周桂香,丁建成,吉盛凱,奚友方,蔣鳳昌

(1.泰州職業(yè)技術學院，江蘇 泰州 225300；2.江蘇永泰建造工程有限公司，江蘇 泰州 225300 )

1 引言

綠色醫(yī)院建筑是指在全生命周期內實現(xiàn)資源節(jié)約、安全高效、環(huán)境舒適、減少污染等目標的醫(yī)院建筑。與建筑物的設計階段、施工階段相比，運維階段占據(jù)了90%以上的時間。因此，運維階段實現(xiàn)醫(yī)院建筑的“綠色化”越來越受到重視。而建筑信息模型(Building Information Modeling，簡稱BIM)作為當前建筑業(yè)內的熱門技術，隨著設計階段和施工階段的廣泛應用，也已向運維階段拓展應用[1]。

BIM技術由醫(yī)院建筑的建設階段向運維階段延伸應用，順應了現(xiàn)代醫(yī)院建筑后勤運維管理的需求。為了充分發(fā)揮BIM的可視化、參數(shù)化、可模擬性等功能，提升BIM在綠色醫(yī)院建筑中應用的成熟度，應將BIM技術嵌入綠色醫(yī)院建筑的項目管理(PM)全過程中，實現(xiàn)醫(yī)院基礎建設領域基于BIM+PM的全生命周期精細化管理[2]。

2 運維信息整合的迫切性

2.1 醫(yī)院運維管理的現(xiàn)狀

運維階段醫(yī)院建筑能耗巨大，而且與綠色運維的目標相距較大。醫(yī)院內設備專業(yè)程度高、種類繁多，擁有大量的性能信息，需要進行可靠的信息傳輸與開發(fā)應用。而由于目前醫(yī)院建筑運維信息化程度比較低，水電暖通、安防、消防、醫(yī)用氣體等專業(yè)分別開展維護工作，各自為政，導致醫(yī)院建筑的各類數(shù)據(jù)、參數(shù)等信息分散在各部門，導致數(shù)據(jù)集成度不高，甚至存在運維數(shù)據(jù)丟失嚴重的現(xiàn)象。

同時，在醫(yī)院建筑中，由于中央空調、醫(yī)用氣體等專用設備種類繁多、分布部位廣、不間斷運行的特點，決定了設備管理難度系數(shù)高，而且醫(yī)院的后勤部門機構龐大、系統(tǒng)繁雜。

2.2 迫切需求

工程數(shù)據(jù)管理和后勤數(shù)據(jù)管理分離，迫切需求在建造工程結束后進入運維階段兩套管理體系進行整合；醫(yī)院運營系統(tǒng)種類繁多、自成體系、不能相互關聯(lián)，迫切需求消除信息孤島，提高醫(yī)院的管理效率，比如消防系統(tǒng)、樓宇系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、能耗系統(tǒng)、自控系統(tǒng)形成有機系統(tǒng)，實現(xiàn)信息共享與操作協(xié)同；醫(yī)院后勤運營仍大量采用二維圖紙，系統(tǒng)管理落后，迫切需求基于BIM的三維平臺系統(tǒng)，縮短查找故障時間，提高設備設施維護效率。

3 綠色醫(yī)院建筑運維平臺開發(fā)

3.1 BIM與醫(yī)院管理信息結合

BIM的技術核心是在計算機中建立虛擬的醫(yī)院建筑工程三維模型,同時利用數(shù)字化技術,為模型提供完整的、與實際情況一致的建筑與設施信息庫。而醫(yī)院的管理信息包括決策層、管理層、執(zhí)行層和服務對象(圖1)，這些信息可以與BIM模型相結合，形成可視化、智能化、定制化的管理系統(tǒng)[3]。

圖1 醫(yī)院管理信息的層次與定位

運維BIM系統(tǒng)應與既有的運維系統(tǒng)實現(xiàn)開放數(shù)據(jù)接口對接，實現(xiàn)醫(yī)院建筑運維信息的集成與共享。主要包括樓宇自控系統(tǒng)(簡稱BA系統(tǒng))、安防報警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、人臉識別系統(tǒng)、能耗監(jiān)測系統(tǒng)、報修服務系統(tǒng)、醫(yī)用氣體系統(tǒng)、停車管理系統(tǒng)、客流統(tǒng)計系統(tǒng)、電梯監(jiān)測系統(tǒng)、特殊區(qū)域空調監(jiān)控系統(tǒng)、蒸汽鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)、柴油發(fā)電機監(jiān)控系統(tǒng)、污水處理監(jiān)控系統(tǒng)、電力監(jiān)測系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、凈水系統(tǒng)等其他設備智能化監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)。并且能夠及時更新數(shù)據(jù)。

3.2 一站式后勤管理系統(tǒng)平臺

開發(fā)設計基于BIM的一站式后勤管理系統(tǒng)平臺，把基建過程中的每個設備參數(shù)、安裝位置、實時動態(tài)情況等工程數(shù)據(jù)和建筑模型結合一起呈現(xiàn)，后勤運維數(shù)據(jù)管理關聯(lián)，用三維可視化完全替代原先的資產(chǎn)管理、圖紙管理，數(shù)據(jù)直接導入運維階段，實現(xiàn)醫(yī)院建筑綠色設計、綠色施工與綠色運維管理相融合。

