基于BIM与物联网技术的高层住宅运维的探索和思考

陈晓溪

【摘 要】目前，高层住宅受到政府、房地产开发商和住户的共同青睐，其极大程度上缓解了有限的城市土地资源和快速增长的人口之间的矛盾。高层住宅设计和施工技术正在不断发展和完善，但运营维护（运维）却还存在许多漏洞，管理效率低。运维阶段占建筑全生命周期的时间最长，有着举足轻重的地位，不容忽视。本文将针对高层住宅运维管理中的重难点，结合BIM和物联网相关技术，发掘新的应用点，以期对实现传统物业管理到智能管理的转型有所帮助。

【关键词】高层住宅;运营维护;BIM;RFID;M2M

中图分类号： TU723.3 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）24-0109-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.24.050

【Abstract】High-rise residential building has been favored by the government， real estate developers and households. It greatly alleviates the contradiction between limited urban land resources and fast-growing population. The design and construction technology of high-rise residential building are constantly developing and improving， but there are still many loopholes in operation and maintenance system that now works ineffectively. The operation and maintenance stage occupies the longest time in the whole life cycle of a building and plays an important role in it. In order to help realize the transformation from traditional property management to intelligent management， this paper focuses on the key and difficult points in this stage  and  explore  new  applications of  BIM  and  Internet  of  Things.

【Key words】High-rise residential building; Operation and maintenance; BIM; RFID; M2M

0 引言

因高层住宅具有楼层高、内部空间结构复杂、人流量大等特点，本身潜在不少问题，随着使用年限增加，后期运营维护中暴露的问题更加繁杂，而目前物业对于这方面的管理水平还有待提高。运维阶段物业管理的成本占到建筑总成本的85%[1]，若不能改进管理模式，将增加投资成本。在建筑投入运营初期，建设单位与物业公司交接时，各种文件整理不到位，资料难免会有遗漏，导致后期信息不全造成管理的效率低下。运维期管理达不到要求，将影响高层住宅的使用功能、住户的居住体验，违背了智能建筑的理念。而将BIM（Building Information Modeling）和物联网中关键技术包括RFID（Radio Frequency Identification）和M2M（Machine-To-Machine）运用到高层住宅的运维中，不仅达到节约成本的目标，还满足了智能管理的发展需求。

1 分析BIM和物联网技术在运维中的价值

1.1 BIM和物联网RFID、M2M技术概述

对于BIM，民用建筑主流的模式是在Revit软件上结合一系列插件建立三维模型，然后利用多类软件针对不同主体的需求进行下一步应用，形成BIM+模式。BIM具有可视化、模拟性、协调性、优化性的特点[2]，目前主要的应用点还围绕着BIM建立的三维模型。设计方利用三维模型可修改设计不合理处、解决冲突，施工方可研究重点复杂节点提前制定施工方案，不同专业可协调合作实现信息共享，以上主要利用了可视化和协调性的特点。但实际上，BIM的优化性也有很大的发展空间，三维模型中携带了大量建筑信息，结合其他技术可建立数据库实现信息化管理，应用之处十分广泛。物联网，核心也是互联网，但特点是加强了物物通信，其有四大核心概念，本文重点利用了其中的RFID、M2M技术。RFID的原理并不复杂，RFID系统的运行机理靠应答器（电子标签）、解读器（阅读器）和应用软件程序完成，解答器和应答器的双向通信依靠无线电波，非接触式的方式使应答器具有耐环境性的特点。RFID的解读器可一次处理多个应答器，并同时写入状态信息以供下阶段读写信息，可利用于设备设施的检修。M2M平台，是机器与机器的双向通信，不是单纯的传输数据，而是在没有人为干涉下，这种模式下可做出指令，可实现完全没有人的参与。利用M2M中的远距离连接技术，可远距离收集信息、设置参数和发送命令，实现安全监测，在高層住宅安全维护中可发挥巨大作用。

1.2 高层住宅运维中存在的问题

在高层住宅运营维护中主要存在以下问题：其一是具有较大的消防隐患，高层住宅有多种井道，一旦火灾发生，烟筒效应所带来的后果严重，且高层住宅户型多样，内部空间结构多变，若不提前制作精细的应急方案，将会增大火灾的营救难度。同时在部分小区消防设备设施被布置在偏僻位置，难以及时进行现场控制管理[3]，不能保证关键时刻功能的正常发挥。其二是设备设施管理疏忽且难度大，高层住宅中设备设施复杂繁多，在不健全的维护机制下，难以达到应有的检修力度。以电梯为例，高层住宅投入使用后，由于人流量大，不断有新住户入住需要进行装修，电梯长期处于超负荷运转中，若不加大管理和检修力度，电梯损耗后的更新又需一大笔资金，耗时耗力。其三是地下车库的管理机制还需完善，高层住宅的地下车库使用无卡“车辆自动识别系统”，虽已逐步智能化管理但人工成本仍占不小比例，需要停车场管理员、秩序员和监控员时刻检查和监视车场的运行情况。

