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信息技術(shù)在基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)中應(yīng)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(yīng)用可以貫穿建筑建設(shè)的整個(gè)生命周期，包括設(shè)計(jì)，施工，以及后期的運(yùn)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(yùn)維經(jīng)理提供服務(wù)。
BIM在運(yùn)維階段的運(yùn)用，可以克服傳統(tǒng)二維運(yùn)維系統(tǒng)的在運(yùn)維管理過(guò)程中抽象的缺點(diǎn)，讓系統(tǒng)的用戶(hù)可以清晰，直觀地了解運(yùn)維對(duì)象。同時(shí)BIM中包含的大量與建筑相關(guān)的數(shù)據(jù)也可以為運(yùn)維階段使用，提高運(yùn)維系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開(kāi)始了對(duì)于BIM在運(yùn)維階段的運(yùn)用的研究，也有部分公司及團(tuán)體進(jìn)行了基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。本文以基于BIM進(jìn)行運(yùn)維系統(tǒng)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的實(shí)例，總結(jié)了基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)可能遇到的一些問(wèn)題。在對(duì)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(yīng)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(yùn)行的智能化BIM運(yùn)維系統(tǒng)概念。
2 基于BIM的運(yùn)維管理系統(tǒng)
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(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)對(duì)BIM的定義比較完整（何關(guān)培，王軼群，應(yīng)宇墾 《BIM總論》）：“BIM是一個(gè)設(shè)施（建設(shè)項(xiàng)目）物理和功能特性的數(shù)字表達(dá)；BIM是一個(gè)共享的知識(shí)資源，是一個(gè)分享有關(guān)這個(gè)設(shè)施的信息，為該設(shè)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(jù)的過(guò)程；在項(xiàng)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(yīng)其各自職責(zé)的協(xié)同作業(yè)”
在實(shí)際應(yīng)用的層面，從不同角度，對(duì)BIM會(huì)有不同的解讀：
（1）應(yīng)用到一個(gè)項(xiàng)目中，BIM代表著信息的管理，信息被項(xiàng)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(duì)于項(xiàng)目參與，BIM代表著一種項(xiàng)目交付的協(xié)同過(guò)程，定義各個(gè)團(tuán)隊(duì)如何工作，多少團(tuán)隊(duì)需要一塊工作，如何共同去設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目。
（3）對(duì)于設(shè)計(jì)方，BIM代表著集成化設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)創(chuàng)新，優(yōu)化技術(shù)方案，提供更多的反饋，提高團(tuán)隊(duì)水平。
2.2基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)
基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)將BIM三維模型與傳統(tǒng)的運(yùn)維管理相結(jié)合，可以將BIM模型中存儲(chǔ)的大量建筑相關(guān)數(shù)據(jù)運(yùn)用于運(yùn)維管理系統(tǒng)，提高數(shù)據(jù)的利用率。同時(shí)基于BIM的運(yùn)維管理系統(tǒng)可以克服傳統(tǒng)的運(yùn)維管理系統(tǒng)抽象的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的三維可視化的信息模型管理，使操作者可以對(duì)運(yùn)維對(duì)象有一個(gè)直觀，清晰的了解。同時(shí)基于BIM的三維系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)很多傳統(tǒng)運(yùn)維系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能，克服了傳統(tǒng)運(yùn)維系統(tǒng)的很多不足與缺點(diǎn)，例如在進(jìn)行建筑改擴(kuò)建的時(shí)候，對(duì)改擴(kuò)建部分的內(nèi)部隱蔽的管線(xiàn)的走向，承重墻等信息只需在BIM運(yùn)維系統(tǒng)中找到相應(yīng)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(tǒng)的二維圖紙。
2.3基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)可能面臨的問(wèn)題
筆者有幸參與了某一基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)項(xiàng)目，在項(xiàng)目進(jìn)行的過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)，雖然基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)可以克服傳統(tǒng)運(yùn)維系統(tǒng)的一些缺點(diǎn)，甚至實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)二維系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的一些功能，但基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中仍然會(huì)可能存在一些問(wèn)題，使系統(tǒng)無(wú)法最大化的實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)。通過(guò)總結(jié)歸納，筆者認(rèn)為基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)可能存在的問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：
