信息技術在基于BIM的運維系統中應用的探討
2017-11-2814：10：00來源：綠建之窗
1 概述
BIM 作為時下建筑業最熱門的話題，正為整個建筑行業帶來新一輪的革新。BIM的應用可以貫穿建筑建設的整個生命周期，包括設計，施工，以及后期的運維管理；為業主、建筑師、工程師、承包商、建造者，以及后期的運維經理提供服務。
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程中抽象的缺點，讓系統的用戶可以清晰，直觀地了解運維對象。同時BIM中包含的大量與建筑相關的數據也可以為運維階段使用，提高運維系統的運行效率。
目前國內外已經開始了對于BIM在運維階段的運用的研究，也有部分公司及團體進行了基于BIM的運維系統的開發。本文以基于BIM進行運維系統開發項目的實例，總結了基于BIM的運維系統可能遇到的一些問題。在對相關領域的信息技術進行一定研究之后，探討了相應的技術解決方案。提出了整合云及物聯網技術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（何關培，王軼群，應宇墾 《BIM總論》）：“BIM是一個設施（建設項目）物理和功能特性的數字表達；BIM是一個共享的知識資源，是一個分享有關這個設施的信息，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程；在項目不同階段，不同利益相關方通過在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同作業”
在實際應用的層面，從不同角度，對BIM會有不同的解讀：
（1）應用到一個項目中，BIM代表著信息的管理，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間得到正確的信息。
（2）對于項目參與，BIM代表著一種項目交付的協同過程，定義各個團隊如何工作，多少團隊需要一塊工作，如何共同去設計、建造和運營項目。
（3）對于設計方，BIM代表著集成化設計，鼓勵創新，優化技術方案，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數據運用于運維管理系統，提高數據的利用率。同時基于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，實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直觀，清晰的了解。同時基于BIM的三維系統還能實現很多傳統運維系統無法實現的功能，克服了傳統運維系統的很多不足與缺點，例如在進行建筑改擴建的時候，對改擴建部分的內部隱蔽的管線的走向，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的建筑信息，而無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題
筆者有幸參與了某一基于BIM的運維系統項目，在項目進行的過程中，筆者發現，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，甚至實現傳統二維系統無法實現的一些功能，但基于BIM的運維系統在實際的運行過程中仍然會可能存在一些問題，使系統無法最大化的實現最終目標。通過總結歸納，筆者認為基于BIM的運維系統可能存在的問題主要體現在以下三個方面：
（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，空間管理以及各類設施設備的管理等，所涉及對象的種類和數量都非常之多。這樣在運維系統運行的過程當中，各類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實現的業務，例如建筑結構的監測，可能需要相關工作人員在對數據進行測量搜集之后，再次輸入運維系統進行管理，雖然用運維系統對相關數據進行統一管理，可以方便數據的查詢、統計，防止數據的丟失。但是對于實際業務操作人員來說，將該類運維數據存入系統無疑是增加了工作量，會影響業務人員使用系統的積極性，進而影響導數據采集的準確性以及及時性。
（2）運維對象的空間定位。雖然基于BIM的運維系統可以直觀清晰的通過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，主要為將實際建筑中的設施設備，與模型中的相關設施設備進行對應。例如在建筑幕墻相關數據采集或者查詢的時候，由于幕墻的檢測單元的編號并沒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，手動的確定幕墻的編號，才能準確找出模型中的對應單元，進而對該單元的數據進行輸入以及查詢。
（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，該類問題尤其突出。由于數據處理能力的不足，造成系統的運行緩慢，將會影響到系統最終目標的實現，因此對此類問題必須給予足夠的重視。
2.4技術解決方案
可以運用相關領域的信息技術，解決或改善以上提出的基于BIM的運維系統可能出現的問題。對于運維對象的數據采集以及空間定位問題，可以運用物聯網技術，通過建立運維物聯網技術實現運維數據的自動采集以及相關設備設施的空間定位問題。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題，可以運用云技術為系統提供強大的計算機存儲能力，改善或解決該問題。
3 云技術在基于BIM的運維管理系統中的探討
3.1云技術
