孫鴿梅

摘 要 通過對BIM技術(shù)、RFID和云計算的分析，探討了基于三種技術(shù)集成的智慧建筑的管理系統(tǒng)，利用BIM技術(shù)實現(xiàn)建筑物的數(shù)字化，利用RFID技術(shù)實現(xiàn)建筑物的自我感知，通過云計算實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效處理，從而有效實現(xiàn)空間管理、能源管理、設(shè)備管理、隱蔽工程管理等功能。

關(guān)鍵詞 智慧城市；智慧建筑；BIM；RFID；云計算

中圖分類號：F29 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）01-0052-02

智慧城市是通過綜合運用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、整合信息資源、統(tǒng)籌業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，加強城市規(guī)劃、建設(shè)和管理的新模式。建筑作為城市的細(xì)胞，建筑的智慧化、智能化是智慧城市的重要組成部分。與智能建筑不同的是，智慧建筑是一個被有效管控的運營環(huán)境，該環(huán)境形成相關(guān)聯(lián)的生態(tài)系統(tǒng)，涵蓋能源管理、污物處理、服務(wù)支持等各個方面，并實現(xiàn)優(yōu)化管理。智慧建筑通過與各個內(nèi)部系統(tǒng)（如智能樓宇系統(tǒng)）協(xié)同運作，成為智慧城市的有機組成部分。

智慧建筑是一新一代電子信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用基礎(chǔ)上建立起來的一種創(chuàng)新環(huán)境下的建筑形態(tài)，集合了BIM技術(shù)、RFID技術(shù)、云計算等信息技術(shù)，實現(xiàn)了對建筑中所有事物的全面透徹的感知、智能融合的應(yīng)用，讓建筑環(huán)境更舒適、更智能，讓人們對未來充滿期待。

1 建筑信息模型（BIM）

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）自2002年引入建筑業(yè)，至今已有十余個年頭，并在全球范圍內(nèi)得到重視與應(yīng)用。BIM在我國企業(yè)的應(yīng)用也在不斷推廣，近些年也啟動了國家層面BIM相關(guān)政策與BIM標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)研究。

美國的BIM國家標(biāo)準(zhǔn)（NBIMS，National Building Information Modeling Standard）指出：BIM是創(chuàng)建與管理設(shè)施物理與功能特性的數(shù)字化表達的過程。BIM是關(guān)于設(shè)施的共享的知識資源，為設(shè)施全生命周期的決策制定提供可靠的信息支持，從最早期的概念階段到最終的拆除階段。

我國《建筑工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（征求意見稿）將BIM定義為Building Information Model，特指建筑信息模型，將Building Information Modeling定義為BIM應(yīng)用。BIM是指全壽命期工程項目或其組成部分物理特征、功能特性及管理要素的共享數(shù)字化表達，而工程項目全壽命期可劃分為策劃與規(guī)劃、勘察與設(shè)計、施工與監(jiān)理、運行與維護、改造與拆除五個階段。

BIM的理念即是從策劃設(shè)計階段，即將還未建成的建筑物電子化、信息化，直接形成建筑物及附屬設(shè)施的三維模型，并將各類信息鏈接至模型中，如同制造業(yè)的“樣機”，用于建設(shè)項目全過程管理，促進建筑物與設(shè)施的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、監(jiān)理和運維的信息全生命周期業(yè)務(wù)協(xié)同應(yīng)用模式的發(fā)展。通過先進信息技術(shù)把整個建筑虛擬化、數(shù)字化，模型當(dāng)中的信息不僅僅是可視化的幾何信息，還包含大量的其他信息，如設(shè)備的采購信息、材料的耐火等級、構(gòu)件的造價等，所有信息與構(gòu)件或設(shè)備都是一一對應(yīng)的，構(gòu)成了一個建筑物的完整的、全面的、豐富的、相互關(guān)聯(lián)的信息庫。

目前的BIM技術(shù)與應(yīng)用研究主要集中在策劃與規(guī)劃、勘察與設(shè)計、施工監(jiān)理三大階段，對于運行與維護階段的BIM技術(shù)研究與應(yīng)用研究還處于初級階段。BIM被譽為建筑業(yè)革命性技術(shù)，不僅對于建筑業(yè)的生產(chǎn)方式、協(xié)作方式會有大的變革，對于建成后建筑的運維也有著巨大的價值。

如目前的智能建筑，各能源、照明、消防等系統(tǒng)都是相對獨立的，無法聯(lián)動，獨立采集數(shù)據(jù)，獨立管理，無法實現(xiàn)建筑物一個整體的智能思考。而且位置能力非常弱，建筑運營位置數(shù)據(jù)十分重要，什么地方水管爆了，什么地方發(fā)生了火情，需要在第一時間定位位置，及周邊情況，目前的智能建筑根本無法實現(xiàn)。因此，目前的智能建筑還不夠智能，這一點上，BIM能發(fā)揮較大坐。

2 射頻識別技術(shù)（RFID）

射頻識別即RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)，又稱無線射頻識別，它屬于通信技術(shù)范疇，即通過無線電的訊號來識別目標(biāo)物并且可以讀出或者寫入相關(guān)數(shù)據(jù)，該技術(shù)突破識別系統(tǒng)需要與特定目標(biāo)之間建立機械或光學(xué)接觸的傳統(tǒng)，已經(jīng)發(fā)展成為物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)構(gòu)成。

所謂物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IOT）通俗的講就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術(shù)與普適計算、泛在網(wǎng)絡(luò)的融合應(yīng)用，被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。

