随着经济的快速发展和城市化进程的全面推进，地下空间的开发及利用已成为解决“城市综合症”和城市可持续发展的重要途径。地下空间运维涉及轨道、人防、建筑、防灾等多个专业和行业，是一个跨专业跨行业的全新领域，其运维阶段是项目生命周期管理中最为复杂的部分，涉及内容众多、信息数据繁杂、周期跨度大。我国城市地下空间开发利用管理尚处于起步阶段，地下空间管理运维大多处于传统模式，运维管理水平有待提高。建筑信息化模型(BIM)具有可视化、模拟性、协调性和优化性等特点，其集成大量可共享项目信息，能够为地下空间运维提供数据支撑，将其应用于地下空间的运维管理，不仅有助于降低管理运维成本，还能降低地下空间的运维管理难度，提升城市地下空间运维效益。

地下空间作为重要的可持续发展资源是城市的地下“生命线”，其运营状况关系着地下空间项目价值的实现，对城市整体运营效果也有一定影响。综合各类城市地下空间类型及实际运营管理业务需求分析，此类项目运营中主要包含以下功能模块：

一是物业设施管理功能。物业设施管理为其余功能模块提供基础数据，也是地下空间项目正常运营的基础，各项功能模块几乎都需要物业设施管理数据信息的帮助。空间设施管理和附属设备管理是物业设施管理功能的组成部分，空间设施管理主要承担着建筑内部装修以及建筑结构构件、建筑组成部分等建筑主体设施的日常监督、维护等管理功能，附属设备管理则是对浪涌保护器、保护接地设备、雷电感应设备、防雷装置等建筑原有附属机电设备进行维护保养和日常运行管理。

二是设备维护管理功能。该功能模块主要对地下空间日常运营中常用的各类设备进行维护、监控和管理，包括供电系统、通风系统、给排水系统、电梯系统、空调系统等重要基础系统设备运行状态的分析监控与维修保养，以及设备卡、设备台账的建立与管理。除此之外，该功能模块在扩展后还能够完成对地下空间内环境因素的监控，比如空气质量、烟雾浓度、水位、湿度、温度、人流密集程度等，通过对环境因素数据的实时采集分析，判断地下空间运行环境是否存在异常。

三是资料管理功能。该模块对涉及地下空间项目的所有纸质和电子文件的建筑资料进行保存、记录、更新等，为后期项目设备运营、资产管理、应急处置等功能提供必要的资料信息查询和检索支持，资料管理范围既包括对项目图纸等原始资料的长期保存，也包括对设备维护、原始资料改动等资料变动情况进行历史更新记录。

四是应急管理功能。主要针对地下空间运维中火灾风险、自然灾害风险、安防风险、管线或设备故障引发的灾害风险、拥堵踩踏等公共环境风险等各类风险的进行监控、预防、报警及应急处置。包括应急预案制定、灾害模拟演练、灾害风险监控识别、灾害异常报警、应急预案响应、应急设备状态监控和联动响应等，减小风险发生几率，确保风险灾害发生时应急预案能够准确响应和快速处置，将突发事件损失降至最低。城市地下空间类型不同，其运维管理系统功能需求的侧重点也不尽相同，比如地下交通空间运维中对设备维修、设施管理、资产管理等功能比较侧重，而应急管理、安全监控等功能则对于地下商业空间运营则更加重要。因此，需要提前明确地下空间的运维功能需求，构建适合其类型特点的功能完备的运营管理系统。

城市地下空间空间结构复杂，隐蔽工程众多，空间内人流、环境等因素多变，一系列因素使得城市地下空间的运维工作面临巨大的难度挑战，成为一项难度极高的跨专业、跨领域综合性工作。因此，在地下空间环境内的实现设施管理、设备维护、资料管理、应急管理等常规运维功能，使其处于最佳运行状态绝非易事，尤其在传统运维方式下更难以实现。因此，在地下空间运维系统中引入BIM技术，构建全新的运维系统势在必行。在城市地下空间运维管理中引入BIM技术，基于BIM技术构建集成地下空间数据、设备管理、应急管理等多种功能于一体的管理系统，能够有效提高城市地下空间的运维管理水平，也是城市地下空间运维阶段利用BIM技术的主要方式。引入BIM的运维管理系统主要由用户层、业务层、数据库层、信息模型层四层结构组成(如图1所示)，信息模型层是BIM运维管理系统的基础，位于系统的最底层，由项目所有的资产信息、设备信息、业务信息、BIM模型等原始数据资料组成，为系统功能的实现提供数据支撑。数据库层包含了BIM数据库、监控数据库、业务数据库等各类子数据库，子数据库采集信息模型层中相应的原始信息，在将其转换成系统可用模式后进行存储，确保原始模型信息能够被系统正常共享使用。业务层由基于用户需求的各类功能模块如资产管理模块、应急管理模块等组成，业务层面向用户需求对数据库数据进行整合、挖掘、管理、应用，使系统的各类管理功能得以实现。用户层是运维系统面向用户的使用界面或工具，一般为客户端软件、Web服务器等。

