CN112907390A - 一种基于bim的建筑全生命周期动态智能管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的建筑全生命周期动态智能管理系统及方法，包括决策模块、管理模块、操作模块、运维模块及云平台模块；还包括离线决策模块和在线更新模块；离线决策模块包括第一缓存模块和第二缓存模块，第一缓存模块设置在决策模块与管理模块之间，第二缓存模块设置在管理模块和操作模块之间。在线更新模块设置在决策模块与云平台模块之间。离线决策模块为专家库，专家库预设在云平台模块的软件平台中。本发明围绕建筑全生命周期策划、设计、施工及运维环节等特点，集合BIM技术、物联网、云计算等实现了建筑全生命周期的数字互通和过程的动态智能管理，实现了项目的一体化协同管理，降低运营维护成本。

Description

一种基于BIM的建筑全生命周期动态智能管理系统及方法

技术领域

本发明涉及一种基于BIM的建筑全生命周期智能管理平台系统及方法，尤其涉及一种能够实现动态管理的智能架构，属于建筑工业化技术领域。

背景技术

目前传统业务技术管理平台多基于传统OA管理平台开发而来，同时已有BIM信息化平台多为独立运行管理，且功能较为单一，主要服务于信息化相关管理功能，与建筑技术业务相互割裂，造成业务流程重复、管理功能冗杂、各流程之间数据无法互通。同时，上述相关管理平台尚未有考虑策划、设计、施工及运维建筑各环节的管理特点(策划阶段数据整合、设计阶段内容协调、施工阶段动态管理精细、运维数据衔接)，无法实现全生命周期的智能化管理。尤其在EPC总承包项目、PPP融资类项目应用时，导致无法实现高效化管理，沟通成本和人力成本大幅增加，不利于相关项目高效化管理及服务。因此，融合建筑全生命周期的智能化数字管理技术是未来建筑领域重点的发展方向。

中国专利201810494387.9公开了一种全生命周期建筑信息化管理系统及方法。所述系统包括构件库、模型库、9D库、MGD库和智能挂接引擎；所述智能挂接引擎能够根据所述构件ID，采用相关性算法将所述BIM构件的几何结构数据信息与所述数字精装标准化数据建立连接关系，将工程项目在全寿命周期中各个不同阶段的工程信息、过程和资源挂接到BIM模型中，由所述BIM模型直接生成建筑全生命周期的9D数据并进行平台化展示，从而能够方便的被工程各参与方使用，为建筑生命周期中的各个阶段提供精细化的施工指导，达到了降本增效的目的。

中国专利201510037340.6公开了一种基于全生命周期的大坝安全智能监测与预警系统及其方法，属于水利水电工程安全智能监测与预警领域。以高拱坝的全生命周期为主线，以三维数字技术为基础，以建筑物信息模型为核心，通过创建涵盖高拱坝混凝土和地基整体三维结构及建设过程信息的大坝全景信息模型(DIM)，并基于DIM开发的质量管理和动态分析控制的智能高拱坝建设信息化平台，运用智能技术，实现高拱坝建设从设计阶段基础数据的应用，到施工阶段的全过程监控，再到高拱坝运行管理阶段的各方面全方位监测及安全评估和预警分析评价，实现对高拱坝的精细化管控，为高拱坝的安全管理奠定基础，保证高拱坝全生命周期的安全运行。

