0 引言

　　项目全生命周期的管理包括项目决策阶段、项目实施阶段、项目运营维护阶段。其中运营维护阶段所占时间最长、成本整体费用较高，因此就建筑全生命周期的比例而言，运维管理是建筑管理的重中之重^[1]。

　　BIM技术以建筑工程项目的各相关信息数据为基础^[2]，管理三维建筑模型，基于建筑空间信息集成智能化元素在建筑各阶段的信息，结合BIM建筑信息模型与物联网技术，实现对建筑内设备及系统的远程监控与应急指挥调度。BIM技术在智慧建造运维中的应用改变传统运维方式，代表智慧建筑的发展方向^[3,4,5]。本文综合运用BIM可视化和信息集成特点，通过结合Teamcenter全生命周期管理能力及City Maker的3D GIS技术，建立某水厂BIM运维管理系统，实现水厂建筑运维阶段的智能化管理。

　　1 水厂运维管理存在的困难

　　1)水厂建筑功能复杂、设备种类繁多、管线错综复杂，若有损坏须及时发现并修复。水厂建筑内主要包含综合楼、宿舍楼、清水池、加压泵房及配电间、UV消毒间、水处理间、加氯加药间、污泥浓缩池等多种不同功能的建筑，加之不同类型建筑内设备不同、建筑面积庞大，给运维人员在日常巡检过程中带来很大困难。

　　2)信息采集存储困难，精细化管理难度大建筑全生命周期内的设计信息、施工信息、安装信息及运维过程中的日常检测和维护信息，分散保存在各相关责任部门，缺乏信息采集存储的工具^[6]。

　　3)运维数据信息利用不充分，可视化程度低目前在水厂运维管理工作中，运维产生的数据信息并没有被充分利用，从而不能及时掌握设备运行和阀门及管道的使用情况，很难降低意外事故的发生。与此同时，急需快速、便捷、形象、直观的信息浏览方式，从而提高水厂运维管理效率。

　　2 BIM应用于水厂运维的技术架构

　　如图1所示，BIM运维通过物联网设备采集底层现场设备的实时运维数据，再通过网络传输到管理平台层，在平台层三维空间中展现数据、动画、颜色等信息。其中最底层为现场设备层，主要监测各管道系统阀门阀件的压力、温度、湿度等参数。中间层通过物联网、局域以太网、广域网等网络作为桥梁，连接设备层和运维管理平台。顶层平台层是通过Teamcenter软件与City Maker集成所开发的集建筑设备管理、物业设施及资产管理、日常巡检管理、数据存储分析及预警为一体的管理平台，上述系统的运维信息均可通过BIM进行展示或提供入口。

　　图1 运维平台架构 

　　2.1 BIM数据处理和集成

　　1)基于City Maker实现水厂BIM与GIS的融合由于BIM软件支持的空间范围较小，无法承载大范围的地形数据，也不具备分析地理信息的功能，而3D GIS基于空间数据库技术，面向从微观到宏观的海量三维地理空间数据，侧重大范围、宏观的数据管理和可视化分析与应用，因此，利用City Maker平台，有机结合BIM与GIS实现设计、施工等阶段的精细管理与宏观管理^[7]。

　　BIM数据能导出RVT,IFC,DGN,FBX等多种BIM数据格式，City Maker产品可导入FBX数据或IFC格式集成数据^[8]。由于BIM导出的FBX格式数据无法保留坐标属性，所以无法自动分类输出数据，因此需在City Maker Builder中编辑模型数据，包括添加坐标参考信息、模型轻量化处理等。为提高模型加载和显示效率，在City Maker Connect中升级产品框架，在最新平台中重新整合模型和优化工作。

　　2)资产数据库的建立Teamcenter提供全方位的数字化全生命周期管理解决方案，号称制造业产品全生命周期管理(PLM)的领导者^[9]。Teamcenter是单一、开放、面向服务的体系架构，能跨专业、跨项目阶段和计划，实现真正集成化的PLM解决方案^[10]，为此本案例运用Teamcenter实现水厂运维平台的开发。

　　将BIM数据按单个设备的方式进行拆分，对每个设备进行编码，实现一物一码，利用Teamcenter对每个设备建立设备属性、BIM轻量化、巡检管理、设计图纸、用户手册、FM模型资产目录，从而可随时查看各种设备(阀门或泵)基本属性、地理位置、设计图纸、工艺流程等相关信息。

　　2.2 功能开发

　　1)模型浏览如图2所示，利用水厂的BIM模型结合GIS，可实现动画导航、特定场景自动浏览、精确定位。该水厂整体包括综合楼、宿舍楼、清水池、加压泵及配电间、UV消毒间、1号水处理间、机修车库、2号水处理间、加氯加药间、格栅及配水井、泥水处理间、污泥浓缩池(园区附带地下管网、建筑附带室内管网设备)。全景展示可更好地查看水厂的整体布局，清楚直观地看到园区管道、室内管网与建筑结构间的关系。

　　2)属性查询由于水厂地下管道错综复杂，关键数量繁多，因而需要为管理方提供构件属性快速查询功能，以便获取任意构件的相关信息，包含运维中产生的维修维护信息，使管理方在最短时间内获取最多信息^[9]。三维展示端与资产管理平台进行对接后，通过接口获取设备属性、台账、附件资料等信息。对于不同类型的设备展示不同的属性维护信息，并按照系统类型分类查看系统设备。

　　图2 水厂整体布局  

　　3)资产管理本项目开发功能可对相关区域不同系统按照相关设备类型统计展示设备资产信息。点击设备列表某条记录，界面下方会展示资产管理平台中的设备属性及相关附件。双击某条记录，进入设备所在位置后会进行高亮闪烁展示。

　　4)巡检功能根据日常设备运维规范，设定巡检线路，可随时展示巡检线路内的设备运行情况，随时监测设备运行参数。

　　5)设备状态的监控实时监控设备的运行状态，包括设备开关状态及运行参数，通过符号化的形式展示设备所在位置，绿色对应正常设备、红色对应报警设备。结合水厂工艺流程，模拟不同工艺状态下的设备、阀门开关状态，并模拟与巡视相关的水处理过程，行进中动态展示工艺流程设备状态。

　　6)工艺流程进入工艺流程功能项，系统按一定时间周期，根据特定工艺流程步骤，自动展示相关区域对应设备的开(绿色)、关(灰色)状态，并可进行如下动态刷新:(1)流程1正常生产情况下，初始显示相应设备的开、关状态;(2)流程2当满足相关条件时(如相关区域液位高于设定值或满足时间轮询)开始变换流程，同时设备状态按操作步骤周期交替进行动态刷新。

　　3 结语

　　水厂建筑因功能复杂、设备种类繁多、管线错综复杂，使运维过程中存在日常巡检困难、设备状态监测难、数据信息存储难等问题。基于研究发现，BIM技术结合Teamcenter及City Maker信息技术，建立水厂运维平台，可实现模型浏览、属性查询、设备状态监控、日常巡检功能及工艺流程展示的集成，从而解决水厂建筑日常运维存在的诸多问题。由此可见，在运维管理过程中采用BIM技术，可实现信息共享和充分利用，还可精确掌握设施的实时运行状态，对提高运维管理信息化水平、降低成本、提高效率、提升企业竞争力具有深远影响。