文｜常州市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局；江蘇省建筑科學(xué)研究院有限公司

一、背景概述

近年來，“新基建”“新城建”作為熱詞頻頻出現(xiàn)。城市信息模型（CIM）作為智慧城市的數(shù)字底座，為“新基建”和“新城建”提供了基礎(chǔ)平臺(tái)。通過CIM 技術(shù)對城市信息模型的集成、管理、應(yīng)用和數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)城市的數(shù)字孿生和智慧運(yùn)維。

國家、省市建設(shè)科技規(guī)劃和政策都緊密圍繞著綠色、生態(tài)、創(chuàng)新、智慧等方向展開，城市信息模型（CIM）作為信息化手段逐步成為未來城市建設(shè)的引擎力量，未來的城市建設(shè)將進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。

二、項(xiàng)目概況

常州市于2019年獲評江蘇省首批綠色宜居示范城區(qū)，在常州高鐵新城核心區(qū)范圍內(nèi)，圍繞綠色建筑與綠色建造開展示范創(chuàng)建工作，通過綠色、健康、低能耗、裝配式、BIM、能效提升等技術(shù)的集成應(yīng)用，實(shí)施了一批具有代表性的高品質(zhì)綠色建筑、裝配式建筑、綠色校園、綠色住區(qū)等示范工程，形成了較強(qiáng)的區(qū)域集聚示范效應(yīng)。

2020年起，為深入推進(jìn)綠色宜居城區(qū)建設(shè)，發(fā)揮示范引領(lǐng)作用，常州市在省級綠色城區(qū)中率先探索建設(shè)智慧管理平臺(tái)，以常州高鐵新城為核心區(qū)，開展“常州市綠色宜居城區(qū)智慧管理平臺(tái)”建設(shè)工作。該項(xiàng)目作為江蘇省首個(gè)采用CIM 技術(shù)賦能綠色城區(qū)創(chuàng)建的信息化管理平臺(tái)，先行先試、樹立標(biāo)桿，為推進(jìn)全省綠色城區(qū)與智慧城市發(fā)展發(fā)揮了良好的示范引領(lǐng)作用。

1.總體目標(biāo)

為深入推進(jìn)集成、高效、智慧、創(chuàng)新的綠色城市建設(shè)與運(yùn)維管理模式，實(shí)現(xiàn)常州市綠色發(fā)展戰(zhàn)略，平臺(tái)制定總體目標(biāo)如下：

①綠色宜居示范城市項(xiàng)目全過程信息化管理，集聚展示綠色宜居城市建設(shè)成效；

②綠色低碳指標(biāo)可量化、可感知、可分析、可展示，對示范城市實(shí)施成效起到數(shù)據(jù)支撐和實(shí)效評估的作用；

③實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)信息資源共享與協(xié)同應(yīng)用，提升城市運(yùn)行管理效率；

④多維展示綠色宜居城市建設(shè)成效，增強(qiáng)百姓感知度，提升城市的宜居品質(zhì)。

2.功能定位

平臺(tái)主要目標(biāo)定位設(shè)計(jì)如下：

①搭建綠色宜居示范新平臺(tái)；

②探索綠色建筑監(jiān)管新模式；

③打造智慧運(yùn)維感知新場景；

④助力節(jié)能減碳評估新實(shí)踐。

3.平臺(tái)架構(gòu)

圖1 “常州市綠色宜居城區(qū)智慧管理平臺(tái)”功能定位

圖2 “1+3”平臺(tái)架構(gòu)圖

圖3 綠色宜居城區(qū)智慧管理平臺(tái)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

常州市綠色宜居城區(qū)智慧管理平臺(tái)制定了“1+3”總體架構(gòu)，其中“1”是指綠色宜居城區(qū)CIM 基礎(chǔ)平臺(tái)，“3”是指綠色建筑運(yùn)營監(jiān)測平臺(tái)、綠色建筑感知平臺(tái)、智慧能源管理平臺(tái)等3 個(gè)應(yīng)用平臺(tái)。平臺(tái)通過CIM 技術(shù)將常州綠色宜居城區(qū)項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)一管理，整合對接各專業(yè)應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)信息資源共享與協(xié)同應(yīng)用，進(jìn)而提升城區(qū)運(yùn)行管理效率。

