“BIM+物联网”模式将为医院建筑运维管理带来哪些变化？

20世纪80年代中期，BIM技术出现在美国，本世纪初在我国开始进行应用，直到今日，BIM已经成为了设计和建设阶段的常态化工具，距离BIM的首次提出已经将近四十年。而距离1998年英国工程师Kevin Ashton第一次提出“物联网”概念也已经过去了21年。“十三五”建筑业信息化发展纲要明确指出要全面提高建筑业的信息化水平，着力增强BIM、大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等信息技术集成应用能力。本文介绍了一种结合了BIM技术和物联网的建筑运维管理模式，并探讨如何更好地应对信息技术高速发展的局面。

一

建筑运维管理传统模式

建筑运维管理从功能内容上来说，可以分为空间管理、资产管理、设备与管路系统管理、综合安全管理以及能耗管理。运维管理从建筑的各个部分入手，通过对全建筑范围内的空间以及设备设施的管理，来保证在全生命周期范围内建筑内的生产、生活活动可以有效安全的开展。

传统的建筑运维系统架构以综合布线为基础，以网络为桥梁，采用现场控制——远程控制——顶端管理三层架构，通过多种通信协议配置建筑内的各个子系统，以系统集成的方式来实现对建筑物内各种设备和各个子系统的综合管理和集中监控，以此来达到对整体建筑运维的管理。

这样的传统运维管理模式存在不少问题。

首先在这样的架构下，各个子系统之间相对独立，协调运行非常困难，配置工作量很大，同时在加载时开放性很差。建筑运维管理的各个部门各自为政，缺乏专业统一的有机管理，部门跟专业隔离维护各个子系统，这就把建筑分割成了多块分散零碎的内容，没有把建筑作为一个整体来进行运维管理。在这样的一种模式下，不同部门的信息没有整合，也无法进行关联和更新。

第二个问题是医院建筑结构跟系统组成相当复杂，但是与此不匹配的是，运维信息的管理方式相当原始。依托于这样的一个系统架构，各个系统的数据都在孤岛上，数据采集不全也难以共享。以我们自己的项目为例，在竣工后进行移交时，大部分资料还是以纸质的或者电子档逐一进行移交，用现在比较流行的词汇来说，就是很有仪式感，在运行过程中一旦出现问题，我们往往要翻越大量的图纸和资料才能找到问题源头。

第三点问题是是建筑运维管理的标准化难以推进，大多数还是以经验化的管理模式在进行。目前有很多医院的运维管理委托外包团队来完成，由于没有统一的管理标准，外包团队的管理水平参差不齐。

最后，传统的运维管理模式是被动式的，缺乏预防式的维护，系统内的数据不能够进行关联、计算及模拟，也就是不能够进行预判，这对医院这样的重要建筑来说，很不利于故障的预查和突发事件的处理。

二

“BIM+物联网”运维管理模式

我们想要的是怎样的建筑运维管理系统？理想的运维管理应该是打破部门分工界限，从医院建筑整体出发，结合各专业运维知识库，纵贯医院运维全流程、全视野的可视化交互式的管理方式。这样的系统可以很好地整合建筑内的各个部分，子系统之间不存在绝对的壁垒，信息可以最大化地存储、积累、计算。

首先我们需要一个能够集成各个子系统并且可以将各个子系统的信息进行关联与协同管理的平台。建筑信息模型（BIM）在目前是一个非常理想的工具。BIM可视化管理平台作为一个可以持续更新的建筑信息数字化平台，能够实现建筑信息的互联互通，各个专业之间信息可以积累并关联，模型的可视化为运维管理提供了很大的便利，实现了建筑全生命周期内跨专业、透明化、简单化的协同管理模式。

有了这样一个平台，接下来是数据的填充，也就是这个题目中的物联网部分。“物联网”这个名称非常直白的说明了这是一个“物体的网络”。通过感知层设备，建筑能够全面感知环境所产生的数据信息，而传感器测得的数据则构成了信息基础。

