论文部分内容阅读
摘要：文中对高校数字校园管理系统的特点进行了分析，提出了高校有对BIM运营维护系统的定制化需求。研究了基于BIM技术的高校数字校园管理系统所包含的内容，含3D展示系统、信息查询功能、设施运行与维护管理、安防管理和地下管网。对今后基于BIM技术的高校数字校园管理系统的研发打下一定的理论基础。
关键词：BIM；高校；数字校园；管理系统
一、高校数字校园管理系统的定制化
（一）高校数字校园管理系统的特点
1、功能综合化。高校建筑包含教学、科研、行政、生活、运动等诸多功能。传统的运营维护系统各自为政，无法统一并共享不同功能类型建筑间的信息，这直接导致以高校建筑为整体进行运营维护管理时，产生大量信息孤岛和壁垒，耗费大量人力和时间且效率低下。
2、设备智能化。设备智能化在运营维护系统上的表现首先是智能终端的BIM三维表达。智能化设备通过局域网络建立与高校建筑BIM平台的控制联系。一方面智能化设备将获取的建筑状态信息反馈到BIM运营维护系统，另一方面BIM运营维护系统将运营维护管理员的指令发送至智能化设备，从而形成正向及逆向的信息循环。
3、联动共享化。高校建筑的运营维护系统将作为各类型建筑的信息集成管理平台，其最重要特点便是各类型建筑运营维护信息的联动共享，从而实现整个校园的运营维护信息集成管理，提高运营维护信息的应用价值和管理水平。将各类型建筑的单体运营维护信息联动显示在校园整体BIM运营维护技术上，方便进行单体建筑和整体校园两个层级的可视化展示。同时，单体建筑也可實时获取其它建筑或校园整体的运营维护数据内容。
（二）高校建筑对BIM运营维护系统的定制化需求
1、基于动态可视化的人机操作。基于动态可视化的人机操作不仅可以通过友善的人机交互界面方便快速学习掌握，还可以通过直观、动态的信息可视化方式展示高校建筑的整体运营维护信息。
2、基于信息实时化的交互反馈。第一步是及时更新BIM运营维护系统，高校建筑会随着使用功能变化等因素产生和原先交付的BIM运营维护系统相出入的地方。通过逆向方法或者传统更新等方式，应定期按运营维护规定修正原始BIM运营维护系统，使其始终与建筑变化保持同步。第二步是结合物联网技术，诸如RFID、电子标签、二维码等，将BIM模型代表的信息和现实构件代表的物体相结合，从而可以实现在虚拟数字场景中以虚拟现实方式对真实世界的建筑、设备、构件等进行管理与控制。
3、基于功能集成化的数据管控。基于功能集成化的数据管控首先要确定运营维护信息的权责归属。通过软件平台和应用标准来规定运营维护信息的创建、集成、修改、应用、反馈等信息动作的权限和责任人，有助于针对复杂数据管控的多方协调。
二、平台主要系统
（一）展示系统
3D展示系统是通过利用BIM与GIS平台集成的方法，同时结合云功能，完成校区全景、局部、建筑内部的多角度全景展示，实现第一人称视角漫游、房间定位视角等展示功能。通过三维可视化漫游功能使得用户能直观、方便、快捷地查看校园各个区域，在三维的校园里，观察者可以更加有针对性的进行浏览，任意查看目标对象，结合VR技术，就使得观察者对校园有了更深入地了解。
（二）信息查询功能
建筑信息查询是对三维场景中校园内的教学楼、办公楼、图书馆、体育场等建筑物信息进行的分类管理。点击三维场景中的任意一栋建筑，将会显示简介该建筑物的名称、功能、分类相关等信息，方便管理者对每栋建筑进行可视化管理。
三维可视化资产管理实现校园资产的可视化管理，把资产管理业务流程表单化、信息化，通过系统集成技术把三维模型和业务流程进行无缝集成，资产管理业务部门可全程掌握资产的购入、使用、维修直到报废的全生命周期过程，从采购、使用到维护，进行统一的跟踪监视，提高资产设备的使用寿命及使用效率，降低学校的管理和维护成本。
（三）设施运行与维护管理系统
高校建筑针对设施运行与维护管理在运营维护阶段有着众多特殊需求，因此设施运行与维护管理不同于一般建筑仅限于空调、机电、管线等内容，更有专业科研设备设施带来的专业运营维护内容。
设施运行与维护管理功能需要BIM可以实时反映设备现状，即动态过程，包括其基本的物理尺寸信息、空间位置信息、颜色材质信息和技术参数等可视化内容，还需要按照专业运营维护需求添加诸如负责人、维护周期、运行参数等非可视化内容。一旦设施运行出现故障，BIM运营维护系统将快速在三维模型中定位其位置，通知所属负责人，并调档相应的运营维护文件以供决策。日常维护管理可以依托BIM运营维护系统建立良好的制度，从而提高维护效率和质量。
