BIM在醫院建筑運維中經常遇到的問題

[導讀]目前醫院后勤管理主要依靠外包團隊，人員變動頻繁，水平參差不齊。同時，已有的樓宇自動系統（BA）、資產管理系統等現有運維管理信息系統相對獨立，水平參差不齊，結構相差較大，且缺乏與建筑本體信息集成。

目前醫院后勤管理主要依靠外包團隊，人員變動頻繁，水平參差不齊。同時，已有的樓宇自動系統（BA）、資產管理系統等現有運維管理信息系統相對獨立，水平參差不齊，結構相差較大，且缺乏與建筑本體信息集成。傳統的運維管理主要以出現問題、應急處理的被動模式為主，影響大、不經濟，已難以滿足現代化醫療需求。因此，不少研究者和醫院管理者已在不斷探索基于BIM、物聯網和人工智能等信息技術的可視化、主動式運維管理方法。

在政府和行業推動下，建筑信息模型（BIM）已成為建筑數字化描述的標準，在設計、施工等階段廣泛應用。但運維階段的BIM技術應用案例仍較少，技術尚不成熟，其價值仍有待挖掘。國內文獻報道的研究內容主要集中在整合人員設施、對建筑空間進行維護管理、建筑安全等。國外關于BIM運維的研究相對較多，然而其研究對象仍有限地集中于基于模型的設備管理和能耗監控。在建設信息模型向運維模型無損轉化、BIM與BA等動態異構數據集成、基于BIM的可視化運維管理體系以及基于全生命期信息的主動式運維方法等難點問題方面仍缺乏深入研究和應用驗證。

BIM運維關鍵技術

面向運維的BIM建模

建造階段創建的BIM模型包括建筑、結構、給排水、通風空調、電力系統、電梯、視頻監控、精裝飾、醫用氣體、污水處理等各專業的模型，各專業的建模深度參考《建筑信息模型施工應用標準》。為支持BIM模型能夠在運維中使用，還需在此基礎上添加空間分配、設備運維需求、BA點位等信息，最終形成BIM運維模型。

BIM可結構化描述建筑全生命期信息，對建造、運維均有較大價值，但不同階段應用需求不一樣，BIM的建模要求和信息完整性也具有差別。目前BIM標準的要求和實際建模的成果對運維需求考慮仍較少，因此建造BIM向運維BIM的轉換仍是一個基礎性的問題，也是影響BIM在運維中應用的核心問題，需要通過建立面向運維的BIM建模和應用標準，來規范BIM建模和應用需求。

跨階段的BIM轉換流程

不同的階段由于使用需求不同，BIM模型的組織形式和信息內容均有差別。譬如，設計階段，為支持機電系統的性能分析，需要分系統進行模型存儲；施工階段，為支持多專業的協調，需要將同一樓層全專業模型集中存儲進行碰撞檢測；而運維階段，既需要通過查看某一區域全專業模型了解管線排布，輔助維修，又需要應用單系統模型進行邏輯結構分析與查看，因此需要通過拆分和重組將既有BIM模型轉化為運維所需的BIM模型。

轉換后包括機電系統邏輯結構的樓層BIM模型

跨系統的異構信息集成方法

在新樓建設過程中，明確要求相關系統供應商提供運維系統可以使用的數據接口。通過 BIM中監測對象與BA中獲取的監測數據匹配，實現對監測數據的采集、傳輸和顯示。目前已實現醫院資產管理系統、樓宇自動化系統、視頻監控系統、能耗分項計量、報修服務系統、客流車流監控系統、醫療氣體監控等運維信息系統與BIM的深度融合。

運維信息系統與BIM集成接口形式

基于BIM的集成化運維管理技術

基于虛擬現實技術將三維可視化模型與實時運維數據動態整合，實現報修服務、設備監測、視頻監控和BIM系統的集成，支持高度真實的運營管理體驗，提高運維管理和應急決策效率。護士、患者等用戶通過手機微信報修，并快速錄入報修位置和問題描述，譬如A房間空調制冷效果不佳；接著后勤服務中心應用BIM運維平臺接收到報修問題，在BIM中定位到A房間，并可定位到A房間空調風口對應的上游空調箱C；然后，調取該空調箱C的BA監測數據，查看其出風溫度、過濾網壓差等信息，分析是否有異常情況，并可以調取空調箱C附近的視頻監控畫面了解現場情況；如果發現該空調箱C有異常情況，將報修信息、空調箱C位置、動態監測數據和異常情況發送給維修班組管理，從而提高維修效率，減少維修班組多次往返的時間。

