基于 BIM 的绿色建筑智慧运营管理系统集成研究及平台应用

2021-04-03李少伟上海市建筑科学研究院有限公司上海200032

建筑科技 2021年4期

李少伟（上海市建筑科学研究院有限公司，上海 200032 ）

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是应用于工程设计建造管理的数据化工具，它具有参数化、可视化、协调性、可优化性等特点，且通过参数模型整合项目的相关信息，在项目的全生命周期过程中进行共享与传递。BIM 技术在建筑的设计及施工阶段的应用已趋于成熟，并得到业主方、建设方普遍认可，随着技术的发展、行业的转型升级，BIM 技术实现建筑运维管理可视化、数据化、流程化的案例越来越多，在智慧城市政策推动下，广泛应用于运维阶段只是时间问题。

1 研究目标

绿色建筑智慧运营管理的核心需求是安全运行、经济运行、健康运行，安全运行即保障建筑内人、财、物的安全，经济运行即在不影响建筑正常运营的基础上节能节费，健康运行即提升建筑内人员的健康舒适度。

BIM 运营管理应用研究以需求为导向，利用数字化、网络化、物联化、自动化、智能化应用等技术，集成各智能化子系统，搭建基于 BIM 的智慧运营管理平台。通过具体项目汇集数据信息，积累数字资产，针对不同层面的管理人员提供对应权限的数据支持，通过多维度、多层面的数据精准分析，辅助业主制定运营管理决策。通过智慧应用，实现建筑的安全、节能、高效、低成本运营。

2 研究方案

2.1 平台框架研究

基础层是平台搭建的基础保障，内容包含了 BA 系统、消防系统、电梯系统、门禁系统、物业系统、视频监控系统、能耗计量系统等，为整体应用系统的全面建设提供良好的基础。

系统支撑层是整体应用系统建设的基础保障，进行了相关面向服务体系架构的设计，实现相关应用的有效整合和管理，各个应用系统的建设基于基础设施支撑的应用，快速搭建相关功能模块。

智慧应用层是为用户提供服务的保障，主要功能有基于BIM 的安全管理和建筑能源管理。

2.2 平台功能研究

针对绿色建筑的共同痛点，研究平台的主要功能。

2.2.1 设施设备管理

对建筑的设施设备进行统一的管理，形成设施设备信息库，提供设备台账管理、设备工单管理等功能。

2.2.2 基础数据管理

建立科学合理的基础管理构架，收集详实的基础信息，保证数据的唯一性，实现对设备管理功能的支撑，建立设备相关信息的分级授权和控制等功能，使业务更加方便、准确、高效。设备基础管理是设备信息管理系统的基础，通过建立设备基准的数据，使设备的维修计划、分类、检索、查询、统计等业务信息传递工作，更加方便、准确、高效，并实现设备基本资料与故障报警、视频监控等子系统间的整合。

（1）设备基本信息。设备固有的属性，通常和设备自身相关，使用过程中不发生改变，包括设备名称、规格型号、设备编码、设备类型、设备标识、功率、生产厂商、供应商等。

战乱时期，父亲把工厂迁到武昌区法租界里。1941年太平洋战争爆发，日军立即没收了英法美等租界的全部资产，我父亲的企业落在汪伪政权手中，家中生活来源断绝。父亲经常与老乡躲在一边听收音机短波，盼望把日本鬼子赶出中国，但他没能看到这一天。生活的苦难摧残父亲的健康，他的肺病日渐严重。

（2）设备参数信息。根据设备类型的不同、显示的特殊信息参数等，该部分由管理员根据设备类型指定，每类设备可以显示不同的信息字段。

（3）设备外观图像：以图片形式展示的设备的外观形状，方便用户在面对各种不同的设备时，可以通过照片影像对设备有一个准确的了解。

（4）设备相关维护保养计划、维修保养记录：通过接入的物业系统数据，用户可以直观地看到每个设备在近期需要执行的维修保养计划，以及历史维修的原因、处理方法、维修人员等信息。

2.2.3 设备台账

在 BIM 模型中对各类用能设备、重要设施设备等进行空间定位，并集成设施设备的设计信息、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，生成各个设备的二维码图片，便于进行设备日常维护工作。

