樓宇自動(dòng)化管理中BIM技術(shù)的運(yùn)用探析

王曉慧 江蘇谷德信息科技有限公司

導(dǎo)言：越來(lái)越多的現(xiàn)代建筑正在向智能化發(fā)展。建筑自動(dòng)化系統(tǒng)作為智能建筑的核心，在建筑自動(dòng)化控制和管理中發(fā)揮著極其重要的作用。積極開(kāi)展建筑自動(dòng)化系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)建筑智能化、節(jié)能化和高效化管理。

1 樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)概述

1.1 樓宇自動(dòng)化的作用與目的

建筑自動(dòng)化系統(tǒng)是智能建筑的重要組成部分。它涉及建筑物內(nèi)部的許多設(shè)備和系統(tǒng)，包括空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)等。樓宇自動(dòng)化的目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)這些設(shè)備和系統(tǒng)的集中監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化和智能化的樓宇功能管理，從而為樓宇用戶提供穩(wěn)定、安全和舒適的工作和生活環(huán)境。同時(shí)，通過(guò)高度智能的集中控制，有利于提高建筑物的內(nèi)部管理效率，降低設(shè)備故障率，降低建筑物的后期運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。

建筑自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目的是分析、分類、處理和判斷建筑中各種機(jī)電設(shè)備的信息，使用最佳控制手段集中監(jiān)控和管理所有系統(tǒng)設(shè)備，使所有子系統(tǒng)設(shè)備始終處于有序、協(xié)調(diào)、高效和有序的狀態(tài)，降低每個(gè)系統(tǒng)創(chuàng)造高效、舒適和安全工作環(huán)境的成本，盡可能節(jié)約能源消耗和日常管理費(fèi)用，確保系統(tǒng)的全面運(yùn)行，從而提高智能建筑的高水平現(xiàn)代化管理和服務(wù)，使投資獲得良好回報(bào)。

1.2 樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)組成

一個(gè)典型的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)通常包括給排水、照明、空調(diào)、電梯、消防、安全防范、供配電等子系統(tǒng)。

給排水系統(tǒng)：其主要功能是實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)的排水泵、給水泵以及潛污泵等給排水設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的水泵開(kāi)啟或者關(guān)閉的操作指令，確保建筑物內(nèi)供水排水正常。

照明系統(tǒng)：主要是對(duì)公共空間的照明開(kāi)啟、關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)無(wú)人開(kāi)燈和熄燈控制。

空調(diào)系統(tǒng)：其主要目的是控制建筑空間中空調(diào)單元的溫度和流量，從而在最節(jié)能的情況下確保建筑中的最佳舒適度并盡可能減少設(shè)備消耗。

電梯系統(tǒng)：主要保證建筑物內(nèi)的交通安全，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物內(nèi)的電梯與總控制之間的數(shù)據(jù)通信以及運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，從而做出相關(guān)的有效控制。

消防系統(tǒng)：消防系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立于建筑自動(dòng)化的其他部分。它的設(shè)立主要是為了在突發(fā)自然災(zāi)害或特殊情況下確保建筑物短期正常運(yùn)行，從而起到保護(hù)建筑物居民生命財(cái)產(chǎn)的作用。

1.3 樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)

現(xiàn)階段樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)最為核心的技術(shù)為現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。目前我國(guó)樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)單分為現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)與集散式結(jié)構(gòu)，集散式結(jié)構(gòu)的主要特征在于集中管理、分散控制，一般具有2 層網(wǎng)絡(luò)和3 級(jí)控制設(shè)備，集散式結(jié)構(gòu)是上個(gè)世紀(jì)我國(guó)智能化樓宇主要的結(jié)構(gòu)形式。進(jìn)入21世紀(jì)后，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展而迅速發(fā)展，成為新時(shí)期最有利的控制系統(tǒng)。首先，它克服了分布式網(wǎng)絡(luò)的封閉缺陷，并采用更標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案來(lái)解決私有網(wǎng)絡(luò)的局限性。其次，它改進(jìn)了分布式控制系統(tǒng)的分布式特性，并形成了一種全新的完全分布式結(jié)構(gòu)，可以將控制站點(diǎn)完全置于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中。

與集散式分布技術(shù)相比，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)不僅有效提升了自動(dòng)控制的智能化操作水平，增加了控制系統(tǒng)的公開(kāi)性和開(kāi)放性，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性，同時(shí)還有效的節(jié)約了硬件使用數(shù)量、安裝費(fèi)用以及維護(hù)開(kāi)銷，并提升了測(cè)量與控制的準(zhǔn)確度和可靠性。