（1）運(yùn)維數(shù)據(jù)的采集。運(yùn)維系統(tǒng)所涉及的管理對(duì)象包括建筑物本身的管理，空間管理以及各類(lèi)設(shè)施設(shè)備的管理等，所涉及對(duì)象的種類(lèi)和數(shù)量都非常之多。這樣在運(yùn)維系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，各類(lèi)運(yùn)維數(shù)據(jù)的人工采集將耗費(fèi)很大的工作量。尤其對(duì)于那些流程不需要借助運(yùn)維系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)，例如建筑結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)，可能需要相關(guān)工作人員在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量搜集之后，再次輸入運(yùn)維系統(tǒng)進(jìn)行管理，雖然用運(yùn)維系統(tǒng)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，可以方便數(shù)據(jù)的查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)，防止數(shù)據(jù)的丟失。但是對(duì)于實(shí)際業(yè)務(wù)操作人員來(lái)說(shuō)，將該類(lèi)運(yùn)維數(shù)據(jù)存入系統(tǒng)無(wú)疑是增加了工作量，會(huì)影響業(yè)務(wù)人員使用系統(tǒng)的積極性，進(jìn)而影響導(dǎo)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性以及及時(shí)性。
（2）運(yùn)維對(duì)象的空間定位。雖然基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)可以直觀清晰的通過(guò)建筑物三維模型將運(yùn)維對(duì)象展現(xiàn)給操作者，一定程度上改善了傳統(tǒng)運(yùn)維系統(tǒng)定位困難的問(wèn)題，但筆者認(rèn)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(xiàn)在對(duì)于某些數(shù)量龐大，編號(hào)不明確的運(yùn)維對(duì)象的定位。這里指的空間定位，主要為將實(shí)際建筑中的設(shè)施設(shè)備，與模型中的相關(guān)設(shè)施設(shè)備進(jìn)行對(duì)應(yīng)。例如在建筑幕墻相關(guān)數(shù)據(jù)采集或者查詢(xún)的時(shí)候，由于幕墻的檢測(cè)單元的編號(hào)并沒(méi)有直接的反應(yīng)在幕墻之上，操作者必須首先對(duì)照幕墻在系統(tǒng)中的編號(hào)規(guī)則，手動(dòng)的確定幕墻的編號(hào)，才能準(zhǔn)確找出模型中的對(duì)應(yīng)單元，進(jìn)而對(duì)該單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入以及查詢(xún)。
（3）運(yùn)維系統(tǒng)的運(yùn)行速度。BIM三維模型中包括了大量數(shù)據(jù)以及圖形數(shù)據(jù)，這就增加了對(duì)系統(tǒng)運(yùn)算能力的要求，尤其對(duì)于大體量的建筑物，該類(lèi)問(wèn)題尤其突出。由于數(shù)據(jù)處理能力的不足，造成系統(tǒng)的運(yùn)行緩慢，將會(huì)影響到系統(tǒng)最終目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，因此對(duì)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(yùn)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(yùn)維系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問(wèn)題。對(duì)于運(yùn)維對(duì)象的數(shù)據(jù)采集以及空間定位問(wèn)題，可以運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)建立運(yùn)維物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)維數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集以及相關(guān)設(shè)備設(shè)施的空間定位問(wèn)題。對(duì)于基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)數(shù)據(jù)量龐大所造成的系統(tǒng)運(yùn)行速度緩慢的問(wèn)題，可以運(yùn)用云技術(shù)為系統(tǒng)提供強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)能力，改善或解決該問(wèn)題。
3 云技術(shù)在基于BIM的運(yùn)維管理系統(tǒng)中的探討
3.1云技術(shù)
云技術(shù)是基于云計(jì)算的商業(yè)模式應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、整合技術(shù)、管理平臺(tái)技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)等的總稱(chēng)。云計(jì)算是網(wǎng)格計(jì)算、分布式計(jì)算、并行計(jì)算、效用計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、虛擬化、負(fù)載均衡等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)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(duì)較低的計(jì)算實(shí)體整合成一個(gè)具有強(qiáng)大計(jì)算能力的完美系統(tǒng)，并借助SaaS（軟件即服務(wù)）、PaaS（平臺(tái)即服務(wù)）、IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）、MSP等先進(jìn)的商業(yè)模式把這強(qiáng)大的計(jì)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(fù)擔(dān)，最終使用戶(hù)終端簡(jiǎn)化成一個(gè)單純的輸入輸出設(shè)備，并能按需享受“云”的強(qiáng)大計(jì)算處理能力。云計(jì)算的特點(diǎn)可以歸納為以下三點(diǎn)：
（1）數(shù)據(jù)安全可靠：云計(jì)算提供了最可靠最安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心用戶(hù)不用再擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失、病毒入侵等麻煩。
（2）客戶(hù)端需求低：云計(jì)算對(duì)用戶(hù)端的要求最低，使用起來(lái)也最方便。
（3）輕松共享數(shù)據(jù)：云計(jì)算可以輕松實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)共享。
3.2云技術(shù)在基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)中的應(yīng)用
在2011年9月，在由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部建設(shè)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(tǒng)建設(shè)與技術(shù)應(yīng)用高級(jí)研討會(huì)》上，Graphisoft副總裁Miklos Szovenyi-Lux先生認(rèn)為目前BIM存在著三大發(fā)展前景：BIM與云計(jì)算的應(yīng)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(rèn)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(yīng)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(guó)外的公司（Little 多元設(shè)計(jì)咨詢(xún)公司）對(duì)云技術(shù)在BIM中的應(yīng)用做出了實(shí)踐探討，完成了BIM應(yīng)用體系下的IT云框架，以解決BIM 所要求的運(yùn)算能力問(wèn)題。
