梁晨

（華東建筑設計研究院有限公司）

BIM技術在綠色數(shù)據(jù)中心建筑中的應用探討

梁晨

（華東建筑設計研究院有限公司）

首先介紹了BIM技術在國內(nèi)外綠色數(shù)據(jù)中心建設的必要性，接著介紹了BIM技術在某數(shù)據(jù)中心的全生命周期應用流程，最后分析了BIM技術與DCIM、RFID、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)技術結合在數(shù)據(jù)中心的研發(fā)、應用及未來發(fā)展展望。

BIM；綠色；數(shù)據(jù)中心；RFID；DCIM；大數(shù)據(jù)；云計算

1 BIM技術在數(shù)據(jù)中心應用的迫切性、必要性

建筑信息模型（BIM-building information modeling）對于數(shù)據(jù)中心而言，應用該技術可實現(xiàn)如下目標：

1）項目設計、建造、運營過程中的溝通、討論、決策都在三維可視化的狀態(tài)下進行；

2）可建立建筑、結構、機電模型，進行協(xié)調作業(yè)，清晰地表示各專業(yè)的模型以及局部相對關系，可以較直觀地同步調整設備管線位置、高度，對較隱蔽的碰撞則可進行管線綜合分析以及碰撞報告分析；

3）對方案、特殊工藝設計、施工工藝優(yōu)化；

4）施工進度保障；

5）與定額預算軟件的對接；

6）項目整體造價控制。

運用BIM協(xié)同設計平臺體系可實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心項目的全生命周期階段貫徹協(xié)同設計、綠色設計和可持續(xù)設計理念。

所以，大型數(shù)據(jù)中心建設迫切需要運用BIM技術來實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心全壽命周期的綠色節(jié)能。

2 BIM在某數(shù)據(jù)中心的全生命周期應用

2.1業(yè)主基于BIM的管理模式（見圖1）

圖1　BIM管理模式

圖2　項目準備階段咨詢流程

圖3　項目啟動階段咨詢流程

2.2BIM技術在項目準備和啟動階段的咨詢流程（見圖2、圖3）

2.3BIM技術在項目設計階段的應用

在施工圖設計階段運用BIM技術的流程（見圖4）。

圖4　設計階段運用BIM的流程

運用BIM技術可實現(xiàn)優(yōu)化管線排布、機房層高、走道凈高等功能。

此項目機房發(fā)熱量較大，對空調需求量很高，空調主管道直徑較大，制冷機房管線復雜，通過BIM設計，對制冷機房進行三維模型的搭建，管線的優(yōu)化，將原本方案機房凈高9500mm，調整至凈高8700mm，釋放了800mm的層高，優(yōu)化了建筑方案（見圖5）。

圖5　優(yōu)化后的建筑方案

未處理時管線碰撞圖（見圖6）：

處理過管線碰撞后的圖（見圖7）：

運用BIM協(xié)同設計平臺體系加強了設計信息、專業(yè)交互，保證信息傳遞與交換的正確性、完整性、及時性，減少錯漏碰缺和設計重復，提高了設計質量和效率，實現(xiàn)在項目的全生命周期階段貫徹協(xié)同設計、綠色設計和可持續(xù)設計理念。未處理時管線碰撞圖（見圖6），處理過管線碰撞后的圖（見圖7）。

BIM化的設計擺脫了二維CAD圖紙表達的局限性，將各個專業(yè)整合到統(tǒng)一的3D可視模型中，提供設計者與甲方更加直觀的體驗，為設計人員提供多專業(yè)信息共享的三維可視化平臺。

圖6　未處理時管線碰撞圖

圖7　處理過管線碰撞后示意圖

圖8　標簽的數(shù)據(jù)關系圖

3 BIM技術與RFID、物聯(lián)網(wǎng)、云計算的結合在數(shù)據(jù)中心的應用

3.1BIM與RFID技術結合

如今，急需一種標準的數(shù)據(jù)模型來作為計算機輔助設計、規(guī)劃、建設以及維護的基礎。建筑信息模型（BIM）是用來創(chuàng)建、共享、交換和管理整個生命周期的信息以及解決互操作性和信息集成相關問題的一種新興方法，也是設施的物理和功能特性的數(shù)字化表示。由Building SMART聯(lián)盟（BSA）開發(fā)的IFC（industry foundation classes）標準日趨成熟且作為BIM的數(shù)據(jù)模型標準，使得BIM成為支持和完善建筑生命周期各階段互操作性的標準模型。IFC雖然是一個面向對象的數(shù)據(jù)結構模型，但是，模擬與建筑行業(yè)相關的所有情況是不可能的，也是非常復雜的。

如果在資產(chǎn)上永久附加RFID標簽，那么標簽內(nèi)存將記錄來自標準BIM數(shù)據(jù)庫中的組件生命周期積累的信息。此信息強調了整個生命周期中不同的階段，借此可以向技術人員提供資產(chǎn)維護指導。此外，擁有RFID標簽的資產(chǎn)也可以為用戶提供該設備的位置信息， BIM 到RFID標簽的數(shù)據(jù)關系見圖8。

3.2BIM與DCIM技術結合

近年來，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)高速擴張，企業(yè)計算平臺更多轉向云架構，云計算技術得到廣泛認可，信息處理的工業(yè)化規(guī)模效應十分明顯。數(shù)據(jù)中心基礎設施作為承載信息系統(tǒng)運行的物理環(huán)境，其規(guī)模也越來越大，已經(jīng)由過去一個建筑內(nèi)部的特定功能區(qū)域升華成一種獨立的、專業(yè)的新型工業(yè)建筑。如何建設并運營一個高效的數(shù)據(jù)中心，并使基礎設施的性能與生產(chǎn)要求相適應是目前數(shù)據(jù)中心正常運行的重大挑戰(zhàn)。