对于问题一，灾前可利用BIM可进行灾难模拟，编制应急方案，规避危险因素，降低事故发生的概率，同时可使用RFID分析原因。建立应急系统，事故发生时及时预警相关管理人员。对于问题二，分析原因是信息具有不完整性、滞后性，可综合利用BIM和物联网技术，构建较为完善的数据库，监测设备设施，更新状态信息，提高资产管理能力。问题三，结合M2M平台技术，做到时刻监测及时发现问题，代替人工巡检和监控，完善智能车库系统。

2 BIM和物联网技术在运维中的具体应用

2.1 建立火灾应急模拟和事发运行机制

灾难应急模拟目前还只处于概念阶段，本文将结合上述技术对于其中一些细节提出新的设想。BIM最大的特点在于可视化性，结合相关灾害分析模拟软件，可以模拟灾害发生的过程，分析原因，制定应急方案，防患于未然[4]。高层住宅中，火灾一旦发生，在初期未扑灭将会迅速蔓延开，造成重大人员伤亡和财产损失。火灾发生前，利用三维模型主要分析重要节点部位，在重要设备构件处布置RFID电子标签，录入从三维模型处得来的节点信息以及设备状态信息，绑定M2M平台。同时通过灾难应急模拟，制定好最优应急方案备用。火灾发生时，可利用M2M平台，离事故根源近的设备迅速将信息传递至另一设备并联动RFID标签改写状态信息，至最后一台设备将信息传至消防管理系统，结合楼宇自动化系统起到及时预警作用。然后启动应急方案，通过SAW和RFID系统进行标签定距[5]，快速定位起火处，提高施救效率，火灾后，也可根据每台设备RFID反馈的信息研究发生的原因和分析其过程。但作为初步设想，这种机制有几个难点，首先对于RFID应答器质量要求高，需耐高温且成本可接受，否则不能投入实践，其次各个系统之间需要有同样的接口，建立一致的标准。

2.2 建立设备设施信息管理系统

在物业接手管理初期，由人工录入建筑设备构件信息工作繁琐，且出错率高。可将BIM模型中的信息录入RFID电子标签，再经RFID系统运转将信息传至统一数据库管理，提高工作效率和准确性，相当于建立一個信息管理平台，可随时录入和更新。此信息平台可接入M2M技术，实现对设备的实时监测，通过BIM和RFID标签确定设备在高层住宅中的空间定位，然后定期监测它的状态信息，每次检测后更新RFID标签信息。因物业人员不定期变动，整个系统应做到简单便捷易操作，方便工作交接和上手。对于高层住宅，电梯是整栋建筑运营的关键，为了解决电梯常年超负荷运作的问题，在上述管理系统基础下，利用M2M实时监测的功能，反馈信息至数据库，物管方看到系统提示的消息，及时处理并记录反馈次数。

2.3 完善智能车库系统

针对前文提出的问题，结合物联网技术，本文提出的应用点有两处。第一点，车距过近或车速过快皆会影响影像识别的准确性，可利用RFID标签识别出入车辆，提高识别的准确性。当携有RFID电子标签的车辆靠近一定范围，接受到解读器射频信号，主动发出车辆信息，送给应用程序处理，确认信息后放行。第二点，利用M2M建立实时控制中心，一旦出现违规车辆，控制中心可发出指令通知管理人员处理。

3 结语

综上所述，基于BIM和物联网技术（重点是RFID电子标签和M2M平台）的运用，在高层住宅运维中能起到积极作用，改变传统物业管理模式，有利于科技与社会的共同进步。BIM+模式和物联网+模式的应用范围不断拓宽，在实际运用中技术改革必会使高层住宅的运维模式愈加完善。

【参考文献】

[1]武慧敏，高平.BIM在建筑项目物业空间管理中的应用[J].项目管理技术，2015，13（10）：57-63.

[2]殷锴.BIM在建筑工程管理中的应用研究[J].建材与装饰，2019（22）：133-134.

[3]向涛.高层建筑消防设施检测问题思考探讨[J].建材与装饰，2019（19）：57-58.

[4]朱溢镕，肖跃军，赵华玮.《建筑工程BIM造价应用（江苏版）》[J].城市住宅，2017（08）：94.

[5]阮静平，史汝川，杨扬，韩韬.基于SAW RFID系统的标签距离估计[J/OL].系统工程与电子技术：1-10[2019-07-27].