BIM的智能建筑建設探究范文

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【摘要】本文分析了bim技術的特點，從智能建筑的實現機理著手，闡述了BIM技術對智能建筑設計、施工、運維管理的重要作用及可行性，并結合Civil3D、GIS、物聯網、大數據等信息化技術，對BIM融入智慧城市建設提出了思路和對策，對建筑信息技術的拓展應用、智能建筑的發展具有參考價值。

【關鍵詞】BIM；智能建筑；智慧城市Modeling，建筑信息模型）作為新型建筑綜合管理的數據載體，結合設施設備管理，可為建筑精細化管理帶來新的應用方向，同時也提供技術與理念的支撐[1]。BIM與其他技術的結合應用也將是輔助建筑設計、施工、運營維護的信息媒介，在智能建筑的全壽命周期中都將發揮重要作用。

一、智能建筑的實現機理

智能建筑是指利用系統集成方法，將計算機、通信、信息技術與建筑設計有效整合，通過對設備的自動監控、對信息資源的管理和對使用者的信息服務及其與建筑的優化組合，所實現的可提供安全性、舒適性和便利高效性服務功能的建筑。智能建筑包含樓宇自控系統（BAS）、安全防范系統（SAS）、消防系統（FAS）、通信網絡系統（CAS）、辦公自動化系統（OAS）等感知系統層，由多種智能設備、智能系統、控制、執行裝置及傳感設備組成。為實現對建筑結構及內部設施、環境和體驗者的實時感知與智能控制，催生了多種基于協議、標準組件和接口技術以及互聯網、物聯網的集成方法，但是由于各智能子系統的功能各異（如智能消防系統、智能空調系統等）以及同一家設備廠家不能提供所有的系統和設備的現實原因，導致將所有的監控單元納入一個系統框架內難以實現。桑杭武研究了實現智能設備數據共享和信息交換的集成方法，以協議為中心，通過LonWorks等技術實現的集成，易受設備廠家出于專利或產品保護而故意將協議差異化，導致集成困難；以信息集成為核心，采用基于標準組件和接口技術實現系統集成應用較多，但難以實現跨平臺集成；并提出將信息集成建立在Intranet的基礎上，將各個系統建立成集散系統，然后子系統之間互聯，通過Web服務器和瀏覽器在整個網絡上信息交換、綜合共享，實現統一的人機界面和跨平臺的數據庫訪問的新集成技術[2]。系統集成技術為智能建筑的實現提供了基礎條件，在系統集成的技術前提下創建可視化運營管理平臺，如某酒店運維管理軟件包括可視化及信息集成查詢、實施運維管理、空間管理、安全管理、能源管理、信息管理幾大模塊，分別對各子系統進行監控和信息共享。

二、BIM融入智能建筑設計

BIM（建筑信息模型）以三維模型為基礎，將建筑構件、設備等數據信息儲存至建筑物，利用數值模型描述建筑功能和物理特性的一項技術，是設計、施工、運維等階段共享的信息平臺，模型可以不斷更新或修改并上傳至信息中心。BIM模型還可與時間維度結合形成4D模型，與造價維度結合形成5D模型，對項目建設全壽命周提供信息溝通與傳遞平臺。下面從三個方面闡述BIM融入智能建筑設計的必要性和可行性。

2.1設計方面

設計院的設計師在設計過程中對智能建筑認識不足，未能與各專業有效協調溝通，智能化系統設施的基本要求考慮不全面，導致設計圖紙出現錯誤，最終造成返工。BIM技術強調了各專業在統一平臺進行設計、建模，可視化模型會強化設計師對建筑的理解，通過整合三維模型很容易發現專業不協調問題并及時修改，保證設計圖紙合理，各專業構件、設備不沖突，減少設計圖紙的錯誤。在BIM模型基礎上，還可結合其他能耗模擬軟件對建筑進行能耗分析，這符合社會對建筑節能的關注。CarvalhoJoséPedro等驗證了一個可靠的基于BIM的簡化建筑能耗分析框架，可改善建筑能源性能，并能在保證建筑可持續性的前提下開發新的熱能項目，總結了將可持續性評估納入BIM環境的知識，為全面整合提供了新的思路[3]。

2.2施工方面

施工單位的技術力量以及對智能設備產品的熟悉度，也一定程度影響智能建筑的形成。如施工技術人員接線錯誤引起設備損壞時有發生，BIM模型將是施工技術交底的重要媒介，設計師或廠家技術人員在可視化三維模型的基礎上進行技術交底，施工人員也可以通過移動APP通過BIM平臺隨時查閱建筑信息并提問，保證施工質量符合要求。以關聯了進度計劃、成本數據的BIM5D技術作為研究平臺，采用合理的施工技術和施工組織方法可對施工現場的質量、進度、成本、安全等方面進行科學的動態控制，并建立預警模型，及時分析偏差原因并采取相應措施。