综合目前的BIM和建筑的研究，主要是基于在线和实时管理，但是带动态功能的BIM建筑管理系统鲜见研究，为此，本发明将OA业务技术管理平台与BIM信息平台集成化，并且提出一种“智能动态”管理模式，融合数字化、智能化手段，形成一种全新的基于BIM全生命周期智能管理平台及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适于EPC(工程总承包)、PPP(公共部门与私人企业合作模式)类新基建项目高效化、智能化管理的基于BIM的建筑动态全生命周期智能管理平台系统，以期有效解决传统OA业务平台与BIM信息平台无法实现数字化互通、低效率管理等问题，并且实现智能动态管理。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于BIM的建筑全生命周期动态智能管理系统，包括决策模块1、管理模块2、操作模块3、运维模块4及云平台模块5；管理模块2和操作模块3为OA业务平台上的功能模块，主要实现BIM建筑的全程模型管理、调用、匹配等；运维模块4设置在管理模块2与操作模块3之间，通过管理模块2与操作模块3实现BIM建筑进行数字化运维；管理模块2还与决策模块1连接，操作模块3还与云平台模块5连接，该动态智能管理系统还包括离线决策模块和在线更新模块；离线决策模块包括第一缓存模块和第二缓存模块，第一缓存模块设置在决策模块1与管理模块2之间，第二缓存模块设置在管理模块2和操作模块3之间。在线更新模块设置在决策模块1与云平台模块5之间。

离线决策模块为专家库，专家库预设在云平台模块5的软件平台中，专家库中包含根据历史数据和理论研究确定的BIM建筑全生命周期管理方案。

第一缓存模块的专家库为理论研究确定BIM的建筑全生命周期管理方案，简称理论研究专家库。第二缓存模块的专家库为历史数据确定BIM的建筑全生命周期管理方案，简称历史数据专家库。所述第一缓存模块的级别优于第二缓存模块，即以理论研究专家库确认方案后，历史数据专家库才能通过管理模块2对运维模块4进行确认执行；如确认执行，决策模块1通过在线更新模块对云平台模块5进行更新，实现BIM的建筑全生命周期动态智能管理；如不确认执行，决策模块1不对云平台模块5进行更新。

进一步的，所述决策模块1用于BIM建筑模型的策划实施确认，提高对于BIM建筑模型电子数据资料的整合能力。

进一步的，所述管理模块2为已设定完成的服务于公司级和项目级管理，实现后续设计、施工相关的协同管理。

进一步的，离线决策模块为理论研究专家库为公司级管理者对于相关BIM建筑模型的决策案例库；历史数据专家库为项目级管理者对于相关BIM建筑模型决策案例库。

进一步的，所述操作模块3为所有BIM建筑模型管理过程所需功能工具，为实现前述功能而服务。

进一步的，所述运维模块4为BIM建筑模型数字化设计、施工、交付阶段的管理，能够基于远程监测及大数据(专家库更新)分析，实现BIM建筑模型的运行、维护及更新。

进一步的，所述云平台模块5为决策模块1、管理模块2、操作模块3及运维模块4提供远程运算更新服务，为相关功能运算分析、存储提供硬件和软件支持。

与现有技术相比较，本发明具有如下技术效果：

本发明基于BIM的建筑全生命周期智能动态管理平台系统重点解决了传统BIM平台和OA业务技术平台的互通性差，无法实现智能化管理，公司级、项目级管理效率低下等问题；同时，本发明设计的两级独立的专家库，能够降低辅助项目级管理者决策的难度(以历史数据作为参考)，并给予公司级管理者一定的决策权(以理论研究计算为参考)，围绕建筑全生命周期策划、设计、施工及运维环节等特点，集合BIM技术、物联网、云计算等实现了建筑全生命周期的数字互通和过程的动态智能管理，非常适于大型EPC项目、PPP项目新基建项目的管理，真正实现了项目的一体化协同管理，显著提高了项目的精细化、信息化、动态化的管理水平，提升项目品质，提高投资效益，实现项目的智慧化运维和数字化移交，降低了运营维护成本。

附图说明

图1是基于BIM的建筑全生命周期动态智能管理系统图。

图2是基于BIM的建筑全生命周期动态智能管理平台的模型结构图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

如图1、2所示，一种基于BIM的建筑全生命周期动态智能管理系统，包括决策模块1、管理模块2、操作模块3、运维模块4及云平台模块5；决策模块1、管理模块2、操作模块3及云平台模块5顺次连接，运维模块4设置在管理模块2与操作模块3之间，通过管理模块2与操作模块3实现BIM数字化运维；还包括离线决策模块和在线更新模块；离线决策模块包括第一缓存模块和第二缓存模块，第一缓存模块设置在决策模块1与管理模块2之间，第二缓存模块设置在管理模块2和操作模块3之间。在线更新模块设置在决策模块1与云平台模块5之间。

