BIM技術(shù)在通信網(wǎng)絡(luò)機(jī)房可視化運(yùn)維系統(tǒng)的應(yīng)用研究

羅旌魁

（福建東政智能科技有限公司）

1 概述

建筑信息模型以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，并集成建筑工程項目各種相關(guān)信息的工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模型，是對工程項目相關(guān)信息的數(shù)字化表達(dá)[1]。

本文以某地下通信網(wǎng)絡(luò)機(jī)房為例，運(yùn)維內(nèi)容包含了水、風(fēng)、電、氣、消防、安防、空調(diào)等多個專業(yè)設(shè)備。地下網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)房傳統(tǒng)的運(yùn)維工作效率低、工作壓力大，通過BIM技術(shù)的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)房內(nèi)設(shè)施、設(shè)備、管線的空間三維模型，可為設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、故障定位等創(chuàng)造有利的條件，可更加形象直觀地對機(jī)房進(jìn)行立體化監(jiān)控，提高運(yùn)維效率，減輕運(yùn)維壓力。

2 應(yīng)用目標(biāo)

基于BIM技術(shù)開發(fā)的BIM三維可視化運(yùn)維平臺，可實(shí)現(xiàn)地下通信網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的三維可視化運(yùn)維管理，實(shí)現(xiàn)機(jī)房及各子系統(tǒng)物理模型三維展示，同時實(shí)現(xiàn)各專業(yè)系統(tǒng)設(shè)備實(shí)時工作參數(shù)的采集及展示。

3 應(yīng)用要點(diǎn)研究

通過BIM三維可視化運(yùn)維平臺，接入地下通信網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的安防設(shè)備、機(jī)電設(shè)備、通風(fēng)空調(diào)、給排水、環(huán)境監(jiān)控、變配電等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)三維可視化管理，將機(jī)房的各系統(tǒng)設(shè)備在BIM平臺中標(biāo)定位置，將機(jī)房平面圖紙實(shí)現(xiàn)BIM數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)機(jī)房內(nèi)各設(shè)備的BIM三維可視化顯示和三維可視化運(yùn)維管理。

4 系統(tǒng)運(yùn)維應(yīng)用功能

4.1 空調(diào)水系統(tǒng)

①在BIM模型中定位各水系統(tǒng)環(huán)路和支路，定位各制冷站、空調(diào)水系統(tǒng)機(jī)房的設(shè)備及管道構(gòu)件；

②監(jiān)測空調(diào)水系統(tǒng)各類設(shè)備與閥門的開/關(guān)狀態(tài)和故障/報警/正常狀態(tài)，并在BIM模型中以三維顏色渲染的方式表現(xiàn)其狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)高效交互；

③監(jiān)測空調(diào)水系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，包括各水環(huán)路和支路的流量、溫度、冷熱量，以及各類設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，并在BIM模型中以三維顏色渲染的方式表現(xiàn)各類參數(shù)；

④評估空調(diào)水系統(tǒng)各類設(shè)備的運(yùn)行能效，包括制冷機(jī)組COP、水泵效率與輸配系數(shù)、冷卻塔效率與輸配系數(shù)、冷站綜合能效等，并預(yù)測各設(shè)備和機(jī)房的節(jié)能潛力；

⑤在自控系統(tǒng)權(quán)限開放的前提下，BIM三維可視化運(yùn)維平臺通過能效評估和運(yùn)行參數(shù)診斷，可向現(xiàn)有自控系統(tǒng)發(fā)出優(yōu)化運(yùn)行操作指令，以維持空調(diào)水系統(tǒng)處于最優(yōu)能效運(yùn)行。

4.2 風(fēng)系統(tǒng)

①在BIM模型中定位各風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備、風(fēng)管及管道構(gòu)件，并以三維顏色渲染的方式區(qū)分表現(xiàn)不同的子系統(tǒng)；

②監(jiān)測風(fēng)系統(tǒng)各類設(shè)備與閥門的開/關(guān)狀態(tài)和故障/報警/正常狀態(tài)、過濾器的正常/壓差報警狀態(tài)、加濕器的開/關(guān)狀態(tài)等，并在BIM模型中以三維顏色渲染的方式表現(xiàn)其狀態(tài)；

