南京戎光基于大數(shù)據(jù)的 bim運(yùn)維管理系統(tǒng)

南京戎光軟件科技有限公司的前身是全軍國防工程智能化技術(shù)研究中心軟件部，中心由總參批準(zhǔn)成立，是全軍專業(yè)從事指揮防護(hù)工程及其它防護(hù)工程智能化監(jiān)視、控制和信息化管理系統(tǒng)研究、開發(fā)的單位。曾獲得高水平研究成果十多項(xiàng)，其中獲國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)3項(xiàng)，三等獎(jiǎng)8項(xiàng)，國家6項(xiàng)，軟件著作權(quán)多個(gè)。

原單位的成員構(gòu)成了戎光最早的骨干力量，戎光取字“戎”，也寓意不忘老單位的傳統(tǒng)。公司隊(duì)伍在原基礎(chǔ)上不斷發(fā)展壯大，目前已擁有一批長期專業(yè)從事軟件研發(fā)的專業(yè)人才，具有豐富的項(xiàng)目開發(fā)與實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，通過這幾年的研發(fā)和項(xiàng)目實(shí)施，逐漸形成BIM技術(shù)為特色，輔助以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、二維碼、VR等其他技術(shù)應(yīng)用，開發(fā)出了比如基于BIM的智能建筑運(yùn)維平臺(tái)，BIM云服務(wù)平臺(tái)等成體系的產(chǎn)品和解決方案。

通過對(duì)傳統(tǒng)模塊化數(shù)據(jù)中心、BIM應(yīng)用等內(nèi)容的討論，分析探討BIM技術(shù)在數(shù)據(jù)中心建設(shè)項(xiàng)目中的優(yōu)勢(shì)。以某數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目為例，論證基于BIM技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)中心精細(xì)化管理的必要性。

1 BIM在數(shù)據(jù)中心建設(shè)行業(yè)中的應(yīng)用

1.1 傳統(tǒng)模塊化數(shù)據(jù)中心建設(shè)行業(yè)特點(diǎn)

1)   一體化分布式部署：批量復(fù)制、按需擴(kuò)展、三房歸一

       將UPS&電池房+空調(diào)房+IT機(jī)房三房合一，形成新型IT機(jī)房，在建設(shè)過程中提出標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、接口統(tǒng)一的新要求。機(jī)房建設(shè)從整體建設(shè)改為模塊級(jí)建設(shè)之后，由20個(gè)模塊構(gòu)成的數(shù)據(jù)中心在下單后13周后便實(shí)現(xiàn)交付使用，快速的IDC部署能力逐步適應(yīng)了建筑信息化的發(fā)展。

2)   模塊與土建：一次規(guī)劃、分期投資、快速部署

       數(shù)據(jù)中心在建設(shè)過程中采用了土建與IT分離、主體與水電同步建設(shè)、各模塊按需部署的方式。各模塊組件在采用標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的基礎(chǔ)上預(yù)留接口，可以滿足快速生產(chǎn)、快速發(fā)貨、快速組裝的要求，大幅度提高ROI，Capex有效降低10%。

3)   模塊內(nèi)部件與通道結(jié)構(gòu)件：靈活應(yīng)對(duì)未來變化

一般來講，數(shù)據(jù)中心的生命周期為10-15年，服務(wù)器的生命周期為3-5年，隨著服務(wù)器配置的改變，對(duì)微模塊采用調(diào)整內(nèi)部供配電與制冷配比的方法，提升微模塊使用的靈活性和可用性。

4)   密封通道+冷凍水行級(jí)空調(diào)：降低PUE至1.5

密封通道的設(shè)計(jì)可以有效隔離冷熱氣流，實(shí)現(xiàn)行級(jí)空調(diào)就近制冷、就近轉(zhuǎn)移熱量、迅速局部熱點(diǎn)的功能，從而大大提高制冷效率。通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，PUE可降低至1.5，OPEX降低了35%-40%。

5)   智能管理架構(gòu)：單模塊監(jiān)控與集群監(jiān)控可提高運(yùn)維效率

在每個(gè)微模塊上部署一個(gè)觸摸屏，并與交換機(jī)進(jìn)行連接，從而共同負(fù)責(zé)該模塊的監(jiān)控管理。在此基礎(chǔ)上，連接北向SNMP接口，采用基于微模塊的集群管理，使得界面的清晰度得到保障，進(jìn)而提高運(yùn)維效率。

1.2 BIM在各階段的應(yīng)用

1)   協(xié)同設(shè)計(jì)階段

數(shù)據(jù)中心建設(shè)過程中普遍存在參與方專業(yè)不同、辦公地點(diǎn)分散、溝通效率低以及圖紙更新不及時(shí)等現(xiàn)象。采用BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)師可將模型上傳至協(xié)同管理平臺(tái)，各方基于同一模型進(jìn)行交流，提交表更模型，從而保證模型統(tǒng)一性；業(yè)主方可通過平臺(tái)進(jìn)行監(jiān)控、瀏覽、批注、變更或發(fā)布任務(wù)等；各參與方可隨時(shí)隨地通過PC或移動(dòng)端查看圖紙和模型，減少了數(shù)據(jù)損失和溝通成本，大大提高了非專業(yè)人士的參與度。