4.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

常州市綠色宜居城區(qū)智慧管理平臺(tái)數(shù)據(jù)主要包含模型數(shù)據(jù)和應(yīng)用數(shù)據(jù)兩大類。其中模型數(shù)據(jù)包含二維GIS 數(shù)據(jù)、三維CIM 模型以及重點(diǎn)項(xiàng)目的BIM 模型。應(yīng)用數(shù)據(jù)包括智慧能源、綠色建筑運(yùn)營管理以及綠色城區(qū)感知數(shù)據(jù)等。

三、實(shí)施情況

1.進(jìn)度計(jì)劃

常州市綠色宜居城區(qū)智慧管理平臺(tái)于2020年啟動(dòng)建設(shè)，計(jì)劃于2021年完成平臺(tái)整體建設(shè)并投入使用。目前基礎(chǔ)平臺(tái)已完成一期建設(shè)，總體實(shí)施進(jìn)度如下：

時(shí)間階段 工作內(nèi)容2020年7月 項(xiàng)目調(diào)研、立項(xiàng)、方案論證2020年8月 數(shù)據(jù)整合、架構(gòu)搭建2020年9月 基礎(chǔ)平臺(tái)開發(fā)2020年10月 應(yīng)用模塊開發(fā)2020年11月 數(shù)據(jù)接口開發(fā)2020年12月 數(shù)據(jù)看板開發(fā)2021年1月 項(xiàng)目中期評估2021年2月 場景實(shí)地調(diào)研與更新2021年3月 完成一期建設(shè)2021年4月-5月 服務(wù)器部署、上線試運(yùn)行2021年6-12月 平臺(tái)運(yùn)行維護(hù)、模型更新、數(shù)據(jù)積淀2022年 平臺(tái)驗(yàn)收

2.系統(tǒng)架構(gòu)

本項(xiàng)目系統(tǒng)采用MVC 多層架構(gòu)模式，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的靈活性、開放性和可擴(kuò)展性；采用組件技術(shù)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)模塊的可復(fù)用性。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用COM（結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)）和SOA（面向服務(wù)）的架構(gòu)思想，以通用性、穩(wěn)定性為主導(dǎo)，進(jìn)行分層設(shè)計(jì)和開發(fā)，橫向以功能類別為導(dǎo)向，縱向以服務(wù)內(nèi)容為導(dǎo)向，逐級設(shè)計(jì)，逐步細(xì)化各組件的顆粒度。

3.模型數(shù)據(jù)

常州市綠色宜居城區(qū)智慧管理平臺(tái)建立了二三維一體化的地理信息系統(tǒng)作為平臺(tái)應(yīng)用的基底，構(gòu)建“一張圖”的統(tǒng)一空間坐標(biāo)系，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的疊加應(yīng)用和集成展示。

其中，二維地理信息系統(tǒng)范圍覆蓋常州市主城區(qū)，建立以二維GIS 數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的底圖；三維地理信息系統(tǒng)覆蓋常州高鐵新城核心區(qū)，區(qū)域占地6 平方公里，建筑面積約500 萬平方米。該區(qū)域?yàn)槭〖壘G色宜居創(chuàng)建核心區(qū)，同時(shí)具備較高密度的精細(xì)三維模型及重點(diǎn)示范項(xiàng)目BIM 模型，以此區(qū)域?yàn)镃IM 平臺(tái)重點(diǎn)建設(shè)范圍，實(shí)踐精細(xì)化管理與高精度展示。

圖4 系統(tǒng)采用 MVC 架構(gòu)

圖5 常州高鐵新城核心區(qū)規(guī)劃模型

4.應(yīng)用模塊

綠色宜居城區(qū)智慧管理平臺(tái)主要包含以下應(yīng)用模塊：

①示范項(xiàng)目全過程管理

以常州市綠色宜居示范城市各類示范項(xiàng)目為管理對象，建立包含項(xiàng)目申報(bào)、立項(xiàng)、方案論證、過程監(jiān)管、驗(yàn)收、運(yùn)營、評估等全過程的閉環(huán)監(jiān)管體系，建立健全項(xiàng)目全過程監(jiān)管機(jī)制，實(shí)現(xiàn)示范城市高效管理。