③監(jiān)測風(fēng)系統(tǒng)及下屬設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，包括風(fēng)側(cè)參數(shù)和水側(cè)參數(shù)，并在 BIM模型中以三維顏色渲染的方式表現(xiàn)各類參數(shù)；

④評估風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行能效，包括風(fēng)機(jī)效率與輸配系數(shù)等，并預(yù)測各設(shè)備節(jié)能潛力；

⑤在自控系統(tǒng)權(quán)限開放的前提下， BIM 三維可視化運(yùn)維平臺通過能效評估和運(yùn)行參數(shù)診斷，向現(xiàn)有自控系統(tǒng)發(fā)出優(yōu)化運(yùn)行操作指令，以維持風(fēng)系統(tǒng)處于最優(yōu)能效運(yùn)行。

4.3 給排水系統(tǒng)

①在 BIM 模型中定位給排水系統(tǒng)各水環(huán)路、機(jī)房、設(shè)備及管道構(gòu)件；

②監(jiān)測給排水系統(tǒng)各類設(shè)備與閥門的開/關(guān)狀態(tài)和故障/報警/正常狀態(tài)，并在BIM 模型中以三維顏色渲染的方式表現(xiàn)其狀態(tài)；

③監(jiān)測給排水系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，包括壓力、流量、溫度等，并在BIM模型中以三維顏色渲染的方式表現(xiàn)各類參數(shù)；

④評估給排水泵的效率，并預(yù)測其節(jié)能潛力；

⑤在自控系統(tǒng)權(quán)限開放的前提下， BIM 三維可視化運(yùn)維平臺通過能效評估和運(yùn)行參數(shù)診斷，向現(xiàn)有自控系統(tǒng)發(fā)出優(yōu)化運(yùn)行操作指令，以維持給排水系統(tǒng)處于最優(yōu)能效運(yùn)行。

4.4 照明系統(tǒng)

①在BIM模型中定位各照明回路，并統(tǒng)計各回路的燈具數(shù)量、功率；

②監(jiān)測照明系統(tǒng)各照明回路的開/關(guān)狀態(tài)，并在BIM模型中以三維顏色渲染的方式表現(xiàn)其狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)不合理的狀態(tài)并進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的節(jié)能管理；

③在自控系統(tǒng)權(quán)限開放的前提下， BIM 三維可視化運(yùn)維平臺通過預(yù)設(shè)時間表或遠(yuǎn)程手動操作，向現(xiàn)有自控系統(tǒng)發(fā)出優(yōu)化運(yùn)行操作指令，使照明系統(tǒng)處于節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)。

4.5 變配電系統(tǒng)

①在BIM模型中對各配電室、不間斷電源、配電柜、配電箱等變配電系統(tǒng)及機(jī)房設(shè)備進(jìn)行空間定位；

②監(jiān)測變配電系統(tǒng)各設(shè)備的開/關(guān)狀態(tài)，并在BIM模型中以三維顏色渲染的方式表現(xiàn)。針對配電支路有過流、過壓和欠壓等用電事故，可以通過聲音或光的形式進(jìn)行報警，及時通知管理者采取措施進(jìn)行處理，避免因故障出現(xiàn)事故；

③監(jiān)測各變壓器的負(fù)載率、電壓、電流等運(yùn)行參數(shù)，并在BIM模型中以三維顏色渲染的方式進(jìn)行表現(xiàn)。

4.6 環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

①在 BIM 三維模型中 ，對溫濕度 、 PM2.5 濃度、二氧化碳濃度、TVOC 濃度、一氧化碳、氧氣、硫化物等環(huán)境品質(zhì)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并按數(shù)值高低對地下通信網(wǎng)絡(luò)機(jī)房區(qū)域進(jìn)行染色，從而對各類環(huán)境參數(shù)進(jìn)行更高效、直觀的三維全局監(jiān)控；

②BIM 三維可視化運(yùn)維平臺對環(huán)境參數(shù)超限的點(diǎn)位進(jìn)行預(yù)警、報警，自動定位到報警區(qū)域，并智能識別控制該區(qū)域環(huán)境的設(shè)備，提醒運(yùn)行管理人員查看設(shè)備運(yùn)行參數(shù)并介入設(shè)備調(diào)控，及時發(fā)現(xiàn)風(fēng)險點(diǎn)位并進(jìn)行處理，提升環(huán)境品質(zhì)管理質(zhì)量；