离线决策模块为专家库，专家库预设在云平台模块5的软件平台中，专家库中包含根据历史数据和理论研究确定BIM的建筑全生命周期管理方案。

第一缓存模块的专家库为理论研究确定BIM的建筑全生命周期管理方案，简称理论研究专家库。第二缓存模块的专家库为历史数据确定BIM的建筑全生命周期管理方案，简称历史数据专家库。所述第一缓存模块的级别优于第二缓存模块，即以理论研究专家库确认方案后，历史数据专家库才能通过管理模块2对运维模块4进行确认执行；如确认执行，决策模块1通过在线更新模块对云平台模块5进行更新，实现BIM的建筑全生命周期动态智能管理；如不确认执行，决策模块1不对云平台模块5进行更新。

决策模块1为公司管理者策划阶段的服务模块，实现辅助决策和辅助论证；管理模块2为决策模块1的后续环节，主要服务于项目管理层面；操作模块3为管理模块2的后续环节，服务于项目设计、施工阶段相关工作管理；运维模块4介于管理模块2与操作模块3之间，通过管理模块2数字化手段进行运维阶段起始；云服务模块5为提供云计算基础设施、平台、软件等服务；基于上述模块构建形成基于BIM的建筑全生命周期动态智能管理平台系统。

进一步的，所述决策模块1服务于BIM建筑的项目策划，提高对于BIM建筑工程数据资料的整合能力。决策模块1通过专家库使得BIM建筑能根据不同的技术需求选择最优的技术方案，并按照建筑各构件的专业和用途进行分类，从而保证数据信息的准确性。

进一步的，所述管理模块2服务于公司级和项目级管理，实现后续设计、施工相关的协同管理。

进一步的，所述操作模块3为所有管理过程所需手段及工具，为实现前述功能而服务。

进一步的，所述运维模块4为设计、施工数字化交付阶段的后续管理，基于远程监测技术及大数据分析技术，实现建筑的智能化运行。

进一步的，所述云平台模块5为提供远程运算服务，为相关功能运算分析提供支持。

为了便于本领域技术人员对本系统进行详细了解，以下结合具体实施例对本发明进行详细阐述。

如图2所示，一种基于BIM的建筑全生命周期动态智能管理系统，系统中的决策模块1为平台系统首环，目的是实现辅助公司级决策和方案论证，具体模块内容包括对相关已有GIS数据进行汇集，对比策划方案的可行性以期有效辅助公司级管理者决策；对比方案报价比选，实现方案整合展示辅助方案论证。

离线决策模块为专家库，专家库中存有理论研究确定BIM的建筑全生命周期管理方案和历史数据确定BIM的建筑全生命周期管理方案，BIM建筑全生命周期管理方案为BIM的建筑的项目名称、项目工期、项目报价、项目施工方案等。理论研究确定指的是基于现有施工技术规范和自行编制的施工技术文件、工程造价标准文件、施工项目管理文件；历史数据确定指的是已完成的施工项目所进行的技术规范和施工技术文件、已完成项目的工程造价文件、已完成项目的管理文件。离线决策模块采用移动硬盘等存储介质，与计算机内预安装的OA业务平台进行秘钥确认启动。

管理模块2为系统服务于项目级管理层面，包括对项目的传统项目管理，以及BIM设计阶段的协同管理和施工现场BIM管理。设计阶段重点实现协同设计、设计质量管理、设计进度管理及设计成本管理等内容，采用正向设计、伴随设计的方法，与设计方同步创建模型，及时发现设计存在的问题，并协助设计方进行图纸修改及完善；将BIM模型、设计图纸与云项目建立链接关系，实现模型与现场的准确对接；平台上传设计方案模型，可快速获取目标方案成本，对项目经济可行性进行综合评判。施工阶段重点实现施工二次深化、成本管理、进度管理、质量管理、安全管理、资料管理和智慧工地。通过建立项目整体场地模型，利用BIM三维展示功能，模拟施工区段的划分，在已有算量结果的同时，结合大数据分析技术确定最优供应商，将BIM模型与施工进度计划集合，形成三维可视化的进度计划编制，同时将现场质量问题及时反馈至云端BIM模型，实现即时查看解决，通过IOT设备对施工环境进行科学监测，并对现场人员安全文明进行管理，通过远程手段获得相关监测实时数据，进行后续智能化分析汇总。

