融合BIM、GIS和IOT技術的智慧園區方案設計探究

高宏旭

摘 要：本文研究了BIM、GIS和IOT技術在智慧園區系統中的融合應用。通過分析智慧園區系統中的BIM、GIS和IOT技術特點，設計了融合三種技術的智慧園區綜合應用系統方案，進而構建了綜合性、功能性較強的園區應用系統設計模型。所設計的融合BIM、GIS和IOT技術的智慧園區方案能夠有效提高智慧園區的智能化、低能耗程度，實現對園區的智慧化管理。

關鍵詞：智慧園區;BIM技術;GIS技術;IOT技術;園區管理系統

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A

討論面向智慧園區的BIM、GIS和IOT技術融合應用之前，需要先了解三種技術的特點及其與智慧園區系統的關系。三種技術在智慧園區中綜合應用系統中的作用如圖1所示。

1 融合BIM、GIS和IOT技術的智慧園區方案技術分析

1.1 智慧園區中的BIM技術

在智慧園區綜合應用系統當中，BIM技術起到系統基礎數據支撐的作用，通過構建一種一體化的智慧園區建筑信息模型，將園區做整體的智慧化體系設計，進而達到各系統互聯互通、智能協作的效果。

BIM技術在整個智慧園區應用系統中所參與的設計模塊為建筑模型設計，即建立智慧園區的建筑模型：以整個智慧園區內部各建筑的數據、信息為基礎，仿真化模擬各建筑物，將智慧園區建筑的各種信息做可視化、模擬化和動態化展現，如建筑內部的房間布局規格、電梯位置、安全出口位置、機電設備位置、線路管道走向等。在設計建筑模型的過程中，需要將園區建筑物進行有效銜接，使其能夠更加密切的保持聯系，并通過BIM技術保持統一、協同、聯動。未來對智慧園區綜合應用系統的BIM技術應用展望為實現單一性任務、階段性任務的處理和應對，并最終達到全面共享建筑全壽命周期的效果[1-2]。

1.2 智慧園區中的GIS技術

在智慧園區綜合應用系統當中，GIS技術的主要功能是建立智慧園區建筑的有效連接關系，即通過將建筑物地理學與地圖相結合的方式，將智慧園區內部各建筑的地理信息歸入統一的數據處理系統當中，從而形成更為便捷的數據分析功能，用于綜合園區系統的空間數據處理。智慧園區中的GIS技術包括3D模型建立、GIS與BIM技術融合兩個部分。

1.2.1 3D模型建立

與BIM技術應用存在相似之處的是，GIS技術也是通過建立模型的方式，將智慧園區內部的建筑物形成模型，從而便于更好地分析數據。但GIS技術建模的側重點在于通過地理信息數據構建智慧園區的3D模型，更加立體地呈現出園區內部各建筑物的地理位置以及建筑的外觀。只有將3D GIS技術與BIM技術相結合，才能解決GIS技術在外觀建模上的不足，從而更加立體、可視化地呈現出智慧園區內部各建筑物的體系構成、建筑位置、建筑外表以及建筑內部的狀態，形成更加智能化的園區模型。

1.2.2 GIS技術與BIM技術的初步融合

實現GIS技術與BIM技術的初步融合，即利用GIS技術完成園區內的目標信息定位與導航，如景觀的查找、休閑區和旅游區的位置、車輛導航、室內導航等;利用BIM技術更好地表現出建筑內部的各種信息，如熱能傳導線路規劃、景觀規劃設計、移動通信設計等。最終將園區內建筑物的地理信息和外觀狀態具體地呈現出來。

對各種突發事件的模擬是智慧園區應用中的一種常見事件。例如某工業園區內部發生了生產事故，可以利用GIS技術定位事故的準確發生位置，并利用其進行合理的安全線路規劃。同時，利用BIM技術對于發生在建筑物內部空間的事故逃生線路進行規劃，如安全逃生出口、電梯位置、最佳逃生路線等。可以說，BIM技術可以更加精準地分析建筑物的高度、內部空間的尺寸、規格[3]，并與GIS技術相結合，達到建筑物信息與地理環境信息有效銜接的效果，低成本、綜合化構成智慧的園區環境。

