BIM、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算在地鐵機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理中的應(yīng)用

張春杰，張碩桐

（1.東軟集團(tuán)股份有限公司，沈陽(yáng)110003；2.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)，沈陽(yáng)110027）

1 引言

在地鐵的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，傳統(tǒng)的地鐵機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)已經(jīng)暴露出了人力資源需求大、系統(tǒng)智能化水平低、應(yīng)急響應(yīng)速度慢等一系列問(wèn)題。如何提升突發(fā)事故應(yīng)急響應(yīng)能力，緩解地鐵線路快速擴(kuò)張、人員流失以及綜合管控等帶來(lái)的壓力，為城市居民提供更為安全、舒適和準(zhǔn)點(diǎn)的服務(wù)，成為現(xiàn)階段地鐵機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理需要深入思考的問(wèn)題。

2 地鐵機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理過(guò)程中存在的問(wèn)題

2.1 發(fā)展速度過(guò)快，人才流失嚴(yán)重

近年來(lái)，越來(lái)越多的城市開始進(jìn)行大規(guī)模的地鐵工程建設(shè)，必然會(huì)對(duì)相關(guān)人才產(chǎn)生極大的需求。即便是加大相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)力度，也無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)滿足相關(guān)行業(yè)對(duì)于人才的需求。在這種情況下，人才培養(yǎng)問(wèn)題以及人才流失問(wèn)題就會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。另外，在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過(guò)程中，人才成本不斷上升，如何在保證安全運(yùn)維的基礎(chǔ)上加強(qiáng)人才成本的控制，也成為地鐵機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理工作亟待解決的問(wèn)題。

2.2 突發(fā)事故應(yīng)急響應(yīng)能力偏低

地鐵是一項(xiàng)利國(guó)利民的民生工程，地鐵的運(yùn)營(yíng)也會(huì)產(chǎn)生極大的人員密度。一旦發(fā)生意外突發(fā)事件，或者系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)性能故障，對(duì)地鐵的安全產(chǎn)生影響，那么就不僅會(huì)造成較大的財(cái)產(chǎn)損失，還會(huì)引起嚴(yán)重的人員傷亡。在地鐵工程建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大，人員密度越來(lái)越高的形勢(shì)下，要想在發(fā)生突發(fā)意外事故、出現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備性能故障的時(shí)候，第一時(shí)間組織人員進(jìn)行有序疏散，對(duì)相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)或者關(guān)閉，對(duì)故障做出快速響應(yīng)，就必須要提升現(xiàn)階段的地鐵機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理水平[1]。

2.3 綜合管控壓力大

與傳統(tǒng)的民用建筑工程相比，地鐵工程的施工特點(diǎn)是站點(diǎn)分散、站點(diǎn)數(shù)量多、房間種類眾多。在地鐵線路級(jí)擴(kuò)張為線網(wǎng)級(jí)的過(guò)程中，地鐵機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理面臨的綜合管控更高、難度更大。在這種情況下，地鐵機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理工作需要思考的是，采取何種措施才能夠迅速掌握所有站點(diǎn)、所有線路的運(yùn)營(yíng)信息；采取各種措施才能夠?qū)Φ罔F各大站點(diǎn)、各大線路的工作進(jìn)行協(xié)調(diào)與管控。

2.4 低碳經(jīng)濟(jì)的影響不可忽視

近年來(lái)，我國(guó)倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展理念，在這種情況下，低碳、環(huán)保、節(jié)能、綠色成為人們?nèi)粘Ｉ钆c工作的追求。但是地鐵工程建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，建設(shè)數(shù)量的增多，直接使得地鐵能耗呈現(xiàn)幾何式增長(zhǎng)。而在地鐵能耗中，尤以牽引能耗以及通風(fēng)空調(diào)能耗最多。目前，無(wú)論是地鐵機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理工作人員，國(guó)家相關(guān)部門均開始進(jìn)行全新技術(shù)、全新工藝的研究，期望通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新來(lái)降低地鐵能耗，響應(yīng)國(guó)家的節(jié)能減排號(hào)召。

2.5 被動(dòng)式或主動(dòng)式維修與保養(yǎng)中的問(wèn)題

與其他建筑工程相比，地鐵建筑的機(jī)電系統(tǒng)更為全面，站點(diǎn)設(shè)備房數(shù)量更多，每一個(gè)站點(diǎn)都存在著大量的設(shè)備設(shè)施和管線。如何對(duì)地鐵機(jī)電設(shè)備進(jìn)行有效的維修與保養(yǎng)，是采用被動(dòng)式的維修保養(yǎng)方式，待到設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)候再維修或者更換，還是采用主動(dòng)式維修保養(yǎng)方式，在設(shè)備沒(méi)有出現(xiàn)故障之前就對(duì)其進(jìn)行定期的維修養(yǎng)護(hù)，需要地鐵機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理人員做出正確的選擇。

另外，我國(guó)主要以主動(dòng)式維護(hù)保養(yǎng)與被動(dòng)式維護(hù)保養(yǎng)相結(jié)合為主。但是，在這種情況下，同樣也存在著很多問(wèn)題。例如，應(yīng)當(dāng)如何控制維護(hù)保養(yǎng)頻率，避免過(guò)度的維護(hù)保養(yǎng)反而使機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)其他的故障與運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

