BIM、物聯(lián)網(wǎng)、云計算在地鐵機電設(shè)備運維管理中的應(yīng)用

張春杰，張碩桐

（1.東軟集團股份有限公司，沈陽110003；2.沈陽工業(yè)大學(xué)，沈陽110027）

1 引言

在地鐵的實際運行過程中，傳統(tǒng)的地鐵機電設(shè)備運維管理系統(tǒng)已經(jīng)暴露出了人力資源需求大、系統(tǒng)智能化水平低、應(yīng)急響應(yīng)速度慢等一系列問題。如何提升突發(fā)事故應(yīng)急響應(yīng)能力，緩解地鐵線路快速擴張、人員流失以及綜合管控等帶來的壓力，為城市居民提供更為安全、舒適和準點的服務(wù)，成為現(xiàn)階段地鐵機電設(shè)備運維管理需要深入思考的問題。

2 地鐵機電設(shè)備運維管理過程中存在的問題

2.1 發(fā)展速度過快，人才流失嚴重

近年來，越來越多的城市開始進行大規(guī)模的地鐵工程建設(shè)，必然會對相關(guān)人才產(chǎn)生極大的需求。即便是加大相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)力度，也無法在短時間內(nèi)滿足相關(guān)行業(yè)對于人才的需求。在這種情況下，人才培養(yǎng)問題以及人才流失問題就會越來越嚴重。另外，在我國社會經(jīng)濟的發(fā)展過程中，人才成本不斷上升，如何在保證安全運維的基礎(chǔ)上加強人才成本的控制，也成為地鐵機電設(shè)備運維管理工作亟待解決的問題。

2.2 突發(fā)事故應(yīng)急響應(yīng)能力偏低

地鐵是一項利國利民的民生工程，地鐵的運營也會產(chǎn)生極大的人員密度。一旦發(fā)生意外突發(fā)事件，或者系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)性能故障，對地鐵的安全產(chǎn)生影響，那么就不僅會造成較大的財產(chǎn)損失，還會引起嚴重的人員傷亡。在地鐵工程建設(shè)規(guī)模越來越大，人員密度越來越高的形勢下，要想在發(fā)生突發(fā)意外事故、出現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備性能故障的時候，第一時間組織人員進行有序疏散，對相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備進行啟動或者關(guān)閉，對故障做出快速響應(yīng)，就必須要提升現(xiàn)階段的地鐵機電設(shè)備運維管理水平[1]。

2.3 綜合管控壓力大

與傳統(tǒng)的民用建筑工程相比，地鐵工程的施工特點是站點分散、站點數(shù)量多、房間種類眾多。在地鐵線路級擴張為線網(wǎng)級的過程中，地鐵機電設(shè)備運維管理面臨的綜合管控更高、難度更大。在這種情況下，地鐵機電設(shè)備運維管理工作需要思考的是，采取何種措施才能夠迅速掌握所有站點、所有線路的運營信息；采取各種措施才能夠?qū)Φ罔F各大站點、各大線路的工作進行協(xié)調(diào)與管控。

2.4 低碳經(jīng)濟的影響不可忽視

近年來，我國倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展理念，在這種情況下，低碳、環(huán)保、節(jié)能、綠色成為人們?nèi)粘Ｉ钆c工作的追求。但是地鐵工程建設(shè)規(guī)模的擴大，建設(shè)數(shù)量的增多，直接使得地鐵能耗呈現(xiàn)幾何式增長。而在地鐵能耗中，尤以牽引能耗以及通風(fēng)空調(diào)能耗最多。目前，無論是地鐵機電設(shè)備運維管理工作人員，國家相關(guān)部門均開始進行全新技術(shù)、全新工藝的研究，期望通過技術(shù)創(chuàng)新來降低地鐵能耗，響應(yīng)國家的節(jié)能減排號召。

2.5 被動式或主動式維修與保養(yǎng)中的問題

與其他建筑工程相比，地鐵建筑的機電系統(tǒng)更為全面，站點設(shè)備房數(shù)量更多，每一個站點都存在著大量的設(shè)備設(shè)施和管線。如何對地鐵機電設(shè)備進行有效的維修與保養(yǎng)，是采用被動式的維修保養(yǎng)方式，待到設(shè)備出現(xiàn)故障時候再維修或者更換，還是采用主動式維修保養(yǎng)方式，在設(shè)備沒有出現(xiàn)故障之前就對其進行定期的維修養(yǎng)護，需要地鐵機電設(shè)備運維管理人員做出正確的選擇。

另外，我國主要以主動式維護保養(yǎng)與被動式維護保養(yǎng)相結(jié)合為主。但是，在這種情況下，同樣也存在著很多問題。例如，應(yīng)當如何控制維護保養(yǎng)頻率，避免過度的維護保養(yǎng)反而使機電設(shè)備出現(xiàn)其他的故障與運行風(fēng)險。

