BIM技术在绿色数据中心建筑中的应用探讨

梁晨

（华东建筑设计研究院有限公司）

BIM技术在绿色数据中心建筑中的应用探讨

梁晨

（华东建筑设计研究院有限公司）

首先介绍了BIM技术在国内外绿色数据中心建设的必要性，接着介绍了BIM技术在某数据中心的全生命周期应用流程，最后分析了BIM技术与DCIM、RFID、物联网、云计算、大数据技术结合在数据中心的研发、应用及未来发展展望。

BIM；绿色；数据中心；RFID；DCIM；大数据；云计算

1 BIM技术在数据中心应用的迫切性、必要性

建筑信息模型（BIM-building information modeling）对于数据中心而言，应用该技术可实现如下目标：

1）项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在三维可视化的状态下进行；

2）可建立建筑、结构、机电模型，进行协调作业，清晰地表示各专业的模型以及局部相对关系，可以较直观地同步调整设备管线位置、高度，对较隐蔽的碰撞则可进行管线综合分析以及碰撞报告分析；

3）对方案、特殊工艺设计、施工工艺优化；

4）施工进度保障；

5）与定额预算软件的对接；

6）项目整体造价控制。

运用BIM协同设计平台体系可实现数据中心项目的全生命周期阶段贯彻协同设计、绿色设计和可持续设计理念。

所以，大型数据中心建设迫切需要运用BIM技术来实现数据中心全寿命周期的绿色节能。

2 BIM在某数据中心的全生命周期应用

2.1业主基于BIM的管理模式（见图1）

图1　BIM管理模式

图2　项目准备阶段咨询流程

图3　项目启动阶段咨询流程

2.2BIM技术在项目准备和启动阶段的咨询流程（见图2、图3）

2.3BIM技术在项目设计阶段的应用

在施工图设计阶段运用BIM技术的流程（见图4）。

图4　设计阶段运用BIM的流程

运用BIM技术可实现优化管线排布、机房层高、走道净高等功能。

此项目机房发热量较大，对空调需求量很高，空调主管道直径较大，制冷机房管线复杂，通过BIM设计，对制冷机房进行三维模型的搭建，管线的优化，将原本方案机房净高9500mm，调整至净高8700mm，释放了800mm的层高，优化了建筑方案（见图5）。

图5　优化后的建筑方案

未处理时管线碰撞图（见图6）：

处理过管线碰撞后的图（见图7）：

运用BIM协同设计平台体系加强了设计信息、专业交互，保证信息传递与交换的正确性、完整性、及时性，减少错漏碰缺和设计重复，提高了设计质量和效率，实现在项目的全生命周期阶段贯彻协同设计、绿色设计和可持续设计理念。未处理时管线碰撞图（见图6），处理过管线碰撞后的图（见图7）。

BIM化的设计摆脱了二维CAD图纸表达的局限性，将各个专业整合到统一的3D可视模型中，提供设计者与甲方更加直观的体验，为设计人员提供多专业信息共享的三维可视化平台。

图6　未处理时管线碰撞图

图7　处理过管线碰撞后示意图

图8　标签的数据关系图

3 BIM技术与RFID、物联网、云计算的结合在数据中心的应用

3.1BIM与RFID技术结合

如今，急需一种标准的数据模型来作为计算机辅助设计、规划、建设以及维护的基础。建筑信息模型（BIM）是用来创建、共享、交换和管理整个生命周期的信息以及解决互操作性和信息集成相关问题的一种新兴方法，也是设施的物理和功能特性的数字化表示。由Building SMART联盟（BSA）开发的IFC（industry foundation classes）标准日趋成熟且作为BIM的数据模型标准，使得BIM成为支持和完善建筑生命周期各阶段互操作性的标准模型。IFC虽然是一个面向对象的数据结构模型，但是，模拟与建筑行业相关的所有情况是不可能的，也是非常复杂的。

如果在资产上永久附加RFID标签，那么标签内存将记录来自标准BIM数据库中的组件生命周期积累的信息。此信息强调了整个生命周期中不同的阶段，借此可以向技术人员提供资产维护指导。此外，拥有RFID标签的资产也可以为用户提供该设备的位置信息， BIM 到RFID标签的数据关系见图8。

3.2BIM与DCIM技术结合

近年来，互联网企业高速扩张，企业计算平台更多转向云架构，云计算技术得到广泛认可，信息处理的工业化规模效应十分明显。数据中心基础设施作为承载信息系统运行的物理环境，其规模也越来越大，已经由过去一个建筑内部的特定功能区域升华成一种独立的、专业的新型工业建筑。如何建设并运营一个高效的数据中心，并使基础设施的性能与生产要求相适应是目前数据中心正常运行的重大挑战。

