基于 BIM 的建筑设施设备与能源精细化管理系统研究

张敏杰（上海建坤信息技术有限责任公司， 上海 200032）

智慧城市推广如火如荼，大数据应用日益普及，AI 技术和机器人应用渐行渐近，越来越多的新技术将城市管理和日常生活带入一个全新的想象阶段。今后的城市建筑运营管理将可以精细化管理到每一个租户、每一个楼内设施设备、每一块玻璃幕墙。BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）作为新型建筑综合管理的数据载体，结合设施设备管理，可为建筑能源精细化管理带来新的应用方向，同时也提供技术与理念的支撑。BIM 技术为建筑能源提供分析的保障，设施设备管理为建筑能源给予后期运营维护的支持，三者相辅相成，互相促进。因此，基于 BIM 的建筑设施设备与能源精细化管理是未来发展趋势。

1 系统建设目标

对于基于 BIM 的建筑设施设备与能源精细化管理系统，可实现如下功能。

（1）直观的空间定位。利用 BIM 技术建立一个可视化三维模型，所有数据和信息可从模型中获取和调用。相关设施设备在空间管理中可定位，且具有可视化、形象直观且方便查找的特点。

（2）设施设备管理。通过将设施设备的信息如生产日期、生产厂商、可使用年限、维修保养手册等应用到日常运维管理中，并且可以依据 BIM 模型信息自动生成设备维护方案，遇到故障时可快速定位或更换。

（3）能耗管理与分析。将建筑中的各类能源消耗，如用电量、用水量、用气量与 BIM 模型的对应构件及空间相关联。可直观展示获取到的能耗数据及对应设备的运行状态信息，依据 BIM 模型可按照空间、区域进行统计分析，更直观地发现能耗数据异常区域，使管理人员有针对性地对异常区域进行检查，同时发现可能的事故隐患或者调整能源设备的运行参数，以达到排除故障、降低能耗、提高能源使用效率精细化管理的目的。

2 系统架构

基于 BIM 的建筑设施设备与能源精细化管理系统是通过 BIM、物联网、大数据等技术的融合，以各类运营数据为支撑，实现 BIM 模型管理、设备设施管理、能源管理、流程管理、设备资产管理、BIM 运营维护管理、能源管理、物业管理、应急管理等功能模块。通过三维可视化的方式向管理人员提供直观的精细化管理手段。

3 功能模块

3.1 BIM 模型管理

BIM 模型管理主要功能包括模型切换、模型平移、模型旋转、模型缩放、测量工具、视角管理等内容。用户可根据实际需要对各建筑、楼层、专业的模型进行显示或隐藏状态切换，三维场景支持视角的自由操作，便于用户观察模型。BIM 模型管理可对建筑实现楼内建筑、结构、装修及各机电专业 BIM 模型进行全方位展示，并提供所有构件属性信息的查询。BIM 模型浏览支持楼层切换功能，根据用户所选的楼层，以剖切的方式展示对应楼层的建筑结构及装修模型，便于用户对该楼层模型的全面浏览，不受上层楼层及天花板对视线的遮挡。此外，模块可控制机电模型的显示控制，用户可通过多选按钮对建筑内包含的各专业机电模型实现展示和隐藏的操作，便于用户了解各专业机电模型的整体布局情况。

3.2 设备设施管理

在 BIM 模型中对各类用能设备、重要设施等进行空间定位，并集成设备设施的设计信息、出厂信息、资产管理信息、维保信息等各阶段、各相关方的信息，为所有设备分配二维码，从而对设备台账信息进行全面展示。通过 BIM 模型可查询该设备对应的维保记录、维修记录、相关文档等完整资料，在设备发生故障时可为管理人员提供详尽的参考资料，协助完成高效的故障处置，降低设备故障造成的影响。同时设备设施信息模块支持通过分类、楼层、空间、关键词等查询条件，列出符合条件的所有设备，并支持通过 BIM 模型进行定位，为管理人员提供快速查找设备信息的手段。

在 BIM 模型中，可以高亮展示需定期保养的设备。通过不同颜色展示设备保养状态（临近保养、已过保养期等），提醒管理人员进行保养操作。点击设备模型可查看保养信息详情，包括下次保养时间、历次保养记录等。

运维人员在巡检过程中发现设备存在问题可利用手机端APP 进行问题的上传，平台中可通过列表的形式显示所有运维管理人员上报的问题，按照未处理问题和已处理问题分类展示。案件列表中某一问题可定位至设备，并展示问题的详细信息。另外维保周期管理可在三维场景中在各设备上方以文字的形式展示设备的下次维护日期，并以不同字体颜色加以区分，提醒管理人员及时进行维护。可查看维保周期详细信息，包括该设备的基本信息、维护周期时长、末次维护日期、计划维护日期等。

此外，基于设备长期运行指数，还可以采用大数据分析技术对设备进行运行状况分析，获得设备运行健康指数，若发现设备某方面运行指数呈下降趋势，即将无法达到运行要求，则发出预警，在 BIM 模型中高亮显示该设备，为工作人员进行设备维保提供数据支持。

3.3 能源管理

建筑在运行中产生的大量能源数据通过能耗系统的采集、存储、分析最后将分析结果通过集成展示，为管理者呈现出总体能源的消耗使用情况。通过基于 BIM 模型的能源精细化管理，整个建筑中的各个机电系统（暖通空调、给排水、照明、电梯、桥架系统等）都能够对其主要耗能设备进行空间定位。同时，基于 BIM 模型可以直接监测各个设备的实时能耗，并可通过查询获取设备的历史能耗信息。此外，还可在 BIM 模型中按照能耗的高低对各设备进行三维渲染，从而实现能耗的直观对比和高效管理。通过对对能耗数据进行智能分析，根据 BIM 模拟能耗分析的结果，对系统中设备设定 KPI（关键绩效）指标，当系统中某设备的能耗出现异常时，BIM 运维管理的界面会出现相应的报警提示，并给出诊断分析，管理者通过对系统给出的诊断情况。

4 结 语

本文简要概述了基于 BIM 的建筑设施设备与能源精细化管理系统的开发应用。通过基于 BIM 进行空间管理、人员物资等的统计，将 BIM 和自动化楼宇系统、分项计量系统、安防系统等相结合，使建筑在运营过程中变得可以更直观地进行管理。通过 BIM 模型，在遇到设备运行策略需要调整的情况时，专家可以进行远程诊断。随着对 BIM 的深入应用，BIM 会给设施运维管理及能源管理的精细化带来更多的改进。