基于建筑信息模型（BIM）的园区运维管理平台设计

基于建筑信息模型（ BIM）的园区运维管理平台设计

刘乃运

（南京市建筑设计研究院有限责任公司， 南京， 210014）

摘 要：BIM运维管理平台建设区别于传统的建筑、机电及智能化系统建设，是将建筑空间管理、机电（给排水、暖通空调、电气）设备、智能化设备、环境数据、能源数据、人员信息与参观体验等多维度、多专业应用系统及后期运维管理等进行一体化整合，通过为建设单位或管理运维单位提供一套更安全、更智慧的运维管理平台，使各系统的运行数据在同一平台上进行呈现，以满足日常展示与工程项目运营管理的双重目标，为园区实现智慧化运维管理提供技术保障。

关键词：BIM，运维管理，园区，智能化，智慧化

1.引言

建筑信息模型(Building Information Modeling，简称BIM)，基于BIM的园区运维管理平台以全新的BIM三维可视化虚拟空间视角，结合园区内空间、设施、环境，使之具有高度视觉体验和科技感，满足园区服务人群的日常需求，同时服务于业务沟通、经验交流及来访公众，基于以上诉求，平台建设将重点考虑园区安全性、智慧性、节能舒适、空间共享等方面服务提升，满足创意与可持续的发展理念与定位。

2.设计总体方向

基于BIM的园区运维管理平台一般分为系统层、感知层及应用层，通过三层将园区中的各应用系统、机电设备和使用、运营管理者进行跨空间的联接，在更高、更直观的维度上进行交互，并形成新的功能应用体系。未来系统将满足管理中心、展示中心、参观与租赁管理的需求，并且具有扩展性强的特点，实现PC端、大屏展示端等多终端跨平台的应用。

（1）传感器感知设备

通过物联网底层感知，可以将园区内大部分设备进行系统对接、数据采集及有效联动管理，通过物联网、大数据、人工智能技术进行自动判断、自动报警、自动处理，以达到提供设备使用效率、提升园区服务品质、降低园区管理成本、展现园区智慧化管理水平的目标。摆脱以往依靠经验的管理方式，使设备通过各种传感器进行连接，使所有的管理行为数字化，所有的工作可预期、可评估。

（2）对不同使用角色的设计

系统考虑了不同使用者的差异性需求，通过不同的功能模块及终端来满足不同场景的使用需要。

1）决策层

可以通过系统界面及管理终端快速了解园区整体的管理状况、环境状况、重大事项等，便于从宏观角度进行全局纵览。

2）管理层

通过系统的各种功能模块方便的操作园区内各类专业子系统，了解设备运行状况、建筑结构信息、处理各种设备维修维护流程、优化及调节园区内的环境等。系统为管理层提供了更好的管理工具，使管理更精细化、流程更简便。

3）执行层

通过系统及管理终端的指令，快速定位园区内设备问题，到达现场辅助问题处理。日常的工作也可以通过系统变得更简便，效果更便于评估。

4）来访者

通过系统展示可以更为直观的展现园区先进的运营管理模式、完善的服务流程，同时可为参观者快速获取园区内企业的相关服务内容、交流合作成果提供个性化推送服务，从而提升其整体服务满意度。系统展示的效果更为直观、清晰，真正成为一个对外展示的窗口。

3.系统构架设计

BIM运维管理系统平台构架如图1所示：

图1 BIM运维管理系统平台构架

设备采集层：基于物联网传输协议，通过协议转换，系统平台与终端设备连接通讯，实现对终端设备的系统连接、通讯、数据采集。

数据转换层：将设备采集层提供的设备基本数据、运行参数数据、维护保养数据进行信息梳理、系统关联，实现信息数据的转换、共享与传输，进而转换成可被BIM运维管理平台调用的内部数据，通常由接口协议转换模块、数据库软件(SQLServer、SpreadJS、Oracle等)、数据存储设备、信息交换设备、其他资源库以及接口API等软硬件组成。

业务逻辑层：一般由基础功能单元和逻辑判断单元组成，负责业务逻辑判断、应用程序指令的调度，并将逻辑规则反馈到应用层端。

网络传输层：由网络通讯系统组成，包括物联网、传感网、局域网等核心、汇聚及接入交换。

数据模型展示层：展示层是整个BIM运维管理系统面向不同用户、不同信息终端推广、展示的部分，包括运营管理中心大屏、领导驾驶舱显示屏、运维APP、远程客户端等。

4.系统软件设计思路

BIM运维管理系统平台软件的开发遵循数据一致性、实用性、开放性的编制原则，包括BIM运维管理系统框架设计、模块功能性设计、数据传输设计和系统安全设计等内容，对BIM运维管理系统软件的主要功能和数据传输做出统一标准化的要求，规范了系统的主要数据库结构和数据上传文件格式。BIM运维管理系统以模块化设计原则进行开发工作，模块按面向服务架构方式进行设计。各业务模块均提供标准、良好的API接口。