在基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)中，云技術(shù)同樣可以用來(lái)解決與3D模型結(jié)合所帶來(lái)的對(duì)系統(tǒng)運(yùn)算能力的高要求問(wèn)題。由于云技術(shù)對(duì)客戶(hù)端的要求低以及能輕松實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間數(shù)據(jù)共享的特點(diǎn)，用戶(hù)只要使用普通的電腦設(shè)備，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)的高效操作，同時(shí)也為將來(lái)基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在不同設(shè)備上的共享提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)中應(yīng)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(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶(hù)端可以延伸和擴(kuò)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(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)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(xiàn)對(duì)物品的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)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(shí)別技術(shù)）。因?yàn)镽FID技術(shù)本身強(qiáng)大的理論基礎(chǔ)，目前已經(jīng)趨于成熟；針對(duì)RFID技術(shù)的研究多集中在相關(guān)設(shè)備的產(chǎn)品研發(fā)上。如：德國(guó)SICK傳感器公司將射頻識(shí)別技術(shù)與WVGA全方位快門(mén)成像技術(shù)相結(jié)合，研發(fā)出最新的二維條碼閱讀器Lector620廣泛應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境。國(guó)內(nèi)遠(yuǎn)望谷公司的XCYT-002產(chǎn)品是有內(nèi)置電池供電的有源雙頻通用標(biāo)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(duì)象內(nèi)部或者附近的大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)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(guó)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(jié)點(diǎn)與發(fā)射器，可用于測(cè)試任何地點(diǎn)信號(hào)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。國(guó)內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，并配備有光、聲等傳感器，形成物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)層面的創(chuàng)新。
4.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)中的應(yīng)用
對(duì)于基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)所涉及到的數(shù)據(jù)采集以及空間定位的問(wèn)題，可以通過(guò)建立相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，以及現(xiàn)實(shí)設(shè)施設(shè)備與模型自動(dòng)匹配，實(shí)現(xiàn)空間定位功能。具體的實(shí)現(xiàn)方法如下：
（1）數(shù)據(jù)自動(dòng)采集：對(duì)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(shè)置無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)的采集，甚至實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)運(yùn)維業(yè)務(wù)的智能監(jiān)測(cè)及管理。
（2）空間定位：對(duì)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(jié)構(gòu)中涂層粉化，密封材料老化等必須通過(guò)人工檢測(cè)的部分，可以運(yùn)用RFID射頻識(shí)別技術(shù)，或者GPS全球定位系統(tǒng)技術(shù)，結(jié)合手持設(shè)備，對(duì)所操作的部位進(jìn)行定位。簡(jiǎn)化系統(tǒng)的操作流程，提高效率及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
5 結(jié)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(duì)于物聯(lián)網(wǎng)在運(yùn)維系統(tǒng)中的應(yīng)用的前景，已受到了人們的關(guān)注，而對(duì)于云技術(shù)在BIM中的應(yīng)用的探討，目前還處于起步階段。對(duì)于三者的結(jié)合應(yīng)用，目前還鮮有探討。筆者根據(jù)基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的工程實(shí)例，總結(jié)了基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)可能存在的問(wèn)題，并通過(guò)對(duì)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(yīng)用于基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)以解決相關(guān)問(wèn)題，使運(yùn)維系統(tǒng)可以最大化的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)，高效、及時(shí)、準(zhǔn)確地提供運(yùn)維管理服務(wù)。
BIM 云 物聯(lián)網(wǎng)，在實(shí)現(xiàn)三維可視化的運(yùn)維管理的同時(shí)，保證了系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)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(jié)合，將可以打造一個(gè)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的智能化運(yùn)維系統(tǒng)，最大化的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最終目標(biāo)。目前關(guān)于三類(lèi)技術(shù)結(jié)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?qū)＜业年P(guān)注，起到拋磚引玉的作用，共同探討構(gòu)建高效的運(yùn)維管理系統(tǒng)。