3 BIM、物聯(lián)網(wǎng)、云計算在地鐵機電設(shè)備運維管理中的應(yīng)用

3.1 BIM 的應(yīng)用缺陷

BIM 可以貫穿于地鐵工程的整個建設(shè)過程，包含地鐵工程的規(guī)劃與設(shè)計、地鐵工程的設(shè)計與施工以及地鐵工程的運維與管理。但是BIM 技術(shù)的應(yīng)用，也存在著很多缺陷。首先，BIM 急速的應(yīng)用無法對運維數(shù)據(jù)進行實時的采集。因為地鐵涉及大量的站點與設(shè)備種類，并且這些站點比較分散、設(shè)備分布非常廣泛、設(shè)備運行時間非常長，所以地鐵運行過程中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。受到技術(shù)的局限，單純使用BIM 技術(shù)，很難進行地鐵運維數(shù)據(jù)的自動化采集。而如果依靠人工進行相關(guān)數(shù)據(jù)的搜集，在將這些數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中，那么工作人員面臨的工作量將無法想象。其次，BIM 無法對運維對象與站點內(nèi)的實際空間進行精準的定位。雖然BIM 可以將各站點內(nèi)的對象通過三維模型直觀而清晰地展現(xiàn)給用戶，但是BIM 所使用的空間模型為既定模型，模型中的設(shè)備與實際設(shè)備設(shè)施存在著一定的差異，只有輸入設(shè)備的參數(shù)信息，才能夠在既定模型中精準地找到與實際設(shè)備設(shè)施相匹配的對象。最后，BIM 技術(shù)對于相關(guān)硬件的要求十分苛刻，但是其運行速度卻不甚理想，主要應(yīng)用于地鐵的設(shè)計階段與施工階段，在后期運維階段的應(yīng)用還十分有限[2]。

3.2 BIM 技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與云計算的有機結(jié)合與應(yīng)用

首先，在地鐵機電設(shè)備運維管理工作中，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可以實現(xiàn)相關(guān)設(shè)備的遠程監(jiān)控與統(tǒng)一管理，進而對相關(guān)設(shè)備的運行狀態(tài)信息進行實時傳遞。同時，物聯(lián)網(wǎng)中的RFID 技術(shù)，還可以對人員以及設(shè)備進行精準的空間定位。例如，可以通過RFID技術(shù)對車站的每一個人員以及設(shè)備的具體位置進行實時追蹤。而如果某一處發(fā)生火災(zāi)，BIM 還可以在第一時間鎖定火災(zāi)位置，推薦出附近可用的消防設(shè)施以及最佳的人員疏散途徑。

其次，雖然現(xiàn)階段，專門針對地鐵機電設(shè)備設(shè)施的維護手冊已經(jīng)實現(xiàn)了部分信息化管理，但是還沒有與設(shè)備實際進行有效的關(guān)聯(lián)。而通過BIM 進行三維空間模型的構(gòu)建，就可以將地鐵內(nèi)部設(shè)備設(shè)施的運行情況直觀、清晰地展現(xiàn)出來，同時，還可以掌握與之相關(guān)的各種參數(shù)與信息，進行相關(guān)數(shù)據(jù)與信息的實時查詢。

再次，要想提升地鐵機電設(shè)備運維管理水平，必須要重視日常運維數(shù)據(jù)的積累。而BIM 的三維模型可以對地鐵運營期間的所有數(shù)據(jù)進行積累。同時，物聯(lián)網(wǎng)與云計算可以進行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集與處理。三種技術(shù)的綜合使用，形成了一個強大的地鐵運維數(shù)據(jù)庫。對這一數(shù)據(jù)庫進行分析，就可以及時預(yù)測地鐵機電設(shè)備中存在的各種隱患和問題，并采取適當?shù)拇胧┨嵘罔F機電設(shè)備運維管理的節(jié)能性。

最后，在地鐵機電設(shè)備運維管理中，云計算的應(yīng)用不僅可以實現(xiàn)各個設(shè)備之間的數(shù)據(jù)共享，還不會對客戶端的性能提出更多的要求。用戶只需要擁有一臺普通配置的筆記本，就可以高效率地進行BIM 運維系統(tǒng)的操作。例如，當工作人員在日常設(shè)備巡檢過程中，忘記了設(shè)備的具體位置以及相關(guān)參數(shù)信息的時候，就可以直接通過手機或者其他客戶端進行相關(guān)信息的查詢，進行相關(guān)設(shè)備操作要點、維修技巧的學(xué)習(xí)等[3]。

4 結(jié)語

在現(xiàn)階段的地鐵機電設(shè)備運維管理中，還存在著很多問題。在地鐵機電設(shè)備運維管理中，要想實現(xiàn)數(shù)據(jù)與信息的實時采集，還需要在BIM 的基礎(chǔ)上，加強物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用；要想不受筆記本、手機等客戶端配置較低的影響，對BIM 數(shù)據(jù)庫進行有效的訪問，還需要注重云計算的應(yīng)用。所以，將BIM、物聯(lián)網(wǎng)以及云計算進行有機的結(jié)合，是未來地鐵機電設(shè)備運維管理工作的發(fā)展趨勢。