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基于BIM的办公建筑智能化运维管理设计研究

发表时间：2021/6/29 来源：《基层建设》2021年第6期作者：孟宪雅

[导读] 摘要：建筑物的生命周期包括初始设计的第一阶段，建筑的第二阶段，验收的第三阶段以及运行和维护的最后阶段。

        天津同源捷建筑劳务服务有限公司天津 300450
        摘要：建筑物的生命周期包括初始设计的第一阶段，建筑的第二阶段，验收的第三阶段以及运行和维护的最后阶段。运行和维护阶段作为最后一个阶段包括增加工作时间、更复杂的材料和更复杂的管理，这是将所有建筑物设备和设备人员的管理和操作集成在一起的过程，包括建筑物中能耗、空调、供暖、通风等的控制、设备的维护和修理以及火灾和其他紧急情况下的管理。电子表格通常用于在传统的建筑运营维护管理中存储现有数据以及设计和服务信息，但信息管理平台和直观的信息对话不是标准的操作和维护标准，传输设计数据和信息到建设阶段和维护阶段较为困难，操作和维护人员也需要参考以前的文档，毫无疑问，这在运维阶段管理产生了较大的影响。例如。签证变更通常包含在施工过程中，这就会导致建筑物形象的调整和变更。如果在此过程中不保存翻新的硬件数据，则后期任务将变得困难。
        关键词：BIM；办公建筑；智能化；运维管理；设计研究
        前言：
        BIM技术借用BIM模型成为设计，构造，操作和管理的新方法，使设计信息之间的交互成为可能。在建设项目的整个生命周期中，所有信息都可以合并到一个独立的建设模型中，完整的施工管理可提供有关施工运营和维护的完整而准确的信息。例如，BIM模型包含诸如房间的长度、宽度和高度的几何信息、有关房间的表面、房间中的桌子和椅子、计算机、打印机等的信息以及设备安装的参数信息，这些都是运营和管理中的关键要求。BIM技术在维护阶段的应用不仅可以在设计，构造，操作和维护阶段进行交互式信息共享，而且还可以确保关联数据的可靠性，以满足用户的操作和维护需求，提高了建设和维护的效率。
        1 基于BIM和SUA的空间管理用户需求研究
        BIM在三个方面改进加强了SUTDs的功能，在用户需求的基础上考虑房间大小，房间布局和其他因素的情况下适应于BIM的空间管理。其中，SUTDsl：用户活动可分为传统活动和非传统活动。在办公大楼中，传统活动是办公室用户的日常工作，非传统的活动是会议或讲座。其中有两种类型的办公室：个人办公室和多人办公室。SUTDs2：用户属性分为关键用户和普通用户，并且可以在职位的基础上对用户进行划分。无论是关键用户还是普通用户，都可以执行传统和非传统的活动。SUTD3：按个人偏好和最低需求分配用户的空间选择方式（该项目的基本个人偏好空间配置要求超出了最低空间要求）只有关键用户才能提供个人偏好设置，包括两种个人喜好：首先是主动评估并选择适合需求的空间，另外当有许多空间可用时，系统会智能地建议最佳进行自动配对，普通用户只能使用他们最低需要的具有办公椅的空间[1]。
        2 基于BIM的办公建筑智能化绿色管理研究
        2.1 基于BIM和无线传感技术的舒适度研究
        人体的热舒适指数（PMV）主要考虑六个方面：温度、湿度、风速，平均传播温度、人的新陈代谢率和对热物质的耐受性。由于前四个是物理环境变量，后两个是人体参数，所以这六个主要因素也被分为这两个方面。对于办公大楼，平均辐射温度依赖于人体状况，在基于BIM的基础上，改变人身体上的六个指标，主要是改善人体的温度，湿度，风速、人与空调之间的距离和人体的新陈代谢率和耐热性。温度湿度测量仪器是一种测量温度，湿度和风速的设备，可以使用无线传感器实时收集，这些数据可以通过API获取，并将其集成到BIM模型中。通常，一个人的代谢率受其体重和心理健康因素的影响，但是这些因素只能分别通过测量来获取，不容易实现，这就是为什么在本文中将1.2视为固定参数。衣服的耐热性主要取决于衣服的厚度，在本文中，我们揭示了织物的四个耐热性值，分别取决于春季、夏季、秋季和冬季，分别为0.8、0，5、0，9、1，2。使用C＃中的BIM数据信息自动计算人体上的设备与空调之间的距离，并实时计算每个用户的PMV值，这些值对应于相应的功能：包括冰冷、凉爽、稍微凉爽、舒服、稍微暖和、暖和和热。
        基于BIM的智能人体舒服程度不仅可以自动计算每天每个用户的热舒适程度，也可以根据平均PMV和季节自动调节室温。首先，在本文中，我们计算早晨（9：30），午餐（12：30）和晚餐（17：00）的用户的PMV值，并计算平均值对舒适度的衡量，在寒冷或微冷的情况下，根据舒适水平提高温度，设置后在30分钟后检查，并避免自动温度调高。按照稍微温暖一点、再温暖一点按舒适级别降低空调的内部温度，将其调节30分钟后再检查，然后再次显示直到达到舒适为止。BIM保存所有温度控制记录，并在每个舒适级别上保持温度控制，以后可以通过从已保存的热成像库中检索数据并为每个级别制定温度控制范围参数来避免多次检查把空调的温度调节到舒适的位置。
        2.2 基于BIM和无线传感技术的智能化绿色管理框架设计
        基于BIM和无线传感器技术，绿色办公楼管理必须首先收集室内和室外环境信息以及室内设备和场所的数据处理，以创建一个全面的数据信息模型。