3 BIM、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算在地鐵機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理中的應(yīng)用

3.1 BIM 的應(yīng)用缺陷

BIM 可以貫穿于地鐵工程的整個(gè)建設(shè)過(guò)程，包含地鐵工程的規(guī)劃與設(shè)計(jì)、地鐵工程的設(shè)計(jì)與施工以及地鐵工程的運(yùn)維與管理。但是BIM 技術(shù)的應(yīng)用，也存在著很多缺陷。首先，BIM 急速的應(yīng)用無(wú)法對(duì)運(yùn)維數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集。因?yàn)榈罔F涉及大量的站點(diǎn)與設(shè)備種類，并且這些站點(diǎn)比較分散、設(shè)備分布非常廣泛、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間非常長(zhǎng)，所以地鐵運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。受到技術(shù)的局限，單純使用BIM 技術(shù)，很難進(jìn)行地鐵運(yùn)維數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集。而如果依靠人工進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的搜集，在將這些數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中，那么工作人員面臨的工作量將無(wú)法想象。其次，BIM 無(wú)法對(duì)運(yùn)維對(duì)象與站點(diǎn)內(nèi)的實(shí)際空間進(jìn)行精準(zhǔn)的定位。雖然BIM 可以將各站點(diǎn)內(nèi)的對(duì)象通過(guò)三維模型直觀而清晰地展現(xiàn)給用戶，但是BIM 所使用的空間模型為既定模型，模型中的設(shè)備與實(shí)際設(shè)備設(shè)施存在著一定的差異，只有輸入設(shè)備的參數(shù)信息，才能夠在既定模型中精準(zhǔn)地找到與實(shí)際設(shè)備設(shè)施相匹配的對(duì)象。最后，BIM 技術(shù)對(duì)于相關(guān)硬件的要求十分苛刻，但是其運(yùn)行速度卻不甚理想，主要應(yīng)用于地鐵的設(shè)計(jì)階段與施工階段，在后期運(yùn)維階段的應(yīng)用還十分有限[2]。

3.2 BIM 技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與云計(jì)算的有機(jī)結(jié)合與應(yīng)用

首先，在地鐵機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理工作中，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控與統(tǒng)一管理，進(jìn)而對(duì)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)傳遞。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)中的RFID 技術(shù)，還可以對(duì)人員以及設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)的空間定位。例如，可以通過(guò)RFID技術(shù)對(duì)車站的每一個(gè)人員以及設(shè)備的具體位置進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤。而如果某一處發(fā)生火災(zāi)，BIM 還可以在第一時(shí)間鎖定火災(zāi)位置，推薦出附近可用的消防設(shè)施以及最佳的人員疏散途徑。

其次，雖然現(xiàn)階段，專門針對(duì)地鐵機(jī)電設(shè)備設(shè)施的維護(hù)手冊(cè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了部分信息化管理，但是還沒(méi)有與設(shè)備實(shí)際進(jìn)行有效的關(guān)聯(lián)。而通過(guò)BIM 進(jìn)行三維空間模型的構(gòu)建，就可以將地鐵內(nèi)部設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行情況直觀、清晰地展現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)，還可以掌握與之相關(guān)的各種參數(shù)與信息，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)與信息的實(shí)時(shí)查詢。

再次，要想提升地鐵機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理水平，必須要重視日常運(yùn)維數(shù)據(jù)的積累。而BIM 的三維模型可以對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)期間的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行積累。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算可以進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集與處理。三種技術(shù)的綜合使用，形成了一個(gè)強(qiáng)大的地鐵運(yùn)維數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)這一數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析，就可以及時(shí)預(yù)測(cè)地鐵機(jī)電設(shè)備中存在的各種隱患和問(wèn)題，并采取適當(dāng)?shù)拇胧┨嵘罔F機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理的節(jié)能性。

最后，在地鐵機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理中，云計(jì)算的應(yīng)用不僅可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)共享，還不會(huì)對(duì)客戶端的性能提出更多的要求。用戶只需要擁有一臺(tái)普通配置的筆記本，就可以高效率地進(jìn)行BIM 運(yùn)維系統(tǒng)的操作。例如，當(dāng)工作人員在日常設(shè)備巡檢過(guò)程中，忘記了設(shè)備的具體位置以及相關(guān)參數(shù)信息的時(shí)候，就可以直接通過(guò)手機(jī)或者其他客戶端進(jìn)行相關(guān)信息的查詢，進(jìn)行相關(guān)設(shè)備操作要點(diǎn)、維修技巧的學(xué)習(xí)等[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)階段的地鐵機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理中，還存在著很多問(wèn)題。在地鐵機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理中，要想實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與信息的實(shí)時(shí)采集，還需要在BIM 的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用；要想不受筆記本、手機(jī)等客戶端配置較低的影響，對(duì)BIM 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行有效的訪問(wèn)，還需要注重云計(jì)算的應(yīng)用。所以，將BIM、物聯(lián)網(wǎng)以及云計(jì)算進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，是未來(lái)地鐵機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理工作的發(fā)展趨勢(shì)。