0 引言
BIM是建筑信息模型(Building Information Modeling)的简称,是利用数字模型对项目进行设计、施工和运营的全生命周期管理过程。随着BIM技术的日益成熟以及在建筑行业内的广泛应用,基于BIM的开发利用也逐渐趋于成熟,但目前还局限于建筑的设计及建造阶段。同时,BIM作为革新建筑全生命周期管理模式的创新技术,必将从设计建造阶段逐步向运营阶段延伸,这也是建筑智能化集成管理系统和能源管理的迫切需求。
1 BIM技术应用综述
在BIM技术未兴起之时,国外就有一些传统的管理系统如ArchBUS、IBM的MAXIMO进行大型企业工业的设备设施运维管理,服务了众多世界500强的用户。随着BIM技术的兴起.他们也开始对BIM技术进行整合,使之升级到到管理方面,目前国外以出现众多BIM运维企业,如eco-domus的BIM建筑智能化集成管理系统平台,占有众多的市场份额。
在我国,无论政府还是行业巨头,对BIM的发展预期远不如上述国家明确乐观,对数字化目标和标准制定表述暧昧;但BIM趋势已经明朗。相比2014年,中国BIM普及率超过10%,BIM试点提高近6%。众多地产开发商如万达、万科、SOHO等企业已经先行进行BIM的运维时间与研究,典型的有万达慧云系统,望京SOHO BIM运维系统,朝外SOHO BIM运维系统等BIM运维案例。目前,我国BIM运维正处于由概念转向实践应用阶段的重要时期,越来越多的建筑施工企业,物业对BIM运维技术有了一定的认识,并积极开展实践,为全过程应用BIM技术实践与推广提供了有力支撑。
2 研究的理论和实践依据
2.1 研究的理论简述
本文思路是想通过基于BIM核心的物联网技术应用,不但能为建筑实现三维可视化的信息模型管理,可以实现“我思即我见”的数据分析,而且为建筑的所有组件和设备赋予了感知能力和生命力,从而将运行维护提升到智慧建筑的全新高度。在系统帮助物业人员对建筑进行更好管理的同时,也能够为建筑的来访者和使用者提供更好的服务,使建筑真正成为企业一张现代化的名片。
可视化建筑智能化集成管理系统平台的引入,使得以上的思路成为可能,其区别于传统的管理系统主要表现在以下方面。
2.1.1 三维空间概念
可视化建筑智能化集成管理系统平台加入了三维空间概念,这就使建筑内原有基于二维的系统得到了质的提升。三维概念也使诸如定位功能、空间与环境分析等应用成为可能。
2.1.2 可视化概念
以往对建筑的管理及为客户提供的服务多是基于经验性的,对外界敏感度较差。随着BIM技术的应用,这部分经验被计算机系统固化下来,成为可视化管理的基础。操作人员可以根据软件界面所展示的情况进行调节,计算机系统也有多种辅助工具帮助操作人员将效果达到最优。同时,客户也可以通过手机等移动终端设备,取得更多的服务。这不仅使管理得到了提升,也为使用人员带来了更多的便利。
2.1.3 多源数据
可视化管理系统并不是仅仅依靠系统本身就能够实现非常强大的功能,而是通过与各种系统进行数据共享,并加入空间概念后,使得各种应用得到提升。而传统的单一系统往往由于更注重自身所涉及到的专业,缺乏整体的概念。例如单纯的空调系统,自身可以让设备在非常良好的状态下运行,但往往由于忽略了空间环境因素,导致使用者体感舒适度差。但如果通过可视化系统使空间的温湿度、二氧化碳探测设备与空调系统相连接的话,就可以达到双向的动态调节,从而使环境更为稳定。因此多源的数据带来的效果并不是1+1=2。
2.2 研究的实践依据
节能减排是我国的一项基本国策,也是我国推进经济结构调整、转变发展方式、实现经济和社会可持续发展的必要要求。我国建筑能耗约为社会总商品能耗的30%,是重要组成部分。据国家权威部门统计:我国既有建筑近400亿㎡,其中仅有1%为节能建筑(截至2009年全国累计建成节能建筑面积40.8亿㎡),其余无论从建筑围护结构还是采暖空调系统来衡量,均属于高耗能建筑。根据《2009年中国建筑节能年度发展研究报告》的研究,我国的建筑能耗预估可能存在50%的节能潜力。随着我国城镇化进程的持续推进和建筑总量的不断增长,建筑节能减排势在必行。
目前,国家无论从政策导向还是资金方面,都对建筑节能寄予了很大的扶持力度,国家住房与城乡建设部就在其公布的《建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划》中明确提出“到2020年,城镇新建建筑能效水平比2015年提升20%,部分地区及建筑门窗等关键部位建筑节能标准达到或接近国际现阶段先进水平。城镇新建建筑中绿色建筑面积比重超过50%,绿色建材应用比重超过40%。完成既有居住建筑节能改造面积5亿㎡以上,公共建筑节能改造1亿㎡,全国城镇既有居住建筑中节能建筑所占比例超过60%。城镇可再生能源替代民用建筑常规能源消耗比重超过6%。经济发达地区及重点发展区域农村建筑节能取得突破,采用节能措施比例超过10%。”此外,各地方政府也纷纷紧跟中央政府的脚步,出台了众多地方法规,推动建筑节能的发展。因此,开展大型公建的节能减排工作已经是迫在眉睫、势在必行的举措。
2.3 研究的关键和难点
要实现基于BIM的建筑智能化集成管理系统也有很多难点,涉及很多技术问题的创新。
2.3.1 BIM模型问题
模型设计的深度是没有止境的,维持过高的准确度也需要很高的代价。到底需要将模型设计到多准确多细致才能满足建筑智能化集成管理的需求?如何提高动辄数G的BIM模型文件的访问速度,是否需要设置分级利用?想要保持快捷的访问方式是用原有的设计引擎、还是自主模型引擎?是用设计阶段的系统分类,还是结合物业的习惯进行系统重构?
