【BIM学院】第两百零五期 智慧城市的BIM技术应用

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【SISC】集链服务 智慧城市的BIM技术应用 1  城市生活环境分析

【SISC】集链服务

智慧城市的BIM技术应用

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 城市生活环境分析

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  城市是人类集结的大聚落,天地人事物间在此高密度彼此往来、互通有无、能量交换。这也意谓着城市作为有效的场域,能安全稳定地进行人流、物流、信息流、金流、商流、服务流、资源流、能源流等,是人民生活服务产业的枢纽。

  随着信息时代的来临,互联网甚至云端像古希腊神话中大地之母GAIA繁衍所有众神一样,把传统天地人事物间往来的实质空间进行了实虚乾坤大挪移。

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上述生活环境本质图示期望表达三件事:

1. 人事物汇流:整个现代城市空间和我们日常生活的运行,基本上是人事物在天地间流动的过程。事流包含信息、金融、商贸、程序、决策、体制环节等的流通;物流包含货品、电力、电信、水、暖、气、雨水、污水、废弃物等的流通。所以适居宜人的生活环境亦即安全稳定地进行人流、物流、信息流、金流、商流、服务流、资源流、能源流等等之所在。

2. 互联网 :云平台和互联网让人事物的流动变成无时、无刻、无处无所不可进行,也大幅减低实际流动渠道的依赖,同时提高了效率、保障了质量、扩大了范畴。

3. 实虚流转:原来满足市民基本水平生活需要的城市日常服务机能如今搬到线上,一部分服务功能的实质空间就被替代、被改造、被演变或被灭绝,有些实空间开始闲置而被迫转型,或以O2O方式体现虚实融和的新服务型态。这些实空间涵盖了所有人类基本现代生活空间场域和设施,O2O使城市相关服务重整蜕变,物种自然进化。 

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  比如用餐流程就变成:选(虚) –订(虚) –做(实) –送(实) –付(虚) –吃(实) –丢(实),生活工作场所即餐桌或食堂,饮食服务由一个厨房加个漂亮网页搞定。送餐物流呈千百倍的增长,而餐厅食堂则几何级地减少。这种现象在购物领域成为新的生活方式,电商绝对比例地替代了实体商店和商场。同样道理,运用了VR和AR的在线游戏将能产生比游乐园更强烈的五感体验、比电影院更多人的共聚欣赏。科技发展也将使传统娱乐场所大幅转型。

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探讨这些空间场域在互联网兴起二十年后,发现除了地心引力没变之外,似乎什么都在变。而且影响不只是来自商务O2O,而是全面O O生活挪移,(online offline,还可称V R,virtual real),从移动互联网到物联网、云计算到大数据,智能科技应用全面启动后,生活模式随之演变,人们同步过着在线和现实的生活,带动了空间场域的全新转型。全世界都在探索线上线下生活虚实融会、上下贯通的可能方向,正在动态进化当中。人事物越来越联(连)结的最终尽头即属盖亚GAIA境界,神话中的大地之母,万物一体,全部透明,互通互助互利,共享共生共存,而我们的建筑和城市也因为O O走向智能时代。

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  数字化信息时代的到来和各国政府的政策驱动,BIM(建筑信息模型)技术建筑的设计和施工阶段已经被广泛应用,建筑工程产业因为BIM技术的应用,逐步产生翻天覆地的变化,而BIM技术强大的生命周期能力将对于地产的运维创造巨大的价值。  

  物联网被称为继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮。随着物联网技术的高速发展,BIM技术在运维管理阶段的应用也迎来一个新的发展阶段。我们相信将物联网技术和BIM技术相融合,并引入到基础设施全生命周期的运维管理阶段,将真正带来巨大的智慧城市效应。

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基于BIM技术的智慧城市

BIM:建筑生命周期的智能技术

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  BIM技术的概念首先由美国乔治亚大学的Chuck Eastman提出:BIM是建筑模型的建模技术以及产生、交流和分析建筑模型的过程。这些模型具有如下特征:

1)拥有以智能化数字表示的建筑构件,其中包含了可计算的图形和数字属性以及参数化规则。

2)拥有一些其他构件,其中包含了描述模型行为的数据,用于分析和工作过程,例如,工程算量、提供规格、 能耗分析等。

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  目前业界一般认为美国NBIMS(National Building Information Modeling Standard)给出的关于BIM的定义较为全面、准确:BIM技术是一种改进建筑的计划、设计、建造、运营和维护过程的技术,它使用标准化的机器可读的信息模型为每个建筑部件及设备建模,该模型包含独立创建和收集的能够在建筑的全生命周期使用的建筑部件及设备信息。NBIMS-US指出的BIM技术应用面主要是作为一个数字形式的设计产品、一种合作实施项目的过程和一种建筑物全生命周期管理工具三个方面。 

  可以这样理解,BIM是建筑设施的物理和功能特征的数字化表示,可以用作建筑设施信息的共享知识资源,成为建筑设施全生命期决策的可靠基础。

BIM技术逐步应用于智慧城市区域(园区)的基本态度和思维:

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(1)Full Life Cycle 全生命周期:全过程知悉每个环节的前因后果、唯有着重长期使用效益的项目值得投入。