基于BIM的機電系統運行機理和狀態展現

空調箱運行狀態監控與管理

基于人工智能的主動式運維管理技術

基于建筑靜態和動態數據，引入多種數據挖掘和機器學習算法，對醫院建筑的運行監測數據進行多維度的統計分析，以得到海量監測數據背后的深層次的規律性信息和異常情況，通過形象的展示，輔助管理優化，達到節約能耗、輔助設備可靠運行的目標，輔助綠色醫院的建設。譬如，基于BIM實現對水、電、煤等能耗的可視化管理，查看每條回路所控制的區域和設備，分析各個空間的用能情況；基于異常點分析算法獲取用能異常行為和回路，輔助節能管理；基于報警報修數據，自動生成設備維保計劃，實現有針對性的預防式維保。

基于異常點分析算法的能耗異常分析

基于BIM的智慧運維管理系統

由上海建工四建集團自主研發的基于BIM的醫院建筑智慧運維系統（簡稱BIM運維系統），包括建筑大數據中心和運維管理桌面管理端、網頁端、智能移動端等多個終端，為不同層級的醫院管理者和參與者提供最合適的用戶體驗。BIM運維系統包括醫院建筑空間布局、機電系統邏輯結構和運行機理、視頻監控和安防報警布置、報修報警定位等功能，使醫院管理者、運維人員等最終用戶能夠直觀地了解建筑實時運行狀態，達到可視化、集成化運維管理。

桌面管理端為醫院運維應急指揮中心提供最全面的數據展示和最精彩的模型呈現。采用先進的實時渲染引擎，實現了逼真的建筑信息模型展示和流暢易用的模型瀏覽與漫游交互。網頁端為一線運維工作人員主要工作界面，使用B/S架構使系統可以隨處訪問。手機移動端使用HTML5技術開發，利用被廣泛使用的微信平臺，讓每個人通過自己的手機訪問智慧運維管理平臺。平板移動端是運維工作人員的便攜工作環境，在iPad平臺上基于先進的實時渲染引擎技術開發，實現美觀高效的模型和數據展示，讓BIM運維系統走出機房。

桌面管理端主頁面

移動端主頁面

應用驗證

本研究在上海市某醫院的新建綜合樓（簡稱新大樓）中進行了應用示范。新大樓位于陸家嘴地區，總建筑面積為83161.97㎡，地上24層、地下2層，主要服務于重大保障和高端醫療，設置床位500張。從建造階段開始，院方和施工方已開始籌劃將BIM技術大規模應用到醫院建筑運維階段，聯合總承包單位開發了BIM運維系統，要求視頻監控系統、BA系統、醫用氣體監控系統、污水處理監控系統、機房環控系統、人臉識別系統等運維信息系統預留接口，支持將海量異構的建筑靜態和動態信息整合在一起，形成建筑全生命期大數據。引入BIM、物聯網、人工智能、人臉識別等實現三維可視化、集成化空間運維、報修服務管理、安防管理，以及主動式設備管理和能耗管理。該醫院直接采用BIM運維系統進行新樓設備運維管理、報修服務和安防管理，當有應急事件發生時，運維管理人員直接在應急指揮中心應用BIM運維系統進行應急指揮和決策。

BIM技術在某醫院運維階段應用實踐

通過應用實踐得出以下結論：基于BIM可以將建筑本體和醫院運維信息有機結合，逐漸形成建筑全生命期大數據，可見BIM對醫院建筑運維具有較大價值；基于BIM可以實現空間管理、機電設備運行機理和狀態查看、視頻安防管理，實現可視化、集成化運維管理，提升醫院建筑運維管理水平；初步探索了基于人工智能的智慧運維管理模式，可減少設備故障數量，節約運維成本。

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