的運營維護(hù)來說是缺一不可。若沒有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，運營維護(hù)就只有停留在目前靠人到現(xiàn)場簡單操控的階段，無法形成統(tǒng)一的高效的遠(yuǎn)程管理平臺。若沒有BIM技術(shù)，運營維護(hù)就無法跟建筑物相關(guān)聯(lián)，無法在可視三維空間中準(zhǔn)確定位，無法對周邊環(huán)境和狀況進(jìn)行綜合考慮?；贐IM核心的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，不但能為建筑物實現(xiàn)三維可視化的信息模型管理，而且為建筑物的所有組件和設(shè)備賦予了感知能力和生命力，從而將建筑物的運行維護(hù)提升到智慧建筑的全新高度。BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是相輔相成，兩者的緊密結(jié)合將為建筑物的運營維護(hù)帶來一次全面的信息革命。