BIM在医院建筑运维中经常遇到的问题

[导读]目前医院后勤管理主要依靠外包团队，人员变动频繁，水平参差不齐。同时，已有的楼宇自动系统（BA）、资产管理系统等现有运维管理信息系统相对独立，水平参差不齐，结构相差较大，且缺乏与建筑本体信息集成。

目前医院后勤管理主要依靠外包团队，人员变动频繁，水平参差不齐。同时，已有的楼宇自动系统（BA）、资产管理系统等现有运维管理信息系统相对独立，水平参差不齐，结构相差较大，且缺乏与建筑本体信息集成。传统的运维管理主要以出现问题、应急处理的被动模式为主，影响大、不经济，已难以满足现代化医疗需求。因此，不少研究者和医院管理者已在不断探索基于BIM、物联网和人工智能等信息技术的可视化、主动式运维管理方法。

在政府和行业推动下，建筑信息模型（BIM）已成为建筑数字化描述的标准，在设计、施工等阶段广泛应用。但运维阶段的BIM技术应用案例仍较少，技术尚不成熟，其价值仍有待挖掘。国内文献报道的研究内容主要集中在整合人员设施、对建筑空间进行维护管理、建筑安全等。国外关于BIM运维的研究相对较多，然而其研究对象仍有限地集中于基于模型的设备管理和能耗监控。在建设信息模型向运维模型无损转化、BIM与BA等动态异构数据集成、基于BIM的可视化运维管理体系以及基于全生命期信息的主动式运维方法等难点问题方面仍缺乏深入研究和应用验证。

BIM运维关键技术

面向运维的BIM建模

建造阶段创建的BIM模型包括建筑、结构、给排水、通风空调、电力系统、电梯、视频监控、精装饰、医用气体、污水处理等各专业的模型，各专业的建模深度参考《建筑信息模型施工应用标准》。为支持BIM模型能够在运维中使用，还需在此基础上添加空间分配、设备运维需求、BA点位等信息，最终形成BIM运维模型。

BIM可结构化描述建筑全生命期信息，对建造、运维均有较大价值，但不同阶段应用需求不一样，BIM的建模要求和信息完整性也具有差别。目前BIM标准的要求和实际建模的成果对运维需求考虑仍较少，因此建造BIM向运维BIM的转换仍是一个基础性的问题，也是影响BIM在运维中应用的核心问题，需要通过建立面向运维的BIM建模和应用标准，来规范BIM建模和应用需求。

跨阶段的BIM转换流程

不同的阶段由于使用需求不同，BIM模型的组织形式和信息内容均有差别。譬如，设计阶段，为支持机电系统的性能分析，需要分系统进行模型存储；施工阶段，为支持多专业的协调，需要将同一楼层全专业模型集中存储进行碰撞检测；而运维阶段，既需要通过查看某一区域全专业模型了解管线排布，辅助维修，又需要应用单系统模型进行逻辑结构分析与查看，因此需要通过拆分和重组将既有BIM模型转化为运维所需的BIM模型。

转换后包括机电系统逻辑结构的楼层BIM模型

跨系统的异构信息集成方法

在新楼建设过程中，明确要求相关系统供应商提供运维系统可以使用的数据接口。通过 BIM中监测对象与BA中获取的监测数据匹配，实现对监测数据的采集、传输和显示。目前已实现医院资产管理系统、楼宇自动化系统、视频监控系统、能耗分项计量、报修服务系统、客流车流监控系统、医疗气体监控等运维信息系统与BIM的深度融合。

运维信息系统与BIM集成接口形式

基于BIM的集成化运维管理技术

基于虚拟现实技术将三维可视化模型与实时运维数据动态整合，实现报修服务、设备监测、视频监控和BIM系统的集成，支持高度真实的运营管理体验，提高运维管理和应急决策效率。护士、患者等用户通过手机微信报修，并快速录入报修位置和问题描述，譬如A房间空调制冷效果不佳；接着后勤服务中心应用BIM运维平台接收到报修问题，在BIM中定位到A房间，并可定位到A房间空调风口对应的上游空调箱C；然后，调取该空调箱C的BA监测数据，查看其出风温度、过滤网压差等信息，分析是否有异常情况，并可以调取空调箱C附近的视频监控画面了解现场情况；如果发现该空调箱C有异常情况，将报修信息、空调箱C位置、动态监测数据和异常情况发送给维修班组管理，从而提高维修效率，减少维修班组多次往返的时间。

