基于BIM-SIM的建筑電氣系統管理設計—以南莊看守所自備電房工程為例

陳偉標

廣東創輝電力工程有限公司，廣東 佛山 528000

0 引言

在建筑工程施工項目的整個生命周期內，作為供所有的項目參與人員對項目進程涉及的各類相關信息進行創設、交換、管理以及控制等一系列操作的一種新模式，BIM可通過可視化大數據強化設施設備與系統的管理。然而，目前BIM在建筑電氣領域有一定的應用瓶頸，如暖通設計不足，電氣族庫尚不完善，無法實現對建筑電氣綜合性與復雜性的良好體現。對此，文章進行基于BIM-SIM的建筑電氣系統管理方案設計，通過BIM與SIM的信息集成優化建筑電氣系統管理方式。

1 建筑電氣系統BIM-SIM建模思路

SIM是對電氣、能源及通信等連接系統的數字化表達[1]，其改變了系統與相關設施設備管理的固有形式。為了實現對建筑電氣系統中各種設備之間邏輯關系的可視化管理，文章基于SIM的基本設計理念，與BIM建模規范[2]相結合，按以下思路對系統設備與設備關系建模。

（1）構建建筑電氣系統中各種設備的三維BIM模型。模型的構建程度必須足夠細化，涵蓋所有電氣設備組件，使其能夠將各個電氣設備組件的位置清楚地顯示出來。

（2）在SIM的代表性軟件Dynamic Asset Documentation（DAD）中，構建一個能夠表示建筑電氣系統中各種設備間連接關系及其系統布局的全設備虛擬模型。

（3）通過BIM與DAD兩類模型各組數據之間唯一連接的建立，實現對BIM與SIM模型的集成。BIM-SIM模型構建與集成流程示意圖如圖1所示。

圖1 BIM-SIM模型構建與集成流程圖

2 建筑電氣系統BIM-SIM集成管理方案設計

在基于BIM-ISM進行建筑電氣系統管理時，可在設計、施工及調試使用等各環節對設備信息進行實時記錄，這既能確保資產所有者的利益，又能增強生產力與數據完整性[3]。

2.1 數據對接

以對BIM及SIM模型構建工作的有效實施及順利完成為基礎，還要執行另外一項任務，即建設包含各類相關數據在內的數據庫。在正式處理這一工作時，應當賦予設備定義中的設備ID一個重要職能，即讓其作為外鍵，將對BIM與SIM數據庫進行連接的作用有效地發揮出來。基于對設備唯一ID的識別，可在數據層面實現BIM Revit與SIM DAD之間的彼此訪問。BIM設備模型唯一ID以及對應的DAD名稱如表1所示，Revit編碼是該集成中設備模型的唯一ID。

表1 BIM設備模型ID與對應DAD名稱

2.2 軟件集成

BIM與SIM兩者之間各類信息的有效集成以軟件Revit同DAD的集成為其主要表現形式。以集成廣度為劃分依據，基于BIM這一核心的軟件集成方案如下[4]。

方案一：進行接口層面的集成。其是指針對兩個類型與功能有所差異的系統或模塊，在它們的接口部位進行集成，使兩者無障礙建立連接，用以傳遞BIM模型中涉及的建筑數據及相關信息。但是，由于軟件的開放程度存在不同，這會對它們的集成產生一定影響，在信息的傳遞過程中，雖然有一些可以實現兩個軟件之間信息的雙向傳遞，但仍有一些僅能夠實現某一軟件對另一軟件的單向訪問，另一軟件對該軟件的反向訪問則無法完成。

方案二：進行系統層面的集成。出于對BIM信息系統的構建，對先前多個彼此與彼此之間存在相互獨立、互不影響關系的軟件進行組合，讓它們集成到一起，建立相互間的聯系。之后將集成的深度作為參考因素，達到從界面層次上進行有效集成的目的，進而達到對數據集成的目的。全部軟件模型涉及的建筑信息在同一模型中存儲，全部的軟件對同一數據庫進行共享，如此一來，可以形成強大的信息集成與協調管理平臺。

