基于BIM+AIoT技术IBMS 3D可视化智慧管理平台的顶层设计

庄新雄

广东省工业设备安装有限公司 广东 广州 510220

引言

为了实现建筑智能化各系统高效集管理，让建筑智能化各系统真正用智慧化运行、可视化管理。我们根据多年的工程项目实践，在传统的建筑设备管理系统（BMS）基础上进行优化改进，充分运用BIM、AI、IoT等新技术，感知、监测、分析、控制，整合楼宇各个关键环节资源，在此基础上对各种需求做出智慧的响应，使楼宇整体运行具备自我组织、自我运行、自我优化的能力，提供节能减排、环境改善的优质空间，通过IBMS系统把相关数据汇集到统一的基于BIM 3D可视化图形的大楼智能建筑物业及设施管理平台上，实现统一的设施管理和设备监控，从而形成基于BIM+AIoT技术的IBMS 3D可视化智慧管理平台。下面以一个智慧园区的平台开发机应用为例。

1 项目概况

某智慧园区项目位于广州市荔湾区，该园区总建筑面积约20万m2，该园区是集商业、公寓、办公等为一体的智慧园区。地上最高25层，地下最深3层，其中B区包括商业、公寓、办公等多、高层建筑，共有6栋塔楼及2层地下室（库房及车库），C区为高层办公楼，有C1、C2共2栋塔楼及地下室，地下室3层（设备房及车库）。该项目智能化工程包括建筑设备监控系统（BAS）、视频监控系统、出入口控制系统、停车场管理及车位引导系统、综合布线系统、计算机网络系统、多媒体会议系统等近20个子系统[1]。

本项目子系统较多，各子系统相互独立，为使各子系统实现互联，基于本项目的需求，开发了基于BIM+AIoT技术的IBMS 3D可视化智慧管理平台，实现建筑物内智能化各子系统信息资源的采集，并利用采集的信息经过相关的智能算法对各种数据进行挖掘、筛选、整理和优化，达到对各子系统和设备的监视和控制，并在子系统之间实现数据的共享和突发事件的联动。通过开放的INTERNET接口实现远程的授权监控和管理，如TCP/IP、OPC、BACnet开放式数据库接口和分布式数据库技术等实现多种技术的融合，和各种厂家产品的无缝联动响应，实现跨系统的全局响应功能，实现信息化和智慧化管理。

2 主要技术内容

2.1 平台设计

2.1.1 平台定位。本智慧平台目标是建成后实现对内运维管理和对外商业运营的功能的统一。平台可集成包括暖通空调、变配电、给排水、智能照明、视频监控、电梯控制、防盗报警、能耗计量、建筑设备监控系统（BAS）、停车场管理、出入口控制等系统。保证所有设备集成在同一平台；采用统一的操作界面；集中管理所有的报警信息，集中显示重要设备的运行状态，以及运行时刻表，提供远程操作功能，使管理人员台通过集成平台远程排查，监视各系统设备现场状况，提供管理编辑等功能。满足建筑物的各类专业化业务、规范化运营及管理的需要，由多种类信息设施、操作程序和相关应用设备等组合而成；为实现建筑物的运营及管理目标，基于统一的信息平台，以多种类智能化信息集成方式，形成的具有信息汇聚、资源共享、协同运行、优化管理等综合应用功能的系统。

2.1.2 平台架构。本平台的架构，分为感知/动作层、传输层、应用层、表现层。

感知/动作层以AI终端设备采集平台所需的各项数据，是整个平台最基础部分；数据通过传输层，即有线+无线方式为数据双向传递提供稳定可靠的管道；应用层是基于终端的采集、输出设备的各个子系统，如综合安防管理、建筑设备监控、消防报警等；平台层作为最顶层，呈现数据最终形态，通过对各个相互独立的子系统进行整合，实现数据共享、系统联动以及数据二次应用的功能[2]。

图1 平台架构

2.1.3 基于BIM。BIM技术是指运用数字信息与计算机技术的结合，以三维立体的方式来进行项目设计并指导施工、维护运营的新技术。在以往项目，我们都是基于CAD二维图纸作为底图，设备模型也是扁平化设计，这对于缺乏空间想象能力的操作人员显得不够友好和直观。通过对BIM模型的优化及轻量化处理，发挥材质、灯光的优势，制作出更佳的园区、楼栋、楼层以及设备设施的渲染效果。

2.1.4 基于AIoT。本平台基于智能化设备及其系统，通过物联网实现数据共享传输。AIoT融合AI技术和IoT技术，通过物联网产生、收集海量的数据存储于服务器端，再通过大数据分析，以及更高形式的人工智能，实现万物数据化、智联化。