2.3.2 系统集成问题
建筑智能化集成管理系统是分散招标的,是否需要统一招标?各智能化系统都有一套成熟的软件系统,现在很多厂家和甲方都在做类似系统集成的东西,这些系统如何与BIM建筑智能化集成管理系统平台进行对接呢?如何保证报警数据的实时性?
2.3.3 数据问题
精细化管理需要可以提高物业服务品质,是开发商向客户提供服务的一项重要内容,也是区分商业地产档次的重要指标之一,服务品质标准也在水涨船高。精细化管理核心是数据,不仅仅是静态信息,更多的是瞬态和动态的信息。关键是如何通过物联网和BIM系统的基础上通过数据挖掘展示更多场景信息。
2.4 建设基于互联网+BIM技术的能源管理平台
平台基于现场传感器采集获得的建筑各区域或设备的能耗、冷热需求、温湿度分布、报警信息、节能诊断信息等实时数据信息,在3D实体模型中进行监测管理,并可对历史运行信息进行追溯和对未来运行状况进行模拟预测。平台可实现的功能包括建筑能源消耗总体管控、机电系统的智能监控与节能管理、环境品质的智能监控与节能管理、设备设施静态信息的集成管理和动态维保工作流的管理等。平台可最大限度地实现建筑节能减排,并显著提升能源管理的工作效率和质量。
2.5 业务整合
能源管理平台以BIM技术为依托,可对建筑智能化和能源管理相关的众多业务进行集成管理,包括建筑能耗管理、机电系统监控和管理、环境品质监控和管理、设备设施管理等。就具体业务来讲,每项业务涉及一系列流程和众多的监测数据。在一个平台中整合管理众多的业务流程和海量数据,使平台实用、易用且功能强大,是平台设计的难点和关键点。业务流程的整合既要考虑各流程间的跨越融合,也要避免出现流程混乱。这其中需考虑以下几个方面:
(1)基于BIM模型中的设备模型,可实现设备能耗管理、机电系统监控和管理、设备设施管理等众多业务流程的集成管理。
(2)在机电系统监控和管理的业务流程中,可对设备所调控的环境参数和影响的区域进行直接查询和定位,快速介入环境品质监控和管理的业务流程。
(3)在环境品质监控和管理的业务流程中,可对调控该区域环境参数的机电设备进行直接查询和设备定位,快速介入机电系统监控和管理的业务流
3 结语
在BIM建筑智能化集成管理系统平台建设之后,各系统的接入将是一个较为长期的过程。因此,在建设过程中需要考虑服务分析、服务治理、服务开发和技术标准等;后续的系统接入将按照该方法论执行,以降低后续系统实施的风险和工作量。通过理论研究和实践研究,逐渐完善最终搭建BIM建筑智能化集成管理系统平台的最终目的,达到BIM建筑智能化集成管理平台的广泛推广应用。
BIM建筑智能化集成管理系统从整体上看,在短期即可见效,且对中长期影响较大,属于投资小收益大的项目。
(1)短期收益。在建立能耗监测平台后,通过对数据的采集、分析、整理,通过对建筑能源使用进行数据建模,可以将能源数据进行细致的梳理,并形成可供分析决策用的标注化数据。预期在系统投入使用时,即可开始对设备的使用进行调整,当年的收益可达到总体能源使用费用的5%。
(2)中期收益。在1~2年的调整过程中,根据建筑的使用特点,形成固定、有效的管理模式及精细化管理的制度,每年均可取得节能收益。
(3)长期受益。本系统最终的目的是建立一套完整的节能体系,从能源数据的采集、分析,到管理节能、改造节能,最后对效果进行评估,形成在调整的建议,直至达到最理想化的稳定运行状态。
这样,形成一个节能的闭环管理,科学、系统的进行节能工作的开展,保持节能效果的长期、有效。同时,可以通过向公众展示的方式,使更多的人了解并参与到节能工作中来,形成全民监督、全民参与的社会机制。
参考文献
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(作者系中机十院国际工程有限公司综合管理部部长,高级工程师)