(2)Collaboration 协同作业:统一语言同一平台和信息对称基础上的跨部门跨专业跨阶段的无缝接轨、无痕接口式作业。

(3) Transparency 透明度:决策可回溯、产品有履历、规格都公开。

(4)Neo-Ecosystem 变革常态化:从生产到服务都将发生根本革命性变化,保持客观、包容与韧性。

(5)Boundarylessness 衍生无止境:新科技持续快速融入主流而产生质变,乐于更新迭代而不被淘汰。

  通过上述大致5个方面的基本态度和思维,BIM应用因此将带给智慧城市领域一个多元包容、跨界协作、无缝链结、透明共享 及永续共生的新工作境界与执业生态。而BIM ,也就是通过BIM加持过的各种管理系统各相结合,才能补足智慧城市领域各种原本不甚完备的全生命周期统合思路。

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BIM加持的各种管理系统应用

BIM FM运维管理

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FM (Facility Management) 即设施管理,按照国际设施管理协会(IFMA)的定义,是“以保持业务空间高质量的生活和提高投资效益为目的,以最新的技术对人类有效的生活环境进行规划、整备和维护管理的工作。”进一步理解,FM也广义代表了物业管理PM (Property Management) 及资产管理AM (Asset Management) 的专业技术服务统称。

整个资产设施管理应用也大致涵盖下列物业项目:房地产租赁管理、企业策略管理、空间管理、图文件设计数据管理、家具及设备/机电设施管理、通信/电信/电缆连接管理、建筑设施维修保养CMMS管理、灾害紧急预防管理、设施营运状态评估管理、生活环境状态影响评估管理,及其他物业相关联服务。

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  仿效企业资源规划ERP (Enterprise Resource Planning) 观念,FM业界也更进一步推动全包容式的企业信息模型EIM (Enterprise Information Modeling)

  BIM FM运维管理的应用,通常可以理解为运用BIM技术与运营维护管理系统相结合,对建筑的空间、设备资产等进行科学管理,对可能发生的灾害进行预防,降低运营维护成本。具体实施中常将物联网、云计算技术等将BIM模型、运维系统与移动终端等结合起来应用,最终实现如设备运行管理、能源管理、安保系统、租户管理等。

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空间管理

  空间管理主要应用在照明、消防等各系统和设备空间定位。获取各系统和设备空间位置信息,把原来编号或文字表示变成三维图形位置,直观形象且方便查找。如通过RFID获取大楼安保人员位置;消防报警时,在BIM模型上快速定位所在位置,并查看周边疏散通道和重要设备等。此外,应用于内部空间设施可视化。传统建筑业信息都存在于二维图纸和各种机电设备操作手册上,需要使用时由专业人员去查找、理解信息,然后据此决策对建筑物进行一个恰当动作。利用BIM技术将建立一个可视化三维模型,所有数据和信息可以从模型中获取和调用。如装修时可快速获取不能拆除的管线、承重墙等建筑构件的相关属性。

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设施管理

 设施管理主要包括设施装修、空间规划和维护操作。美国国家标准与技术协会(NIST)于2004年进行了一次研究,业主和运营商在持续设施运营和维护方面耗费的成本几乎占总成本的三分之二,这次统计反映了设施管理人员的日常工作繁琐费时。

  而BIM技术能够提供关于建筑项目协调一致、可计算的信息,因此该信息非常值得共享和重复使用,且业主和运营商便可降低由于缺乏互操作性而导致的成本损失。此外还可对重要设备进行远程控制。把原来商业地产中独立运行的各设备通过RFID等技术汇总到统一平台进行管理和控制。通过远程控制,可充分了解设备的运行状况,为业主更好地进行运维管理提供良好条件。

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  设施管理在地铁运营维护中起到了重要作用,在一些现代化程度较高、需要大量高新技术的建筑,如大型医院、机场、厂房等,也会得到广泛应用。 

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隐蔽工程管理

  建筑设计时可能会对一些隐蔽管线信息不能充分重视,特别是随着建筑物使用年限的增加,这些数据的丢失可能会为日后的安全工作埋下很大的安全隐患。基于BIM技术的运维可以管理复杂的地下管网,如污水管、排水管、网线、电线及相关管井,并可在图上直接获得相对位置关系。当改建或二次装修时可避开现有管网位置,便于管网维修、更换设备和定位。内部相关人员可共享这些电子信息,有变化可随时调整,保证信息的完整性和准确性。

  城市是人类集结的大聚落,天地人事物间在此高密度彼此往来、互通有无、能量交换。这也意谓着城市作为有效的场域,能安全稳定地进行人流、物流、信息流、金流、商流、服务流、资源流、能源流等,是人民生活服务产业的枢纽。

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应急管理

 基于BIM技术的管理杜绝盲区的出现。公共、大型和高层建筑等作为人流聚集区域,突发事件的响应能力非常重要。传统突发事件处理仅仅关注响应和救援,而通过BIM技术的维管理对突发事件管理包括预防、警报和处理。如遇消防事件,该管理系统可通过喷淋感应器感应着火信息,在BIM信息模型界面中就会自动触发火警警报,着火区域的三维位置立即进行定位显示,控制中心可及时查询相应周围环境和设备情况,为及时疏散人群和处理灾情提供重要信息。

