基于BIM與物聯網技術的高層住宅運維的探索和思考

陳曉溪

【摘 要】目前，高層住宅受到政府、房地產開發商和住戶的共同青睞，其極大程度上緩解了有限的城市土地資源和快速增長的人口之間的矛盾。高層住宅設計和施工技術正在不斷發展和完善，但運營維護（運維）卻還存在許多漏洞，管理效率低。運維階段占建筑全生命周期的時間最長，有著舉足輕重的地位，不容忽視。本文將針對高層住宅運維管理中的重難點，結合BIM和物聯網相關技術，發掘新的應用點，以期對實現傳統物業管理到智能管理的轉型有所幫助。

【關鍵詞】高層住宅;運營維護;BIM;RFID;M2M

中圖分類號： TU723.3 文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）24-0109-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.24.050

【Abstract】High-rise residential building has been favored by the government， real estate developers and households. It greatly alleviates the contradiction between limited urban land resources and fast-growing population. The design and construction technology of high-rise residential building are constantly developing and improving， but there are still many loopholes in operation and maintenance system that now works ineffectively. The operation and maintenance stage occupies the longest time in the whole life cycle of a building and plays an important role in it. In order to help realize the transformation from traditional property management to intelligent management， this paper focuses on the key and difficult points in this stage ?and ?explore ?new ?applications of ?BIM ?and ?Internet ?of ?Things.

【Key words】High-rise residential building; Operation and maintenance; BIM; RFID; M2M

0 引言

因高層住宅具有樓層高、內部空間結構復雜、人流量大等特點，本身潛在不少問題，隨著使用年限增加，后期運營維護中暴露的問題更加繁雜，而目前物業對于這方面的管理水平還有待提高。運維階段物業管理的成本占到建筑總成本的85%[1]，若不能改進管理模式，將增加投資成本。在建筑投入運營初期，建設單位與物業公司交接時，各種文件整理不到位，資料難免會有遺漏，導致后期信息不全造成管理的效率低下。運維期管理達不到要求，將影響高層住宅的使用功能、住戶的居住體驗，違背了智能建筑的理念。而將BIM（Building Information Modeling）和物聯網中關鍵技術包括RFID（Radio Frequency Identification）和M2M（Machine-To-Machine）運用到高層住宅的運維中，不僅達到節約成本的目標，還滿足了智能管理的發展需求。

1 分析BIM和物聯網技術在運維中的價值

1.1 BIM和物聯網RFID、M2M技術概述

對于BIM，民用建筑主流的模式是在Revit軟件上結合一系列插件建立三維模型，然后利用多類軟件針對不同主體的需求進行下一步應用，形成BIM+模式。BIM具有可視化、模擬性、協調性、優化性的特點[2]，目前主要的應用點還圍繞著BIM建立的三維模型。設計方利用三維模型可修改設計不合理處、解決沖突，施工方可研究重點復雜節點提前制定施工方案，不同專業可協調合作實現信息共享，以上主要利用了可視化和協調性的特點。但實際上，BIM的優化性也有很大的發展空間，三維模型中攜帶了大量建筑信息，結合其他技術可建立數據庫實現信息化管理，應用之處十分廣泛。物聯網，核心也是互聯網，但特點是加強了物物通信，其有四大核心概念，本文重點利用了其中的RFID、M2M技術。RFID的原理并不復雜，RFID系統的運行機理靠應答器（電子標簽）、解讀器（閱讀器）和應用軟件程序完成，解答器和應答器的雙向通信依靠無線電波，非接觸式的方式使應答器具有耐環境性的特點。RFID的解讀器可一次處理多個應答器，并同時寫入狀態信息以供下階段讀寫信息，可利用于設備設施的檢修。M2M平臺，是機器與機器的雙向通信，不是單純的傳輸數據，而是在沒有人為干涉下，這種模式下可做出指令，可實現完全沒有人的參與。利用M2M中的遠距離連接技術，可遠距離收集信息、設置參數和發送命令，實現安全監測，在高層住宅安全維護中可發揮巨大作用。

1.2 高層住宅運維中存在的問題

在高層住宅運營維護中主要存在以下問題：其一是具有較大的消防隱患，高層住宅有多種井道，一旦火災發生，煙筒效應所帶來的后果嚴重，且高層住宅戶型多樣，內部空間結構多變，若不提前制作精細的應急方案，將會增大火災的營救難度。同時在部分小區消防設備設施被布置在偏僻位置，難以及時進行現場控制管理[3]，不能保證關鍵時刻功能的正常發揮。其二是設備設施管理疏忽且難度大，高層住宅中設備設施復雜繁多，在不健全的維護機制下，難以達到應有的檢修力度。以電梯為例，高層住宅投入使用后，由于人流量大，不斷有新住戶入住需要進行裝修，電梯長期處于超負荷運轉中，若不加大管理和檢修力度，電梯損耗后的更新又需一大筆資金，耗時耗力。其三是地下車庫的管理機制還需完善，高層住宅的地下車庫使用無卡“車輛自動識別系統”，雖已逐步智能化管理但人工成本仍占不小比例，需要停車場管理員、秩序員和監控員時刻檢查和監視車場的運行情況。

