信息技术在基于BIM的运维系统中应用的探讨

2017-11-2814：10：00来源：绿建之窗

1  概述

        BIM 作为时下建筑业最热门的话题，正为整个建筑行业带来新一轮的革新。BIM的应用可以贯穿建筑建设的整个生命周期，包括设计，施工，以及后期的运维管理；为业主、建筑师、工程师、承包商、建造者，以及后期的运维经理提供服务。

        BIM在运维阶段的运用，可以克服传统二维运维系统的在运维管理过程中抽象的缺点，让系统的用户可以清晰，直观地了解运维对象。同时BIM中包含的大量与建筑相关的数据也可以为运维阶段使用，提高运维系统的运行效率。

        目前国内外已经开始了对于BIM在运维阶段的运用的研究，也有部分公司及团体进行了基于BIM的运维系统的开发。本文以基于BIM进行运维系统开发项目的实例，总结了基于BIM的运维系统可能遇到的一些问题。在对相关领域的信息技术进行一定研究之后，探讨了相应的技术解决方案。提出了整合云及物联网技术的高效运行的智能化BIM运维系统概念。

2  基于BIM的运维管理系统

2.1建筑信息模性（BIM）

        BIM即Building Information Modeling，中文意思为建筑信息模型。目前关于BIM的定义有很多种版本，相比较而言，美国国家BIM标准对BIM的定义比较完整（何关培，王轶群，应宇垦 《BIM总论》）：“BIM是一个设施（建设项目）物理和功能特性的数字表达；BIM是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，为该设施从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；在项目不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反应其各自职责的协同作业”

在实际应用的层面，从不同角度，对BIM会有不同的解读：

    （1）应用到一个项目中，BIM代表着信息的管理，信息被项目所有参与方提供和共享，确保正确的人在正确的时间得到正确的信息。

    （2）对于项目参与，BIM代表着一种项目交付的协同过程，定义各个团队如何工作，多少团队需要一块工作，如何共同去设计、建造和运营项目。

    （3）对于设计方，BIM代表着集成化设计，鼓励创新，优化技术方案，提供更多的反馈，提高团队水平。

2.2基于BIM的运维系统

        基于BIM的运维系统将BIM三维模型与传统的运维管理相结合，可以将BIM模型中存储的大量建筑相关数据运用于运维管理系统，提高数据的利用率。同时基于BIM的运维管理系统可以克服传统的运维管理系统抽象的缺点，实现对建筑物的三维可视化的信息模型管理，使操作者可以对运维对象有一个直观，清晰的了解。同时基于BIM的三维系统还能实现很多传统运维系统无法实现的功能，克服了传统运维系统的很多不足与缺点，例如在进行建筑改扩建的时候，对改扩建部分的内部隐蔽的管线的走向，承重墙等信息只需在BIM运维系统中找到相应的部位，就可获得该部位相关的建筑信息，而无需再去翻阅传统的二维图纸。

2.3基于BIM的运维系统可能面临的问题

        笔者有幸参与了某一基于BIM的运维系统项目，在项目进行的过程中，笔者发现，虽然基于BIM的运维系统可以克服传统运维系统的一些缺点，甚至实现传统二维系统无法实现的一些功能，但基于BIM的运维系统在实际的运行过程中仍然会可能存在一些问题，使系统无法最大化的实现最终目标。通过总结归纳，笔者认为基于BIM的运维系统可能存在的问题主要体现在以下三个方面：

    （1）运维数据的采集。运维系统所涉及的管理对象包括建筑物本身的管理，空间管理以及各类设施设备的管理等，所涉及对象的种类和数量都非常之多。这样在运维系统运行的过程当中，各类运维数据的人工采集将耗费很大的工作量。尤其对于那些流程不需要借助运维系统来实现的业务，例如建筑结构的监测，可能需要相关工作人员在对数据进行测量搜集之后，再次输入运维系统进行管理，虽然用运维系统对相关数据进行统一管理，可以方便数据的查询、统计，防止数据的丢失。但是对于实际业务操作人员来说，将该类运维数据存入系统无疑是增加了工作量，会影响业务人员使用系统的积极性，进而影响导数据采集的准确性以及及时性。

    （2）运维对象的空间定位。虽然基于BIM的运维系统可以直观清晰的通过建筑物三维模型将运维对象展现给操作者，一定程度上改善了传统运维系统定位困难的问题，但笔者认为仅仅依靠三维模型还不能完全解决空间定位的问题，主要体现在对于某些数量庞大，编号不明确的运维对象的定位。这里指的空间定位，主要为将实际建筑中的设施设备，与模型中的相关设施设备进行对应。例如在建筑幕墙相关数据采集或者查询的时候，由于幕墙的检测单元的编号并没有直接的反应在幕墙之上，操作者必须首先对照幕墙在系统中的编号规则，手动的确定幕墙的编号，才能准确找出模型中的对应单元，进而对该单元的数据进行输入以及查询。

    （3）运维系统的运行速度。BIM三维模型中包括了大量数据以及图形数据，这就增加了对系统运算能力的要求，尤其对于大体量的建筑物，该类问题尤其突出。由于数据处理能力的不足，造成系统的运行缓慢，将会影响到系统最终目标的实现，因此对此类问题必须给予足够的重视。

2.4技术解决方案

        可以运用相关领域的信息技术，解决或改善以上提出的基于BIM的运维系统可能出现的问题。对于运维对象的数据采集以及空间定位问题，可以运用物联网技术，通过建立运维物联网技术实现运维数据的自动采集以及相关设备设施的空间定位问题。对于基于BIM的运维系统数据量庞大所造成的系统运行速度缓慢的问题，可以运用云技术为系统提供强大的计算机存储能力，改善或解决该问题。