2.3運維方面

BIM技術為建筑能源提供分析的保障，設施設備管理為建筑能源給予后期運維的支持。由于智能系統涉及專業較多以及設備廠商“獨特”的協議，大量建成的智能化系統出現了“信息孤島”現象，即各智能子系統自成系統，難以達成協議統一的集成平臺。BIM信息平臺若能與運維平臺結合，為各子系統實現集成創造了條件，將提高建筑智能化水平及建筑運營管理效率、降低運維成本。另外，作為新型建筑綜合管理的數據載體，相關部門的多種應用系統產生的大量數據，查找不夠直觀、數據分析困難，可根據運維軟件接口條件對BIM模型進行二次開發，為建筑信息模型與其他軟件的數據交互提供了條件，實現在BIM平臺上選擇構件，則可打開相關測點數據統計分析圖形。道吉草等將BIM模型導入火災模擬軟件進行了火災模擬及疏散分析，并基于BIM典型軟件AutodeskRevitAPI進行二次開發，實現了將模擬疏散結果信息以excel、圖形形式重載到BIM模型中，形成了完整的基于BIM的建筑火災安全應急分析路線，構建了BIM環境下建筑火災安全與人員疏散分析技術體系[4]。因此，建立“系統集成+BIM可視化運營”平臺，遵循標準規范體系及安全運維體系，以BIM技術為基礎，結合物聯網、大數據、人工智能等新技術，集成各智能化系統，應用智能分析模型，實現智能建筑創新運營管理模式是必要的，也是可行的[5]。

三、BIM+融入智慧城市建設

智能建筑時智慧城市的基本組成單元。智慧城市是使用物聯網、云計算、大數據和空間地理信息、移動互聯網等新一代信息集成技術，促進城市規劃、建設、管理和服務智慧化的新思路和新模式[6]。

3.1BIM+促進城市規劃、建設

政府相關行政部門匯集城市各項目的BIM模型→建立標準模型檔案→形成模型檔案編譯資料庫→植入建筑設計法規、規范、可運算規則→依據規范對建筑進行分析演算的流程對城市建筑進行智慧化管理，如選取模型檔案庫中的建筑模型，檢測其設計數據與法規、規范的要求是否一致，得出結果并將結果反饋至小區，做出合理的智慧管理的決策。如基于BIM結合Civil3D、GIS技術來模擬由于城市化地表透水性能被改變后，城市在強降水或連續性降水情況下，判斷是否超過城市排水能力而產生城市內澇現象；另外，還可利用BIM模型檔案庫形成的區域性城市模型，對由于城市建筑群密集變大，硬化地面比土壤、綠植吸熱快、熱容量小而形成的同一時間城區氣溫高于周圍郊區氣溫的熱島效應。

3.2BIM促進城市智慧化管理

城市智慧化管理涉及合理性、安全性、穩定性、可持續性等方面，本文主要以安全性功能中的城市消防智慧化為例來講述智能建筑服務功能融入智慧城市管理的對策。近年來，國內各城市相繼建立了城市消防遠程監控系統，在火災防控工作中發揮了積極作用，取得了初步成效。但從全國范圍看，城市消防遠程監控系統建設應用發展還不平衡，存在標準不統一、功能不完善、信息不規范等問題。城市消防遠程監控系統是結合當代最先進的火災報警技術、信息通訊及網絡技術、計算機控制技術和多媒體顯示技術、通過公用(單位)電話網絡、局域/廣域網絡、無線GPRS/CDMA網絡等多種傳輸方式，實時采集監控現場的各類報警信號、故障信號、圖像信息，并及時可靠地將上述信息傳送到遠程的報警檢測中心的設備。該系統依托于公網或專網，實現系統的監控中心與社會單位聯網，對聯網用戶的火災報警信息、建筑消防設施運行狀態信息、消防安全管理信息進行接收、處理和管理，為城市消防通信指揮中心或其他接處警中心發送經確認的火災報警信息，為公安消防部門提供查詢，并為聯網用戶提供信息服務。建筑信息模型可作為城市消防遠程監控消防安全狀況系統動態平臺中的社會單元載體，更清晰的將傳輸數據顯示、存儲在模型中，為滅火救援行動提供信息支持，進一步提高滅火救援隊伍的快速反應能力，降低城市火災危害。

四、結束語

智能建筑技術發展迅速，但智能建筑的范疇不僅僅指通過建筑設備實現的智能化，還將體現在智能化的建筑材料、智能化的建筑結構以及生態建筑等方面，實現更科學、更廣泛的智能建筑，國內相關的規范標準、協議等的制定、國內科學先進的智能產品的研發等都亟待進一步完善。BIM、GIS、FM、IOT、MIS、Device等軟件技術為實現智能建筑提供了信息模型及技術分析條件，在集成技術、物聯網等計算機、信息技術日益成熟的當下，智能建筑乃至智慧城市建設與管理將進入全新階段。

作者：郭娟 單位：廣東白云學院