基于BIM的智慧TOD社區綜合管理平臺建設研究

許紅霞 閆健卓 于涌川

（1.北京工業大學數字社區教育部工程研究中心，北京 100020；2.北京工業大學城市軌道交通北京實驗室，北京 100020）

隨著現代化城市規模性的發展，綜合交通樞紐在提升城市運行速度、營造城市新形象方面發揮重要的作用，以公共交通為導向，集工作、商業、文化、教育、居住等為一體的TOD（transit oriented development）城市綜合交通樞紐不斷涌現。隨著新型基礎設施的建設，大數據、云計算、物聯網、人工智能等新興技術助推產、城、人的融合發展，改變了傳統的車站集散換乘建設模式，創造功能、景觀融入城市的新型智慧綜合交通樞紐空間。基于建筑BIM模型，采用“平臺+生態”管理策略，多維度收集人員、車輛、交通、設備、業務、商業、服務等數據信息，以實現對TOD城市綜合交通樞紐社區的人、車和物進行定位導航及數據交互管理，節約城市用地的同時提升地下樞紐空間品質，完善城市功能，成為新一代生態綠色、站城一體的樞紐建設趨勢[1]。

1 智慧TOD社區

綜合交通樞紐是集公交、城市軌道交通、鐵路等多種交通方式，具備突出的人員、物資集散中轉功能，區域性的吸引和輻射作用顯著。以公共交通為主導的TOD社區建設會從多個方面助力城市建設、影響人們生活方式，TOD社區有助于改變“一島獨大”城市結構，可構建多中心的城市發展新格局[2]。其高密度集約開發模式，可退讓更多綠地和開闊空間，TOD社區依托交通站點的人流聚集效應，可打造高密度商業空間，營造新消費場景。通過引導人們綠色出行，串聯多種交通方式，有效提高城市運轉效率。

2016年5月，國家發改委印發《關于打造現代綜合客運樞紐提高旅客出行質量效率的實施意見》，其中明確要求“充分利用互聯網、大數據等現代信息技術，實現信息互聯互通和共享共用，打造智慧樞紐”。為了加強地上地下立體式空間功能的合理布局、“交通+商業”的多資源整合和多功能融合，以智慧TOD社區建設為平臺，建設融合車流、客流、物流、資金流和信息流的匯聚中心，開放樞紐內各交通方式的相關數據接口，實現數據集成。建立統一的數據管理平臺和“站城一體”的應用服務管理平臺，拓展手機等終端應用，可實時、動態獲取各交通方式站點信息、為人們出行換乘提供最優不間斷導向指引，可通過數據分析預測，對突發事件的應急調度、安全疏散做出聯動決策，實現TOD社區的統籌控制，有利于發揮城市綜合交通樞紐的區域牽引作用，打造宜居、宜業、宜行、宜娛的生活工作、創新創業新空間[3]。

融合數據、人、物、產業為一體的智慧TOD社區建設自底向上包括數據感知、傳輸與存儲，基于BIM社區時空信息融合，構建時空融合信息庫。利用泛在網絡技術，對社區內的物聯設備進行態勢感知和監控，對供水、排水、供熱、燃氣、電梯、供電等設備進行綜合管理，以物業管理對象為基礎，構建統一存儲，打通數據連接。以人為本構建全景便利化服務體系，為小區的居民提供便捷生活服務，構建便捷APP提供生活、物業、周邊等多種便捷服務，對小區內的特殊人群進行監控，如老人、外來人等。為物業管理人員提供便捷的巡檢、檢修等便捷的服務APP，最終衍生出基于新技術、新服務的創新TOD產業生態，并落地實施、開展示范性應用。

2 以BIM模型為基礎的TOD社區統一數據管理平臺

目前我國已初步形成BIM技術應用標準和政策體系，BIM技術正逐步在全國各城市推廣[4]。打造以BIM模型為基礎的統一數據管理平臺，從TOD社區建設開始，對“人、機、料、法、環”五大要素的信息進行采集和管理，依靠交互、感知、決策、執行和反饋，將信息技術與交通樞紐需求深度融合與集成，實現建設全過程真實環境、數據、行為等透明，推進TOD社區管理智慧化、監控智慧化、服務智慧化。統一數據管理平臺建設的主要技術問題是基于TOD社區多層次、多尺度、多源異構數據融合機理研究，具體包括以下兩個方面。

