何靜 白翌堯

摘 要：目前在建筑的設(shè)計、施工階段，BIM技術(shù)已經(jīng)得到了極其廣泛的應(yīng)用，并且產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但BIM技術(shù)的價值并不僅僅局限于此，在建筑的運(yùn)維階段，BIM同樣能產(chǎn)生極其巨大的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：BIM；WebGL；運(yùn)維管理平臺

1 背景

BIM技術(shù)正在潛移默化的逐步改變傳統(tǒng)的建筑設(shè)計、施工和運(yùn)維模式。目前在建筑的設(shè)計、施工階段，BIM技術(shù)已經(jīng)得到了極其廣泛的應(yīng)用，并且產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但BIM技術(shù)的價值并不僅僅局限于此，在建筑的運(yùn)維階段，BIM同樣能產(chǎn)生極其巨大的應(yīng)用價值。

科技辦公樓從設(shè)計階段就本著綠色節(jié)能數(shù)字化管理的方針，在辦公樓的使用階段力求對設(shè)計階段產(chǎn)出的天量BIM模型數(shù)據(jù)發(fā)揮其作用， 根本上解決BIM數(shù)據(jù)應(yīng)用“最后一公里”的難題。目前市場上，并沒有成熟的能夠整合BIM模型的建筑運(yùn)維管理系統(tǒng)，因此需要針對BIM模型的特性進(jìn)行大量有針對性的軟件開發(fā)，需要在經(jīng)過大量調(diào)研后，設(shè)計基于BIM進(jìn)行建筑空間與設(shè)備運(yùn)維管理的系統(tǒng)基本架構(gòu)。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 1WebGl

WebGL（全寫Web Graphics Lib rary）是一種3D繪圖標(biāo)準(zhǔn)，這種繪圖技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)允許把JavaScript和OpenGL ES 2.0結(jié)合在一起，通過增加OpenGL ES 2.0的一個JavaScript綁定，WebGL可以為HTML5 Canvas提供硬件3D加速渲染，這樣Web開發(fā)人員就可以借助系統(tǒng)顯卡來在瀏覽器里更流暢地展示3D場景和模型，還能創(chuàng)建復(fù)雜的導(dǎo)航和數(shù)據(jù)視覺化。WebGL技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)免去了開發(fā)網(wǎng)頁專用渲染插件的麻煩，可被用于創(chuàng)建具有復(fù)雜3D結(jié)構(gòu)的網(wǎng)站頁面。

2.2 智能網(wǎng)關(guān)與硬件

智能網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)由計量儀表、數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)和管理軟件三部分組成。計量裝置是用來度量電、水、熱量、溫度等建筑能耗的儀表及輔助設(shè)備。其中電表計量建筑內(nèi)各分項用電量；水表計量建筑內(nèi)用水總量；熱表計量建筑內(nèi)用熱總量，溫度傳感器測量溫度。數(shù)據(jù)采集器通過信道對其管理區(qū)域內(nèi)的各類表計的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、校驗、處理和存儲，并上傳至數(shù)據(jù)中心，并按建筑能耗監(jiān)測平臺數(shù)據(jù)中心要求的通訊協(xié)議上傳數(shù)據(jù)。由數(shù)據(jù)中心采集并存儲被監(jiān)測建筑的能耗數(shù)據(jù)，并對各建筑的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、展示、分析和發(fā)布。智能網(wǎng)關(guān)，在未來的物聯(lián)網(wǎng)時代將會扮演非常重要的角色，它將成為連接無線傳感網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的紐帶，實現(xiàn)局域和廣域的數(shù)據(jù)互聯(lián)。

2.3 容錯率與信息關(guān)聯(lián)采集

運(yùn)維中屬性和BIM模型的屬性數(shù)據(jù)不是一個等同關(guān)系，運(yùn)維中的參數(shù)是BIM屬性數(shù)據(jù)的一個超集，其不僅僅包含屬性數(shù)據(jù)，還包含后續(xù)不斷豐富的為滿足運(yùn)維需要的屬性，同時也包含實時的運(yùn)維參數(shù)。運(yùn)維階段的參數(shù)屬性數(shù)據(jù)的維護(hù)也應(yīng)該由運(yùn)維平臺來完成，我們需要為不同類別的運(yùn)維對象建立參數(shù)模板，對于BIM模型中既有的模型數(shù)據(jù)，可以直接提取，對于沒有的數(shù)據(jù)，需要通過錄入或者從業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中提取，尤為關(guān)鍵的是要通過編碼將屬性字段和實時運(yùn)維數(shù)據(jù)字段對接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而能實現(xiàn)雙向的互動。

2.4 運(yùn)維階段的BIM模型的實施規(guī)范及數(shù)據(jù)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)現(xiàn)有BIM建模標(biāo)準(zhǔn)和BIM實施規(guī)范結(jié)合運(yùn)維階段的需求制定運(yùn)維階段BIM模型的實施規(guī)范。建立基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的BIM數(shù)據(jù)庫，開發(fā)BIM數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)輸入輸出接口，對BIM模型數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，對模型中構(gòu)件進(jìn)行分類使其能夠在A360平臺中進(jìn)行讀取，實現(xiàn)建筑信息模型的共享。

