融合BIM、GIS和IOT技术的智慧园区方案设计探究

高宏旭

摘 要：本文研究了BIM、GIS和IOT技术在智慧园区系统中的融合应用。通过分析智慧园区系统中的BIM、GIS和IOT技术特点，设计了融合三种技术的智慧园区综合应用系统方案，进而构建了综合性、功能性较强的园区应用系统设计模型。所设计的融合BIM、GIS和IOT技术的智慧园区方案能够有效提高智慧园区的智能化、低能耗程度，实现对园区的智慧化管理。

关键词：智慧园区;BIM技术;GIS技术;IOT技术;园区管理系统

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A

讨论面向智慧园区的BIM、GIS和IOT技术融合应用之前，需要先了解三种技术的特点及其与智慧园区系统的关系。三种技术在智慧园区中综合应用系统中的作用如图1所示。

1 融合BIM、GIS和IOT技术的智慧园区方案技术分析

1.1 智慧园区中的BIM技术

在智慧园区综合应用系统当中，BIM技术起到系统基础数据支撑的作用，通过构建一种一体化的智慧园区建筑信息模型，将园区做整体的智慧化体系设计，进而达到各系统互联互通、智能协作的效果。

BIM技术在整个智慧园区应用系统中所参与的设计模块为建筑模型设计，即建立智慧园区的建筑模型：以整个智慧园区内部各建筑的数据、信息为基础，仿真化模拟各建筑物，将智慧园区建筑的各种信息做可视化、模拟化和动态化展现，如建筑内部的房间布局规格、电梯位置、安全出口位置、机电设备位置、线路管道走向等。在设计建筑模型的过程中，需要将园区建筑物进行有效衔接，使其能够更加密切的保持联系，并通过BIM技术保持统一、协同、联动。未来对智慧园区综合应用系统的BIM技术应用展望为实现单一性任务、阶段性任务的处理和应对，并最终达到全面共享建筑全寿命周期的效果[1-2]。

1.2 智慧园区中的GIS技术

在智慧园区综合应用系统当中，GIS技术的主要功能是建立智慧园区建筑的有效连接关系，即通过将建筑物地理学与地图相结合的方式，将智慧园区内部各建筑的地理信息归入统一的数据处理系统当中，从而形成更为便捷的数据分析功能，用于综合园区系统的空间数据处理。智慧园区中的GIS技术包括3D模型建立、GIS与BIM技术融合两个部分。

1.2.1 3D模型建立

与BIM技术应用存在相似之处的是，GIS技术也是通过建立模型的方式，将智慧园区内部的建筑物形成模型，从而便于更好地分析数据。但GIS技术建模的侧重点在于通过地理信息数据构建智慧园区的3D模型，更加立体地呈现出园区内部各建筑物的地理位置以及建筑的外观。只有将3D GIS技术与BIM技术相结合，才能解决GIS技术在外观建模上的不足，从而更加立体、可视化地呈现出智慧园区内部各建筑物的体系构成、建筑位置、建筑外表以及建筑内部的状态，形成更加智能化的园区模型。

1.2.2 GIS技术与BIM技术的初步融合

实现GIS技术与BIM技术的初步融合，即利用GIS技术完成园区内的目标信息定位与导航，如景观的查找、休闲区和旅游区的位置、车辆导航、室内导航等;利用BIM技术更好地表现出建筑内部的各种信息，如热能传导线路规划、景观规划设计、移动通信设计等。最终将园区内建筑物的地理信息和外观状态具体地呈现出来。

对各种突发事件的模拟是智慧园区应用中的一种常见事件。例如某工业园区内部发生了生产事故，可以利用GIS技術定位事故的准确发生位置，并利用其进行合理的安全线路规划。同时，利用BIM技术对于发生在建筑物内部空间的事故逃生线路进行规划，如安全逃生出口、电梯位置、最佳逃生路线等。可以说，BIM技术可以更加精准地分析建筑物的高度、内部空间的尺寸、规格[3]，并与GIS技术相结合，达到建筑物信息与地理环境信息有效衔接的效果，低成本、综合化构成智慧的园区环境。

1.3 智慧园区中的IOT技术

IOT技术在智慧园区综合应用系统当中是一种更加高效的信息管理方式，通过园区内部事物的智能组网，实现智能信息采集、运行维护以及能源效能管理，从而支撑整个系统的高效运转。现阶段，基于IOT的智慧园区系统已经初步形成了体系化管理模式，涵盖多个领域和场景，这也为BIM、GIS和IOT技术应用融合提供了新模式。通过IOT技术实现园区环境感知和信息传输，以大数据和云计算为基础构建数据管控平台，将BIM技术与GIS技术融合其中，形成智能化的智慧园区综合应用系统。

2 融合BIM、GIS和IOT技术的智慧园区系统方案

融合BIM、GIS和IOT技术实现智慧园区的智能化、可视化、个性化管理已经成为趋势。基于上文对三种技术的应用分析，本节设计了一种融合BIM、GIS和IOT的智慧园区综合应用管理系统方案，如图2所示。该方案自下而上包括五层：硬件层、接入层、数据层、功能层和展现层。

（1）硬件层：包括各种园区终端设备，如摄像头、门禁闸机、烟雾传感器、电表、水表、温控设备等等，亦称为终端层。（2）接入层：通过各种无线射频装置或者传感器实现对园区环境与设备状态的动态、可控采集，并将所采集信息通过网络有序传输至IOT平台进行预处理。（3）数据层：对IOT平台预处理后的园区环境数据、企业数据、用户数据、业务数据进行大数据分析、推演与预测，并进行归类存储。（4）功能层：基于数据层输入的数据进行相应的功能控制或服务提供，例如根据环境温湿度数据启动空调、加湿器等设备，根据烟雾浓度数据启动火灾预警等。（5）展现层：包括数据大屏、管理平台、终端APP等，其中数据大屏负责展现园区数据态势、管理平台为系统管理者提供操作接口，终端APP为用户提供服务接口。

智慧园区综合应用系统设计模型如图3所示。

上述方案已经实现了BIM、GIS和IOT技术的有机融合：通过IOT的末端传感器设备全面采集智慧园区中包括建筑在内的各种事物的信息，并在数据层实现分析处理;借助功能层设计，实现规划园区内部交通情况、设施分布情况的实现动态管控，建立完善的突发事件应急机制，形成园区空间展示与设备维护等功能;利用展现层的多维度、多模式人机交互接口，同时结合GIS与BIM技术满足用户的导航、查询、信息管理等多种类型服务需求，并通过自动化系统智能控制园区设备的工作。显然，本文设计的方案能够实现园区运营成本的按需管理，满足园区工作人员的不同需求，具有智慧化特征、良好的扩展性和可移植性，可以灵活应用于不同类型园区的运营管理。

3 结语

本文研究了融合BIM、GIS和IOT技术的智慧园区系统设计方案，在分析智慧园区的BIM、GIS和IOT技术特点的基础上将三者进行有效融合，最终构建了一种基于分层的智慧园区综合应用系统方案，并给出了系统设计模型。所提出的智慧园区系统方案可以有效提高不同类型园区的管理水平，并为用户提供个性化、多样化、智慧化的服务。

参考文献

[1] 谢易辰.智慧园区建设方案略谈[J].技术与市场，2019，26（12）：65-67.

[2] 王卫伟.智慧园区的BIM、GIS和IOT技术应用融合探讨[J].智能建筑，2015（7）：46-48.

[3] 史艾嘉.BIM技术与GIS技术融合应用研究[J].价值工程，2019，38（21）：179-181.