中电系统建设工程有限公司 北京 100141
摘要：本文结合北京某园区项目，介绍了基于BIM技术的IBMS智慧运营系统在大型园区建筑中的应用，阐述了该项技术在设施管理运行监控系统、能耗监控运行系统、空间查询管理，电子地图管理等方面具备的功能及应用要点。
关键词：BIM IBMS 智慧运维
Abstract：This article introduces the application of IBMS intelligent operation system based on BIM Technology in a large-scale park building in combination with a park project in Beijing，and expounds the functions and application points of this technology in facility management operation monitoring system，energy consumption monitoring operation system，space query management，electronic map management，etc.
Keywords：BIM IBMS Intelligent operation and maintenance
1 概述
IBMS（Intelligent Building Management System智能建筑管理系统）是通过统一软件平台对已有建筑物内的各子系统进行自动、联动监测、控制和管理。如果说BAS（楼宇自控系统）是建立在3A基础上，那么IBMS 就是建立在5A之上更高一级的系统集成。IBMS是在BAS的基础上更进一步的与通信网络系统、信息网络系统实现更高一层的建筑集成管理系统，这类系统集成一般由三部分组成：具有Web功能的集成化监控平台、监控服务器和协议转换网关，同时又是一个强大的软件开发平台可以建立相对固定又比较复杂的应用管理系统，可与企业的资源计划系统ERP集成的应用系统完成管理、控制一体化工作。
BIM（building information modeling建筑信息模型），是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有建筑信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、可优化性和可出图性等八大特点。
本项目背景为北京某大型园区，全区采用基于BIM技术的IBMS全系统监控和管理，实现高效运维、三维可视化等功能，涵盖设施管理运行监控系统、能耗监控运行系统、空间查询管理，电子地图管理等功能模块，实现真正的现代化智能管理。
2 系统整体架构图
管理系统整体架构图如下图1：
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图1：系统整体架构图
系统总体架构包括应用层、平台层、数据层和设施层四个层次，相互形成一个有机的整体。
应用层：是系统的直接面向客户的应用部分，系统的主要功能都集中在这一层。
平台层（集成）：即整个系统应用的支撑平台，包含：3DGIS+BIM 集成管理平台、楼宇自控、安防视频监控平台。
数据层：是整个系统的数据来源基础。包括 BIM 模型数据、设备参数信息、设备运维信息、运维知识库等，视频监控、能耗监测及楼宇自控等数据是需要集成的数据，可调用设备商提供的数据访问接口。
设施层：基础软硬件支撑，是前面几层的基础，是系统 7*24 无故障运行的保证基础。
3 智慧运维管理系统设计
根据建筑物房产、设备、安全管理的需求，系统采用 B/S+C/S 计算机结构模式的一体化物业及设施管理平台。将建筑物内的物业管理、设施管理、节能管理，以及智能化系统安防及设备监控管理相关信息、数据、存储、备份、查询均集成到建筑物物业及设施管理平台 上及数据库中。为建筑物工作人员和客户提供安全、舒适、便捷、节能、环保、高效的工作 与商业活动环境，建筑信息模型（BIM）技术应用于智能建筑物业及设施管理。