云技術是基于云計算的商業模式應用的網絡技術、信息技術、整合技術、管理平臺技術、應用技術等的總稱。云計算是網格計算、分布式計算、并行計算、效用計算、網絡存儲、虛擬化、負載均衡等傳統計算機和網絡技術發展融合的產物。它旨在通過網絡把多個成本相對較低的計算實體整合成一個具有強大計算能力的完美系統，并借助SaaS（軟件即服務）、PaaS（平臺即服務）、IaaS（基礎設施即服務）、MSP等先進的商業模式把這強大的計算能力分布到終端用戶手中（百度百科）。
Cloud Computing的一個核心理念就是通過不斷提高“云”的處理能力，進而減少用戶終端的處理負擔，最終使用戶終端簡化成一個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。云計算的特點可以歸納為以下三點：
（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不用再擔心數據丟失、病毒入侵等麻煩。
（2）客戶端需求低：云計算對用戶端的要求最低，使用起來也最方便。
（3）輕松共享數據：云計算可以輕松實現不同設備間的數據共享。
3.2云技術在基于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境工程技術中心主辦， Graphisoft公司協辦的《建筑信息模型（BIM）系統建設與技術應用高級研討會》上，Graphisoft副總裁Miklos Szovenyi-Lux先生認為目前BIM存在著三大發展前景：BIM與云計算的應用，網絡技術與BIM的融合，移動技術推動BIM的發展。他認為這三個方面都會在未來帶給我們更加協同、更加便捷的BIM應用，也帶給我們一個全新的BIM的發展未來。目前已經有國外的公司（Little 多元設計咨詢公司）對云技術在BIM中的應用做出了實踐探討，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題。
在基于BIM的運維系統中，云技術同樣可以用來解決與3D模型結合所帶來的對系統運算能力的高要求問題。由于云技術對客戶端的要求低以及能輕松實現不同設備間數據共享的特點，用戶只要使用普通的電腦設備，就能實現對基于BIM的運維系統的高效操作，同時也為將來基于BIM的運維系統的數據在不同設備上的共享提供了技術基礎。
4 物聯網技術在基于BIM的運維系統中應用的探討
4.1物聯網
物聯網是新一代信息技術的重要組成部分。其英文名稱是“The Internet of things”。由此，顧名思義，“物聯網就是物物相連的互聯網”。這有兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端可以延伸和擴展到任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。因此，物聯網的定義是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡（百度百科）。
物聯網的關鍵技術主要有以下兩種：
（1）RFID（Radio Frequency Identification，射頻識別技術）。因為RFID技術本身強大的理論基礎，目前已經趨于成熟；針對RFID技術的研究多集中在相關設備的產品研發上。如：德國SICK傳感器公司將射頻識別技術與WVGA全方位快門成像技術相結合，研發出最新的二維條碼閱讀器Lector620廣泛應用于工業環境。國內遠望谷公司的XCYT-002產品是有內置電池供電的有源雙頻通用標簽，增加讀寫距離。
（2）WSN（Wireless Sensor Network，無線傳感器網絡）。無線傳感器網絡是由部署在被感知對象內部或者附近的大量的廉價微型傳感器節點通過自組織方式組成的一種多跳的無線網絡。如：美國邦納公司的Sure Cross無線網絡產品包含了網絡節點與發射器，可用于測試任何地點信號的無線網絡平臺。國內天津視訊軟件開發公司的WiEye TelosB無線模塊的傳感器板注重兼容標準協議，并配備有光、聲等傳感器，形成物聯網基礎層面的創新。
4.2物聯網技術在基于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題，可以通過建立相應的物聯網來實現數據的自動采集，以及現實設施設備與模型自動匹配，實現空間定位功能。具體的實現方法如下：
（1）數據自動采集：對于一些溫度，濕度，電流量等可以通過無線傳感器捕捉的信息，可以通過設置無線傳感器網絡，對相關數據進行自動的采集，甚至實現對相關運維業務的智能監測及管理。
（2）空間定位：對于一些目前還不能單純通過無線傳感器捕捉的信息，例如建筑結構中涂層粉化，密封材料老化等必須通過人工檢測的部分，可以運用RFID射頻識別技術，或者GPS全球定位系統技術，結合手持設備，對所操作的部位進行定位。簡化系統的操作流程，提高效率及數據的準確性。
5 結語
BIM目前已越來越多地為AEC業界人士所耳聞和關注，物聯網以及云技術也是目前信息技術領域中熱門話題。對于物聯網在運維系統中的應用的前景，已受到了人們的關注，而對于云技術在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的運維系統開發項目的工程實例，總結了基于BIM的運維系統可能存在的問題，并通過對相關領域的研究，提出了將物聯網以及云技術這兩個時下熱門的信息技術應用于基于BIM的運維系統以解決相關問題，使運維系統可以最大化的實現系統目標，高效、及時、準確地提供運維管理服務。
BIM 云 物聯網，在實現三維可視化的運維管理的同時，保證了系統的高效運轉，實現了數據的自動采集，空間自動定位的功能。三者如果可以有效的結合，將可以打造一個高效運轉的智能化運維系統，最大化的實現系統的最終目標。目前關于三類技術結合的探討還非常之少，筆者希望可以通過本文，引起相關領域專家的關注，起到拋磚引玉的作用，共同探討構建高效的運維管理系統。