2 樓宇自動(dòng)化管理中 BIM 技術(shù)的運(yùn)用探析

2.1 BIM 技術(shù)在安全疏散中的運(yùn)用探析

在人們的日常生活中，不可避免地會(huì)發(fā)生一些自然災(zāi)害，如火災(zāi)、地震、洪水等。當(dāng)這些自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，首先要做的就是安全撤離。由于BIM自身的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)階段BIM技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于安全疏散。BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：首先，工作人員可以通過(guò)BIM技術(shù)建立與建筑物真實(shí)信息相關(guān)的模型，然后為安全疏散提供可靠的模型信息數(shù)據(jù)支持。通過(guò)這種可視化功能，可以制定更完整的疏散計(jì)劃。其次，BIM技術(shù)建立起的模型可以通過(guò)紅外線等探測(cè)技術(shù)，增加人員流動(dòng)的信息，如果能與 Pathfinder 軟件相結(jié)合，不僅可以科學(xué)的制定出口的方向和位置，還可以對(duì)疏散的路徑進(jìn)行制定。但是 BIM 模型中的Revit軟件與 Pathfinder 軟件之間沒(méi)有兼容性，所以工作人員可以借助 20 世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的 CAD 軟件，先將 BIM 模型生成 DXF文件，然后將其導(dǎo)入到 Pathfinder 軟件中，這時(shí)也會(huì)與上文產(chǎn)生同樣的問(wèn)題，即門(mén)、窗等實(shí)體建筑的圖形變成了線條，這時(shí)也需工作人員對(duì) Pathfinder 軟件進(jìn)行重新的定義。

2.2 BIM 技術(shù)在建筑節(jié)能方面的運(yùn)用探析

建筑節(jié)能消耗數(shù)據(jù)較為繁瑣，傳統(tǒng)的人工交互輸入不僅會(huì)給工作人員帶來(lái)巨大的工作壓力，所得出的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率與實(shí)際的偏差也較大，將 BIM 技術(shù)應(yīng)用到建筑節(jié)能方面則有效的解決了這一問(wèn)題，BIM 模型可以對(duì)建筑能源消耗的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析過(guò)后將數(shù)據(jù)帶入到 EcoteceAnalysis 中，模擬能耗以獲得高精度的數(shù)據(jù)。導(dǎo)入BIM模型時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)注意以下問(wèn)題。在進(jìn)口之前，應(yīng)該關(guān)閉一些與能耗無(wú)關(guān)的建筑模型，以減少工作量并提高數(shù)據(jù)的安全性能。其次，員工還應(yīng)該轉(zhuǎn)換BIM模型的一些目標(biāo)部分，例如，轉(zhuǎn)換為 DXF 格式，該格式以建筑 3D 為基礎(chǔ)，可以更精確的對(duì)能耗進(jìn)行分析。

2.3 BIM 技術(shù)在火災(zāi)模擬中的運(yùn)用探析

火與人們的生活密切相關(guān)。一旦發(fā)生火災(zāi)，它不僅會(huì)危及人們的財(cái)產(chǎn)安全，而且會(huì)嚴(yán)肅對(duì)待人們的生命。因此，為了預(yù)防火災(zāi)，建筑物經(jīng)常配備相關(guān)的消防設(shè)施，但是這些消防設(shè)施不能完全預(yù)防火災(zāi)。因此，為了有效減少火災(zāi)造成的損失，BIM技術(shù)可以應(yīng)用于建筑自動(dòng)化管理中，并與FDS軟件相結(jié)合，為救災(zāi)人員提供技術(shù)支持。FDS 全稱為 Fire Dynamics Simulator,FDS軟件具有準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，所以現(xiàn)階段通常將 FDS 與 BIM 技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行火災(zāi)的模擬與疏散，F(xiàn)DS 有兩種模塊組成，即計(jì)算、動(dòng)態(tài)場(chǎng)景演示，計(jì)算主要是對(duì)火災(zāi)過(guò)程中的何種參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，而動(dòng)態(tài)場(chǎng)景演示，則是對(duì)出來(lái)的結(jié)果通過(guò)相應(yīng)的軟件演示出來(lái)，進(jìn)而使抽象的數(shù)據(jù)具體化、形象化。為了增加演示效果，可以在參數(shù)中添加火源位置、火源大小、通風(fēng)口大小、通風(fēng)口位置等參數(shù)。

雖然現(xiàn)階段 BIM 技術(shù)在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用，但是在火災(zāi)模擬方面，并沒(méi)有研發(fā)出來(lái)與 FDS 發(fā)展而來(lái)的 PyroSim 相融合的軟件，所以我國(guó)相關(guān)部門(mén)應(yīng)該加大火災(zāi)模擬方面軟件的研究力度，這里提出一些建議，以供相關(guān)人士參考。首先工作人員可以將 Revit 模型制作成 DXF 文件形式，然后在打開(kāi) PyroSim 軟件，將BIM 簡(jiǎn)化模型進(jìn)行導(dǎo)入，這時(shí)，工作人員會(huì)發(fā)現(xiàn)圖形已經(jīng)發(fā)生了變化，大部分以線條的形式呈現(xiàn)。面對(duì)這種情況，工作人員需要重新定義圖形，根據(jù)定義的模型圖將火源放置在火災(zāi)多發(fā)點(diǎn)和其他地方，并模擬火災(zāi)的發(fā)生。員工還可以使用通風(fēng)管道和其他因素來(lái)模擬火災(zāi)造成的延遲集中，然后根據(jù)BIM技術(shù)確定火災(zāi)過(guò)程中的疏散時(shí)間。

結(jié)束語(yǔ)：在樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要采用現(xiàn)代化信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合實(shí)際情況，堅(jiān)持因地制宜的設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一體化水平，從而推動(dòng)智能建筑的向前發(fā)展。