基于BIM技术的建筑运维管理研究

杨 波， 郑双七， 蒋庆华

(安徽职业技术学院，安徽 合肥 230011)

0 引 言

建筑物的运维阶段是建筑全生命周期中时间最长的阶段，此阶段会产生大量的建筑数据信息，包含在建筑安全、空间、环境、能耗、设备维护等诸多方面，优化数据管理能够产生很大的经济效益和社会效益。目前建筑技术领域的管理手段越来越多，其中BIM(building information modeling)建筑信息模型技术的应用加快了建筑业信息化的发展步伐，已在设计、招投标、施工等阶段有了较为成熟的应用，从设计可视化、进度管理、安全管理等诸多方面变革了建造模式。运维阶段把BIM技术以及其他先进技术参与管理，将有利于对建筑的维护，降低运维成本，节能省耗[1-6]。

1 传统运维管理模式

1.1 物业管理公司的运维管理

物业管理公司是传统运维管理模式中最常见的一种，我国大多数住宅用途的建筑物多采用此模式。公司负责对建筑物统一运营维护管理，主要工作有临时设施修缮、区域内部规划、广告投放和交通管制等，业主负责对物业公司管理业绩统一考量，但不主动参与建筑物日常运维活动中，经常存在建筑物信息不足而排查困难的问题。

1.2 建设方运维管理

建设方的运维管理模式主要针对工厂、专业公司等专业性强的工程项目，该种模式的特点在于运维管理与企业生产运营活动联系紧密，后期管理活动是以企业效益为根本出发点，要求资源利用率高，需要专业性的运维团队，团队人员比较稳定。但管理模式比较固化，不利于管理中新技术新理念的推广。

1.3 专业运营团队的运维管理

专业运维管理要求运维团队专业性更强，有更多的管理模式和更宽的管理权限。根据建设方运维现状，提供具有针对性的运营期战略计划，提高现有资产管理能力，开拓新的盈利获取途径。所以,这种管理团队成员应当具备较强的专业技能，并在一定范围内有竞争力。

2 传统运维管理中面临的问题

2.1 运维阶段资料信息量大查询冗繁

传统运维管理中，管理人员获取资料的主要途径为项目建设方、设计方、施工方及项目承包方所提供的工程资料，资料种类复杂且需要专门的资料员收集管理纸质文件，资料转手过程中容易发生丢失或信息遗漏。浪费大量纸质资源，不易长期保存，查阅耗时长，工作量较大。

2.2 运维阶段各专业信息互不融通

建筑运维管理期间，涉及建筑，结构，电气、给排水、暖通、消防等专业。由于各专业性质不同，资料并没有整合在一起，独立分散的管理模式影响了运维工作的工作效率。比如，当设备使用出现问题时，维保方对设备更换并更新设备清单，建筑档案部门留存的资料记录的仍是原设备。开展一项专业工作时，经办人员需要查阅多个专业部门的记载资料，才能制定科学合理的实施方案。资料几经转手，可能又与实际工作对应不起来，导致后期开展工作效率低。

2.3 运维阶段中故障排查困难

随着建筑使用年限延长，设施维修和设备的更换成为常态。在建筑综合管线和设备围护中，各类管线种类繁多，在建造空间范围内多位于地下或设备夹层等隐蔽部位，日常管理维护难度大，发生问题难以及时定位，无法快速解决问题。许多设备只能依赖定期检修来检查故障，发生就已造成了不可估量的损失。难以实现提前预警和及时排查，增加了维护成本。

2.4 依赖人力和纸质资料管理

建筑运维管理工作极其冗繁复杂，涉及的各专业之间联系少，工作前期会花费大量人力和时间成本参与资料整理、查阅、管理等基本工作，但人的精力是有限的，人员的管理水平、责任心都会影响管理效率，管理效率低会造成管理成本上升，难以达到最优管理。纸张作为传统介质资料，运维管理中主要用于信息储存、传递和交流等工作，一旦发生资料丢失等意外情况，可能会给业主造成巨大经济损失。

3 BIM技术与运维管理结合

3.1 创建基于BIM技术的运维管理平台

传统运维管理模式的主要弊端在于建筑信息量大但缺乏有效管理，有存储方式复杂、移交成本高、信息化管理水平低等缺点。BIM(全称Building Information Modeling)技术作为建筑领域内一种信息化技术，通过创建BIM运维管理平台，及时收集 BIM模型中建筑、结构、设备、管道、综合安全、能耗、维修作业等各类数据。根据数据分析完成数据储存、传递和更新功能，并基于核心数据库完成数据调取、分析和决策目标。最终实现建筑物运维阶段信息、设施、安全、能耗管理目标。

3.2 基于BIM技术的运维管理

3.2.1 基于BIM技术的信息管理

BIM运维管理平台记录了建筑物从运营交付至当前日期所有的运营、维修、保养和改造等属性信息，基于时间变化不断加强BIM三维可视化数据管理，从而实现建筑物运维期信息的精准管理，提高建筑资产使用效率。在建筑各类用房中，BIM运维管理平台记录了每个房间的尺寸、面积、使用部门、建筑材料及装饰属性、后勤服务特性、功能用途等信息。后期实体建筑需要改造时，平台支持对应的图形化改造操作，及时完成建筑物属性信息更改编辑。建筑维修与保养作业系统基于建筑空间可视化，能及时获取运维期维修、保养动态信息，服务于运维全过程。