在實際工作中，以BIM-SIM為基礎的建筑電氣系統管理應將集成使用環境作為依據，有選擇性地應用上述兩種軟件集成方案。

3 南莊看守所自備電房工程案例研究

佛山市公安局禪城分局看守所位于南莊鎮廣明高速以南、魁奇西路以北的新建電房報裝用電，包裝容量為3 200 kVA，安裝2臺1 600 kVA配變。電房所處位置為辦公樓首層，用電性質為非工業用電，收取一般工商業電價。主要用電負荷性質為三級，部分電負荷性質為二級。該自備電房有很多高壓柜、變壓器、低壓柜與低壓密集銅母線等設備，涉及線纜錯綜復雜，需要進行有效的運營維護管理。為了實踐BIM-SIM集成模型在建筑電氣系統管理方面的應用，擬在南莊看守所自備電房實施以BIM-SIM為基礎的建筑電氣系統設備全生命周期管理模式，集成開發自備電房電氣模型，以此實現在整個南莊看守所自備電房項目工程施工與運行生命周期內的模型設計與優化、信息的可視化施工及運營管理等的應用。此處就其設計模式的優化與信息的可視化施工進行分析。

3.1 模型設計與優化

在進行設計的過程中，BIM-ISM工程設計人員根據南莊看守所自備電房工程施工圖紙，進行BIM及SIM兩個重要模型的針對性構建，在完成對它們對應的數據模型（庫）的建立工作之后，進一步識別各相應對象的ID，在此基礎上實現對BIM及SIM數據模型（庫）的連接。由于DAD軟件開發人員在事前已經將對DAD對象路徑進行調用的腳本及對其對象ID進行檢索的腳本提供給相關作業人員，故在它們的支持下，可以實現與BIM模型之間的信息傳遞。

全部的圖紙均對一個已經建成的數據庫進行共享，若某一系統塊有修改方面的需求，可以直接計入數據庫執行修改操作，這能夠在很大程度上提高效率。系統會對每一個修改進行自動記錄，如此一來，工程可以實現對極具完整性的歷史記錄的一一查詢，并就當前與歷史設計版本進行對比分析。該功能實現了對全部修改記錄的自動、實時存檔，同時，為相關作業人員提供對歷史版本的查詢服務。綜合而言，新設計可以在較大程度上為項目各參與方提交設計反饋信息、接收模型信息與數據更新提供便利，為工作的順利進行奠定良好的基礎。

3.2 信息可視化施工

當設計理念被真正投入施工作業中時，BIM-SIM這一設計好的數字化模型便會由項目所涉及的每一個參與方，如采購方、施工方等接收與查看。BIM工具與DAD在BIM-SIM模型中進行等待安裝的設備采購清單、設備與設備之間的連接方式等采購及施工等信息的封裝。基于BIM設備的可視化處理，項目經理與相關人員能夠對所有信息（如其具體的安裝位置與方式、不同設備之間所采用的實際接口方式等）有一個清楚的把握。

在整個施工階段，一旦BIM-SIM出現問題，用戶可以隨時將這些問題通過信息請求（Requests for Information,RFIs）的方式提交給設計人員，讓他們針對出現的問題進行優化，反饋解決方案。在RFIs發出與反饋的整個過程中，設計模型也會有或多或少的變化，這一改變直到整個項目建設完畢而竣工時停止，相對應地，竣工信息同樣會反饋到BIM-SIM模型中，保證以竣工信息為基礎所發布的運營模型與運營現場的實際信息的一致性。

4 結束語

當前，建筑電氣系統管理有不少問題存在，文章提出了基于BIM-SIM的建筑電氣系統管理方案，相較而言，此方案實現了對建筑電氣系統信息存儲庫的建立，可以為信息的精確性提供保證。另外，其實用性亦有保證，可實現對建筑電氣系統中各種設備與設備間邏輯關系的有效管理。但是，由于現階段以建筑電氣系統為面向對象的可視化資料并不多，今后，相關人員應將重點放在對設備3D可視化精度與范圍的確立之上，以此達到完整表達電氣系統的目的。