信息技術(shù)在基于BIM的運維系統中應用的探討

2017-11-2814：10：00來(lái)源：綠建之窗

1  概述

        BIM 作為時(shí)下建筑業(yè)最熱門(mén)的話(huà)題，正為整個(gè)建筑行業(yè)帶來(lái)新一輪的革新。BIM的應用可以貫穿建筑建設的整個(gè)生命周期，包括設計，施工，以及后期的運維管理；為業(yè)主、建筑師、工程師、承包商、建造者，以及后期的運維經(jīng)理提供服務(wù)。

        BIM在運維階段的運用，可以克服傳統二維運維系統的在運維管理過(guò)程中抽象的缺點(diǎn)，讓系統的用戶(hù)可以清晰，直觀(guān)地了解運維對象。同時(shí)BIM中包含的大量與建筑相關(guān)的數據也可以為運維階段使用，提高運維系統的運行效率。

        目前國內外已經(jīng)開(kāi)始了對于BIM在運維階段的運用的研究，也有部分公司及團體進(jìn)行了基于BIM的運維系統的開(kāi)發(fā)。本文以基于BIM進(jìn)行運維系統開(kāi)發(fā)項目的實(shí)例，總結了基于BIM的運維系統可能遇到的一些問(wèn)題。在對相關(guān)領(lǐng)域的信息技術(shù)進(jìn)行一定研究之后，探討了相應的技術(shù)解決方案。提出了整合云及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高效運行的智能化BIM運維系統概念。

2  基于BIM的運維管理系統

2.1建筑信息模性（BIM）

        BIM即Building Information Modeling，中文意思為建筑信息模型。目前關(guān)于BIM的定義有很多種版本，相比較而言，美國國家BIM標準對BIM的定義比較完整（何關(guān)培，王軼群，應宇墾 《BIM總論》）：“BIM是一個(gè)設施（建設項目）物理和功能特性的數字表達；BIM是一個(gè)共享的知識資源，是一個(gè)分享有關(guān)這個(gè)設施的信息，為該設施從概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據的過(guò)程；在項目不同階段，不同利益相關(guān)方通過(guò)在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反應其各自職責的協(xié)同作業(yè)”

在實(shí)際應用的層面，從不同角度，對BIM會(huì )有不同的解讀：

    （1）應用到一個(gè)項目中，BIM代表著(zhù)信息的管理，信息被項目所有參與方提供和共享，確保正確的人在正確的時(shí)間得到正確的信息。

    （2）對于項目參與，BIM代表著(zhù)一種項目交付的協(xié)同過(guò)程，定義各個(gè)團隊如何工作，多少團隊需要一塊工作，如何共同去設計、建造和運營(yíng)項目。

    （3）對于設計方，BIM代表著(zhù)集成化設計，鼓勵創(chuàng )新，優(yōu)化技術(shù)方案，提供更多的反饋，提高團隊水平。

2.2基于BIM的運維系統

        基于BIM的運維系統將BIM三維模型與傳統的運維管理相結合，可以將BIM模型中存儲的大量建筑相關(guān)數據運用于運維管理系統，提高數據的利用率。同時(shí)基于BIM的運維管理系統可以克服傳統的運維管理系統抽象的缺點(diǎn)，實(shí)現對建筑物的三維可視化的信息模型管理，使操作者可以對運維對象有一個(gè)直觀(guān)，清晰的了解。同時(shí)基于BIM的三維系統還能實(shí)現很多傳統運維系統無(wú)法實(shí)現的功能，克服了傳統運維系統的很多不足與缺點(diǎn)，例如在進(jìn)行建筑改擴建的時(shí)候，對改擴建部分的內部隱蔽的管線(xiàn)的走向，承重墻等信息只需在BIM運維系統中找到相應的部位，就可獲得該部位相關(guān)的建筑信息，而無(wú)需再去翻閱傳統的二維圖紙。

2.3基于BIM的運維系統可能面臨的問(wèn)題

        筆者有幸參與了某一基于BIM的運維系統項目，在項目進(jìn)行的過(guò)程中，筆者發(fā)現，雖然基于BIM的運維系統可以克服傳統運維系統的一些缺點(diǎn)，甚至實(shí)現傳統二維系統無(wú)法實(shí)現的一些功能，但基于BIM的運維系統在實(shí)際的運行過(guò)程中仍然會(huì )可能存在一些問(wèn)題，使系統無(wú)法最大化的實(shí)現最終目標。通過(guò)總結歸納，筆者認為基于BIM的運維系統可能存在的問(wèn)題主要體現在以下三個(gè)方面：

    （1）運維數據的采集。運維系統所涉及的管理對象包括建筑物本身的管理，空間管理以及各類(lèi)設施設備的管理等，所涉及對象的種類(lèi)和數量都非常之多。這樣在運維系統運行的過(guò)程當中，各類(lèi)運維數據的人工采集將耗費很大的工作量。尤其對于那些流程不需要借助運維系統來(lái)實(shí)現的業(yè)務(wù)，例如建筑結構的監測，可能需要相關(guān)工作人員在對數據進(jìn)行測量搜集之后，再次輸入運維系統進(jìn)行管理，雖然用運維系統對相關(guān)數據進(jìn)行統一管理，可以方便數據的查詢(xún)、統計，防止數據的丟失。但是對于實(shí)際業(yè)務(wù)操作人員來(lái)說(shuō)，將該類(lèi)運維數據存入系統無(wú)疑是增加了工作量，會(huì )影響業(yè)務(wù)人員使用系統的積極性，進(jìn)而影響導數據采集的準確性以及及時(shí)性。

