基于BIM與物聯網的交互發展技術在智能建筑中的應用

馬錄

MA Lu

（中鐵二十局集團第六工程有限公司）

(China Railway 20 Bureau Group 6 Engineering Co. Ltd.)

1 前言

近年來，隨著人們逐漸解決了“居者有其屋”的問題，人民群眾對建筑的需求已經不滿足于基本的生活生產需求，而對建筑實用性、設計感、信息化程度提出了更高的要求，以多功能和自動化著稱的新式智能建筑開始受到市場的關注。同時，基于建筑信息模型與物聯網技術發展的紅利，建筑施工與管理領域的信息化程度不斷加深，人機交互發展技術在建筑領域得到了更為廣泛的應用，通過研究基于BIM與物聯網在智能建筑領域的發展前景，將對建筑業的未來發展起到重要的理論指導作用，其潛在的市場價值對居住環境與人民群眾的生活方式將產生深刻影響。

2 建筑信息模型技術與物聯網的發展情況

BIM是一種建筑信息模型技術，在建筑設計中占有重要地位，是當前建筑工程項目建設前進行信息統計與模擬的核心渠道和信息技術發展服務于建筑領域的典型案例。建筑信息模型技術體現了建筑設計團隊在施工前其信息化方式對建筑結構可行性及物理特性和功能性研究的過程，由于在工程項目建設過程中，施工成本在工程造價中占主要比重，因此，有效降低施工成本能夠顯著對工程造價加以控制，而施工過程中因各種客觀因素導致的設計重做不僅造成了嚴重的資源浪費，還會影響到工期的正常交付，BIM的出現可以使施工單位在動土前對施工的全過程進行模擬設計，從而找出設計和功能性的缺陷，及時對結構設計進行修補，從而變相的降低施工成本，保障工程按期交付。BIM除了在工程造價的控制上具有積極作用，其架空環境的信息構造能力對概念性建筑的發展提供了技術支持，在建筑信息模型中，設計人員可以憑借其滿足天馬行空的想象，并據此實驗概念建筑與現實環境相結合時可能出現的弊端和紕漏，從而推動先進建筑理念的創新和發展，驗證概念建筑的可行性。BIM不僅可以對建筑模型的數據進行建模分析，還能模擬出施工、使用、運維等多種環境，對建筑的全建設期和生命期都可以進行預測和控制，先進的信息程序為建筑行業發展提供了無限可能[1]。

物聯網是互聯網技術發展的高級階段，體現了“萬物互聯”的思想內核，即物聯網將傳統意義上的虛擬信息互聯轉變為真正意義上的物質互聯，通過傳感器、集成電路作為信息的傳輸與收集媒介，整合多種信息技術處理方式，實現建筑工程項目單元之間的無縫交流。物聯網技術與BIM的技術結合在近年來得到了高度發展，人們將物聯網視為建筑信息模型應用的收尾階段，二者之間融合構建的平臺也將促進智能建筑領域的發展[2]。

3 交互發展技術應用

3.1 信息設備管理

BIM與物聯網的交互發展技術對于智能建筑的發展有積極推動作用，近年來部分地區已經嘗試智能建筑的試點工作，在實際環境中檢驗智能建筑的可行性，而交互技術平臺則為智能建筑發展提供了重要助力。在設備管理方面，智能建筑的典型特點在于多種自動化設備的應用，和完全與建筑結構融為一體的智能處理單元。通過BIM，設計人員可以模擬各種極端環境下傳感器和信息設備的運作情況，甚至包括火災、臺風、地震等應急事故發生時設備面臨的極端感知情況。一般而言，智能會通過各種傳感器設備和傳輸線路構建物聯網的基本架構，并將各樓層及設備單元的情況反饋給中央處理單元，BIM可以查閱任意設備的關聯信息，并檢驗中心區的應急決策能力、快速反應能力、預警能力等。

3.2 建筑設施管理與維護

智能建筑的基本功能還是居住和生產，而智能建筑相對于傳統建筑的一大優勢就是管理人員可以通過物聯網隨時收集由傳感器上傳的設施信息，如地下室、電網、管道等，不再需要專業維修人員進入現場進行排查，BIM可以模擬智能建筑物聯網的架構，并調取中心管理層的信息數據，驗證智能建筑是否能夠達到預定的設施管理效果。在管理維護方面，BIM可以直觀呈現各個施工節點的設計參數，并設計多種施工工藝下完成項目建設的情況，為設計人員提供充分的數據信息支持，并指出建筑項目的隱患和薄弱點，同時提供全面的維護升級報告。物聯網技術與BIM技術的交互融合，既能相互提供信息載體和數據支持，又能在工作過程中進行數據的交換傳輸與分析，從而構建專業化的BIM模型，甚至制訂專屬維護升級方案，以最低成本設計最周到的維護計劃。

3.3 安保管理

智能建筑的一大優勢在于全自動化安保系統，所有進入建筑內部的人都要通過安全密鑰并進行登記，通過在建筑內部安置的攝像頭構成無盲區安全網絡，如出現突發事件可以越過管理層第一時間在建筑內部進行預警，并同110報警中心取得聯系，在短時間內通過物聯網對可疑人員進行定位追蹤，同時將視頻資料上傳至公安部門，BIM系統可以在可視化升級后模擬智能建筑的安保情況，從而驗證其報警系統的可行性。

4 智能建筑領域的展望

上海中心大廈是浦東的新地標建筑，在該項目施工前就通過BIM技術對建筑的結構可行性進行過驗證，對其幕墻結構在地震烈度及強臺風環境下的受力程度進行模擬，對建筑設計起到了一定參考作用。同時該項目也沿用了大量智能建筑設備，包括智能安保系統和多傳感器物聯網系統等，設計期都通過BIM與物聯網交互技術進行過理論驗證，上海中心由于超高層建筑的特殊性，其需要安置的傳感器及交互設備較多，在BIM模型下驗證其數據交換的靈敏度和可行性，才能在正式施工中得到應用。未來，BIM技術將作為智能建筑設計與開發的必要工具和平臺保障，將在建筑行業發展中得到更廣泛的應用。

5 結論

目前，建筑信息模型技術與物聯網的技術融合已經取得突破，深入挖掘二者之間的關系，積極推動技術交互，不僅有助于智能建筑理念的應用發展，也對信息技術的創新進步帶來了機遇。BIM技術和物聯網作為建筑界的潛在資源，理應得到更好的挖掘與研究，建筑數字化虛擬化將成為未來建筑設計與復原的主流，智能建筑也將離我們越來越近。

[1]魏士豪，杜文龍，明保健，等.基于BIM與物聯網的交互發展技術在智慧建筑方面的前景探索[J].建筑工程技術與設計，2016，18(30)：10050-10051.

[2]孫一帆，徐洋洋，袁駿凱，等.基于BIM技術在醫院消防疏散的應用探索[J].科學與信息化，2017，36(29)：189-192.