BIM运维管理系统是地下空间各类运维功能实现的系统平台，借助该系统，实现BIM技术向地下空间各类运维管理领域的扩展应用，城市地下空间管理从而以可视化数字模型为载体，实现对地下空间运维管理功能设计，通过同步记录建筑空间的各种相关模型信息，使管理人员可以实时、准确、全面地获悉管理对象的空间及性能，并对地下空间的操作、维护、管理等内容进行分析和决策，帮助地下空间运营成本、收益达到最优。

空间管理的目的是通过空间高效利用和空间浪费的减少，为用户创造舒适的工作生活环境。首先，在BIM技术应用条件下，可以实现对建筑空间的可视化三维管理，用模拟仿真的方式，实现建筑空间的空间尺寸、形状、运维状态的仿真，在集成的信息的可视化状态下，清晰地表达出建筑空间的任意状态。因此，通过BIM分析模拟可以检验地下空间的运维空间设计、分配和布局是否符合建筑运维标准，据此修改相关空间运维参数或者实施运维空间改造计划，以提高其空间性能。其次，通过BIM可以实现对地下空间从室外到室内、从地上到地下的三维全景浏览，方便对空间内外建筑物及物业设施的状况和布局情况进行直接观察，及时对异常情况进行分析调整和维修保养，使地下空间的空间利用和各项建筑设施始终处于最佳状态。再次，特别是在地下空间设施密集区域及隐蔽工程的运维管理中，BIM技术的三维可视化优势所发挥的作用更加明显，管理人员借助BIM三维模型既全面直观地掌握了隐蔽和高密集等分布复杂、维护难度大的工程设施信息，又对其运行状态进行可视化检查，甚至能够对维修过程进行可视模拟。管理人员从而在BIM模型信息的协助下及时发现、分析和锁定设施故障位置和故障类型，对故障点给予快速精准的排除维护，为之前维修难度大、管理效率低的设施运维管理带来极大的便利。综上，BIM不仅可以协助合理分配地下建筑使用空间、处理空间变更调整，而且可以有效管理建筑设施，确保空间使用和建筑设施资源的最大利用率。

利用BIM技术将地下空间设备基础信息、状态信息、维保信息等与BIM模型有机结合，对日常设备进行定位、监控、保养、维修等管理，并进一步与物联网等网络技术相结合实现不同功能设备系统间的信息共享与协作。首先，设备信息管理。在运维BIM模型中，通过对设备信息集成，运用对BIM模型中的设备进行操作可以快速查询设备的所有信息，如生产厂商、使用寿命期限、联系方式、运行维护情况以及设备所在位置等，并且只需要在BIM图形界面中录入信息就能完成对设备信息的更新，是以往复杂的信息管理工作得到较大简化，有效提高了设备信息的使用、管理和更新效率。其次，设备维护管理。通过BIM技术建立设备之间的关联关系，把原来独立运行的各设备信息汇总到统一平台进行管理和控制，对重要设备进行远程控制。当某个设备发生故障后自动启动报修功能，快速定位到跟它有连接关系构件的位置信息，同时在线完成报修单填写、任务指派、维修信息反馈等整套任务流转，并将维修记录自动存档。借助BIM模型管理人员还可以设定和随时查看设备维护计划，并在维护时间节点将收到设备保养报警提醒，通过对设备运行周期的预警管理，可以有效地防止事故的发生。再次，设备运行监控。在BIM模型中，系统提供每个类别设备设施的模型，用户点击BIM模型上的设备标识，系统即弹出当前该设备的名称、编号、性能、工作状态等属性信息供用户查看，能够较为直观、清晰的了解其工作运行情况。通过将设备监测/监控仪表与BIM可视化系统关联，展示设备相关仪器、仪表及控制系统实时运行数据，实时监测各设备系统(暖通/空调、给排水、电梯等)的运行状况，对设备故障进行快速定位与故障原因正向、逆向快速排查，并能够实现设备与管道等建筑设施联动运行的二维与三维实体效果。最后，管理人员培训。一方面将BIM技术应用于管理人员考核，运用BIM模型可以清晰地考核出管理人员对地下空间的空间分布、设施布局、设备位置、设备参数、故障定位等常用信息了解和判断的熟练、准确程度，评估管理人员的日常工作；另一方面，将运用BIM可视模型对管理人员进行岗位培训，受训人员能够对地下空间及管理对象产生3D立体感受，从而加深其对工作区域和工作任务的熟悉程度，可以加快培训进程。综上，依托于BIM模型实现了设备维护维修、日常保养、故障病例等全生命周期的管理，并且通过运维系统内部子系统的对接实现了一体化管理，是BIM技术与移动互联网、物联网、大数据等高科技综合应用的结果，为业主更好地进行运维管理提供良好条件。