    （2）運維對象的空間定位。雖然基于BIM的運維系統可以直觀(guān)清晰的通過(guò)建筑物三維模型將運維對象展現給操作者，一定程度上改善了傳統運維系統定位困難的問(wèn)題，但筆者認為僅僅依靠三維模型還不能完全解決空間定位的問(wèn)題，主要體現在對于某些數量龐大，編號不明確的運維對象的定位。這里指的空間定位，主要為將實(shí)際建筑中的設施設備，與模型中的相關(guān)設施設備進(jìn)行對應。例如在建筑幕墻相關(guān)數據采集或者查詢(xún)的時(shí)候，由于幕墻的檢測單元的編號并沒(méi)有直接的反應在幕墻之上，操作者必須首先對照幕墻在系統中的編號規則，手動(dòng)的確定幕墻的編號，才能準確找出模型中的對應單元，進(jìn)而對該單元的數據進(jìn)行輸入以及查詢(xún)。

    （3）運維系統的運行速度。BIM三維模型中包括了大量數據以及圖形數據，這就增加了對系統運算能力的要求，尤其對于大體量的建筑物，該類(lèi)問(wèn)題尤其突出。由于數據處理能力的不足，造成系統的運行緩慢，將會(huì )影響到系統最終目標的實(shí)現，因此對此類(lèi)問(wèn)題必須給予足夠的重視。

2.4技術(shù)解決方案

        可以運用相關(guān)領(lǐng)域的信息技術(shù)，解決或改善以上提出的基于BIM的運維系統可能出現的問(wèn)題。對于運維對象的數據采集以及空間定位問(wèn)題，可以運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)建立運維物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現運維數據的自動(dòng)采集以及相關(guān)設備設施的空間定位問(wèn)題。對于基于BIM的運維系統數據量龐大所造成的系統運行速度緩慢的問(wèn)題，可以運用云技術(shù)為系統提供強大的計算機存儲能力，改善或解決該問(wèn)題。

3  云技術(shù)在基于BIM的運維管理系統中的探討

3.1云技術(shù)

        云技術(shù)是基于云計算的商業(yè)模式應用的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、信息技術(shù)、整合技術(shù)、管理平臺技術(shù)、應用技術(shù)等的總稱(chēng)。云計算是網(wǎng)格計算、分布式計算、并行計算、效用計算、網(wǎng)絡(luò )存儲、虛擬化、負載均衡等傳統計算機和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。它旨在通過(guò)網(wǎng)絡(luò )把多個(gè)成本相對較低的計算實(shí)體整合成一個(gè)具有強大計算能力的完美系統，并借助SaaS（軟件即服務(wù)）、PaaS（平臺即服務(wù)）、IaaS（基礎設施即服務(wù)）、MSP等先進(jìn)的商業(yè)模式把這強大的計算能力分布到終端用戶(hù)手中（百度百科）。

Cloud Computing的一個(gè)核心理念就是通過(guò)不斷提高“云”的處理能力，進(jìn)而減少用戶(hù)終端的處理負擔，最終使用戶(hù)終端簡(jiǎn)化成一個(gè)單純的輸入輸出設備，并能按需享受“云”的強大計算處理能力。云計算的特點(diǎn)可以歸納為以下三點(diǎn)：

    （1）數據安全可靠：云計算提供了最可靠最安全的數據存儲中心用戶(hù)不用再擔心數據丟失、病毒入侵等麻煩。

    （2）客戶(hù)端需求低：云計算對用戶(hù)端的要求最低，使用起來(lái)也最方便。

    （3）輕松共享數據：云計算可以輕松實(shí)現不同設備間的數據共享。

3.2云技術(shù)在基于BIM的運維系統中的應用

        在2011年9月，在由住房和城鄉建設部建設環(huán)境工程技術(shù)中心主辦， Graphisoft公司協(xié)辦的《建筑信息模型（BIM）系統建設與技術(shù)應用高級研討會(huì )》上，Graphisoft副總裁Miklos Szovenyi-Lux先生認為目前BIM存在著(zhù)三大發(fā)展前景：BIM與云計算的應用，網(wǎng)絡(luò )技術(shù)與BIM的融合，移動(dòng)技術(shù)推動(dòng)BIM的發(fā)展。他認為這三個(gè)方面都會(huì )在未來(lái)帶給我們更加協(xié)同、更加便捷的BIM應用，也帶給我們一個(gè)全新的BIM的發(fā)展未來(lái)。目前已經(jīng)有國外的公司（Little 多元設計咨詢(xún)公司）對云技術(shù)在BIM中的應用做出了實(shí)踐探討，完成了BIM應用體系下的IT云框架，以解決BIM 所要求的運算能力問(wèn)題。