數(shù)據(jù)中心基礎設施管理DCIM（data center infrastructure management）是近年來在數(shù)據(jù)中心運營管理領域興起的熱點，是通過一整套包含硬件設施、傳感器和特定軟件組成的管理平臺與工具，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心所有關聯(lián)系統(tǒng)協(xié)調統(tǒng)一管理，包括IT基礎設施（服務器、存儲、網(wǎng)絡、虛擬機）和場地基礎設施（配電、制冷、布線、機柜），對數(shù)據(jù)中心的容量規(guī)劃、集中監(jiān)控、智能管理、事故處置、模型預測、成本控制等目標進行管理，是信息技術和設施管理的綜合集成。數(shù)據(jù)中心基礎設施DCIM平臺總體架構（見圖9）。

將BIM技術和DCIM基礎設施管理平臺有機結合，以3D可視手段幫助梳理數(shù)據(jù)中心日益密集的電氣管道與網(wǎng)絡線路，讓管理與技術人員從平面的圖紙及網(wǎng)絡跳線表中解脫出來，更加直觀地了解數(shù)據(jù)中心的管線分布及走線情況，更加快速排查及修復管線類故障，提高管線管理水平和故障解決效率；更加直觀地指導數(shù)據(jù)中心全生命周期管理，提高運維人員的管理效率，實現(xiàn)綠色節(jié)能。

3.3BIM與物聯(lián)網(wǎng)、云計算技術結合應用

通過BIM技術與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算技術的結合應用，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心實施過程的完全可視化，并可與施工進度表無縫對接，所有管線可按顏色進行區(qū)分，實現(xiàn)施工進度的完全管控，真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的智慧管理。進度控制（見圖10），結構分解圖示例整體效果圖示例（見圖11）。

運用BIM技術和物聯(lián)網(wǎng)等技術結合，可實現(xiàn)虛擬3D和實景視頻相結合的可視化管理；自動預警，準確定位，遠程監(jiān)控，運營決策支持。綜合性遠程信息監(jiān)控管理系統(tǒng)（見圖12）。

圖9　基礎設施DCIM平臺總體架構

圖10　進度控制圖

圖11　整體效果圖示例

另外，還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有設備，如冷水機組、水泵等設備的額定參數(shù)與實測參數(shù)的直觀對比，使得運維人員完全掌控設備的運營情況。

圖12　綜合性遠程信息監(jiān)控管理系統(tǒng)

4 BIM技術在數(shù)據(jù)中心的應用發(fā)展展望

國家“十三五”規(guī)劃全文15次提到“網(wǎng)絡”、19次提到“信息”，首次把“網(wǎng)絡強國戰(zhàn)略”、“大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”上升為國家戰(zhàn)略，“信息化”地位進一步提升，這將對未來數(shù)據(jù)中心宏觀發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。

數(shù)據(jù)中心作為互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的基礎設施，承載著互聯(lián)網(wǎng)的所有數(shù)據(jù)，其地位相當于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的“心臟”，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展離不開數(shù)據(jù)中心作為基礎設施的支撐。

未來綠色數(shù)據(jù)中心管理將是基于云平臺架構的頂層設計架構管理模式，實現(xiàn)應用軟件定義數(shù)據(jù)中心，采用大數(shù)據(jù)、云計算技術通過統(tǒng)一的硬件和軟件平臺對IT關鍵設備和基礎設施進行綜合管理，將數(shù)據(jù)中心IT關鍵設備和基礎設施所有關聯(lián)系統(tǒng)的信息與管理進行整合，最終實現(xiàn)監(jiān)控云、管理云、服務云的資源全面整合，根本上解決目前數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng)信息孤島、資源浪費、使用率低等問題，實現(xiàn)未來平滑地增加管理模塊的建設目標，確?？蛻魞r值最大化。

BIM技術和CFD氣流模擬、DCIM基礎設施統(tǒng)一管理平臺將大大提升數(shù)據(jù)中心的全生命周期管理水平，提高數(shù)據(jù)中心運維人員的管理效率，實現(xiàn)真正意義上的綠色數(shù)據(jù)中心。

本文在撰寫過程中，得到了南京工業(yè)大學陸偉良教授和江蘇省郵電規(guī)劃設計院楊軍志高工的指導，在此表示感謝。

［1］謝秉正主編，陸偉良總編，中國智慧城市建設縱論［M］.南京：江蘇科學技術出版社，2013.

［2］羅志剛，羅小平.BIM技術在超大型數(shù)據(jù)中心項目設計中的應用［J］.現(xiàn)代建筑電氣，2015，6（9）：30-34.

［3］苗雪，張杰等.BIM技術在數(shù)據(jù)中心全生命周期中的應用［J］.智能建筑與城市信息，2015.

［4］王師寶.淺談BIM在綠色數(shù)據(jù)中心的應用［J］.商品與質量·建筑與發(fā)展，2015.

Discussion on Application of BIM Technology in Large Green Data Center Building

LIANG Chen

（East China Architectural Design ＆ Research Institute Co.，Ltd.）

In this article， we first introduce the construction necessity of BIM technology in green data center in China and abroad， then introduce successful life cycle application process of BIM technology in large data center. Finally， the paper analyzes the research， application and future development prospects of BIM technology combined with DCIM， RFID， IoT， cloud computing and big data technology in data center.

BIM； green； data center； RFID； DCIM； big data； cloud computing