基于BIM的醫療建筑智慧運維管理系統建設

葉 嵩 李 林 張 權 熊 建 陳孝文

中建八局第三建設有限公司 江蘇 南京 210046

1 項目背景

南京南部新城醫療中心作為現階段國內一次建成單體建筑面積最大的連體綜合三甲中醫院，是南京市委、市政府重點建設和群眾反響巨大的民生項目，其建成對城區醫療資源空間布局的優化具有巨大作用，且為新型醫療服務體系的建設奠定了物質基礎。但在現代化智慧醫療國際示范項目快速打造及智慧醫療快速發展的背后，南部新城醫療中心在運維階段存在較多困難[1]：

1）醫院管理部門包含總務科、保衛科、醫療設備科、物管科、醫療氣體科、信息科等眾多部門，且各部門體系較為獨立，難以形成信息的有效傳遞與交流。

2）醫院設備種類多、數量大、信息分散、記錄不完整，相關人員難以充分了解各設備詳細信息，使設備維修、維護難。

3）設備維護標準及維護分級制度缺失，難以快捷有序地維護設備。

4）設備維護信息、保養記錄等統計及查看較為困難，難以對設備故障進行預測、分析，難以有效避免故障的發生及消除潛在故障。

5）設備維護人員職責分工不明確，工作內容難以量化，績效考核困難。

聚焦企業發展方向與項目運維管理難題，項目部以醫療中心運維應用為基點，從全局出發綜合分析，融合設計、施工各階段內容，打造一套精度為LOD500的智慧醫療運維管理系統，以提高運維管理的質量、節約成本，為智慧醫療的實現奠定物質及技術基礎，支撐南京南部新城醫療衛生配套設施建設。

2 基于BIM的醫療建筑運維系統設計理念

醫院后勤“重管理、輕服務”的傳統運維管理模式，更著重于后勤資源的管理和配置，往往忽略了為醫患提供優質的后勤服務，從而造成管理過程中的“信息孤島”，導致管理阻礙多、溝通效率低下，難以提供高效、必要的后勤保障服務[2]。

醫療中心傳統的運維管理模式主要采用于人工＋電子表格的管理方式，其工作紛繁蕪雜、效率低下，難以為決策分析提供基礎數據。項目部以醫療中心調研數據為基礎進行服務需求的劃分，并以“簡單、快捷、高效”的系統使用要求為原則進行系統功能模塊設計，保證樓宇運維管理有效進行，為智慧醫療的實現奠定基礎。

項目部從南部新城醫療中心辦公管理應用需求出發，以先進性、經濟性、可靠性、合理性、易維護性等為原則，采用集中式部署方式，并結合可視化技術、跨平臺技術、面向服務的架構（SOA）、服務器虛擬化技術、完善的后備服務機制，搭建集信息集成化、管理動態化、辦公移動化、安全預警化、技術一體化、運營智能化等于一體的運維管理系統。從而打通醫院所有后勤業務，匯集各部門設備及人員信息，建立可視化、信息化、智能化、標準化的創新管理模式，實現智能化決策代替人工決策、自動預警代替人工巡邏，使管理人員能夠直觀、有效地進行服務管理[3]。

3 支撐運維系統的BIM構成技術

針對施工數據與運維系統割裂的問題，在BIM技術的支持下對施工各專業BIM模型進行二次加工，使竣工模型與UNITY3D運維系統對接，打造更加精細化的孿生模型。

以細部節點采用實測實量、地下室部分采用三維激光掃描、地上可見部分采用無人機掃描的方式，對整個項目進行精細化核查修改，并使用3DS Max對其進行優化。將優化后的孿生模型整體導入UNITY3D模型系統，使不同構件模型信息、ID與UNITY3D模型中設備構件信息和ID一一對應，同時將傳感器等工程現場數據采集裝置也接入UNITY3D模型中，從而滿足智慧醫療樓宇數字化運維系統的使用要求[4]。

智慧醫療樓宇數字化運維系統在運行過程中，外部信息的載入量遠大于竣工模型所攜帶的數據信息。為保證系統高效運行，需對竣工模型進行輕量化處理。運維模型剔除了竣工模型中的墻體力學參數、鋼筋參數、預制件參數等非變動性結構信息，并針對設計、施工等缺漏信息梳理檢查后進行補缺修正以及接入智能化點位；同時對模型進行渲染及處理，實現智慧醫療樓宇的虛擬仿真建設。

4 基于BIM的醫療建筑智慧運維管理系統

為提升醫院的后勤服務質量，運維管理平臺打通了醫院所有的后勤業務，使醫院的安防安保、運行管理和日常管理等各類信息匯集在同一個屏幕上，極大地提升了后勤保障的效率與質量。

通過可視化、跨平臺、SOA架構、服務器虛擬化等技術，實現了運維系統的信息集成化、管理動態化、辦公移動化、安全預警化和技術一體化，以智能化決策代替人工決策，以自動預警代替人工巡邏，使管理人員能夠直觀、有效地進行服務管理[5]。

4.1 環境品質管理

環境監控系統將實時采集的溫度、濕度、二氧化碳濃度、空氣潔凈度等環境參數值進行圖像化，并輔以折線圖形式于建筑三維空間模型中顯示被檢測區域的環境變化狀況，并依據數據分析結果進行設備運行狀態調整，從而使環境舒適度達到最佳。