2)   設(shè)計(jì)優(yōu)化階段

為充分滿足機(jī)房環(huán)境條件的要求，初設(shè)階段采用精密空調(diào)機(jī)，其獨(dú)具送風(fēng)量大、換氣次數(shù)高（30～60次/t）、可以使機(jī)房內(nèi)形成整體氣流循環(huán)、所有的設(shè)備冷卻均衡等優(yōu)點(diǎn)，這些是普通空調(diào)所不具備的。

但精密系統(tǒng)管徑較大（主管道DN150~DN250），會(huì)使走廊空間緊張，此時(shí)則可采用地板下走管方案（見圖1），設(shè)計(jì)過程中與土建裝修進(jìn)行積極的溝通協(xié)同，預(yù)留足夠的地板空間。各專業(yè)在設(shè)計(jì)過程中通過三維模型進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)、驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了信息無損交流，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決，以得到設(shè)計(jì)方案。

圖1 地下走管方案示例

3)   出圖

通過前期準(zhǔn)備以及二維模型統(tǒng)一表達(dá)，實(shí)現(xiàn)了三維立體模型與二維平面圖紙的相互轉(zhuǎn)化。各工藝管線、機(jī)房設(shè)備平面圖以及相關(guān)節(jié)點(diǎn)圖、機(jī)電安裝土建預(yù)留和預(yù)埋條件要求圖、管線密集部位管線布置詳圖，均可生成相應(yīng)圖紙；模型變更剖面圖、大樣圖均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)更新，大幅度提高工作效率。

2 BIM在數(shù)據(jù)中心建設(shè)行業(yè)的優(yōu)勢(shì)

通過BIM技術(shù)在綜合數(shù)字環(huán)境中對(duì)信息進(jìn)行持續(xù)更新，可實(shí)時(shí)訪問信息數(shù)據(jù)，方便各參與方及時(shí)地了解項(xiàng)目。數(shù)據(jù)中心在設(shè)計(jì)、施工和管理過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能夠加快決策進(jìn)度、提高決策質(zhì)量，起到提高質(zhì)量、增加收益的效果。

2.1 快速算量，精度提升

       建立BIM數(shù)據(jù)庫之后，與5D數(shù)據(jù)庫進(jìn)行關(guān)聯(lián)，可提高工程量計(jì)算的準(zhǔn)確性性，保證施工預(yù)算的精度與效率。BIM數(shù)據(jù)庫達(dá)到構(gòu)件級(jí)的數(shù)據(jù)粒度，通過提供滿足項(xiàng)目各參與方所需的數(shù)據(jù)，可以有效地提高施工管理效率。

2.2 虛擬施工，有效協(xié)同

在三維可視化的基礎(chǔ)上添加時(shí)間維度，通過模擬施工實(shí)現(xiàn)施工計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)度的直觀對(duì)比。通過有效協(xié)同，便于各參與方充分了解項(xiàng)目的整體情況。BIM技術(shù)結(jié)合施工方案模擬、視頻監(jiān)測(cè)，可降低施工過程中的返工率和整改率，避免安全隱患，保證建筑質(zhì)量。

2.3 碰撞檢查，減少返工

在設(shè)計(jì)階段利用BIM技術(shù)進(jìn)行三維可視化設(shè)計(jì)，通過碰撞檢查完成對(duì)工程設(shè)計(jì)方案、凈空設(shè)計(jì)方案、管線排布方案的優(yōu)化（見圖2），利用優(yōu)化后的方案進(jìn)行施工交底，減少了施工階段的錯(cuò)誤，降低了返工可能性，在避免損失的同時(shí)有效提高了施工質(zhì)量以及與業(yè)主溝通的效率。

圖2 碰撞檢測(cè)示例圖

2.4 沖突調(diào)用，決策支持

BIM數(shù)據(jù)庫中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可供各管理部門進(jìn)行協(xié)同共享，數(shù)據(jù)的可計(jì)量性為工程提供了數(shù)據(jù)支持。按照構(gòu)件類型、時(shí)空維度等對(duì)工程量信息進(jìn)行匯總、拆分、分析對(duì)比，通過保證工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性，為決策者提供工程造價(jià)項(xiàng)目群及進(jìn)度款管理決策依據(jù)。

3 BIM在數(shù)據(jù)中心建設(shè)行業(yè)中的應(yīng)用案例

3.1工程概況

某數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目包括機(jī)房封閉冷通道系統(tǒng)、封閉冷通道組件、消防組件、末端配電組件、冷通道輔件與制冷系統(tǒng)的行級(jí)精密空調(diào)、行政空調(diào)及ATS配電柜、市電配電柜、UPS輸入/輸出柜、UPS、電池、精密配電柜及布線列頭柜等設(shè)備組件。