1.3 智慧園區中的IOT技術

IOT技術在智慧園區綜合應用系統當中是一種更加高效的信息管理方式，通過園區內部事物的智能組網，實現智能信息采集、運行維護以及能源效能管理，從而支撐整個系統的高效運轉。現階段，基于IOT的智慧園區系統已經初步形成了體系化管理模式，涵蓋多個領域和場景，這也為BIM、GIS和IOT技術應用融合提供了新模式。通過IOT技術實現園區環境感知和信息傳輸，以大數據和云計算為基礎構建數據管控平臺，將BIM技術與GIS技術融合其中，形成智能化的智慧園區綜合應用系統。

2 融合BIM、GIS和IOT技術的智慧園區系統方案

融合BIM、GIS和IOT技術實現智慧園區的智能化、可視化、個性化管理已經成為趨勢。基于上文對三種技術的應用分析，本節設計了一種融合BIM、GIS和IOT的智慧園區綜合應用管理系統方案，如圖2所示。該方案自下而上包括五層：硬件層、接入層、數據層、功能層和展現層。

（1）硬件層：包括各種園區終端設備，如攝像頭、門禁閘機、煙霧傳感器、電表、水表、溫控設備等等，亦稱為終端層。（2）接入層：通過各種無線射頻裝置或者傳感器實現對園區環境與設備狀態的動態、可控采集，并將所采集信息通過網絡有序傳輸至IOT平臺進行預處理。（3）數據層：對IOT平臺預處理后的園區環境數據、企業數據、用戶數據、業務數據進行大數據分析、推演與預測，并進行歸類存儲。（4）功能層：基于數據層輸入的數據進行相應的功能控制或服務提供，例如根據環境溫濕度數據啟動空調、加濕器等設備，根據煙霧濃度數據啟動火災預警等。（5）展現層：包括數據大屏、管理平臺、終端APP等，其中數據大屏負責展現園區數據態勢、管理平臺為系統管理者提供操作接口，終端APP為用戶提供服務接口。

智慧園區綜合應用系統設計模型如圖3所示。

上述方案已經實現了BIM、GIS和IOT技術的有機融合：通過IOT的末端傳感器設備全面采集智慧園區中包括建筑在內的各種事物的信息，并在數據層實現分析處理;借助功能層設計，實現規劃園區內部交通情況、設施分布情況的實現動態管控，建立完善的突發事件應急機制，形成園區空間展示與設備維護等功能;利用展現層的多維度、多模式人機交互接口，同時結合GIS與BIM技術滿足用戶的導航、查詢、信息管理等多種類型服務需求，并通過自動化系統智能控制園區設備的工作。顯然，本文設計的方案能夠實現園區運營成本的按需管理，滿足園區工作人員的不同需求，具有智慧化特征、良好的擴展性和可移植性，可以靈活應用于不同類型園區的運營管理。

3 結語

本文研究了融合BIM、GIS和IOT技術的智慧園區系統設計方案，在分析智慧園區的BIM、GIS和IOT技術特點的基礎上將三者進行有效融合，最終構建了一種基于分層的智慧園區綜合應用系統方案，并給出了系統設計模型。所提出的智慧園區系統方案可以有效提高不同類型園區的管理水平，并為用戶提供個性化、多樣化、智慧化的服務。

參考文獻

[1] 謝易辰.智慧園區建設方案略談[J].技術與市場，2019，26（12）：65-67.

[2] 王衛偉.智慧園區的BIM、GIS和IOT技術應用融合探討[J].智能建筑，2015（7）：46-48.

[3] 史艾嘉.BIM技術與GIS技術融合應用研究[J].價值工程，2019，38（21）：179-181.