BIM的智能建筑建设探究范文

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【摘要】本文分析了bim技术的特点，从智能建筑的实现机理着手，阐述了BIM技术对智能建筑设计、施工、运维管理的重要作用及可行性，并结合Civil3D、GIS、物联网、大数据等信息化技术，对BIM融入智慧城市建设提出了思路和对策，对建筑信息技术的拓展应用、智能建筑的发展具有参考价值。

【关键词】BIM；智能建筑；智慧城市Modeling，建筑信息模型）作为新型建筑综合管理的数据载体，结合设施设备管理，可为建筑精细化管理带来新的应用方向，同时也提供技术与理念的支撑[1]。BIM与其他技术的结合应用也将是辅助建筑设计、施工、运营维护的信息媒介，在智能建筑的全寿命周期中都将发挥重要作用。

一、智能建筑的实现机理

智能建筑是指利用系统集成方法，将计算机、通信、信息技术与建筑设计有效整合，通过对设备的自动监控、对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其与建筑的优化组合，所实现的可提供安全性、舒适性和便利高效性服务功能的建筑。智能建筑包含楼宇自控系统（BAS）、安全防范系统（SAS）、消防系统（FAS）、通信网络系统（CAS）、办公自动化系统（OAS）等感知系统层，由多种智能设备、智能系统、控制、执行装置及传感设备组成。为实现对建筑结构及内部设施、环境和体验者的实时感知与智能控制，催生了多种基于协议、标准组件和接口技术以及互联网、物联网的集成方法，但是由于各智能子系统的功能各异（如智能消防系统、智能空调系统等）以及同一家设备厂家不能提供所有的系统和设备的现实原因，导致将所有的监控单元纳入一个系统框架内难以实现。桑杭武研究了实现智能设备数据共享和信息交换的集成方法，以协议为中心，通过LonWorks等技术实现的集成，易受设备厂家出于专利或产品保护而故意将协议差异化，导致集成困难；以信息集成为核心，采用基于标准组件和接口技术实现系统集成应用较多，但难以实现跨平台集成；并提出将信息集成建立在Intranet的基础上，将各个系统建立成集散系统，然后子系统之间互联，通过Web服务器和浏览器在整个网络上信息交换、综合共享，实现统一的人机界面和跨平台的数据库访问的新集成技术[2]。系统集成技术为智能建筑的实现提供了基础条件，在系统集成的技术前提下创建可视化运营管理平台，如某酒店运维管理软件包括可视化及信息集成查询、实施运维管理、空间管理、安全管理、能源管理、信息管理几大模块，分别对各子系统进行监控和信息共享。

二、BIM融入智能建筑设计

BIM（建筑信息模型）以三维模型为基础，将建筑构件、设备等数据信息储存至建筑物，利用数值模型描述建筑功能和物理特性的一项技术，是设计、施工、运维等阶段共享的信息平台，模型可以不断更新或修改并上传至信息中心。BIM模型还可与时间维度结合形成4D模型，与造价维度结合形成5D模型，对项目建设全寿命周提供信息沟通与传递平台。下面从三个方面阐述BIM融入智能建筑设计的必要性和可行性。

2.1设计方面

设计院的设计师在设计过程中对智能建筑认识不足，未能与各专业有效协调沟通，智能化系统设施的基本要求考虑不全面，导致设计图纸出现错误，最终造成返工。BIM技术强调了各专业在统一平台进行设计、建模，可视化模型会强化设计师对建筑的理解，通过整合三维模型很容易发现专业不协调问题并及时修改，保证设计图纸合理，各专业构件、设备不冲突，减少设计图纸的错误。在BIM模型基础上，还可结合其他能耗模拟软件对建筑进行能耗分析，这符合社会对建筑节能的关注。CarvalhoJoséPedro等验证了一个可靠的基于BIM的简化建筑能耗分析框架，可改善建筑能源性能，并能在保证建筑可持续性的前提下开发新的热能项目，总结了将可持续性评估纳入BIM环境的知识，为全面整合提供了新的思路[3]。

2.2施工方面

施工单位的技术力量以及对智能设备产品的熟悉度，也一定程度影响智能建筑的形成。如施工技术人员接线错误引起设备损坏时有发生，BIM模型将是施工技术交底的重要媒介，设计师或厂家技术人员在可视化三维模型的基础上进行技术交底，施工人员也可以通过移动APP通过BIM平台随时查阅建筑信息并提问，保证施工质量符合要求。以关联了进度计划、成本数据的BIM5D技术作为研究平台，采用合理的施工技术和施工组织方法可对施工现场的质量、进度、成本、安全等方面进行科学的动态控制，并建立预警模型，及时分析偏差原因并采取相应措施。

