基于BIM及物联网技术的建筑机电设备运维管理平台研究

庄运超

（无锡市工业设备安装有限工司，江苏 无锡 214000）

BIM技术于2004年首次在我国建筑行业中引入，在国内建筑业发展得如火如荼。近几年，住建部及各地方政府颁布了若干针对BIM技术的激励政策及措施，大力推进BIM技术在全国范围各个领域的推广及应用。由此可见，BIM技术、物联网技术已成为我国建筑行业创新发展的未来方向，具有良好发展前景。

BIM技术是针对于建设项目全生命周期而言，但国内现阶段BIM技术主要应用于前期策划阶段、设计阶段和施工阶段，而在运营维护管理阶段的应用案例较少，仍处于摸索前进阶段。因此，结合BIM技术及物联网技术，开展全生命周期工程项目的运营维护管理研究工作已成为必然趋势。

1 BIM与物联网技术

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），是一种三维数字化建筑模型，是面向建设工程项目全生命周期的关键技术，在前期规划、规划设计、建造施工、运营维护等各阶段提供可靠的信息数据，为项目全生命周期各阶段技术问题提供高效的决策依据。BIM技术具有三维可视化、参数协同化、信息集成化、协同合作化等优势。物联网技术是实现将人、物、环境与BIM模型关联起来的关键桥梁。物联网技术与BIM技术的有效融合，可实现运营维护阶段的数据采集和行为监控，以及对现场的有效管理和操控，为建设工程项目在全生命周期各阶段的信息化、智能化管理提供强有力的支持。

2 运维管理现状

工程项目全生命周期包括规划设计、施工、运维及拆除四个阶段，其中运维阶段是时间跨度最长、需投入成本最大的一个阶段。传统的建筑设备运维管理有很多弊端，主要包括以下几点：

（1）建筑设备工程系统十分复杂，运维管理人员在维护设备时需查阅大量资料，包括竣工纸质图纸资料、二维图纸、电子表格等，缺乏直观性，维护效率低。

（2）传统建筑设备资料在传递及保存的过程中，容易发生纸质图纸损坏、缺失，电子文档不兼容，资料存储较为分散，无法快速、准确地提供所需信息。

（3）设备分布分散，需要人员轮班维护值守，人工费用及运维成本高，且不方便人员的监督管理，设备的维护管理不及时、不到位。

3 BIM及物联网技术运维管理平台应用

秉持全生命周期管理与服务的理念，结合目前BIM技术及物联网技术的浪潮，基于BIM及物联网技术的运维管理平台应运而生。BIM技术及物联网技术有效融合运用到建筑机电设备的运维管理中，实现运维管理的三维可视化、信息集成化、协同合作化、管理智能化，大幅度地提高运维管理效率，降低设备故障发生率。

3.1 基于BIM技术的全生命周期信息传承

BIM技术应用于运维管理阶段是以全生命周期的基础数据库作为支撑，该基础数据库可实现数据的集成与共享，对全生命周期的所有信息进行存储、管理及提取应用。基于BIM及物联网技术的机电设备运维管理平台可实现各项运维工作所需的信息集成化，包括静态属性和动态实时参数，由专业运维人员进行管理应用，实现对工程项目高质、高效、全方位的运维管理。

3.2 BIM运维管理平台功能模块

基于BIM技术的运维管理平台分为多个功能模块，包括设备设施管理、能耗管理、安保监控、虚拟巡检、工单管理、资料管理、APP应用等。

（1）设备设施管理。设备设施管理主要包括设备台账管理模块和设备维护管理模块。设备台账管理模块可实现对设备的运行状态、设备资料、维修记录、维保记录及设备库存变更等信息进行实时预览。每台设备上面均有独一无二的二维码，扫码即可实时跟踪BIM模型进行查看预览。设备维护管理模块可实现对设备进行维护跟踪，使设备处于最佳工作状态，有效平衡计划，优化资源。

（2）能耗管理。项目设备通过传感器采集数据并将实时数据对接BIM模型，实现实时点击设备预览设备能耗参数，并将设备参数实时统计上传，实现设备能耗的统计、对比及分析。此外，可将实时采集的设备运行数据，将关键指标通过大数据分析，形成运行趋势曲线图，可用于能源管理、故障预测、节能改造等。如图1所示。

（3）设备监控及故障报警。对于项目重要设备设置特定监控，智能动态捕捉现场动态，统计设备现场出入数量。融入视频监控系统，查看远程视频。设备突发故障时，故障设备所在项目在GIS地图上声光显示，点击进入项目，故障设备将会红色高亮显示，可快速定位故障设备位置，查看设备故障原因。如图2所示。

（4）虚拟巡检。BIM运维管理平台可实现同时对多台设备进行虚拟巡检，列出设备运行清单。根据项目计划表，系统根据设定的巡检路径，智能巡检进行设备抄表并采集数据信息。虚拟巡检如图3所示。

（5）APP应用。BIM运维管理平台可对设备报警值进行实时监测，若设备发生故障，将故障信息推送到相关运维人员手机APP客户端，有利于运维管理人员快速做出相应的处理措施。手机APP端应用如图4所示。

图1 能耗管理

图2 设备故障快速定位

图3 虚拟巡检

3.3 运维阶段BIM技术应用优势

（1）改变信息传递的方式，将前期数据应用到后期运维管理。BIM技术能让设计、建设信息通过三维可视化的形式完整、准确的传递下去，使运维人员快速熟悉，并运用至建筑运维过程中，摆脱依赖经验的做法。

（2）改变数据的表示方式。BIM模型使真实的设备运行数据与虚拟的实物对应起来，同时将数据以颜色、动作、声音等不同的方式直观的呈现出来，让运维管理人员及时了解设备、设施的运行情况。

（3）大数据分析管理。对日常检测的数据进行统计分析，包括机电设备系统的整体监测、能耗状况统计分析以及预测设备故障发生的概率，实现有效的预防性维修更换、能耗管理及节能改造。

（4）了解隐蔽工程和维修记录。可以在任意视角查看建筑物及其中的设备、设施及其运行、使用情况，包括所有已经隐蔽的设备、设施。查看建筑物及设备、设施的运行、维修、更换的历史信息和记录。

（5）提高应急事故的反应速度。快速获取应急维修所需信息和各种资源，提高决策效率和反应速度，使应急事故得到及时处理。

（6）虚拟与实物相互转换。BIM模型、二维码的使用，使真实设备的基本属性信息和运行数据与虚拟的模型对应起来，实现虚拟与实物相互转换，使BIM模型活起来，实现在BIM模型上的控制和操作。

图4 手机APP端查看报警

4 结语

（1）BIM技术是针对于建设项目全生命周期而言，但国内现阶段BIM技术主要应用于前期策划阶段、设计阶段和施工阶段，而在运营维护管理阶段的应用案例较少，仍处于摸索前进阶段。

（2）物联网技术与BIM技术的有效融合，可实现运营维护阶段的数据采集和行为监控，以及对现场的有效管理和操控，实现对建设工程项目高质、高效、全方位的运维管理。

（3）基于BIM及物联网技术的建筑机电设备运维管理平台，相对于传统的运维管理方式具有很多优势，真正实现了运维管理的三维可视化、信息共享化、协同工作化，使项目管理更为便捷、快速、有效。