（1）TOD社區BIM標準體系的建立和信息化接口標準的統一。

TOD社區建設BIM標準對數據建模技術、協同平臺、IT工具、系統優化方法均提出統一的規范要求，能夠提升跨階段、跨專業的信息傳遞效率，為TOD社區全生命周期中的智慧建造和智慧運維提供保證。國內現行BIM標準尚存在諸多方面需要完善，與歐美國家對BIM標準的普遍研究存在較大差距。

需要解決TOD社區BIM標準體系中，BIM數據基礎標準的支持多平臺的開放性、BIM應用標準的高效融合建筑、軌道交通兩大應用的技術問題。BIM數據基礎標準需描述不同平臺之間交換信息的格式規范、交換信息的準確定義、信息交換過程的描述，BIM應用標準描述了不同應用的資源需求、行為規范、交付內容及應用指南。

（2）TOD社區建設中BIM和GIS多源異構模型數據的融合。

BIM與GIS在數據模型上采用了不同的幾何表達方式和語義信息描述方法[5]，BIM側重于三維可視化建設設計以及幾何語義表達，GIS側重于利用空間數據庫對多源數據的分級組織管理，兩者的差異導致模型質量差、語義缺失、坐標系不一致、格式不統一等問題，為綜合交通樞紐工程建設信息共享、數據無縫對接帶來了困難。因此，需要研究TOD社區工程信息模型與GIS多尺度數據耦合機理，解決BIM與GIS 數據格式轉換、數據采集交換、數據集成融合、數據組織管理和數據可視化分析等技術問題。

3 基于BIM的智慧TOD社區綜合管理平臺

3.1 智慧綜合管理平臺的建設目標

智慧TOD社區綜合管理平臺的建設目標需要在感知、數據、算力、應用四個方面達到智能化目標。首先，通過各種智能傳感器，采集獲取設備運行數據、環境信息數據，實現多傳感信息融合。其次，通過記憶、學習、判斷、推理等過程不斷提高數獲取的精度與效率，并通過智能感知實現對知識持續增量的自動獲取，具備概念識別、實體發現、屬性預測、知識演化建模和關系挖掘能力，形成與TOD社區實體規模一致的多源、多學科和多數據類型的知識圖譜。再次，通過數據關聯理解與知識挖掘、知識圖譜構建與學習、知識演化與推理、智能描述與生成等技術，實現大數據集成、分析、挖掘、推理、演化和利用，構建分析推理引擎。最后，將智能軟硬件、智能機器人、智能運載工具、虛擬現實與增強現實、智能終端等應用于安全、交通、物流、商業、辦公以及決策等智能化應用場景。智慧TOD社區綜合管理平臺主要支持智慧管理功能和智慧服務功能的實現。

3.2 智慧管理功能的建設

智慧管理包括智慧空間管理、智慧設備資產管理、智慧人員管理、智慧維保管理、智慧能源管理、智慧商業管理、智慧安防管理、智慧報警應急管理、智慧信息管理。

智慧空間管理：基于BIM對地上、地下空間進行結構化分類，實現每個固定設施設備的空間綁定、移動設備實時跟蹤、自動識別每個空間屬性、面積、用途、裝修狀況、環境現狀、應用狀態。服務與設備維護、人員定位、車輛運行、商業租賃等公共管理。

智慧設備資產管理：對設備的資產信息、維修保養信息、運行狀態信息統一管理，建立統一編碼體系，實現BIM對設備遠程的監控，進行資產自動盤點、維修自動提醒，運行狀態的監控。

智慧人員管理：基于BIM空間模型，結合人員識別以及定位系統，實時掌握安保、維修、管理等具體人員的信息、位置、環境條件、工作路線和巡視軌跡。實現崗位管理、績效管理、就近派員等。

智慧維保管理：基于維保大數據特殊算法，通過平臺對設施設備的統一監控，進行設備故障自動定位、現場巡檢問題上報和常規保養提醒。系統生成維保導航路徑，進行設備維修和保養派單，維修完成后記錄和派單狀況跟蹤。對不同區域潔凈程度實施實時監控，運用智能化清潔設備，采用高科技手段提高清潔的勞動效率，降低勞動成本。

智慧能源管理：通過對平臺不同空間環境需求參數，實現對樞紐能耗“采集-監測-分析-決策”全面管理。采集的能耗細化為分項能耗，通過BIM綁定每個空間、每項系統，進行分時、分項、分系統、分設備計量。實現用戶自動計量、計費、繳費。以大數據分析為基礎，評估能耗現狀，對系統運行頻率進行智能化實時調整，實現節能降耗的目標。