圖6 CIM 平臺(tái)模型數(shù)據(jù)構(gòu)成

②重點(diǎn)示范項(xiàng)目BIM 管理

以常州市綠色宜居示范城市BIM 示范項(xiàng)目為對象，將BIM 模型接入CIM 平臺(tái)，在規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程建造、運(yùn)維管理等階段全方位展示項(xiàng)目的綠色低碳指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)基于BIM 的綠色建筑全生命期精細(xì)化管理與展示。

圖7 示范項(xiàng)目全過程管理

圖8 重點(diǎn)項(xiàng)目BIM 管理

圖9 示范項(xiàng)目動(dòng)態(tài)地圖

③示范城區(qū)建設(shè)成效多維展示

將常州市綠色宜居示范城市和示范項(xiàng)目建設(shè)成效，結(jié)合CIM 平臺(tái)進(jìn)行集成與展示，形成常州市綠色宜居示范項(xiàng)目動(dòng)態(tài)地圖，實(shí)現(xiàn)示范城市創(chuàng)建成效的三維可視化、集成化、動(dòng)態(tài)化展示。

四、實(shí)施總結(jié)

1.實(shí)施成效

平臺(tái)對綠色宜居城區(qū)實(shí)施全過程智慧運(yùn)維，在項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、使用等階段進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的收集、監(jiān)測、管理與展示，并通過BIM、CIM 等信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)區(qū)域的數(shù)字孿生，開展建筑和城區(qū)能耗、環(huán)境、碳排放等數(shù)據(jù)監(jiān)測及動(dòng)態(tài)評估。平臺(tái)的開發(fā)，能直觀的展示綠色宜居城區(qū)創(chuàng)建成果，對示范城區(qū)實(shí)施成效起到較好的數(shù)據(jù)支撐和實(shí)效評估的作用。主要實(shí)施成效如下：

①數(shù)字孿生、智慧運(yùn)維

常州市綠色宜居城區(qū)智慧管理平臺(tái)是一套基于數(shù)字孿生技術(shù)的三維虛擬仿真平臺(tái)，其中城市CIM 模型根據(jù)真實(shí)物理環(huán)境映射建模，并整合重點(diǎn)項(xiàng)目BIM 模型，形成區(qū)域CIM 與單體BIM 場景無縫切換，統(tǒng)一管理，為城區(qū)與項(xiàng)目精細(xì)化管理和智慧化運(yùn)維提供便捷、直觀、高效的工具。

②系統(tǒng)整合、協(xié)同管理

平臺(tái)設(shè)計(jì)“1+N”可拓展架構(gòu)，具備集多個(gè)子系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)為一體的多維展示和大數(shù)據(jù)分析運(yùn)營管理能力，可整合多個(gè)城市智慧運(yùn)行的平臺(tái)和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)信息資源共享與協(xié)同管理，避免系統(tǒng)割裂，充分挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，提升城市運(yùn)行管理效率。

③集聚示范、集成展示

常州市綠色宜居示范城市經(jīng)過3年的創(chuàng)建，形成了一批有代表性的示范項(xiàng)目，建立了一套綠色宜居城區(qū)規(guī)劃建設(shè)技術(shù)路線，結(jié)合CIM 平臺(tái)將示范項(xiàng)目與示范技術(shù)在統(tǒng)一的底圖上整合與展示，形成常州市高品質(zhì)綠色建筑項(xiàng)目動(dòng)態(tài)地圖，實(shí)現(xiàn)示范城市創(chuàng)建成效的三維可視化、集成化、動(dòng)態(tài)化展示，推進(jìn)綠建建筑技術(shù)體系不斷拓展與完善。

④動(dòng)態(tài)監(jiān)測、實(shí)效評估

平臺(tái)通過對區(qū)域環(huán)境、能源、碳排放情況的動(dòng)態(tài)監(jiān)測與數(shù)據(jù)匯總分析，形成了一套綠色生態(tài)效益動(dòng)態(tài)評估技術(shù)體系，建立了城市能耗與碳排放評估模型，用真實(shí)數(shù)據(jù)反饋綠色生態(tài)城區(qū)規(guī)劃建設(shè)成效和運(yùn)維管理水平，驗(yàn)證規(guī)劃設(shè)計(jì)階段技術(shù)路線和策略的科學(xué)性，反映建設(shè)過程中對規(guī)劃目標(biāo)的執(zhí)行程度，評價(jià)運(yùn)營管理階段制度與技術(shù)策略的合理性。更好地貫徹綠色生態(tài)理念，深化落實(shí)可持續(xù)發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)提供有力的數(shù)據(jù)支撐和策略分析，形成合理高效的碳減排技術(shù)路徑。