将园区及单体建筑物内独立运行的各类设施与设备，通过 IBMS 系统把相关数据汇集到统一的基于BIM 视化图形管理平台上，实现统一的空间、设备设施运行监控、能耗、设备设施运维及应急救援等五个维度的应用管理。将园区及建筑物内的机电设施、消防、安防、楼宇自控等各智能化系统的前段监控点位的空间定位和位置信息，通过 BIM 可视化图形进行汇集、分析、应用、展现。利用BIM 建立的可视化三维模型，显示园区及建筑物在智能化系统运行阶段的所有数据和信息度，也可以通过点击设备设施模型，查询、显示和调用所有的属性信息。
设备设施管理（FM）中采用BIM与物联网技术相接合的方式，基于BIM核心的物联网技术应用，不但能为园区及建筑物实现三维可视化的信息模型管理，而且为建筑物的所有组件和设备赋予了感知能力和生命力，从而将建筑物的运行维护提升到智能建筑的全新高度。
3.1 系统设计内容
本项目IBMS运维系统主要开发了设施管理运行监控系统、能耗监控运行系统、空间查询管理，电子地图管理等模块，以网络浏览器方式快速连接、查询和互操作。读取综合数据库、BIM 构件专业数据库、空间及设备管理专业数据库（频图像存储数据库）等。
3.1.1 设施管理运行监控系统
设备信息：设备管理模块集成了对设备的搜索、查阅、定位功能。通过点击 3DGIS+BIM 模型中的设备，可以查阅所有设备信息，如供应商、使用期限、联系电话、维护情况、所在 位置等；管理系统可以对设备生命周期进行管理，比如对寿命即将到期的设备及时预警和更 换配件，防止事故发生；通过在管理界面中搜索设备名称，或者描述字段，可以查询所有相应设备在虚拟建筑中的准确定位；管理人员或者领导可以随时利用三维BIM，进行建筑设备实时浏览。
设备运行和控制：所有设备是否正常运行在BIM 模型上直观显示，例如绿色表示 正常运行，红色表示出现故障；对于每个设备，可以查询其历史运行数据；另外可以对设备进行控制。
监控范围：中央空调系统、新风系统、变配电系统、智能照明系统、供给水系统、环境 监测系统、电梯监控系统、消防报警系统、视频监控系统、电子巡更系统、智慧管网系统等 多个智能化系统的集成监控。
（1）中央空调的应用管理，见图2.
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图2：中央空调的应用管理软件界面
在建筑物内的中央空调一般使用 VAV 变风量及多冷源技术，是一个复杂而庞大系统，利 用 BIM 随时了解它的运行状态，直观对整体研究空调运行策略、气流、水流、能源分 布等内容。通过在暖通空调设备上加装控制模块，透过网络通讯将空调设备的运转信息收集至节能管理统一平台进行统计分析，产出空调设施优化控制策略，同时使用者可透过平台进行空调设备操控管理，同时，亦监测空调设备每天 24 小时的运转状况，一旦侦测发现异常，可立即发出告警通知，以利于管理者维修处理。在客户空调系统的负载端设备（如分离式冷气、空调箱等）及外气引进装置加装控制设备，同时在空调环境内加装环境感知组件来侦测 环境状况（温度、湿度、CO2 浓度等），透过对环境状况的资料搜集与分析，由节能管理统一平台自动将空调系统的负载端设备进行自动调控，将空调环境的温、湿度及 CO2 浓度控制在一定范围下，避免因不当的人为控制导致环境过冷或过热，让使用者能充分享受一个自动调 控且舒适的空调环境。
（2）新风系统，见图3：
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图3：新风系统运维界面
机械通风系统通过与 BIM 技术相融合，可以在 3D 基础上更为清晰直观的反应每台设备、每条管路、每个阀门的情况。根据应用系统的特点分级、分层次，可以使用其整体 空间信息，或是聚焦在某个楼层或平面局部，也可以利用某些设备信息，进行有针对性的分析。
管理人员通过基于BIM的运维界面的渲染即可以清楚的了解系统风量和水量的平衡情况，各个出风口的开启状况。特别当与环境温度相结合时，可以根据现场情况直接进行风量、水量调节，为维修提供了极大的便利。
（3）给排水系统，见图4：
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图4：给排水系统运维界面
通过与水表进行通讯，BIM 运维平台可以清楚显示建筑内水网位置信息的同时，更能对水平衡进行有效判断。
通过对整体管网数据的分析，可以迅速找到渗漏点，及时维修，减少浪费。而且当物业管理人员需要对水管进行改造时，无需为隐蔽工程而担忧，每条管线的位置都清楚明了。
（4）视频监控应用管理