對于問題一，災前可利用BIM可進行災難模擬，編制應急方案，規避危險因素，降低事故發生的概率，同時可使用RFID分析原因。建立應急系統，事故發生時及時預警相關管理人員。對于問題二，分析原因是信息具有不完整性、滯后性，可綜合利用BIM和物聯網技術，構建較為完善的數據庫，監測設備設施，更新狀態信息，提高資產管理能力。問題三，結合M2M平臺技術，做到時刻監測及時發現問題，代替人工巡檢和監控，完善智能車庫系統。

2 BIM和物聯網技術在運維中的具體應用

2.1 建立火災應急模擬和事發運行機制

災難應急模擬目前還只處于概念階段，本文將結合上述技術對于其中一些細節提出新的設想。BIM最大的特點在于可視化性，結合相關災害分析模擬軟件，可以模擬災害發生的過程，分析原因，制定應急方案，防患于未然[4]。高層住宅中，火災一旦發生，在初期未撲滅將會迅速蔓延開，造成重大人員傷亡和財產損失。火災發生前，利用三維模型主要分析重要節點部位，在重要設備構件處布置RFID電子標簽，錄入從三維模型處得來的節點信息以及設備狀態信息，綁定M2M平臺。同時通過災難應急模擬，制定好最優應急方案備用。火災發生時，可利用M2M平臺，離事故根源近的設備迅速將信息傳遞至另一設備并聯動RFID標簽改寫狀態信息，至最后一臺設備將信息傳至消防管理系統，結合樓宇自動化系統起到及時預警作用。然后啟動應急方案，通過SAW和RFID系統進行標簽定距[5]，快速定位起火處，提高施救效率，火災后，也可根據每臺設備RFID反饋的信息研究發生的原因和分析其過程。但作為初步設想，這種機制有幾個難點，首先對于RFID應答器質量要求高，需耐高溫且成本可接受，否則不能投入實踐，其次各個系統之間需要有同樣的接口，建立一致的標準。

2.2 建立設備設施信息管理系統

在物業接手管理初期，由人工錄入建筑設備構件信息工作繁瑣，且出錯率高。可將BIM模型中的信息錄入RFID電子標簽，再經RFID系統運轉將信息傳至統一數據庫管理，提高工作效率和準確性，相當于建立一個信息管理平臺，可隨時錄入和更新。此信息平臺可接入M2M技術，實現對設備的實時監測，通過BIM和RFID標簽確定設備在高層住宅中的空間定位，然后定期監測它的狀態信息，每次檢測后更新RFID標簽信息。因物業人員不定期變動，整個系統應做到簡單便捷易操作，方便工作交接和上手。對于高層住宅，電梯是整棟建筑運營的關鍵，為了解決電梯常年超負荷運作的問題，在上述管理系統基礎下，利用M2M實時監測的功能，反饋信息至數據庫，物管方看到系統提示的消息，及時處理并記錄反饋次數。

2.3 完善智能車庫系統

針對前文提出的問題，結合物聯網技術，本文提出的應用點有兩處。第一點，車距過近或車速過快皆會影響影像識別的準確性，可利用RFID標簽識別出入車輛，提高識別的準確性。當攜有RFID電子標簽的車輛靠近一定范圍，接受到解讀器射頻信號，主動發出車輛信息，送給應用程序處理，確認信息后放行。第二點，利用M2M建立實時控制中心，一旦出現違規車輛，控制中心可發出指令通知管理人員處理。

3 結語

綜上所述，基于BIM和物聯網技術（重點是RFID電子標簽和M2M平臺）的運用，在高層住宅運維中能起到積極作用，改變傳統物業管理模式，有利于科技與社會的共同進步。BIM+模式和物聯網+模式的應用范圍不斷拓寬，在實際運用中技術改革必會使高層住宅的運維模式愈加完善。

【參考文獻】

[1]武慧敏，高平.BIM在建筑項目物業空間管理中的應用[J].項目管理技術，2015，13（10）：57-63.

[2]殷鍇.BIM在建筑工程管理中的應用研究[J].建材與裝飾，2019（22）：133-134.

[3]向濤.高層建筑消防設施檢測問題思考探討[J].建材與裝飾，2019（19）：57-58.

[4]朱溢镕，肖躍軍，趙華瑋.《建筑工程BIM造價應用（江蘇版）》[J].城市住宅，2017（08）：94.

[5]阮靜平，史汝川，楊揚，韓韜.基于SAW RFID系統的標簽距離估計[J/OL].系統工程與電子技術：1-10[2019-07-27].