能耗信息是建筑属性信息的重要组成部分，能耗信息的获取、处理与表达是高校建筑能源管理的关键。BIM运营维护系统的能源管理不仅应包括建筑的耗能情况、可持续能源获取情况等数据收集，还应具有综合评估、能耗分析、优化调整等能力。
（四）安防管理系统
1、视频监控管理。通过将学校现有的巡检点数据源的传输信号接人三维系统，改变了传统巡检监控信息展示方式，将实时巡检信息直观显示在三维场景上，如巡检人员位置、时间等。避免了传统巡检系统，所不具备的空间形态，使工作人员在三维系统中就能够总揽全局，观测学校巡检员状态位置，弥补单个系统产生信息孤岛的致命缺陷，破除传统思维定式，推动校园应用信息化的创新管理。
2、校园停车管理系统。通过摄像头对停车场车辆进出信息管理，如：车辆类型（固定车辆、临时车辆）、车主（固定）、进出时间等。同时可在场景中对车库现有空余车位的分布位置进行高亮显示，在车库入口处通过屏幕高亮思示出所有空余车位及前往空余车位的路线，还可在三维场景中，通过时间点任务、事件控制等多种方式，对汽车入库出库一系列动作的模拟展示。
3、防火疏散。高校建筑人流相对集中，因此在人群疏散、火灾报警、安防监控等方面需要对BIM提出更高要求。高校建筑的公共安全管理运营维护内容包括完备的应急预案，保证诸如火灾等意外事故时的安全逃生路线的畅通，BIM可以实现这方面的虚拟演练，通过模拟方式计算疏散路径和时间，形成系统的灾害逃生应急预案。同时烟雾、明火感应等消防设施也应接入BIM运营维护系统，以便快速发现火灾位置，及时激活相关设备进行灭火救灾。消防人员也可根据BIM运营维护系统提供的信息，制定相应的救灾策略并控制相关设备系统的运行。
（五）地下管网系统
基于已完成的内外集成、地上地下BIM模型，借助SuperMap三维GIS一体化技术体系，将BIM模型与倾斜摄影模型、地形、三维管线等多元空间数据融合，实现宏观与微观相辅相成、室外到室内的一体化管理。
在数据对接方面，利用SuperMap GIS提供的BIM导入机制，以BIM数据主流格式IFC、以关键字段“图元ID”为媒介保证模型与属性的一一对应关联，从BIM软件到3D GIS平台实现模型无缝对接、属性无损集成。
三、结语
文中仅从理论上对基于BIM技术的高校数字校园管理系统的内容组成进行研究，尚未进行到实际操作阶段。今后将对BIM模型的创建、数据库建立、数据的挂接和更新等内容进行研究。
关键词：BIM；高校；数字校园；管理系统
一、高校数字校园管理系统的定制化
（一）高校数字校园管理系统的特点
1、功能综合化。高校建筑包含教学、科研、行政、生活、运动等诸多功能。传统的运营维护系统各自为政，无法统一并共享不同功能类型建筑间的信息，这直接导致以高校建筑为整体进行运营维护管理时，产生大量信息孤岛和壁垒，耗费大量人力和时间且效率低下。
2、设备智能化。设备智能化在运营维护系统上的表现首先是智能终端的BIM三维表达。智能化设备通过局域网络建立与高校建筑BIM平台的控制联系。一方面智能化设备将获取的建筑状态信息反馈到BIM运营维护系统，另一方面BIM运营维护系统将运营维护管理员的指令发送至智能化设备，从而形成正向及逆向的信息循环。
3、联动共享化。高校建筑的运营维护系统将作为各类型建筑的信息集成管理平台，其最重要特点便是各类型建筑运营维护信息的联动共享，从而实现整个校园的运营维护信息集成管理，提高运营维护信息的应用价值和管理水平。将各类型建筑的单体运营维护信息联动显示在校园整体BIM运营维护技术上，方便进行单体建筑和整体校园两个层级的可视化展示。同时，单体建筑也可實时获取其它建筑或校园整体的运营维护数据内容。
（二）高校建筑对BIM运营维护系统的定制化需求
1、基于动态可视化的人机操作。基于动态可视化的人机操作不仅可以通过友善的人机交互界面方便快速学习掌握，还可以通过直观、动态的信息可视化方式展示高校建筑的整体运营维护信息。
2、基于信息实时化的交互反馈。第一步是及时更新BIM运营维护系统，高校建筑会随着使用功能变化等因素产生和原先交付的BIM运营维护系统相出入的地方。通过逆向方法或者传统更新等方式，应定期按运营维护规定修正原始BIM运营维护系统，使其始终与建筑变化保持同步。第二步是结合物联网技术，诸如RFID、电子标签、二维码等，将BIM模型代表的信息和现实构件代表的物体相结合，从而可以实现在虚拟数字场景中以虚拟现实方式对真实世界的建筑、设备、构件等进行管理与控制。