2.5 應(yīng)用BIM技術(shù)的項目運(yùn)維管理平臺實施方案

基于WebGL技術(shù)，在A360平臺基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，通過三維模型與能耗分析管理平臺參數(shù)數(shù)據(jù)的傳遞，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集傳輸、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、能耗消耗預(yù)測、能源消耗評價等。在運(yùn)維管理平臺上實現(xiàn)如下功能模塊：綜合能耗展示、分項能耗概況、區(qū)域能耗概況 、參數(shù)查詢 、數(shù)據(jù)檢查、非工作日用能分析、能耗數(shù)據(jù)同比環(huán)比分析 、圖表導(dǎo)出、 用戶管理 、基礎(chǔ)信息維護(hù)。

3 技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)

3.1 綜合能耗展示

主頁面顯示該建筑的建筑圖片，建筑基本信息，建筑當(dāng)月分項用電餅圖和各種能源的使用能耗。根據(jù)所選的建筑，對其建筑圖片進(jìn)行加載?？梢赃x擇建筑或時間查看建筑能耗情況，選擇建筑或時間后自動刷新。

3.2 分項能耗概況

能耗管理系統(tǒng)可以按照分項進(jìn)行能耗統(tǒng)計與顯示。日分項用能同比分析圖顯示不同分項的當(dāng)日與昨日能耗柱狀圖。以餅圖顯示各分項過去31天的用能占比，以右側(cè)堆積圖和柱狀圖顯示各分項過去31天的能耗趨勢。本月分項用能排名圖中選中某一分項顯示對應(yīng)分項中能耗值排名前10位的支路。

3.3 區(qū)域能耗概況

能耗管理系統(tǒng)可以按照區(qū)域進(jìn)行能耗統(tǒng)計與顯示。日分項用能同比分析圖顯示不同區(qū)域的當(dāng)日與昨日能耗柱狀圖。以餅圖顯示各區(qū)域過去31天的用能占比，以右側(cè)堆積圖和柱狀圖顯示各區(qū)域過去31天的能耗趨勢。本月區(qū)域用能排名圖中選中某一區(qū)域顯示對應(yīng)其中能耗值排名前10位的支路。

3.4 參數(shù)查詢

查詢各配電回路某段時間內(nèi)的電力參數(shù)，并以曲線的形式反映趨勢（具體可以查詢的參數(shù)與安裝的電力儀表有關(guān)，查詢時不能跨月，且繪制曲線時以1分鐘為間隔），電力參數(shù)可以多選。

3.5 數(shù)據(jù)檢查

能耗管理系統(tǒng)可以統(tǒng)計某段時間內(nèi)配電回路與下級回路的用能差值，超過一定百分比后醒目顯示（紅色區(qū)域），確保計量體系的完整準(zhǔn)確。

3.6 非工作日用能分析

能耗管理系統(tǒng)可統(tǒng)計各支路工作日與非工作日的能耗情況。此處的工作日和非工作日是在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中非工作日設(shè)置中配置的非工作日。

3.7 能耗數(shù)據(jù)同比環(huán)比分析

能耗管理系統(tǒng)可將各種類型（電、水、氣）和各主要耗能設(shè)備的能耗與去年同期值和上月值進(jìn)行同比環(huán)比分析，檢驗節(jié)能效果，根據(jù)分析結(jié)果執(zhí)行節(jié)能績效考核，以及節(jié)能目標(biāo)的修正。

3.8 圖表導(dǎo)出

能耗管理系統(tǒng)可將分析的結(jié)果、繪制的圖表導(dǎo)出到Excel中。

3.9 用戶管理

為了使實時系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，整個系統(tǒng)提供可靠的安全保護(hù)措施，所有的系統(tǒng)操作員能夠根據(jù)權(quán)限大小賦予某特性，這些特性規(guī)定了各個操作員對系統(tǒng)及各種活動的適用范圍，如用戶名，口令字，操作權(quán)限及操作范圍等特性。

3.10 基礎(chǔ)信息維護(hù)

能耗管理系統(tǒng)可根據(jù)項目實際情況配置每塊智能儀表所屬的能耗類型、歸屬區(qū)域、設(shè)備類型，這些數(shù)據(jù)將作為今后用能分析的基礎(chǔ)信息。

4 總結(jié)

鑒于設(shè)計院存在大量設(shè)計業(yè)務(wù)以及到2020年建筑信息模型的強(qiáng)制要求，BIM模型不僅運(yùn)用到建筑設(shè)計階段、施工階段，還將在運(yùn)維階段發(fā)揮其價值。此次技術(shù)成果將輕易延伸至園區(qū)，基礎(chǔ)設(shè)施等各類運(yùn)維，契合國家推行PPP項目，旅游地產(chǎn)，綜合管廊，軌道交通等城鎮(zhèn)化趨勢，形成一套具有相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)的基于BIM以及WebGl技術(shù)的數(shù)字化運(yùn)維管理平臺。能與我院及同類設(shè)計院業(yè)務(wù)無縫對接，促進(jìn)推升起業(yè)務(wù)含金量和附加值。同時，運(yùn)維管理平臺在租用和維護(hù)方面以及在BIM咨詢顧問設(shè)計方面將成為我院新的盈利點(diǎn)。