智慧商業管理：通過對區域內客流流線分析，上蓋商業分布合理確定商鋪的布局；通過對區域內客流與商鋪的互動數據，定期優化商業業態；通過對樞紐內所有顯示器的統一管理，實現廣告招商統一運營維護。通過對空間租賃信息的管理，智慧提醒商鋪交租和租賃期滿后發布租賃信息；

智慧安防管理：基于國家、企業以及自建信用庫實現對進入本區域人員前端身份識別，通過無感式安檢系統實現對人員以及車輛安全管理。對特定人員和人群實施重點監控，不同監控設備的聯動動態跟蹤。對商場內的客流密度實時監測，提醒安防人員疏散客流，避免擁擠和踩踏。

智慧報警應急管理：在三維平臺上開展火災、觸電等緊急情況的應急演練，指引救災救火和樞紐人員應急疏散。綜合集成設施設備運行故障、安防、防災等警示信息，自動識別位置、專業，結合報警工況選定合理的報警通知范圍、制定合理的安全疏散路徑，確保事故在影響最小的前提下解決。當發生緊急情況時，對救援人員、設備、物資的快速、自動化調配，提高救援響應速度。針對不同緊急情況，制定針對性應急方案，基于智慧空間人員管理系統，對位于不同風險區域的人員提供不同的疏散方案。

智慧信息管理：實現國鐵、地鐵、公交商業等不同運營主體信息的互聯互通；實現對專營主體信息的共享；實現對自營及合營主體信息的傳輸和指令下發；實現樞紐平臺信息與外部信息的互換共享。

3.3 智慧服務功能的建設

智慧服務包括智慧交通服務、智慧停車服務、智慧消費服務、智慧物流服務、智慧環境服務、智慧生態服務。

智慧交通服務：外來客戶遠程感知，基于預測客流量制定對內、對外制定相應交通組織方案；區域周邊交通流量監控以及智能調配，對近距離交通提供實時交通導引建議；基于智慧定位及標識系統，為區域內乘客提供擺渡服務或步行導引服務；為區域內無人配送系統提供交通引導服務。

智慧停車服務：停車場提供自助停、取車服務；查找空置車位：通過實施監控空置車位的數量和三維空間位置，提醒進場車輛查找空置車位。反向尋找車輛，通過三維空間定位，指引車主尋找車位，提供代客全自動停、取車服務。

智慧物流服務：區域內物流共享系統，區域外物流對接的接收、分揀、寄收運輸。區域內物流無人配送系統，實現辦公區內購物10 min內到手。通過與區域內商業高度融合，實現區域內商業鏈系統自循環。

智慧消費服務：無感消費，顧客自行選購商品，柜臺自動結算，顧客無感支付，打造的體驗式消費新業態；無等候購物，通過物流與商業需求對接，實現域內購物快速配送；智能選品，通過大數據實現區域內商業供給側與蓋上顧客需求側高度吻合，提高商品流轉率以及物流運送能力使用率；客戶服務系統，基于不同需求客群配套客戶服務系統，綜合分析的商業策略。

智能環境服務：針對不同區域、不同人員密度對環境溫度、濕度以及照度的要求，自動調節；環境區域導航服務，為人員提供自助的環境地塊導航。

智能生態服務：基于海綿城市技術實現區域內綠化成果與設計初衷吻合、水資源平衡滿足綠色建筑標準、防排澇滿足城市景觀以及實際功能需求；基于可透光太陽能板發電技術實現室內空間合理照度、室內光環境舒適、溫濕度合理的前提下實現太陽能利用；基于植物光譜及滴灌技術實現地下綠色生態系統，對區域內各類植物實現全天候養護。

4 結語

在新型城市高質量發展浪潮的推動下，TOD發展迅速，智慧TOD社區作為產城融合基本單元，借助“空間載體、數據賦能”構建城市數字底座。本文以BIM模型信息流為基礎，對智慧TOD社區綜合管理平臺建設進行了研究，通過BIM和新興信息技術相融合，構建統一數據管理平臺，實現TOD社區建設全方位、全要素、全過程的數據融合共享和信息集成統一，通過提供全面智慧管理和智慧服務的綜合應用平臺，實現TOD社區建設全生命周期數字化、精細化、智能化管理。