（1）台账信息可以按部门、按设备类型、按设备使用状态等快速检索及组合检索。

（2）智能模糊检索功能，用户在快速搜索栏中输入简短的检索信息，系统自动检索出所有设备名称、规格型号等信息能进行模糊匹配的设备台帐。

2.2.4 设备工单管理

在 BIM 模型中接入物业系统数据显示设备的维修工单记录，包括维修时间、维修人员、联系方式、维修记录详情、工单状态等。管理人员可通过模型直接获取某设备的历次维修记录，协助了解设备的全生命周期状况，为设备后续的维修或保养提供数据支持。

2.3 安防管理

（1）安防视频监控。以数字网络为传输介质、网络视频服务器为核心，结合 BIM 模型，形成可视化展示的方式展示方式。通过网络，把监控视频和平台进行互联结合，展现接入的安防系统所属的安防摄像机，显示实时的视频信息。

（2）门禁管理。以 BIM 模型展示门禁设备在建筑中的位置，用户可查看门禁的基本信息及通过记录，包括当日通过记录及历史通过记录，同时也支持反向查询，查看人员通过门禁的记录。基于智能视频分析及门禁记录统计人流量等数据，有助于管理决策和防疫所需数据的积累。

（3）报警管理。系统报警可以提前警示操作人员在当前运行过程中可能会导致事故发生的异常状况，但在报警泛滥的情况下，管理人员无法在大量的报警中快速准确地定位关键报警，及时处理异常工况。

为了提高报警系统的有效性和安全性，系统通过合理化分析，识别报警设置的合理性，定位报警的优先级设置，明确报警需要操作的响应动作、响应时间，从而优化报警；针对数据进行统计分析，梳理报警，从而达到减少报警数量，减轻操作负荷，快速定位关键报警的目的。

系统还可以监控设备报警数据，做到提前预警、及时检修，提高设备利用率。

2.4 能源管理

（1）能耗监测。通过能耗计量传感器及电力监控系统对接等方式，实现各类重点用能设施设备及计量区域的能耗数据采集，结合 BIM 模型、日常运营管理模式、外部天气环境因素及设施设备的运行工况等各类信息，建立重点用能设施设备数据的精准分析模型，为运营管理者制定优化的能源设施设备运行和管理策略提供精准的数据支撑。

（2）BIM 能耗分析。通过对所计量回路的上下级关系梳理，了解建筑总体能耗的流向，直观可视地掌握重点用能区域、租户、商户、设备的能耗流向，并基于 BIM 模型的空间进行能耗分析及图表展示。同时，提供空间热力图等展示功能，便于在物业管理工作中，通过重点回路的管理找寻节能主要方向。

（3）节能优化策略。主要设备结合 BA 的运行数据，以及该设备的主、备用回路，形成运行-消耗的一体化管理，为物业能耗管理提供更好的管理方式及重点的监测。设备运行能耗异常报警在形成关联的监测基础上，对于设备工况较低与能耗未降低的情况，提供报警功能，便于物业排查过程中更好的提供依据，通过排查优先排除传感器异常，及早发现设备故障、租户私接等情况，为设备运行管理节能提供管理抓手。

3 平台应用

智慧运营管理平台以 BIM 技术为基础，以监控和分析多视角、多维度的原始物联网数据，整合多系统、不同网络，实现数据的互联互通。把单一系统管理提升到多系统统一管理，打通不同数据空间的长期阻隔。让数据互通交融，使大数据分析更加丰富、充实，挖掘出更有实用价值的数据，形成一个综合的协调管理机制，可极大地提高资源的整合，优化管理成本，达到节资、节能、安全、高效和环保的目的，真正实现建筑的节能增效管理、设备高效运转、安全监控。

平台根据不同的应用场景及业主需求，提供 PC 端管理、大屏端展示、移动端操作三种界面。PC 端为用户提供最齐全的功能界面，基于轻量化 BIM 模型实现建筑楼宇人、财、物的统一管理。大屏端侧重于对关键数据的展示，包括实时监控视频、报警信息、能耗分析等，便于管理人员监督指挥。移动端提供便捷的操作界面，用户可随时随地查看，提高事件处理的即时性。