基于BIM 的可视化管理。通过配备监控大屏幕可以对整个建筑内的视频监控系 统进行操作，可以清楚的显示出每个摄像头的位置，单击摄像头图标即可显示视频信息。同 时也可以和安防系统一样，在同一个屏幕上同时显示多个视频信息，并不断进行切换（如下图5）。特殊情况下利用视频识别技术使摄像头具备智能行为分析、自动跟踪及互相切换，对目 标进行不间断锁定，同时记录目标行为轨迹。当建筑物一旦产生突发事件，基于BIM 的视频安保监控就能结合与协作 BIM 模型的其他子系统进行突发事件管理。
与传统的系统相比，其位置信息更为清晰，视频信息连续调用的程度更高，可以大大提升原有系统的功能。
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图5：视频监控运维界面
对于保安人员的管理，通过物联网无线射频芯片植入工卡技术，由BIM精确定位显示保安人员在建筑物中的具体方位。这对于人流量大、场地面积大、突发情况多等类型的大型建筑安全保护非常实用。一旦发现险情，管理人员就可以利用BIM信息第一时间查看安保人员所处的具体位置，调度险情就近方位的安保人员赶赴现场 协助公安部门处理事件，同时拨打 110、120、119 等相关管理单位进行应急救援。
3.1.2 能效监控应用系统
能效监控应用系统是通过建立实时、在线的能耗计量监测系统，提供能耗统计分析和日常运行监控功能应用；建立企业能效评估指标体系，实施精细化的科学量化管理；寻找能耗漏洞，帮助用户制定节能整改措施，提高能源使用效率；与机电设备系统进行数据交互，实现节能管理控制。
在建筑内的现场设备是IBMS的各个子系统的信息源，包括各类传感器、探测器、仪表等。从这些设备获取的能耗数据（水、电、燃气等），依靠BIM模型可按照区域进行统计分析，更直观地发现能耗数据异常区域，管理人员有针对性地对异常区域进行检查，发现可能的事故隐患或者调整能源设备的运行参数，以达到排除故障、降低能耗优化建筑运行的目的（见图6）。同时在总部指挥中心，对下属企业的运维数据，能耗数据进行统计分析并生成报表提交。用能参数趋势分析：支持对系统各类能源计量监测对象的关键用能参数进行历史趋势数据的查询和分析（见图7），帮助管理人员发现用能规律以及不合理用能情况。
图7.BIM运维管理系统——能耗分析
3.1.3 空间查询管理
通过 BIM模型查询定位能够显示各个住宅楼分布位置、建筑面积、单元信息；商业等基本情况，统计各个楼层当前的公共建筑面积及住宅面积，并采用不同的颜色标注显示，以便及时调整空间的分配关系，即确保必影响部门间的协作关系。同时，又可以便捷查询到部门信息，如商业名称、面积、负责人、商业类型等相关信息，如商业信息产生变更，系统则 对数据进行实时调整和更新，形成一个快速共享的平台（下图8）。
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图8：BIM模型快速定位
3.1.4 电子地图管理
传统 IBMS/BMS 系统多用表格的形式显示监测点的信息，本IBMS系统采用电子地图的形式显示各个子系统、设备及各楼层信息，使用者操作界面简单、友好。并为使用者提供了丰富、可维护的基本图型库，使用者可以采用“拖放”的方法在开发平台完成电子地图制作，在设置图形和相应设备之间 的对应关联后，使用者就可以很方便地在布防图上实现对建筑物内各设备的监控，见下图9。
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图9：简单、直观的电子地图管理
4、综述及展望
园区由于具有面积大，单体建筑多等特点，因此基于BIM三维的运维效果，要远高于基于平面二维化的运维，因为BIM技术给建筑行业带来的价值，不仅是三维可视化，更重要的是全生命周期的信息传递与共享。但目前国内的运维平台画面显示基本还是以二维平面为主，显示不直观，智能化程度不深，随着基于BIM技术的IBMS系统运维平台兴起后，运维效率和质量得到了大幅度提升，未来BIM和IBMS的相互融合肯定会愈发紧密。
随着5G技术、人工智能的兴起，万物互联时代即将到来，基于BIM的IBMS系统运维需要加强与上述新技术的结合，这也是该项技术未来的发展方向。
参考文献：
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[3] 李钦，罗远峰.基于BIM的可视化运维系统应用研究[J]；山西建筑；2016年27期