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节能减排管理

  通过BIM结合物联网技术,使得日常能源管理监控变得更加方便。通过安装具有传感功能的电表、水表、煤气表,可实现建筑能耗数据的实时采集、传输、初步分析、定时定点上传等基本功能,并具有较强的扩展性。系统还可以实现室内温湿度的远程监测,分析房间内的实时温湿度变化,配合节能运行管理。在管理系统中可及时收集所有能源信息,并通过开发的能源管理功能模块对能源消耗情况进行自动统计分析,并对异常能源使用情况进行警告或标识。

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而BIM FM运维的发展可分为以下几个阶段:

第一个阶段,BIM浏览器:运维业务系统 BIM模型;就是业务系统是独立的且简单的,需要查看相应空间或者部品的时候,就打开BIM浏览器查看,并查阅相关设备、构件的信息;

第二个阶段,BIM运维:BIM模型 运维业务系统;这个时候,就是基于BIM模型来设计运维业务系统了。比如BIM模型的机电系统,根据系统的原理来计划检修任务及做维修技术方案分析;

第三个阶段,自动化BIM运维:BIM模型 运维业务系统 监控系统;在第二个阶段的基础上,再增加监控系统,监控系统包括了摄影监控及传感器自动检测系统。传感器检测到故障信息后,发出警报通知。

第四个阶段,知识BIM运维:BIM模型 运维业务系统 监控系统 运维专家知识库;在第三个阶段的基础上,提供维修建议及历史维修记录信息。

第五个阶段,智能BIM运维:BIM模型 运维业务系统 监控系统 运维专家知识库 数据积蓄及自动分析(能耗分析、故障统计、运维成本统计分析…);在第四个阶段的基础上,积蓄大数据并提供各类专业统计、分析功能。

BIM GIS地理信息服务

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 GIS(Geographic Information System )称为地理信息系统,是一种特定的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下,对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。简而言之,GIS 技术是对地球上存在的现象和发生的事件进行成图和分析, 以地图这种独特的视觉化效果与一般的数据库操作(例如查询和统计分析等)集成在一起。近年来,也有称GIS为"地理信息服务"(Geographic Information service)。

  通过GIS与BIM集链,对园区建筑、植被、市政设施、企业设施、管线、机电设备设施等三维建模,真实还原园区整体环境 ;以三维场景为依托,以三维智慧园区平台为核心,融合多个终端子系统,结合物联网及时实现园区智能化管理 ;一切为了用户,为园区企业、商业租户、物业提供方便快捷的办公环境。

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园区总览

  三维展示,提供了包括漫游浏览、地图查询等常用功能,通过简单的操作用户即可直观了解园区或楼栋范围内的企业单位、休闲场所、商户的所有情况。

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设备设施监控

  通过外部信息接入,对楼宇内设备实施运行状况、实时数据、属性信息等进行综合展示;通过视频信号的接入全面监控楼宇内部情况。

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空间与结构展示

  通过不同的查询方式,如楼层、房间、系统、资源等对楼宇整体结构、管线系统进行三维展示和属性信息查询。

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隐蔽工程与综合管线

  能够查看各类系统的部署情况。比如排污、空调、水、消防系统进行透视浏览。为后期维护保养提供支持。能够直观的了解建筑内各类结构的关系。

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园区能耗与数据分析

  通过外部信息接入,能够对数据进行分析和统计,生产数据图表,并能够提供分析报告说明哪些区域用电不正常,哪些区域温度和湿度等环境不正常等。并能够远程控制灯光、空调、通风等系统。

  结合BIM模型,对于各专业园区的经济贡献分析主要从工业总产值、总收入、实缴税费、进出口总额、利润总额等指标在不同专业园区的值及所占的比例进行分析。

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基于BIM 的

智慧城市服务的新生态

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基于BIM技术,进一步通过 BIM VR、AR等虚拟现实可视化体验,利用与现实标的一致的属性参数信息,实施物联网技术,通过移动终端、RFID、传感器等智能化的末端设备,实现长距离的设备信息、空间信息的采集,建立统一的数据仓库,完成人、物、空间的数据协同。建立数字化运行模型,优化运行控制,实现对空间、能源等各个子系统的自动化、智能化、精确性控制;建立从设计、施工、运维的全生命周期内的时空信息库,将静态信息和动态信息紧密结合,实现建设与运营的全面信息化、数据化管理,老旧建筑的数字化、信息化、智能化管理;实现协同创新应用,将人、环、法、机、时与物协同起来,对获得的数据进行智能化分析,从而实现人财物的协同以及低碳运行等具体应用。同时,利用二维码技术,实现交底内容随时扫码查看的效果。

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  上述基于BIM加持的各种管理系统,通过监测、分析、整合、以及智能响应的方式,实现的是一种按需和主动的智能,也是能补足原本不甚完备的基础设施全生命周期统合的智慧城市领域服务的新生态

来源:BIM    微信公众号    BIM学社

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