基于BIM的机电系统运行机理和状态展现

空调箱运行状态监控与管理

基于人工智能的主动式运维管理技术

基于建筑静态和动态数据，引入多种数据挖掘和机器学习算法，对医院建筑的运行监测数据进行多维度的统计分析，以得到海量监测数据背后的深层次的规律性信息和异常情况，通过形象的展示，辅助管理优化，达到节约能耗、辅助设备可靠运行的目标，辅助绿色医院的建设。譬如，基于BIM实现对水、电、煤等能耗的可视化管理，查看每条回路所控制的区域和设备，分析各个空间的用能情况；基于异常点分析算法获取用能异常行为和回路，辅助节能管理；基于报警报修数据，自动生成设备维保计划，实现有针对性的预防式维保。

基于异常点分析算法的能耗异常分析

基于BIM的智慧运维管理系统

由上海建工四建集团自主研发的基于BIM的医院建筑智慧运维系统（简称BIM运维系统），包括建筑大数据中心和运维管理桌面管理端、网页端、智能移动端等多个终端，为不同层级的医院管理者和参与者提供最合适的用户体验。BIM运维系统包括医院建筑空间布局、机电系统逻辑结构和运行机理、视频监控和安防报警布置、报修报警定位等功能，使医院管理者、运维人员等最终用户能够直观地了解建筑实时运行状态，达到可视化、集成化运维管理。

桌面管理端为医院运维应急指挥中心提供最全面的数据展示和最精彩的模型呈现。采用先进的实时渲染引擎，实现了逼真的建筑信息模型展示和流畅易用的模型浏览与漫游交互。网页端为一线运维工作人员主要工作界面，使用B/S架构使系统可以随处访问。手机移动端使用HTML5技术开发，利用被广泛使用的微信平台，让每个人通过自己的手机访问智慧运维管理平台。平板移动端是运维工作人员的便携工作环境，在iPad平台上基于先进的实时渲染引擎技术开发，实现美观高效的模型和数据展示，让BIM运维系统走出机房。

桌面管理端主页面

移动端主页面

应用验证

本研究在上海市某医院的新建综合楼（简称新大楼）中进行了应用示范。新大楼位于陆家嘴地区，总建筑面积为83161.97㎡，地上24层、地下2层，主要服务于重大保障和高端医疗，设置床位500张。从建造阶段开始，院方和施工方已开始筹划将BIM技术大规模应用到医院建筑运维阶段，联合总承包单位开发了BIM运维系统，要求视频监控系统、BA系统、医用气体监控系统、污水处理监控系统、机房环控系统、人脸识别系统等运维信息系统预留接口，支持将海量异构的建筑静态和动态信息整合在一起，形成建筑全生命期大数据。引入BIM、物联网、人工智能、人脸识别等实现三维可视化、集成化空间运维、报修服务管理、安防管理，以及主动式设备管理和能耗管理。该医院直接采用BIM运维系统进行新楼设备运维管理、报修服务和安防管理，当有应急事件发生时，运维管理人员直接在应急指挥中心应用BIM运维系统进行应急指挥和决策。

BIM技术在某医院运维阶段应用实践

通过应用实践得出以下结论：基于BIM可以将建筑本体和医院运维信息有机结合，逐渐形成建筑全生命期大数据，可见BIM对医院建筑运维具有较大价值；基于BIM可以实现空间管理、机电设备运行机理和状态查看、视频安防管理，实现可视化、集成化运维管理，提升医院建筑运维管理水平；初步探索了基于人工智能的智慧运维管理模式，可减少设备故障数量，节约运维成本。

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