物聯網+BIM在工程運維管理中的應用

姜萌

（北京市海淀區 100858）

0 引言

近些年，隨著中國經濟的發展，人民物質生活水平得到了極大提高，人們已經不滿足于基本的溫飽問題，而更加關注生活質量的智能化信息化個性化水平。與此同時，國內也新建了很多房地產項目，這些工程的運維管理還處在手動人記、遇到突發事件不能預警的被動管理階段。如果我們讓物聯網技術與BIM技術相結合，在工程建筑的運維管理階段將有著極大的促進作用。

1 概述

物聯網技術是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，將任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理的一種網絡技術?！拔锫摼W技術”的核心和基礎仍然是“互聯網技術”。

BIM（Building Information Modeling）技術可以建立完整的、高度集成的建筑工程項目信息化模型，利用三維數字模型對建筑項目進行設計、施工及運維管理，有效提高建筑的質量和使用效率，實現工程項目的全生命周期管理。

在建筑工程全壽命周期中，運行維護是跨度最長、成本占比比例最大的階段，因此建筑尤其是超高層建筑的運行維護是十分重要的。但目前，在國內BIM技術和物聯網技術主要應用于項目管理，大多數只是集中在設計階段和施工階段，還未確實應用于建筑的運維階段。

2 物聯網與BIM相結合對運維的促進作用

BIM是物聯網應用的基礎數據模型，也是物聯網的核心和靈魂。BIM技術與物聯網技術對于建筑運維來說相輔相成，有了物聯網技術，運維達到實時數據的收集處理、建筑元素之間的信息交換及通訊，有了BIM技術，實現了運維管理對象在建筑三維空間中的定位及管理。物聯網與BIM相結合對運維的價值，主要有以下幾點：

（1）空間定位各類設備。BIM系統中給予建筑內各類設施設備具體的空間位置編碼，實現傳統平面二維編號向三維空間位置編碼的轉變，這樣不僅便于查找定位，并且參看也更形象直觀。例如，在規定地點設置傳感器，當出現火災等系列突發事件時，在BIM模型上快速定位起火點準確空間位置，并查看火場周邊的疏散通道和消防設備情況，及時指引現場人員脫困。

（2）實時監控遠程設備。將眾多功能各異的設施設備結合傳感器等技術共建管控到統一的建筑管理信息平臺上進行實時監管。在智能感知設備的運行狀態的同時，平臺自動啟動相應預案或由平臺管理員人工方式進行遠程控制。例如，通過溫度傳感器結合強電傳感器技術獲取空調運行狀態，檢測是否運行異常，遠程控制空調的開啟、關閉及對合適溫度的調節。

（3）可視化各類復雜情況。在手工業圖紙化的建筑時代，所有的建筑信息都存在于二維圖紙和各種機電設備廠商提供的操作手冊上，一旦我們需要相關信息，只有派相關專業人員在整體圖紙中查找想要的信息，費時費力。之后還需要理解信息、協商做出合理推測，然后決策，最后到建筑無現場實現最終方案。利用BIM建立一個可視直觀的三維模型，所有數據和信息均可精確地從模型里面快速直接調用。例如，我們需要維修一段水電管線，管線的具體施工位置，再也不用翻閱大量圖紙，都可以通過BIM系統一目了然。

（4）應急預警突發問題。以往的運維管理都是等到維護時間或者使用期限到達后才保養更換，或者是設備和管線出現了故障后再緊急處理，這樣往往導致財產損失甚至人員傷亡。運用物聯網與BIM結合，通過傳感器傳回的數據隨時監測設備的使用狀態，再結合BIM系統標定它的準確位置，就可以預判可能發生的危險。例如：發現某一區域主干載荷電流數值下降，可以推測該區域部分供電系統出現問題，有可能造成設備損壞或者消防隱患，需要及時前往處理。

（5）累積分析各類數據。近幾年云計算、大數據等技術的迅猛發展，使得建筑物運營維護數據的積累變得很有價值。不僅可通過對積累的數據來分析目前存在的問題和隱患，還可以通過已積累的數據進行分析，實現對未來管理標準、建筑能耗的合理預測。例如，通過實時監控平臺可以獲取電表的運行數據，平臺自動對數據進行累計，再運用大數據模型分析，從而有效預測用戶合理用電量，從而統籌規劃節約能源。

3 物聯網+BIM模式在建筑工程的應用案例

我們以中國尊項目為例，淺析物聯網技術在工程運維階段是如何應用的。中國尊項目是目前北京地區在建的最高建筑之一，為CBD地區地標性建筑。建筑樓層共108層，內部空間用途各異，項目結構復雜，體量巨大，傳統的圖紙化施工、設施安裝和調試工作需耗費大量人力和工期時間，必須借助信息化手段，是國內第一個利用BIM模型、三維掃描等技術輔助項目管理，從設計、施工到運維階段全生命周期的項目。同時在項目運維階段要求實現智能樓宇管理。

BIM技術與物聯網技術的融合使用可以實現上述要求。BIM技術可以提供整棟樓的3D模型，使建筑結構從平面顯示轉為3D顯示，管理員在計算機屏幕前，可直觀快速查詢樓內任意區域的內部結構、數據等信息。物聯網技術是計算機網絡技術和傳感器技術的融合。智能樓宇中涉及的供電系統、溫濕度、電磁門禁、漏水報警、消防煙感等場景均可以適配對應的傳感器，前端出現問題可以通過樓內綜合布線系統+計算機網絡傳輸，將信息立即傳遞到管理人員的電腦前。

物聯網技術結合BIM技術要應用于建筑運維階段，主要解決以下兩個問題：①物聯網傳感器設備與BIM模型結合應用。中國尊項目在BIM模型設計階段，就必須將建筑管線，物聯網所需的傳感器、安防系統攝像頭等前端設備安裝位置進行數據標注，根據標注好的數據將傳感器安放到相應的位置，指導土建施工及竣工驗收。②BIM數據的輕量化處理。項目采用AutodeskRevit軟件進行建筑信息建模，AutodeskRevit建模過程非常精準細致，但也使得最后生成的BIM模型信息非常龐大，如此巨大的信息量是不能在物業管理系統里直接使用的，需要進行設計信息輕量化處理，輕量化處理指的就是去除與物聯網傳感器結構無關的建筑信息，是對前端傳感器、設備、狀態的分類分組模板化處理。比如在進行燈光、門禁、空調等設備監控的時候，沒有必要把房間內鋼筋、水管之類考慮進去。例如，只需要監控15、16兩層樓，也沒有必要把所有的樓層模型都放進系統中。工作人員在AutodeskRevit上開發小插件，分區域、分專業的按需分拆導出模型，分拆到100MB或者更小的模型，使得模型能夠在地圖中及時加載并能夠正常拖動。從而轉換為樓宇管理系統可以使用的3D電子地圖。

由此可見，BIM技術與物聯網技術對于建筑物的運營維護來說是缺一不可。若沒有物聯網技術，運營維護就只有停留在目前靠人到現場簡單操控的階段，無法形成統一的高效的遠程管理平臺。若沒有BIM技術，運營維護就無法跟建筑物相關聯，無法在可視三維空間中準確定位，無法對周邊環境和狀況進行綜合考慮?；贐IM核心的物聯網技術應用，不但能為建筑物實現三維可視化的信息模型管理，而且為建筑物的所有組件和設備賦予了感知能力和生命力，從而將建筑物的運行維護提升到智慧建筑的全新高度。BIM技術與物聯網技術是相輔相成，兩者的緊密結合將為建筑物的運營維護帶來一次全面的信息革命。