通过安装具有传感功能的能源监测仪表，可实现建筑能耗数据的实时采集、传输、初步分析、定时定点上传等基本功能，并具有较强的扩展性。传感器与BIM数据库相连接，将采集的能耗数据传输至BIM数据库，管理人员利用能耗分析模型对能耗数据进行汇总和多维度分析，比如设备耗能排名、能源消耗分析等，并将生成的数据图表、统计报表等资料与BIM模型相结合，方便管理人员通过BIM模型精准获取地下空间各空间区域及各建筑设施关联设备的耗能情况。通过能源分析基于地下空间运营整体角度监视供能设备、管线及末端用能设备的能源使用情况，综合分析和显示地下空间整体和区域能效状况，考核区域及建筑整体能耗是否达标，及时发现损耗漏洞，对超标能源使用情况进行警告或标识，并快速找到损坏的设备或问题设施位置，及时维护地下空间内各功能系统正常运行。此外，借助BIM可视模型与传感器相结合的方式，还能实现对地下空间内不同区域室内温湿度、氧气浓度、有害气体、人流状态等环境状态数据的远程监测，并将环境监控数据通过颜色视图的方式绘制图像，如实时温度云图，达到温度分布细节整体把握、热点区域一览无余的效果，配合地下空间节能运行管理，并对环境异常情况进行报警，确保运维管理有的放矢。综上，地下空间日常能源管理和环境监控在BIM与物联网技术联合使用下更加便捷高效。

传统运维模式下建筑信息很难从施工完整顺利交接至运营阶段，导致运营初期依然需要花费大量精力对地下空间资产信息进行人工录入，使后期资产管理数据中的录入错误较多。将所有地下空间建筑信息无缝集成到单一来源BIM模型中，当作可访问的封闭包提供给运营管理方，运营管理方在资产管理系统中将BIM模型所含建筑信息整体导入，既减小了资产系统数据初始化阶段的工作量，又能保证原始资产信息的完整性、可靠性。地下空间项目管理周期漫长、设施设备信息量巨大，传统资产管理方式下调取查阅资产资料信息需要耗费大量时间和精力，而且传统的资产管理系统本身无法准确定位资产位置，不利于突发事件时对问题资产情况的及时掌握，也增加了资产日常维护的时间成本。将射频识别技术与BIM模型相结合，借助资产设施RFID电子标签，可以精准定位资产在地下空间中的位置，并在BIM模型中对资产相关参数及位置信息给予对应显示，实现了资产管理可视化，可在地下空间三维场景中直接查询并精确定位设备设施，点击BIM模型，位置、外观、型号、系统应用、容量、端口使用等设备信息便即时精准呈现。资产巡检工作是传统物业资产管理中的一项难题，运用空间BIM模型可以对空间区域进行划分，并将各区域内的资产统计信息输入BIM数据库，然后基于地理信息系统(GIS)和三维BIM模型，为用户规划出最优巡检路线，并利用3D效果进行展示。巡检人员通过手机在对张贴在巡检点上的条码进行扫描后便可录入其所读取的资产数据，当资产位置信息与巡检区域不符时，巡检人员将即时收到报警提示，资产管理系统也会快速锁定问题资产位置，并显示其各项信息。

相对于更加侧重灾害救援和应急响应的传统突发事件处理，而BIM技术的运维管理对包括预防、预警、救援等相应应急管理功能都非常强，对城市地下空间突发事件的管理能力更加全面综合。在灾害发生前，将灾害分析模拟软件与BIM综合运用，通过对灾害发生过程的可视化模拟，可以更加简捷透彻地分析出灾害发生原因，以及清晰地看到灾害发生过程中的危害，从而使制定的灾害预防措施、灾害应急预案、人员疏散方案等更加有效和更具针对性。BIM模型在灾害发生后能够清晰呈现出紧急状况点的位置等完整信息，甚至显示出到达紧急状况点的最合理路线。比如遇到消防事件，着火信息经由喷淋感应器感应被传至BIM运维管理系统，BIM模型立即定位显示着火区域三维信息，并自动触发消防警报，控制中心通过显示的三维信息可及时掌握险情区域设备和周边环境情况，以迅速合理的做出灾情处置决策。总之，BIM可视化应急管理将分类复杂且管理难度极大的地下空间综合安全管理进行“可视化、集成化、智能化”的管理，有助于地下空间安全管理实现精准定位、定时处置、高效处置的目标。

BIM技术在城市地下空间运维阶段的综合运用，使分散的数据与系统实现集成化管理，管理人员获取到的信息都经过了BIM模型的有机组织，有效改善了运维阶段信息管理质量与效率，在设备定位、故障排查、环境及安全管理等方面强化了低下空间运维功能，使整体运维管理工作更加高效便捷。BIM技术为地下空间运维阶段的信息管理、分析决策提供了有力的技术支持，可以预见在未来与更多先进技术和设备的融合下，城市地下空间运维管理中的BIM技术将创造出更大的价值。