传感器是物联的支柱，也是联接现实世界和虚拟世界的新网络。每一个感知层的物体都通过传感设备与互联网相联，物体与物体之间、物体与终端时间实现了沟通和交流，最终实现应用层的各项功能。通过网络我们可以享受到“随时随地”的自由交流，那么物联网就是在“随时随地”这两个维度外，再加上“随物”的第三个维度。

当BIM与物联网结合后，运维系统以BIM可视化管理平台为核心，BIM为其提供了结构化的存储和管理方式，物联网能够进行多元数据采集、跟踪与传输。通过传感设备我们能够更加关注人的需求，通过信息汇聚、决策诊断、在线控制、云计算以及大数据分析等手段的协助，最终形成一个由底层设备到上层应用相统一的一体化管理体系。

在传统建筑运维管理系统的基础上，增加了BIM可视化管理平台、物联网、云计算和大数据之后，我们可以将运维管理系统改进成这样的一个架构。系统分为感知层、存储层、模型层、处理层和应用层五层。在项目设计施工阶段形成的建筑信息模型的基础上，将建筑物内各个子系统中感知设备和管理对象通过编码服务收录到建筑信息模型中去，这其中包括各项固定参数，也包括动态监测的各类实时数据。在数据采集这个环节中，对各个子系统的实际需求应当有充分的研究，全面而有效的感知数据是实现对建筑精细化运维的基础。

基于物联网技术的传感网络采集的数据量巨大，如何处理、存储、分析建筑运维过程中所形成的大数据是我们需要解决的关键问题之一。建筑应当具备数据长期有效储存的能力，在海量的数据中进行挖掘、提取有效数据，帮助我们进行决策分析，是我们所说的“智能建筑”向“智慧建筑”转变的关键节点。

在经过数据采集、存储、分析甚至决策之后，与日常管理直接面对面的，首先是系统的可视化管理，然后是重点信息的定点推送，同时也包括各个系统的预判与应急处理。在经过一段时间的数据积累之后，系统可以进行适当的自适应、自管理，形成最优化组合，实现向人们提供舒适、安全、高效的室内环境这个最终目标。

三

应用举例

1 停车管理系统

目前使用比较多的几项功能有车牌识别、反向寻车、停车自助缴费。建筑信息模型完整录入了车库的建筑布局以及车位的精确分布，而物联网则在各个节点布设传感设施，从车辆路径来看，首先是车牌识别，当入口摄像头获取车辆图像和车牌信息后，可以将数据通过网络传输给停车服务管理器。

管理系统根据车辆属性分配车位，内部车辆分配固定车位，临时车辆根据当时的车位使用情况以及车库内车辆的流线来分配最佳车位，这其中还可以通过对车身的识别进行不同大小车辆的停车位分区分配。结合沿途的超声波探测等传感设备，在进行车位分配后，可以通过灯光指引或者更进一步结合导引程序，对车辆进行路线规划及诱导停车。现在不少停车库体量较大的建筑内一般都提供反向寻车服务，通常在电梯厅设有自助寻车设备，如果停车管理系统与手机进行结合，那么在寻车过程中就可以实现路线指引。在手机端还能够进行车位的预约。

2 基于BIM和物联网的大型医院智能可视化管理平台

在这张系统基础架构图上我们可以看到，这是一个以BIM可视化管理平台为核心的架构，将原来各自独立运行维护的子系统集成到了平台上，来进行集中的运行管理和调度。在这个系统构成中，我们必须强调物联网的应用，对于空间、环境、设备运行、能耗等等的管理都有赖于数据的采集，在静态数据与动态数据有机结合的基础上，才有可能实现动态运维监控和智能优化。