③BIM 運(yùn)營系統(tǒng)可查詢環(huán)境參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)，并對現(xiàn)場的環(huán)境品質(zhì)進(jìn)行評估，指導(dǎo)管理人員對設(shè)備開啟策略進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整；

④該功能需要加裝部分傳感設(shè)備。

4.7 安防系統(tǒng)

4.7.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

接入現(xiàn)有符合國家標(biāo)準(zhǔn)接口的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以通過BIM三維可視化運(yùn)維平臺操作界面。

4.7.2 入侵報警系統(tǒng)

接入符合國家標(biāo)準(zhǔn)接口的入侵報警系統(tǒng)，可以通過BIM三維可視化運(yùn)維平臺界面，實(shí)現(xiàn)入侵報警系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)測，并可與視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)視頻聯(lián)動。

4.7.3 門禁系統(tǒng)

接入符合國家標(biāo)準(zhǔn)接口的門禁系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)門禁開關(guān)狀態(tài)的檢查，應(yīng)能遠(yuǎn)程對大門的關(guān)閉開啟進(jìn)行控制，并可與視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)視頻聯(lián)動。

4.8 能源管理模塊

地下網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)房在能源使用方面呈現(xiàn)多元化的形式，能耗構(gòu)成極為復(fù)雜，合理分配管理能源顯得尤為重要。基于BIM技術(shù)開發(fā)的能源管理模塊，將地下網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)房的能耗按照用途和設(shè)備類型進(jìn)行多層級劃分，形成統(tǒng)一的、規(guī)范化的能耗分項模型，并將相似空間屬性信息聯(lián)系起來，通過三維立體展示方式，將整個地下通信網(wǎng)絡(luò)機(jī)房進(jìn)行全方位模擬，使管理人員能夠更加高效地進(jìn)行節(jié)能管理。

4.8.1 數(shù)據(jù)采集

通過計量點(diǎn)對用能數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時采集，還需人工錄入無法實(shí)時采集的數(shù)據(jù)。

4.8.2 數(shù)據(jù)查詢與對比

可對能耗數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、環(huán)境參數(shù)等地下網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)房運(yùn)營相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、對比分析。包括分類分項的能耗數(shù)據(jù)和各種設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)對比分析模塊可對不同時段的同類數(shù)據(jù)、相同時段不同類數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析；可對所查詢能耗的下級能耗分布占比進(jìn)行統(tǒng)計分析。通過豐富的數(shù)據(jù)對比分析功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效管理。

4.8.3 能耗排名

可從多個維度對能耗情況進(jìn)行排名和分類，該項功能提供多種維度的數(shù)據(jù)整體排名，包括按照不同時間跨度、不同分項用電、不同用能類型進(jìn)行的排名。

4.8.4 數(shù)據(jù)報表

能耗數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、環(huán)境參數(shù)等地下通信網(wǎng)絡(luò)機(jī)房運(yùn)營的相關(guān)數(shù)據(jù)都可直接生成報表，并進(jìn)行報表的預(yù)覽、保存（和刪除）、下載。下載的報表應(yīng)自動存儲為常用辦公軟件的格式。報表的類型、條目、時間段、時間間隔可選，下載報表的存儲路徑可由用戶指定和修改。

5 結(jié)語

基于BIM技術(shù)的三維可視化運(yùn)維平臺，實(shí)現(xiàn)了更加直觀生動的三維界面，使維護(hù)和管理工作從人工被動看守的方式向“可視化、智能化、遠(yuǎn)程化”的三維可視化運(yùn)維模式轉(zhuǎn)變。消除了系統(tǒng)操作員與系統(tǒng)設(shè)計者之間的技術(shù)障礙，更利于雙方之間的溝通理解，有助于操作員加深對新系統(tǒng)、新技術(shù)的理解和掌握[2]。為通信網(wǎng)絡(luò)機(jī)房高效的管理和安全運(yùn)維提供了有力保障。