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基于BIM模型的能源分析通过实时能源监控和能源模拟来分析能源消耗并实现节能。基于BIM模型，碳分析需要将建筑物的外部地理环境与室内照明和热数据结合起来，以计算建筑物各部分的碳排放量，根据分析的结果建立并采用优化计划，比如启用内部亮度和温度控制。通过使用组件ID在基于BIM模型的分析人体舒适度上，了解传感器数据和设备运动数据之间的关系以及设备的智能增强功能和相应的内部舒适度，从而计算出人体的PMV值。基于BIM的照明分析使用实时的室内和室外光，建筑物表面上的温度和辐射（由传感器收集）来模拟室内自然照明和人工照明，确定各种天气条件下的色温和发光效果。基于BIM的水循环分析包括用水分析和水分配分析，同时，在考虑到办公楼内外用水和废水的消耗的基础上，为外部地板设计雨水排水系统和转换系统，转换污水用于建筑外绿化景观。然后可能需要使用集成的BIM水循环模型来比较分析每个单位的每月用水量，根据相应的用水量优化计划并执行水资源的合理分配。合理分配的水资源的基础上建立数据库，其目标是有效利用水资源。此外，需要利用机器学习、BIM开发和编程语言来完成智能绿色管理任务[2]。
        3 基于BIM和大数据的火灾应急管理研究
        3.1 基于BIM和大数据的火灾案例推荐系统研究
        发生火灾后，第一件事就是迅速制定应急计划。本文创建了一种基于BIM和大数据的应急管理系统，以在发生火灾时提供足够的应急资源。
        紧急火灾事件管理系统必须首先建立备用火灾数据库。每种情况均应以文本形式呈现，内容应包含有关每种火灾的基本信息，例如火灾的规模、火灾现场的人员、火灾逃生路线及措施。模拟发生火灾时建筑中的仿真场景，实施快速疏散计划，需要根据火的大小、点火源的位置、在场人数和时间长短四个条件进行建模并已达到大数据标准，根据火灾信息提供最优措施。
        其次，为了执行针对案例的工作，必须满足一些条件，比如发生火灾时间的长短、发生火灾时的人数、火势的大小以及点火源的位置。其中，人数可以从办公楼中的每个设备接收数据，本文假定仅在发生中大型火灾时才应采取救援操作和预防措施，根据烟囱，墙壁，地板和天花板的温度自动检查火灾等级。因此，在模拟火灾之前，有必要定义每个火灾级别以匹配二氧化碳排放量和温度范围。
        对于路线疏散计划使用Dijkstra的算法来验算移动中员工和智能出行导航的最优疏散路线。由于该算法的广泛可用性，因此被认为是最优化的最经典方法。它可以在最少数量的计算上有效显示建筑环境的网格图。所有传感器数据都直接链接到BIM模型以进行实时监控。收到火灾警报后，系统会根据收集的传感器数据自动识别每个选项，并建议最优的逃生路线和救援的应急预案[3]。
        3.2 基于BIM和大数据的火灾应急管理框架设计
        本文根据消防管理的特点，在文献综述的基础上，介绍了BIM和基于大数据的应急管理的三个阶段：火灾监测、火灾报警和火灾解决。
        首先，为了快速了解火灾情况，我们需要多个控制传感器来监控办公楼的运行和维护，包括内部温度，内部二氧化碳含量和层温度的数据，基于视频监控和其他资源的使用，所有数据和信息都是实时收集的，这些数据集成到BIM模型中。根据这些数据，系统可以找到并报告建筑物中的着火点，以强度级别评估着火程度，确定是否可以激活警告功能并防止系统的错误判断。火灾等级的确定取决于二氧化碳的局部浓度和建筑元素（如墙，梁和楼板）的温度，如果发生警报，则必须对火灾情况迅速做出反应并制定应急计划[4]。本文考虑了两个要素：救援和人员疏散，数据提取系统基于模拟案例库，找出最接近火灾情况案例数据和逃生路线。案例的兼容性级别取决于案例数据库是否完整。逃生路线使用移动应用程序展示给用户，将根据BIM模型显示着火点和逃生路线。根据BIM模型的3D展示，使用案例数据库人员配备表来执行消防救援操作。在火灾管理过程中，有必要在SQL数据库中收集有关数据的大量信息，定义和分析数据以检索和存储火灾管理所需的信息。管理者应改善案例数据库结构，以确保数据库的完整性和一致性。
        结语：
        在本文中，我们使用BIM模型三个方面上对办公楼进行运营和维护管理，包括建筑内部空间管理、建筑分析和火灾应急管理，推动了建筑运营维护智能化发展。
        参考文献：
        [1]聂科恒.办公建筑智能化系统工程设计[J].建筑技术开发，2020，47（24）：22-24.
        [2]闻皓扬. 基于智能化建筑理念下的办公建筑设计[D].长江大学，2020.
        [3]卢铭.办公建筑室内智能化设计运用探讨[J].建材与装饰，2020（08）：95-96.
        [4]马国丰，宋雪.基于BIM的办公建筑智能化运维管理设计研究[J].科技管理研究，2019，39（24）：170-178.