可以看到，建筑运维管理系统通过BIM实现了空间管理，可视化空间管理面向“医疗、科研、教学、行政”四个主要业务对象，针对不同管理对象采集不同的信息。然后是设备的运行管理，对于医院建筑来说，不仅仅只涵盖建筑设施设备，在系统具有高度的开放性和包容性的前提下，医疗相关设备也应该与建筑运维进行有机的整合与关联。安全管理和能耗管理也是大型医疗建筑非常关注的问题，尤其在能耗管理这一部分，大量数据的采集、分析，对设备运行方案的优化，物联网大有可为。在这个平台中，传统的安防系统能够与空间管理也进行了结合，更加有针对性也更加全面。

3 城市生命线工程的运维管控

这个案例更多的是想体现“BIM＋物联网”在灾害分析、风险评估、应急管理这几个方面的作用。系统按照城市生命线工程建设和运行信息的采集、传输、分析和应用四个环节展开，分为感知、网络和应用三个层面。其中，感知层主要利用射频识别等感知设备，也就是把传感器安装到生命线工程和邻近建筑物的关键部位，实时获取位置距离、力学性能、运行参数等感知信息。网络层主要依靠各类网络来实现感知信息的安全传输；应用层主要运用云计算、云存储等技术，对获取的感知信息进行整合、共享、分析和处理，通过有效的运行管理模式来对城市应急管理进行科学决策。

系统通过传感设备实时采集工程结构的数据信息，利用网络将获取的信息在建筑信息模型中进行标记并且存储到云计算网络服务器中去，当监控系统发现数据发生异常的时候，通过预先设定的阈值来判断生命线工程的运行状况，超过设定值将会调用服务器中的数据进行健康诊断和安全评估，整合各个相关单位工程的信息，实行分析决策。

四

如何拥抱物联网技术发展

从20世纪80年代到1995年，从1995年到2010年，再从2010年到2019年，每一个十年，信息技术的发展都在以指数曲线加速。据预测，2022年，随着物联网和其他技术的发展，网络上每天产生的数据将达到万亿级。

面对这样的速度和体量，我们能够做的是什么？

1 通路的铺设

在过去，我们通常认为综合布线工程和网络设备到位，就可以满足后续的使用要求，无非就是点位的增减。但是，现在的通路可以说是海陆空三栖并进，不仅仅是架桥里的线，更加需要注重的是无形网络的铺设。对于越来越多的智能化设备，在工作路线上也要有足够的空间。这对设计单位来说是一种挑战，建筑内的设备设施最终都是为人提供服务，怎样在确保人的工作流线以及患者体验不受影响的情况下，让智能设备动起来。更进一步来说，设计还应该为暂时不存在的智能设备预留出通路，在后期可以方便地加载。

2 提高网络信息安全性

由于信息采集的范围越来越广，深度也越来越深，并且设备也通过网络上的信息来调整运行状态或者完成指令，从某些角度来看，这对网络安全、设备安全、信息安全都提出来更高的要求。

3 前沿技术的受益者

目前与BIM和物联网相关的技术，其实已经有很多在工业、医药等行业有应用，但是医院面向的特殊人群决定了医院的容错率很低，在选择的时候通常偏于保守，也是我们经常说的稳定性第一。

与新药新器械的研发应用恰恰相反，出于对安全性和稳定性的考虑，使得医院在建筑运维方面通常不会时代的“弄潮儿”，我们总是选择成熟的、经受过多方考验的设备和技术。但是在信息技术发展速度已经让我们无法预估的情况下，这种求稳的做法显得很不合时宜，如果在系统设计之初就能够有充分的考虑，有足够的技术保障，那么，医院是不是也能够成为前沿技术的受益者？

4 越智能，越独立

智能程度的提高，是不是让我们越来越依赖技术与设备？我记得个人计算机刚刚普及的时候，大人经常说，以后的小孩字都不会写了，回过头来看，我们真的丧失手写字的能力了吗？在这个问题上，我想我们要坚持一个观念，技术的发展是为了让人们的生活更加便利更有质量，智能化程度越高，我们应当越独立于智能设施。

（编辑：奚雅青）

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