2.創(chuàng)新亮點(diǎn)

①搭建綠色宜居示范新平臺(tái)

通過多類示范項(xiàng)目全過程監(jiān)管、重點(diǎn)示范工程BIM 模型接入、重點(diǎn)示范工程建設(shè)成果展示等方式，打造具有地域特色的“綠色宜居示范新平臺(tái)”。

②探索綠色建筑監(jiān)管新模式

通過綠色建筑高質(zhì)量發(fā)展綜合管理、綠色建筑標(biāo)識(shí)評價(jià)信息公示、綠色建筑運(yùn)維在線監(jiān)測與公示，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)信息資源共享與協(xié)同應(yīng)用，提升城市運(yùn)行管理效率。

③打造智慧運(yùn)維感知新場景

優(yōu)化綠色宜居城市運(yùn)行多維可感知終端，輔助決策優(yōu)化城市與建筑運(yùn)行，打造智慧互動(dòng)展廳，并融合各種尖端技術(shù)，使展廳更具內(nèi)涵和吸引力。

④助力節(jié)能減碳評估新實(shí)踐

通過節(jié)能量與碳排放計(jì)算模型、能耗限額與能效提升、綠色宜居城區(qū)動(dòng)態(tài)后評估等方式，使綠色低碳指標(biāo)可量化、可感知、可分析、可展示，對示范城市實(shí)施成效起到了數(shù)據(jù)支撐和實(shí)效評估的作用。

五、實(shí)施單位

1.常州市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局

常州市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局是常州市機(jī)構(gòu)改革新組建的單位，為常州市人民政府工作部門。

多年來，常州市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局圍繞著綠色低碳的發(fā)展理念，致力于綠色宜居城市建設(shè)與綠色低碳技術(shù)示范應(yīng)用。目前已開展中歐低碳生態(tài)城市合作示范區(qū)、江蘇省綠色建筑示范區(qū)、江蘇省既有建筑節(jié)能改造示范城市、江蘇省海綿城市示范區(qū)等多項(xiàng)示范創(chuàng)建工作。

從2010年至今，常州市已先后成功創(chuàng)建省級示范區(qū)（城市）項(xiàng)目13 項(xiàng)，其中10 項(xiàng)已順利完成創(chuàng)建和驗(yàn)收評估工作，建筑節(jié)能與綠色建筑試點(diǎn)示范工作一直走在全省前列，示范成效顯著。

2.江蘇省建筑科學(xué)研究院有限公司

江蘇省建筑科學(xué)研究院有限公司成立于1958年，原隸屬于省建設(shè)廳。2002年作為江蘇省首批改制的省屬開發(fā)型科研院所，由科研事業(yè)單位轉(zhuǎn)制為股份制民營科技型企業(yè)。

作為國內(nèi)建筑行業(yè)規(guī)模較大、產(chǎn)業(yè)化程度較高的綜合性科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)機(jī)構(gòu)，公司主要面向建設(shè)工程領(lǐng)域，重點(diǎn)開展綠色建材、綠色建筑、建筑節(jié)能與智慧城市等領(lǐng)域研究與技術(shù)服務(wù)。

公司近年來緊跟國家戰(zhàn)略，以創(chuàng)新為引擎、以科研為驅(qū)動(dòng)，積極參與“新基建”“新城建”領(lǐng)域發(fā)展，牽頭研發(fā)“常州市綠色宜居城區(qū)智慧管理平臺(tái)”等智慧城市項(xiàng)目，在全省率先探索CIM 技術(shù)賦能綠色城區(qū)智慧運(yùn)維管理，為江蘇省綠色建筑與綠色城區(qū)高質(zhì)量發(fā)展注入新活力、新動(dòng)能，也為建筑行業(yè)提質(zhì)增效和轉(zhuǎn)型升級帶來新機(jī)遇、新發(fā)展。

圖10 平臺(tái)動(dòng)態(tài)監(jiān)測評估功能展示