2.3运维方面

BIM技术为建筑能源提供分析的保障，设施设备管理为建筑能源给予后期运维的支持。由于智能系统涉及专业较多以及设备厂商“独特”的协议，大量建成的智能化系统出现了“信息孤岛”现象，即各智能子系统自成系统，难以达成协议统一的集成平台。BIM信息平台若能与运维平台结合，为各子系统实现集成创造了条件，将提高建筑智能化水平及建筑运营管理效率、降低运维成本。另外，作为新型建筑综合管理的数据载体，相关部门的多种应用系统产生的大量数据，查找不够直观、数据分析困难，可根据运维软件接口条件对BIM模型进行二次开发，为建筑信息模型与其他软件的数据交互提供了条件，实现在BIM平台上选择构件，则可打开相关测点数据统计分析图形。道吉草等将BIM模型导入火灾模拟软件进行了火灾模拟及疏散分析，并基于BIM典型软件AutodeskRevitAPI进行二次开发，实现了将模拟疏散结果信息以excel、图形形式重载到BIM模型中，形成了完整的基于BIM的建筑火灾安全应急分析路线，构建了BIM环境下建筑火灾安全与人员疏散分析技术体系[4]。因此，建立“系统集成+BIM可视化运营”平台，遵循标准规范体系及安全运维体系，以BIM技术为基础，结合物联网、大数据、人工智能等新技术，集成各智能化系统，应用智能分析模型，实现智能建筑创新运营管理模式是必要的，也是可行的[5]。

三、BIM+融入智慧城市建设

智能建筑时智慧城市的基本组成单元。智慧城市是使用物联网、云计算、大数据和空间地理信息、移动互联网等新一代信息集成技术，促进城市规划、建设、管理和服务智慧化的新思路和新模式[6]。

3.1BIM+促进城市规划、建设

政府相关行政部门汇集城市各项目的BIM模型→建立标准模型档案→形成模型档案编译资料库→植入建筑设计法规、规范、可运算规则→依据规范对建筑进行分析演算的流程对城市建筑进行智慧化管理，如选取模型档案库中的建筑模型，检测其设计数据与法规、规范的要求是否一致，得出结果并将结果反馈至小区，做出合理的智慧管理的决策。如基于BIM结合Civil3D、GIS技术来模拟由于城市化地表透水性能被改变后，城市在强降水或连续性降水情况下，判断是否超过城市排水能力而产生城市内涝现象；另外，还可利用BIM模型档案库形成的区域性城市模型，对由于城市建筑群密集变大，硬化地面比土壤、绿植吸热快、热容量小而形成的同一时间城区气温高于周围郊区气温的热岛效应。

3.2BIM促进城市智慧化管理

城市智慧化管理涉及合理性、安全性、稳定性、可持续性等方面，本文主要以安全性功能中的城市消防智慧化为例来讲述智能建筑服务功能融入智慧城市管理的对策。近年来，国内各城市相继建立了城市消防远程监控系统，在火灾防控工作中发挥了积极作用，取得了初步成效。但从全国范围看，城市消防远程监控系统建设应用发展还不平衡，存在标准不统一、功能不完善、信息不规范等问题。城市消防远程监控系统是结合当代最先进的火灾报警技术、信息通讯及网络技术、计算机控制技术和多媒体显示技术、通过公用(单位)电话网络、局域/广域网络、无线GPRS/CDMA网络等多种传输方式，实时采集监控现场的各类报警信号、故障信号、图像信息，并及时可靠地将上述信息传送到远程的报警检测中心的设备。该系统依托于公网或专网，实现系统的监控中心与社会单位联网，对联网用户的火灾报警信息、建筑消防设施运行状态信息、消防安全管理信息进行接收、处理和管理，为城市消防通信指挥中心或其他接处警中心发送经确认的火灾报警信息，为公安消防部门提供查询，并为联网用户提供信息服务。建筑信息模型可作为城市消防远程监控消防安全状况系统动态平台中的社会单元载体，更清晰的将传输数据显示、存储在模型中，为灭火救援行动提供信息支持，进一步提高灭火救援队伍的快速反应能力，降低城市火灾危害。

四、结束语

智能建筑技术发展迅速，但智能建筑的范畴不仅仅指通过建筑设备实现的智能化，还将体现在智能化的建筑材料、智能化的建筑结构以及生态建筑等方面，实现更科学、更广泛的智能建筑，国内相关的规范标准、协议等的制定、国内科学先进的智能产品的研发等都亟待进一步完善。BIM、GIS、FM、IOT、MIS、Device等软件技术为实现智能建筑提供了信息模型及技术分析条件，在集成技术、物联网等计算机、信息技术日益成熟的当下，智能建筑乃至智慧城市建设与管理将进入全新阶段。

作者：郭娟 单位：广东白云学院