2.1.5 3D可视化。

2.1.5 .1 BIM可视化。以BIM模型为载体，充分利用BIM模型优越的三维空间展示能力，将资产设施、机电设备、办公家具和使用人员与空间位置及维护人员等有机地结合在一起进行管理，提高工作效率，降低运营成本。

2.1.5 .2 能耗可视化。通过对建筑总体能耗、系统能耗、设备能耗分时间尺度的建筑能耗实时数据统计与历史数据对比，生成节能诊断分析报告，全面、深入能耗数据统计结果，以饼状图、柱状图、条形图、散点图等形式表达数据，比传统报表形式更加形象直观、简化信息、突出重点。

2.1.5 .3 运维可视化。平台在模拟巡检、维修工单、维保计划等实现全过程管理，通过各种图表实时掌握各项工作进度情况[3]。

2.1.6 功能模块设计应用平台设计分以下五大模块：①公共安全。②设备监控。③能耗管理。④公共服务。⑤运维管理。

2.1.7 UI界面设计应用。用户界面（UI）分为PC侧和移动终端侧（即手机或平板）。采用HTML5和WebGL技术进行开发，完美适配台式电脑（PC）、智能手机和平板电脑的显示。

2.1.8 PC侧UI设计应用。平台首选采用主流的B/S（浏览器/服务器）模式，客户端直接通过浏览器进入用户界面，无须安装客户端专用软件，具有成本低、易维护、分布性强、开发简单的优点。PC侧UI的设计，我们创新性地采用双屏设计，即主屏+副屏模式。这种横向展示模式比以往单屏纵向展示模式优势在于：一是充分利用监控指挥中心拼接大屏上墙功能，显示更加清晰直观，令管理人员一览无遗不会错过重要信息和突发事件，即使不上墙，只需增加一台普通显示器，成本几乎可以忽略不计；二是主屏主要负责整个园区全局展示，副屏负责具体系统、楼层、设备设施的细节展示，能够满足管理人员查看细节的同时掌握全局信息，不会被庞大的数据所遮挡，做到运筹帷幄。

2.1.9 移动终端侧UI设计。移动终端侧UI设计融入了公司多年来在广州地铁维保项目积累的宝贵经验。移动终端侧UI最重要的是简洁、高效原则，通过微信公众号或小程序进入用户界面。移动终端侧主要用户通常有两类：运维人员和领导。根据不同的用户角色，呈现不同的界面和信息。

对于领导界面，主要展示园区概况、能耗数据、高级别报警数据等，系统能够对不同级别的报警信息进行相应的提示。

对于运维人员界面，主要展示实时报警、设备管理、工单处理等，系统能够对相关的保养计划、维修进度及时汇总，按照运维策略完成相关计划的制定和推送，并对全过程进行监控，其核心在于流程管理的设计[4]。

3 效益分析

对于大型商超、星级酒店、产业园区、高等院校、文体建筑、办公综合体等常见业态的工程项目，集成管理平台已经成为智能化项目的标配。随着智能建筑行业技术发展越来越成熟，用户对智能化系统的使用要求越来越高，传统集成系统已无法满足用户对系统功能完善、界面友好、虚拟仿真、操作简单等需求。本平台的研发，除了满足市场不断发展的功能需求外，还能为用户和公司带来较好的经济和社会效益。

3.1 为客户带来的效益

3.1.1 保障设备安全高效，提高设备使用寿命。通过统一的运维管理模块，实时收集机电设备基础信息和各类能耗数据，通过大数据分析挖掘节能潜力，实现监、控、管一体化，节约人力投入。

3.1.2 运营优化节能，提升管理效率。通过实时在线分析设备能耗情况，制定科学合理的运行管理策略，实现运营优化节能；通过数据共享及系统联动，实现提升设备运行效率、运营和管理效率以及应急指挥能力。

3.1.3 节约人工成本，实现经济效益。建立科学的管理制度提升管理人员水平，减少维保人员数量，从而节约人工成本[5]。

4 结束语

当前，我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段。随着5G、AIoT、云计算、大数据等新技术在建筑行业应用普及，使建筑物在满足人们基本需求同时，变得更加智慧化和人性化。基于BIM+AIoT技术，是本平台紧跟智能建筑新发展时代潮流对信息化技术的实践运用，平台最终实现全面感知、智能分析、精准研判、协同指挥和应急处置的综合智慧能力，达到好用、易用，技术真正为人所用的目的。