        在基于BIM的運維系統中，云技術(shù)同樣可以用來(lái)解決與3D模型結合所帶來(lái)的對系統運算能力的高要求問(wèn)題。由于云技術(shù)對客戶(hù)端的要求低以及能輕松實(shí)現不同設備間數據共享的特點(diǎn)，用戶(hù)只要使用普通的電腦設備，就能實(shí)現對基于BIM的運維系統的高效操作，同時(shí)也為將來(lái)基于BIM的運維系統的數據在不同設備上的共享提供了技術(shù)基礎。

4  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在基于BIM的運維系統中應用的探討

4.1物聯(lián)網(wǎng)

        物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。其英文名稱(chēng)是“The Internet of things”。由此，顧名思義，“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò )；第二，其用戶(hù)端可以延伸和擴展到任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。因此，物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過(guò)射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網(wǎng)絡(luò )（百度百科）。

物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下兩種：

    （1）RFID（Radio Frequency Identification，射頻識別技術(shù)）。因為RFID技術(shù)本身強大的理論基礎，目前已經(jīng)趨于成熟；針對RFID技術(shù)的研究多集中在相關(guān)設備的產(chǎn)品研發(fā)上。如：德國SICK傳感器公司將射頻識別技術(shù)與WVGA全方位快門(mén)成像技術(shù)相結合，研發(fā)出最新的二維條碼閱讀器Lector620廣泛應用于工業(yè)環(huán)境。國內遠望谷公司的XCYT-002產(chǎn)品是有內置電池供電的有源雙頻通用標簽，增加讀寫(xiě)距離。

    （2）WSN（Wireless Sensor Network，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )）。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )是由部署在被感知對象內部或者附近的大量的廉價(jià)微型傳感器節點(diǎn)通過(guò)自組織方式組成的一種多跳的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。如：美國邦納公司的Sure Cross無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品包含了網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)與發(fā)射器，可用于測試任何地點(diǎn)信號的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )平臺。國內天津視訊軟件開(kāi)發(fā)公司的WiEye TelosB無(wú)線(xiàn)模塊的傳感器板注重兼容標準協(xié)議，并配備有光、聲等傳感器，形成物聯(lián)網(wǎng)基礎層面的創(chuàng )新。

4.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在基于BIM的運維系統中的應用

        對于基于BIM的運維系統所涉及到的數據采集以及空間定位的問(wèn)題，可以通過(guò)建立相應的物聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現數據的自動(dòng)采集，以及現實(shí)設施設備與模型自動(dòng)匹配，實(shí)現空間定位功能。具體的實(shí)現方法如下：

    （1）數據自動(dòng)采集：對于一些溫度，濕度，電流量等可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感器捕捉的信息，可以通過(guò)設置無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )，對相關(guān)數據進(jìn)行自動(dòng)的采集，甚至實(shí)現對相關(guān)運維業(yè)務(wù)的智能監測及管理。

    （2）空間定位：對于一些目前還不能單純通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感器捕捉的信息，例如建筑結構中涂層粉化，密封材料老化等必須通過(guò)人工檢測的部分，可以運用RFID射頻識別技術(shù)，或者GPS全球定位系統技術(shù)，結合手持設備，對所操作的部位進(jìn)行定位。簡(jiǎn)化系統的操作流程，提高效率及數據的準確性。

5  結語(yǔ)

        BIM目前已越來(lái)越多地為AEC業(yè)界人士所耳聞和關(guān)注，物聯(lián)網(wǎng)以及云技術(shù)也是目前信息技術(shù)領(lǐng)域中熱門(mén)話(huà)題。對于物聯(lián)網(wǎng)在運維系統中的應用的前景，已受到了人們的關(guān)注，而對于云技術(shù)在BIM中的應用的探討，目前還處于起步階段。對于三者的結合應用，目前還鮮有探討。筆者根據基于BIM的運維系統開(kāi)發(fā)項目的工程實(shí)例，總結了基于BIM的運維系統可能存在的問(wèn)題，并通過(guò)對相關(guān)領(lǐng)域的研究，提出了將物聯(lián)網(wǎng)以及云技術(shù)這兩個(gè)時(shí)下熱門(mén)的信息技術(shù)應用于基于BIM的運維系統以解決相關(guān)問(wèn)題，使運維系統可以最大化的實(shí)現系統目標，高效、及時(shí)、準確地提供運維管理服務(wù)。

        BIM 云 物聯(lián)網(wǎng)，在實(shí)現三維可視化的運維管理的同時(shí)，保證了系統的高效運轉，實(shí)現了數據的自動(dòng)采集，空間自動(dòng)定位的功能。三者如果可以有效的結合，將可以打造一個(gè)高效運轉的智能化運維系統，最大化的實(shí)現系統的最終目標。目前關(guān)于三類(lèi)技術(shù)結合的探討還非常之少，筆者希望可以通過(guò)本文，引起相關(guān)領(lǐng)域專(zhuān)家的關(guān)注，起到拋磚引玉的作用，共同探討構建高效的運維管理系統。