3  云技术在基于BIM的运维管理系统中的探讨

3.1云技术

        云技术是基于云计算的商业模式应用的网络技术、信息技术、整合技术、管理平台技术、应用技术等的总称。云计算是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合的产物。它旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统，并借助SaaS（软件即服务）、PaaS（平台即服务）、IaaS（基础设施即服务）、MSP等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中（百度百科）。

Cloud Computing的一个核心理念就是通过不断提高“云”的处理能力，进而减少用户终端的处理负担，最终使用户终端简化成一个单纯的输入输出设备，并能按需享受“云”的强大计算处理能力。云计算的特点可以归纳为以下三点：

    （1）数据安全可靠：云计算提供了最可靠最安全的数据存储中心用户不用再担心数据丢失、病毒入侵等麻烦。

    （2）客户端需求低：云计算对用户端的要求最低，使用起来也最方便。

    （3）轻松共享数据：云计算可以轻松实现不同设备间的数据共享。

3.2云技术在基于BIM的运维系统中的应用

        在2011年9月，在由住房和城乡建设部建设环境工程技术中心主办， Graphisoft公司协办的《建筑信息模型（BIM）系统建设与技术应用高级研讨会》上，Graphisoft副总裁Miklos Szovenyi-Lux先生认为目前BIM存在着三大发展前景：BIM与云计算的应用，网络技术与BIM的融合，移动技术推动BIM的发展。他认为这三个方面都会在未来带给我们更加协同、更加便捷的BIM应用，也带给我们一个全新的BIM的发展未来。目前已经有国外的公司（Little 多元设计咨询公司）对云技术在BIM中的应用做出了实践探讨，完成了BIM应用体系下的IT云框架，以解决BIM 所要求的运算能力问题。

        在基于BIM的运维系统中，云技术同样可以用来解决与3D模型结合所带来的对系统运算能力的高要求问题。由于云技术对客户端的要求低以及能轻松实现不同设备间数据共享的特点，用户只要使用普通的电脑设备，就能实现对基于BIM的运维系统的高效操作，同时也为将来基于BIM的运维系统的数据在不同设备上的共享提供了技术基础。

4  物联网技术在基于BIM的运维系统中应用的探讨

4.1物联网

        物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展的网络；第二，其用户端可以延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络（百度百科）。

物联网的关键技术主要有以下两种：

    （1）RFID（Radio Frequency Identification，射频识别技术）。因为RFID技术本身强大的理论基础，目前已经趋于成熟；针对RFID技术的研究多集中在相关设备的产品研发上。如：德国SICK传感器公司将射频识别技术与WVGA全方位快门成像技术相结合，研发出最新的二维条码阅读器Lector620广泛应用于工业环境。国内远望谷公司的XCYT-002产品是有内置电池供电的有源双频通用标签，增加读写距离。

    （2）WSN（Wireless Sensor Network，无线传感器网络）。无线传感器网络是由部署在被感知对象内部或者附近的大量的廉价微型传感器节点通过自组织方式组成的一种多跳的无线网络。如：美国邦纳公司的Sure Cross无线网络产品包含了网络节点与发射器，可用于测试任何地点信号的无线网络平台。国内天津视讯软件开发公司的WiEye TelosB无线模块的传感器板注重兼容标准协议，并配备有光、声等传感器，形成物联网基础层面的创新。

4.2物联网技术在基于BIM的运维系统中的应用

        对于基于BIM的运维系统所涉及到的数据采集以及空间定位的问题，可以通过建立相应的物联网来实现数据的自动采集，以及现实设施设备与模型自动匹配，实现空间定位功能。具体的实现方法如下：

    （1）数据自动采集：对于一些温度，湿度，电流量等可以通过无线传感器捕捉的信息，可以通过设置无线传感器网络，对相关数据进行自动的采集，甚至实现对相关运维业务的智能监测及管理。

    （2）空间定位：对于一些目前还不能单纯通过无线传感器捕捉的信息，例如建筑结构中涂层粉化，密封材料老化等必须通过人工检测的部分，可以运用RFID射频识别技术，或者GPS全球定位系统技术，结合手持设备，对所操作的部位进行定位。简化系统的操作流程，提高效率及数据的准确性。

5  结语

        BIM目前已越来越多地为AEC业界人士所耳闻和关注，物联网以及云技术也是目前信息技术领域中热门话题。对于物联网在运维系统中的应用的前景，已受到了人们的关注，而对于云技术在BIM中的应用的探讨，目前还处于起步阶段。对于三者的结合应用，目前还鲜有探讨。笔者根据基于BIM的运维系统开发项目的工程实例，总结了基于BIM的运维系统可能存在的问题，并通过对相关领域的研究，提出了将物联网以及云技术这两个时下热门的信息技术应用于基于BIM的运维系统以解决相关问题，使运维系统可以最大化的实现系统目标，高效、及时、准确地提供运维管理服务。

        BIM 云 物联网，在实现三维可视化的运维管理的同时，保证了系统的高效运转，实现了数据的自动采集，空间自动定位的功能。三者如果可以有效的结合，将可以打造一个高效运转的智能化运维系统，最大化的实现系统的最终目标。目前关于三类技术结合的探讨还非常之少，笔者希望可以通过本文，引起相关领域专家的关注，起到抛砖引玉的作用，共同探讨构建高效的运维管理系统。