（1）传输协议标准化

BIM运维管理系统平台软件在数据采集、数据传输方面均采用国家标准化协议。在仪表、传感设备的数据采集部分，使用645-2007规约或Modbus等标准协议，这就使从数据在终端采集开始，到写入数据库，都采用国家标准化协议，保障了系统的兼容性，并为后期其他数据的对接奠定了基础。

（2）数据交互标准化

系统应支持标准化的数据交互，方便和第三方系统的数据交互，如BA楼控系统、能源系统。

（3）软件定制构建设计通用性

BIM运维管理系统平台软件在数据结构和功能设计上都应该充分考虑通用性，整体的软件功能并非针对某一类建筑功能进行设计，而是围绕着管理需求的特性展开，通过对数据结构的分解以及对设备运行特征的归类，将功能底层固定在人员、设备、能耗等方面，再将同类型设备不断归类，形成设备集。这种设计使得不同功能的建筑，在人员、设备、能耗、空间等管理方面具有了共性，而形成软件功能的通用性。例如在能耗管理方面，针对不同类型的区域，在个性化方面，可以采用增加新的设备项和功能项来实现。比如某区域其照明、空调等多个方面的用能设备和其他类型的建筑较为相似，但是在动力用电（由于有一些大型专用设备）会有所不同，该项就通过在动力分项下添加不同的动力设备来实现。

5.管理中心

管理中心首先它是构建园区运维管理体系中的核心大脑，所有的数据将汇总至大脑，由大脑统一进行处理和判断，并统一下达指令，因此管理中心是对现有系统数据的整合与筛选，最大程度减少人工劳动，并形成更多的影响和交互，它将具备总览全局，实时监控、实时报警，应急处理、远程指挥等服务功能。

管理中心包括对接层、数据层、展示层及功能层，将园区内各个建筑进行规划集中、统一管理（可通过点选的形式选择不同的建筑），形成完整的BIM运维管理中心服务体系，提升现有管理智慧化管理水平。

6.系统模型处理

BIM三维空间模型需要单独建模，BIM运维所需要的模型与设计、实施阶段的模型各专业精度要求不一样。在BIM运维项目中，对水电暖通、设备设施的模型精度要求较高，但对结构、外观模型要求较低。对于建模的要求重点应考虑如表1几个方面：

表1 建筑模型精细化建模需求表

BIM模型主要由建模设计单位根据甲方提供的建筑、机电、智能化等全专业的CAD图纸和现场资料照片建模。

7.第三方系统对接数据集成

BIM运维管理系统和现有的系统不产生冲突，而是在现有系统的基础上提供更高层次的数据交互和场景应用，而且BIM运维管理系统本身的功能也需要从底层的系统或传感器获取数据。图2为BIM运维管理系统与第三方系统对接流程。

图2 BIM运维管理系统与第三方系统对接流程

第三方数据的获取一般分为三种形式，一种是从物联网类传感器中直接读取，如视频监控系统、门禁系统、信息发布系统等TCP/IP协议传输的系统及其相关人脸数据、一卡通数据、环境监测数据等，此方式较简单，且数据交互基本无障碍。第二种是有标准的第三方接口的系统，可以通过协议转换调用数据，如楼宇自控系统是支持TCP/IP或OPC协议的，通过接口进行数据服务调用。第三种是需要采集现场执行单元的应用系统，如消防应急系统、电梯运行系统、变配电系统等，这些只监视不控制的系统一般从第三方系统中直接获取运行数据。

为了保证BIM运维管理系统与园区内各专业子系统之间数据传输的统一性，系统间的数据传输协议应遵守标准通讯协议方式，如：TCP/IP、Modbus、BacNet协议；数据传输内容则根据BIM运维管理系统需要获取的相应的信息，如：系统点位、参数信息等。当BIM运维管理系统一旦有信息调用申请时相应的建筑子系统将需要的信息整理成数据包，发送给BIM运维管理系统，BIM运维管理系统会将收到的信息进行解析，并调用相应功能。

8.结语

通过园区智慧运维管理系统信息模型、管理中心数据库的建设，从功能上满足复合增值功能为一体的创意与可持续综合型国际设计园区定位要求，为高端智慧化管理提供统一的数据信息决策平台。

另外，需要通过对园区运营管理人员和技术人员的业务培训，确实保障BIM运维管理平台持续稳定的提升园区科学管理水平。

参考文献：

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