3、基于功能集成化的数据管控。基于功能集成化的数据管控首先要确定运营维护信息的权责归属。通过软件平台和应用标准来规定运营维护信息的创建、集成、修改、应用、反馈等信息动作的权限和责任人，有助于针对复杂数据管控的多方协调。
二、平台主要系统
（一）展示系统
3D展示系统是通过利用BIM与GIS平台集成的方法，同时结合云功能，完成校区全景、局部、建筑内部的多角度全景展示，实现第一人称视角漫游、房间定位视角等展示功能。通过三维可视化漫游功能使得用户能直观、方便、快捷地查看校园各个区域，在三维的校园里，观察者可以更加有针对性的进行浏览，任意查看目标对象，结合VR技术，就使得观察者对校园有了更深入地了解。
（二）信息查询功能
建筑信息查询是对三维场景中校园内的教学楼、办公楼、图书馆、体育场等建筑物信息进行的分类管理。点击三维场景中的任意一栋建筑，将会显示简介该建筑物的名称、功能、分类相关等信息，方便管理者对每栋建筑进行可视化管理。
三维可视化资产管理实现校园资产的可视化管理，把资产管理业务流程表单化、信息化，通过系统集成技术把三维模型和业务流程进行无缝集成，资产管理业务部门可全程掌握资产的购入、使用、维修直到报废的全生命周期过程，从采购、使用到维护，进行统一的跟踪监视，提高资产设备的使用寿命及使用效率，降低学校的管理和维护成本。
（三）设施运行与维护管理系统
高校建筑针对设施运行与维护管理在运营维护阶段有着众多特殊需求，因此设施运行与维护管理不同于一般建筑仅限于空调、机电、管线等内容，更有专业科研设备设施带来的专业运营维护内容。
设施运行与维护管理功能需要BIM可以实时反映设备现状，即动态过程，包括其基本的物理尺寸信息、空间位置信息、颜色材质信息和技术参数等可视化内容，还需要按照专业运营维护需求添加诸如负责人、维护周期、运行参数等非可视化内容。一旦设施运行出现故障，BIM运营维护系统将快速在三维模型中定位其位置，通知所属负责人，并调档相应的运营维护文件以供决策。日常维护管理可以依托BIM运营维护系统建立良好的制度，从而提高维护效率和质量。
能耗信息是建筑属性信息的重要组成部分，能耗信息的获取、处理与表达是高校建筑能源管理的关键。BIM运营维护系统的能源管理不仅应包括建筑的耗能情况、可持续能源获取情况等数据收集，还应具有综合评估、能耗分析、优化调整等能力。
（四）安防管理系统
1、视频监控管理。通过将学校现有的巡检点数据源的传输信号接人三维系统，改变了传统巡检监控信息展示方式，将实时巡检信息直观显示在三维场景上，如巡检人员位置、时间等。避免了传统巡检系统，所不具备的空间形态，使工作人员在三维系统中就能够总揽全局，观测学校巡检员状态位置，弥补单个系统产生信息孤岛的致命缺陷，破除传统思维定式，推动校园应用信息化的创新管理。
2、校园停车管理系统。通过摄像头对停车场车辆进出信息管理，如：车辆类型（固定车辆、临时车辆）、车主（固定）、进出时间等。同时可在场景中对车库现有空余车位的分布位置进行高亮显示，在车库入口处通过屏幕高亮思示出所有空余车位及前往空余车位的路线，还可在三维场景中，通过时间点任务、事件控制等多种方式，对汽车入库出库一系列动作的模拟展示。
3、防火疏散。高校建筑人流相对集中，因此在人群疏散、火灾报警、安防监控等方面需要对BIM提出更高要求。高校建筑的公共安全管理运营维护内容包括完备的应急预案，保证诸如火灾等意外事故时的安全逃生路线的畅通，BIM可以实现这方面的虚拟演练，通过模拟方式计算疏散路径和时间，形成系统的灾害逃生应急预案。同时烟雾、明火感应等消防设施也应接入BIM运营维护系统，以便快速发现火灾位置，及时激活相关设备进行灭火救灾。消防人员也可根据BIM运营维护系统提供的信息，制定相应的救灾策略并控制相关设备系统的运行。
（五）地下管网系统
基于已完成的内外集成、地上地下BIM模型，借助SuperMap三维GIS一体化技术体系，将BIM模型与倾斜摄影模型、地形、三维管线等多元空间数据融合，实现宏观与微观相辅相成、室外到室内的一体化管理。
在数据对接方面，利用SuperMap GIS提供的BIM导入机制，以BIM数据主流格式IFC、以关键字段“图元ID”为媒介保证模型与属性的一一对应关联，从BIM软件到3D GIS平台实现模型无缝对接、属性无损集成。
三、结语
文中仅从理论上对基于BIM技术的高校数字校园管理系统的内容组成进行研究，尚未进行到实际操作阶段。今后将对BIM模型的创建、数据库建立、数据的挂接和更新等内容进行研究。