3.2 應(yīng)用BIM技術(shù)的必要性

BIM模型可以與節(jié)能設(shè)計(jì)、能效測(cè)評(píng)、日照分析、采光分析、暖通負(fù)荷、通風(fēng)模擬及噪聲分析等軟件相關(guān)聯(lián)，利用模型共享技術(shù)、國內(nèi)主流施工圖設(shè)計(jì)圖檔，創(chuàng)建綠色建筑BIM模型，實(shí)現(xiàn)一模多算。通過GBXML接口輸出給其他建筑分析軟件，實(shí)現(xiàn)信息模型廣泛的復(fù)用價(jià)值。

1)   自然采光模擬

分析相關(guān)設(shè)計(jì)方案的室內(nèi)自然采光效果，通過調(diào)整建筑布局、飾面材料、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的可見光透射比等，改善室內(nèi)自然采光效果，調(diào)整室內(nèi)布局布置等。

2)   室內(nèi)自然通風(fēng)模擬

對(duì)不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析，在改善室內(nèi)流場(chǎng)分布情況的同時(shí)調(diào)整通風(fēng)口位置、尺寸、布局等，對(duì)室內(nèi)氣流進(jìn)行引導(dǎo)，組織有效的通風(fēng)換氣（見圖3）。

圖3 室內(nèi)自然通風(fēng)模擬示例

3)   建筑初步能耗分析

使用BIM模型進(jìn)行建筑初步能耗分析，對(duì)后期運(yùn)維管理提前做出預(yù)判與調(diào)整。

3.3 基于BIM的VR運(yùn)維管理的應(yīng)用

基于VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)維管理系統(tǒng)是一種以虛擬模型表征設(shè)備實(shí)體、以辨識(shí)度高的符號(hào)表征抽象數(shù)據(jù)，遵循人機(jī)交互規(guī)律、界面友好、操作便捷的管理系統(tǒng)。其直觀形象的特性減輕了管理人員的認(rèn)知負(fù)荷，使其將更多的注意力集中到問題區(qū)域，提高管理效率。

1)   基于VR的運(yùn)維管理系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)數(shù)據(jù)中心各項(xiàng)管理內(nèi)容的特點(diǎn)，本系統(tǒng)可分為門禁系統(tǒng)、設(shè)備檢測(cè)、環(huán)境檢測(cè)、消防檢測(cè)。設(shè)備檢測(cè)包括UPS、補(bǔ)燃機(jī)、配電柜和燃發(fā)機(jī)（見圖4）。環(huán)境檢測(cè)包括溫濕度、冷水機(jī)和空調(diào)。架構(gòu)設(shè)計(jì)以簡潔、縮短用戶查找命令時(shí)間為原則。

圖4 基于VR的運(yùn)維管理系統(tǒng)框架圖

2)   基于VR的運(yùn)維管理系統(tǒng)可視化設(shè)計(jì)

為使用戶從繁雜的數(shù)據(jù)中迅速找到特征數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)通過對(duì)抽象數(shù)據(jù)具象進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)可視化。設(shè)計(jì)過程從兩個(gè)維度進(jìn)行考量，一方面是對(duì)具象物高度的文化認(rèn)同，另一方面是保證具象物在大場(chǎng)景的辨識(shí)度。如門禁系統(tǒng)以旋轉(zhuǎn)的人物表征不同數(shù)據(jù)單元內(nèi)的活動(dòng)人員，UPS管理模塊中分別以半圓儀表盤及活動(dòng)的指針表征電壓及電流；環(huán)境監(jiān)測(cè)下的溫/濕度管理模塊利用人對(duì)于顏色的突出感知力，將溫/濕度進(jìn)行顏色區(qū)分，紅色示意過熱，藍(lán)色示意過冷，使數(shù)據(jù)直觀形象。 

3)   交互界面的實(shí)現(xiàn)

在運(yùn)維管理系統(tǒng)中，交互是解決各個(gè)管理模塊的手段。本系統(tǒng)在交互界面的基礎(chǔ)上對(duì)各個(gè)控制模塊進(jìn)行事件，這些事件只在外部進(jìn)行配置，然后關(guān)聯(lián)各自場(chǎng)景，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)管理模塊的調(diào)用。其中不同按鈕事件相互排斥，對(duì)響應(yīng)場(chǎng)景有著明確的關(guān)聯(lián)。以消防聯(lián)動(dòng)為例，“消防監(jiān)測(cè)”按鈕按下的同時(shí)發(fā)出事件，銷毀其他各項(xiàng)響應(yīng)場(chǎng)景，消防場(chǎng)景演示某處火情，觸發(fā)報(bào)警及滅火裝置完成一系列演示。

4 結(jié)束語

BIM 是數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理急需掌握的技術(shù)。在現(xiàn)階段，數(shù)據(jù)中心建設(shè)中應(yīng)用BIM技術(shù)較少，存在較多的不足和缺陷。但隨著BIM技術(shù)在數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目中的逐步應(yīng)用，兩者的結(jié)合將逐步趨于完善。