IOT的主要技術(shù)是電子標(biāo)簽（RFID），是物體唯一的“身份證”，通過信息接收設(shè)備，采集物體的狀態(tài)等信息，并將大量的信息與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系起來，就構(gòu)成了物與物相連的物聯(lián)網(wǎng)。RFID是重要的信息采集工具，主要由三部組成：標(biāo)簽（Tag）、閱讀器（Reader）和天線（Antenna）。

由耦合元件和芯片組成，標(biāo)簽是附著于物體上標(biāo)識目標(biāo)對象的唯一電子編碼，如二維碼、條形碼等；利用固定式或手持式閱讀器，通過天線傳遞射頻信號，即可讀取和寫入標(biāo)簽的信息，形成對物體感知的過程，并將信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)叫畔⑻幚碇行?，由處理中心完成物體通信的相關(guān)計算。

為了實現(xiàn)對建筑的有效管理，實現(xiàn)建筑的“智慧”思考，首先就需要了解建筑物內(nèi)部所有設(shè)備、物體的相關(guān)的足夠的信息。物聯(lián)網(wǎng)就成為建筑的感知系統(tǒng)，每個設(shè)備、物體都可以有自己獨特的ID，通過RIFD主動發(fā)射信息、或閱讀器來讀取相關(guān)信息，再上傳至互聯(lián)網(wǎng)上，通過足夠的信息量來進行決策的支持。

3 云計算（Cloud Computing）技術(shù)

云計算（Cloud Computing）是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的新型計算模式，借助這種模式，計算機或者其它設(shè)備可以根據(jù)需求共享信息或者軟硬件資源。簡單來說，云計算借助網(wǎng)絡(luò)平臺將大型程序拆解成無數(shù)多的子程序，再通過龐大的多部服務(wù)器組建搜素系統(tǒng)，將各子程序分析結(jié)果反饋給用戶。通過無數(shù)子程序以及服務(wù)器，可以在很短時間內(nèi)處理龐大的計算信息，擁有類似超級電腦一樣的網(wǎng)絡(luò)計算能力。endprint

在未來幾年，據(jù)估算物聯(lián)網(wǎng)可能會有2100億個RFID或者計算集群。如果未來的移動互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)成為現(xiàn)實，我們的生活會被遍地的傳感器和數(shù)據(jù)采集裝置所擁抱，這時候數(shù)據(jù)量將成幾何級增長。但是數(shù)據(jù)僅僅是數(shù)據(jù)，若要解決問題，就要從數(shù)據(jù)變成信息、變成智能、變成商業(yè)價值，只有這樣這才能夠體現(xiàn)出真正的大數(shù)據(jù)的價值。

在建筑物中，每個設(shè)備、物體可采集的信息量巨大。隨著技術(shù)的進步，適應(yīng)管理的需求，建筑物中可能被傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置所包圍，數(shù)據(jù)量會進一步加大。這些數(shù)據(jù)量僅是單純的數(shù)據(jù)，還不能成為信息、智能甚至管理價值、商業(yè)價值，還需要進一步被加工處理。如此大的數(shù)據(jù)量，普通的計算方式根本無法滿足需求。

通過云計算技術(shù)，可以將感知后的信息放在云端服務(wù)器上進行處理，管理人員隨時隨地可以使用任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及多種方式，例如瀏覽器、桌面應(yīng)用程序或者是移動應(yīng)用程序來進行訪問云的服務(wù)，大大提升數(shù)據(jù)處理的速度。對于企業(yè)而言，可以更快地部署應(yīng)用程序，降低管理復(fù)雜度及維護成本，同時IT資源可以迅速再分配以適應(yīng)企業(yè)需求的變化。

4 基于BIM、RFID和云計算技術(shù)的智慧建筑管理系統(tǒng)

利用BIM技術(shù)創(chuàng)新的建筑物的三維信息模型（BIM），不僅僅實現(xiàn)了建筑物的可視化、數(shù)字化，更可以記錄工程實施過程中幾乎所有的信息、數(shù)據(jù)，在運營維護階段還可以不斷增加相關(guān)設(shè)備、構(gòu)件、物體的其他信息，如空調(diào)的參數(shù)、閥門的緊前閥門等。

BIM模型中，每個構(gòu)件、物體都有唯一的編碼，而這一編碼即構(gòu)成了該物體的唯一ID，可以自動生成二維碼或條維碼，使現(xiàn)實與虛擬實現(xiàn)一一對應(yīng)。所有物體的相關(guān)信息可以通過感應(yīng)器順利上傳至智慧建筑管理系統(tǒng)，該管理系統(tǒng)是基于云計算的方式，可以實現(xiàn)對建筑物的可視化操作和智能控制。

例如能源管理，通過安裝具有傳感功能的電表、水表、煤氣表后，在管理系統(tǒng)中可以及時收集所有能源信息，并且通過開發(fā)的能源管理功能模塊，對能源消耗情況進行自動統(tǒng)計分析，比如各區(qū)域的每日用電量，每周用電量等；并對異常能源使用情況進行警告或者標(biāo)識。

例如設(shè)備管理，基于BIM的智慧建筑管理系統(tǒng)集成了設(shè)備的所有信息，可以進行對設(shè)備的搜索、查閱、定位等功能，通過點擊模型中的設(shè)備，可以查閱設(shè)備的所有信息，包括靜態(tài)的供應(yīng)商、使用期限、設(shè)備參數(shù)、維保紀(jì)錄等。同時系統(tǒng)可以集成所有設(shè)備的使用壽命和維保時間，到期可以自動提醒進行維修或更換等等。還可以查閱設(shè)備目前的運行參數(shù)，如空調(diào)的制冷制熱情況，空調(diào)的溫度等等，運行正?？梢砸跃G色表示，紅色表示故障。還能支持歷史數(shù)據(jù)的查詢，在系統(tǒng)中實現(xiàn)對設(shè)備的控制等。

參考文獻

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