操作模块3为前述决策模块1和管理模块2的实现层和操作层，通过相关操作工具实现上述公司级决策与项目级管理。相关操作模块包括工具为三维设计工具，计算模拟工具，成本造价管理工具、质量安全管理工具、远程监控工具、现场绿色施工工具及工程资料管理工具等。实现设计、施工阶段的全部操作工具的集成和补充，服务于设计及施工方的具体需求。

所述运维模块4为设计、施工完成后的数字交付使用阶段服务，通过将BIM模型已有上述阶段数据信息直接导入。基于RFID物联网技术，将建筑已有传感器等设备资产在BIM模型中模拟分布；通过获取建筑物相关监测信息，基于数据分析技术及时判断建筑物的健康情况及建筑空间空置情况，提高建筑物的使用效率；基于已有安全监测传感器等设备，对于突发火情等情况及时在BIM模型显示，并查询相关消防设备、消防用水、周边情况等信息，减少应急风险损失；对房屋的用水、用电等能耗进行动态监测的同时，分析已有数据，在相应建筑房间温度、湿度等参数实现动态平衡调整，绿色节能的同时提供舒适环境。

云平台模块5为远端云计算提供的数据交换格式、平台、软件及基础设施服务，为前述提供远程运算、数据转化及协同等服务。

一种基于BIM的建筑全生命周期动态智能管理方法，该方法包括如下步骤，

步骤1，管理系统启动，运维模块4将预管理的BIM建筑模型导入到OA业务平台上的管理模块2中，在管理模块2中，通过操作模块3上对预管理的BIM建筑模型进行相应的操作。具体地，将建模工具所建的预管理的BIM模型，按照所在的坐标位置组合在场景中，并进行安放；预管理的BIM模型中，调用管理模块2在相应场景中进行视图选取编辑、场景标注、空间量测、空间剖切、属性查询、图文关联；完成初步的预管理的BIM建筑模型选取调用。

步骤2，操作模块3对预管理的BIM建筑模型进行三维设计、计算模拟、成本造价管理、质量安全管理、远程监控、现场绿色施工及工程资料管理等操作；三维设计、计算模拟、成本造价管理、质量安全管理、远程监控、现场绿色施工及工程资料管理等相应的技术操作对应的是第二缓存模块即历史数据确定BIM的建筑管理方案列表，操作模块3所作出的操作以历史数据作为参考并进行执行。第二缓存模块中缓存的技术数据为项目级确认的技术数据；操作模块3可以直接以历史数据作为参考进行直接确认、选取，如所涉及项目或者规范未在列表推荐中，则以备注的形式进行备份上传。

步骤3，决策模块1将操作模块3所作出的操作执行情况进行确认，确认的技术依据以第一缓存模块的专家库中的理论BIM的建筑方案选取范围，比如造价成本标准、安全管理设计规范、绿色施工要求等，第一缓存模块对安全、造价、工艺方案、施工管理等进行强制数据锁定，第一缓存模块的级别优于第二缓存模块，即以理论研究专家库确认方案后，历史数据专家库才能通过管理模块2对运维模块4进行确认执行；如确认执行，决策模块1通过在线更新模块对云平台模块5进行更新，实现BIM的建筑全生命周期动态智能管理；如不确认执行，决策模块1不对云平台模块5进行更新。

步骤4，决策模块1最终确认技术操作后，通过在线更新模块进行更新保存至云平台模块。

本发明设计的离线缓存模块为项目技术人员与公司OA平台进行管理的远程秘钥，每次系统更新通过在线更新的形式对离线缓存模块进行更新完成，大大增加了项目管理人员的操作便利性。