数据中心基础设施管理DCIM（data center infrastructure management）是近年来在数据中心运营管理领域兴起的热点，是通过一整套包含硬件设施、传感器和特定软件组成的管理平台与工具，实现数据中心所有关联系统协调统一管理，包括IT基础设施（服务器、存储、网络、虚拟机）和场地基础设施（配电、制冷、布线、机柜），对数据中心的容量规划、集中监控、智能管理、事故处置、模型预测、成本控制等目标进行管理，是信息技术和设施管理的综合集成。数据中心基础设施DCIM平台总体架构（见图9）。

将BIM技术和DCIM基础设施管理平台有机结合，以3D可视手段帮助梳理数据中心日益密集的电气管道与网络线路，让管理与技术人员从平面的图纸及网络跳线表中解脱出来，更加直观地了解数据中心的管线分布及走线情况，更加快速排查及修复管线类故障，提高管线管理水平和故障解决效率；更加直观地指导数据中心全生命周期管理，提高运维人员的管理效率，实现绿色节能。

3.3BIM与物联网、云计算技术结合应用

通过BIM技术与物联网、大数据、云计算技术的结合应用，可实现数据中心实施过程的完全可视化，并可与施工进度表无缝对接，所有管线可按颜色进行区分，实现施工进度的完全管控，真正实现数据中心的智慧管理。进度控制（见图10），结构分解图示例整体效果图示例（见图11）。

运用BIM技术和物联网等技术结合，可实现虚拟3D和实景视频相结合的可视化管理；自动预警，准确定位，远程监控，运营决策支持。综合性远程信息监控管理系统（见图12）。

图9　基础设施DCIM平台总体架构

图10　进度控制图

图11　整体效果图示例

另外，还可以实现数据中心内所有设备，如冷水机组、水泵等设备的额定参数与实测参数的直观对比，使得运维人员完全掌控设备的运营情况。

图12　综合性远程信息监控管理系统

4 BIM技术在数据中心的应用发展展望

国家“十三五”规划全文15次提到“网络”、19次提到“信息”，首次把“网络强国战略”、“大数据战略”上升为国家战略，“信息化”地位进一步提升，这将对未来数据中心宏观发展产生深远影响。

数据中心作为互联网行业的基础设施，承载着互联网的所有数据，其地位相当于互联网行业的“心脏”，互联网行业的发展离不开数据中心作为基础设施的支撑。

未来绿色数据中心管理将是基于云平台架构的顶层设计架构管理模式，实现应用软件定义数据中心，采用大数据、云计算技术通过统一的硬件和软件平台对IT关键设备和基础设施进行综合管理，将数据中心IT关键设备和基础设施所有关联系统的信息与管理进行整合，最终实现监控云、管理云、服务云的资源全面整合，根本上解决目前数据中心管理系统信息孤岛、资源浪费、使用率低等问题，实现未来平滑地增加管理模块的建设目标，确保客户价值最大化。

BIM技术和CFD气流模拟、DCIM基础设施统一管理平台将大大提升数据中心的全生命周期管理水平，提高数据中心运维人员的管理效率，实现真正意义上的绿色数据中心。

本文在撰写过程中，得到了南京工业大学陆伟良教授和江苏省邮电规划设计院杨军志高工的指导，在此表示感谢。

［1］谢秉正主编，陆伟良总编，中国智慧城市建设纵论［M］.南京：江苏科学技术出版社，2013.

［2］罗志刚，罗小平.BIM技术在超大型数据中心项目设计中的应用［J］.现代建筑电气，2015，6（9）：30-34.

［3］苗雪，张杰等.BIM技术在数据中心全生命周期中的应用［J］.智能建筑与城市信息，2015.

［4］王师宝.浅谈BIM在绿色数据中心的应用［J］.商品与质量·建筑与发展，2015.

Discussion on Application of BIM Technology in Large Green Data Center Building

LIANG Chen

（East China Architectural Design ＆ Research Institute Co.，Ltd.）

In this article， we first introduce the construction necessity of BIM technology in green data center in China and abroad， then introduce successful life cycle application process of BIM technology in large data center. Finally， the paper analyzes the research， application and future development prospects of BIM technology combined with DCIM， RFID， IoT， cloud computing and big data technology in data center.

BIM； green； data center； RFID； DCIM； big data； cloud computing