4.2 安防安保管理

安保管理系統以人臉識別、大數據、人工智能等技術為基礎，結合現代化智能設備，實現視頻監控、門禁管理、周界警報、電子巡更等功能，協助管理人員對醫療樓宇內安全問題進行管理。

系統通過門禁、監控等設備對樓宇內人員實時跟蹤，并通過人臉識別及數據比對，及時發現危險人員并發出警報，同時強制打斷其對有關設備、系統的操作，保證樓宇安全。

4.3 設備設施管理

設備設施管理系統基于醫療建筑各構件BIM模型，集新風、照明、給排水、供配電、電梯、鍋爐、水控系統等設備于一體，從而有效進行集中的管理與維護。管理人員能夠通過系統對建筑各設施運行狀態進行實時的監控與跟蹤，并及時收到設備參數信息、基于BIM模型的設備定位信息，以及系統對設備故障所做出的診斷。

同時，為保證設備在發生故障時得到及時維修，系統設計了備品備件管理庫及維修維保系統。管理人員根據系統反饋的信息，并結合備品備件庫中備件的參數、數量、存放地點等管理信息，進行維修管理及維保計劃的制定。

4.4 消防保障管理

消防管理系統與醫療建筑的消防系統對接，并對消防報警信息、消防器材狀態信息等進行實時跟蹤與監控，為醫療樓宇及相關人員提供安全的工作環境。

同時，系統與其他模塊進行有效聯動，從而實現自動消防巡檢、消防定位引導、火災報警等智能管理功能，并配合管理人員定期進行應急管理及消防演練，保證系統的正常運行。

4.5 能源消耗管理

能源消耗管理系統是對醫療建筑用電、熱水、冷水、冷熱量等耗能設備的耗能數據進行實時監測，并通過能耗對比、節能診斷、節能改造、定額管理、分戶管理等功能實現醫療樓宇的能耗精細化管理，從而達到降低能源消耗量、提高能源利用率、健康環保的管理目標。

4.6 報警管理

報警管理系統是針對突發事件設計的運維管理模塊，整合了醫療建筑環境異常、能耗超標、設備故障等報警信息，根據事故嚴重等級進行分級并于BIM模型中標記，從而使管理人員能夠有依據地進行應急處理，保障醫療建筑內的安全。

4.7 資產管理

資產管理系統是對醫療建筑內所有固定資產進行整合及日常管理，通過設計申請、審核、入庫、資產變更、資產出售等模塊對資產進行閉環管理，方便管理人員對固定資產使用狀況進行統計查詢及對資產事務進行處理，使醫療建筑實現公開、透明、系統的資產管理模式。

4.8 人員管理

醫療建筑管理人員類別多、數量龐大，使用傳統的手工記錄作業模式在效率低下的同時往往會伴隨因粗心而造成的管理紕漏，難以保證智慧醫療的有效運行。

人員管理系統通過將人員信息、排班信息等進行歸檔，設計檢索迅速、查找方便的操作界面，降低醫療建筑運維管理的人員成本，方便員工信息的維護、更新和查詢，增加數據的可靠性，幫助醫療中心實現科學化和正規化的管理。

4.9 停車管理

停車管理系統是通過車位管理、檔案管理、統計分析等對樓宇內停車場及其車位進行集中管控，在實時掌握場內停放車輛數及空余車位數的同時，能夠為客戶提供車位檢測、停車引導、反向尋車等功能，提高客戶滿意度。

5 運維系統信息集成保障技術

數據是醫院管理平臺研發及運行的基礎，只有構建安全可靠的數據收集、傳輸、備份和恢復環境，才能為醫療中心提供安全可靠的信息服務，保障用戶的數據安全。

針對醫療樓宇產生龐大數據導致的管理難、檢索慢、效率低、共享難等問題，項目在運維管理系統中單獨設計了文檔管理模塊，能夠有效地收集、處理及分類文檔，保證設備、人員、車輛、會議、合同等資料的有效管理。

同時，根據系統所需數據的傳輸涉及的不同網段、系統、區域之間的采集與傳輸，系統強化了底層協議的使用層次、完善子網系統、提升監控功能、細化程序操作，采用對稱加密、公鑰加密、身份認證等加密方式保證傳輸數據的完整性、保密性，同時建立穩固的數據傳輸通道，保障數據傳輸的安全與穩定。

數據故障方面，數據的備份及恢復能夠使系統在出現數據異常、運行故障等狀況時，公司可以及時收到預警并對系統運行狀態進行調整，同時將所有數據以正常狀態完整、快速、簡捷、可靠地呈現出來，進而確保系統安全、穩定的運行[6-8]。

6 結語

在應用實踐過程中，項目部在南京南部新城醫療中心成功構建了基于BIM的醫療建筑智慧運維管理系統，將后勤保障被動式的服務轉變為主動式服務，形成了科學、專業、標準、合理、經濟的統一運維管理模式，為醫療中心的設備管理、維護維保、資產管理、安全管理等工作提供了可靠的信息及技術支撐，有效地提高了醫院運維管理效率，降低了人力管理成本。