由于BIM施工环节较多，操作人员也较多，传统的OA处理方式，存在技术延迟、技术确认遗漏，同时由于众多BIM技术模型和技术数据格式不尽统一，在实际进行BIM模型整合中面对诸多问题；本发明将参考的BIM建筑模型数据分级进行管理，即第一缓存模块对应理论确认，第二缓存模块为历史数据参考，两级数据管理分散了服务器响应时间；同时，进行的技术管理操作经过分级确认，将各个BIM周期管理的形式进行智能动态响应，保证了传统BIM平台和OA业务技术平台的互通性；围绕建筑全生命周期策划、设计、施工及运维环节等特点，集合BIM技术、物联网、云计算等实现了建筑全生命周期的数字互通和过程的动态智能管理，非常适于大型EPC项目、PPP项目新基建项目的管理，真正实现了项目的一体化协同管理，显著提高了项目的精细化、信息化、动态化的管理水平，提升项目品质，提高投资效益，实现项目的智慧化运维和数字化移交，降低运营维护成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于BIM的建筑全生命周期动态智能管理系统，其特征在于：包括决策模块、管理模块、操作模块、运维模块及云平台模块；管理模块和操作模块为OA业务平台上的功能模块，实现BIM建筑的全程模型管理、调用、匹配等；运维模块设置在管理模块与操作模块之间，通过管理模块与操作模块实现BIM建筑进行数字化运维；管理模块还与决策模块连接，操作模块还与云平台模块连接，该动态智能管理系统还包括离线决策模块和在线更新模块；离线决策模块包括第一缓存模块和第二缓存模块，第一缓存模块设置在决策模块与管理模块之间，第二缓存模块设置在管理模块和操作模块之间；在线更新模块设置在决策模块与云平台模块之间；

离线决策模块为专家库，专家库预设在云平台模块的软件平台中，专家库中包含根据历史数据和理论研究确定的BIM建筑全生命周期管理方案。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的建筑全生命周期动态智能管理系统，其特征在于：第一缓存模块的专家库为理论研究确定BIM的建筑全生命周期管理方案，简称理论研究专家库；第二缓存模块的专家库为历史数据确定BIM的建筑全生命周期管理方案，简称历史数据专家库；所述第一缓存模块的级别优于第二缓存模块，即以理论研究专家库确认方案后，历史数据专家库才能通过管理模块对运维模块进行确认执行；如确认执行，决策模块通过在线更新模块对云平台模块进行更新，实现BIM的建筑全生命周期动态智能管理；如不确认执行，决策模块不对云平台模块进行更新。

3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的建筑全生命周期动态智能管理系统，其特征在于：所述决策模块用于BIM建筑模型的策划实施确认，提高对于BIM建筑模型电子数据资料的整合能力。

4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的建筑全生命周期动态智能管理系统，其特征在于：所述管理模块为已设定完成的服务于公司级和项目级管理，实现后续设计、施工相关的协同管理。

5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的建筑全生命周期动态智能管理系统，其特征在于：离线决策模块为理论研究专家库为公司级管理者对于相关BIM建筑模型的决策案例库；历史数据专家库为项目级管理者对于相关BIM建筑模型决策案例库。

6.根据权利要求1所述的一种基于BIM的建筑全生命周期动态智能管理系统，其特征在于：所述操作模块为所有BIM建筑模型管理过程所需功能工具，为实现前述功能而服务。

7.根据权利要求1所述的一种基于BIM的建筑全生命周期动态智能管理系统，其特征在于：所述运维模块为BIM建筑模型数字化设计、施工、交付阶段的管理，能够基于远程监测及大数据分析，实现BIM建筑模型的运行、维护及更新。

8.根据权利要求1所述的一种基于BIM的建筑全生命周期动态智能管理系统，其特征在于：所述云平台模块为决策模块、管理模块、操作模块及运维模块提供远程运算更新服务，为相关功能运算分析、存储提供硬件和软件支持。

Images