3.2.2 基于BIM技术的设施管理

利用BIM软件创建建筑与管道设施三维模型，把对应型号、参数、生产厂家及产品合格证等基本信息录入到产品属性中，从设计、施工阶段开始记录和反馈信息，运维期间根据维护情况不断录入新产生信息，如维修位置、维修时间、维修人等信息。软件对模型中信息有效整合，形成基于BIM技术的信息集合模型。以三维可视化的表现形式，实时查看模型设施的运行状态，当实体建筑设施出现质量问题时能精准定位位置，便于运维管理者及时发现和处理设施故障。基于BIM技术的设施智能化管控具有快速的响应能力，降低了管理者劳动强度与设备管理成本。

3.2.3 基于BIM技术的综合安全管理

BIM综合安全管理是以BIM建筑空间数据为核心，并以监控视频为纽带，集成现有视频监控、消防安全、应急报警、门禁系统、保安巡更、设备安全、停车系统为一体，将传统的中央监控中心改造为X合一(集视频监控、消防、门禁、巡更、应急报警、设备安全、停车等为统一的监控报警平台)的综合安全监控中心和应急指挥中心，创新性的把BIM可视化技术集成到中央监控体系中，与集成性、智能分析技术相结合，建立全方位的综合安全管理体系，更好地服务于运营期。该系统具备以下功能：中央监控报警系统可视化、消防报警联动可视化、保安巡更可视化、门禁报警可视化、应急报警联动可视化、安全设计与规划可视化、停车信息可视化。

3.2.4 基于BIM技术的能耗管理

BIM技术的建筑物能耗管理主要对运营范围内的水、暖、电等能源集中管理，利用BIM运维平台对建筑能耗分布、能耗报警可视化监控，精准掌握建筑物内部能耗情况。基于能耗计量仪器对建筑、设备、照明等能耗变化情况分类展示。对能耗告警、能耗与建筑环境的联动管理实时监控。预测未来一段时间建筑能耗情况，利用主流的能效建模方法与能效分析算法支持能耗设备能效展示。利用能耗专家对建筑能耗一键筛查，通过对能耗情况综合评分，提出能耗合理优化方案。

3.3 其他新技术在运维阶段的应用

3.3.1 BIM+3D激光扫描技术在运维阶段的应用

3D激光扫描技术把光、机、电和计算机融为一体的新型技术，重点利用扫描技术重构现实世界中环境或物体，能获得几何形状、内部构造及外观数据(如颜色、表面反照率等性质)，具有测量速度快、准确度高、方便使用等优点，测量的结果数据能对接多种软件接口，应用范围广。利用现有建筑基础建立BIM运维系统所需要的模型，基于3D 扫描技术采集建筑物和管线立体空间的点云数据，把扫描物体的数据1∶1还原，转化生成 BIM模型能达到 LOD500高精度特效，在人工测量难以保证测量精度复杂结构建筑中。3D激光扫描技术的应用更好。

3.3.2 BIM+云计算在运维阶段的应用

BIM运维管理中云计算的应用大大提高了数据信息的搜集和处理能力，数据云计算应用中不受地域限制，不同专业之间协同与资源共享，存储数据时比较灵活。节约了数据运行成本，具有便于实施与维护等优势[7,8]。

3.3.3 BIM+VR/AR技术在运维阶段的应用

虚拟现实技术(VR/AR)是把计算机和多媒体技术结合起来，对人员周围真实环境虚拟，创造一个全新的三维立体世界，让人们仅仅佩戴头盔面具和肢体传感器，就能感受身临其境的虚拟环境。BIM 软件建立建筑模型后，直接导入虚拟现实模拟器中，让人仿佛亲临现场，产生对建筑模型和建筑周边环境的切身体验，如设备出现问题时，能更好地查看问题根源[9]。

3.3.4 BIM+物联网技术结合在运维阶段的应用

物联网技术是指运维管理部门在BIM三维模型中部署物联网终端设备，如图1所示。 以BIM与物联网技术结合的系统服务于运维阶段，物联网系统以网络中网络传输层为基础，设计出无线网络各节点并组网。构建基于BIM模型数据为基础的初始运维数据库，经过对模型静态信息和采集的物联网动态信息互相关联研究。实现实体建筑与模型建筑信息之间互联互动，提高运维阶段信息的流转与应用效率，便于降低运维成本，提高管理水平和效益[10]。

图1 部署物联网终端设备

4 结 论

BIM技术在建筑领域中应用越来越广，在运维阶段的应用也在不断拓展，能够实现运维期间模型所有信息的收集、分类和更新。实现对建筑设施可视化，快速定位维护部位，定期实行维护。实现建筑范围内所有安全监控点统一到中央监控中心中监控。实现运维范围内水、暖、电等能源的精准管理。不仅如此，BIM与3D激光扫描技术在物体形状重构、BIM与云计算技术在数据存储、BIM与VR/AR技术在环境模拟、BIM与物联网技术在连接实体建筑和模型建筑中均有良好的应用。