融合視頻監(jiān)控系統(tǒng)、消防監(jiān)控系統(tǒng)、安防監(jiān)控系統(tǒng)后，平臺通過動態(tài)實時數(shù)據(jù)采集結合BIM模型數(shù)據(jù)導入，確保后勤運營設備能夠實時可靠地全局可視，使用先進的用戶界面構建全院三維實時報警和數(shù)據(jù)展現(xiàn)，在一個屏幕上完成全院遠程實時監(jiān)控；將建筑設備自控(BA)系統(tǒng)、消防(FA)系統(tǒng)、安防(SA)系統(tǒng)及其他智能化系統(tǒng)和建筑運營模型結合，形成基于 BIM 技術的建筑運行管理系統(tǒng)和運行管理方案(圖2)。

圖2 醫(yī)院建筑一站式后勤管理平臺范例

3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)一聯(lián)動

以三維BIM模型為信息載體，跨平臺、可擴展、支持多種行業(yè)標準協(xié)議的智能數(shù)據(jù)采集與分發(fā)系統(tǒng)，形成強大的知識庫(圖3)。通過在不同設備的場景中預設不同德報警規(guī)則，一旦目標在場景中出現(xiàn)了違反預定義規(guī)則的行為，系統(tǒng)會自動發(fā)出報警。實時收集、計算、分析數(shù)據(jù)、目標驅動值達到流程觸發(fā)閾值時，系統(tǒng)將自動啟動相應的處理流程，實現(xiàn)數(shù)據(jù)智能化驅動流程。編制人員排班流程、維修流程、采購流程等運維流程，醫(yī)院建筑綠色運維奠定良好的基礎。

圖3 數(shù)據(jù)聯(lián)動的知識庫示意

3.4 三維顯示端實施

(1)三維顯示端實施方法?，F(xiàn)場部署三維客戶端的計算機要能夠達到三維客戶端配置的最低要求，并且能夠連接互聯(lián)網(wǎng)；有預留USB接口；系統(tǒng)安裝盤以固態(tài)硬盤為佳。醫(yī)院建筑綠色運維的三維顯示端如圖4所示。

圖4 三維顯示端實施

(2)BIM模型處理要求?？砂匆韵虏襟E進行：①由BIM建模軟件Revit導出FBX格式文件；②導入max并檢查模型比例是否正確；③整理模型材質為max標準材質，材質名格式M_XX；④貼圖格式改為jpg或tga，貼圖名稱格式T_XX；⑤各專業(yè)模型需標注在名稱里，模型名稱格式SM_；⑥材質跟貼圖數(shù)量需控制在100以下；⑦在分完建筑層模型的基礎上，在 MAX 里新建圖層。

3.5 功能實現(xiàn)

在綠色醫(yī)院建筑運維平臺上，基于BIM技術的應用，可以實現(xiàn)空間分析及管理、設備運行監(jiān)控、能耗分析及管理、設備設施維護管理、BAS或其他系統(tǒng)智能化集成、人員培訓、模型及文檔管理、資產(chǎn)管理、應急管理九大功能。

(1)空間分析及管理。隨著新技術的應用和醫(yī)療需求的變化，醫(yī)院建筑的功能空間也會作相應調整和變化，基于BIM三維可視化和參數(shù)化信息，由平臺作精細化的變化情況分析和記錄，有利于提升綠色醫(yī)院建筑的空間管理和空間改造決策效率。可為醫(yī)院建筑更新和改造(包括大中小修)提供最佳實施方案。

(2)設備運行監(jiān)控。通過基于 BIM 的設備可視化搜索、展示、定位和監(jiān)控，大幅度提高綠色醫(yī)院建筑的設備查詢效率、定位準確程度以及應急響應速度，以應對越來越復雜的醫(yī)院設備設施系統(tǒng)。支持基于 BIM 的拓撲結構查詢，可以實現(xiàn)按樓層、按設備、按點位和按使用空間進行分類、分組顯示，輔助分析故障源以及設備停機的影響范圍。

(3)能耗分析及管理。結合BIM模型的三維環(huán)境，在綠色醫(yī)院建筑中按樓宇、樓層、區(qū)域、科室多維度統(tǒng)計，以圖表方式統(tǒng)計和分析院區(qū)、樓宇和各類設備能耗，并通過可切換統(tǒng)計時間、統(tǒng)計范圍、統(tǒng)計類型等條件實現(xiàn)多維查詢和統(tǒng)計，從而實現(xiàn)能耗的精細化管理。

(4)設備設施維護管理。通過 應用BIM模型集成海量的運維數(shù)據(jù)管理，進行數(shù)據(jù)的存儲、備份與挖掘分析，以及設備的全生命周期管理。生成前瞻性維護計劃，自動提醒維護人員，驅動維護流程，實現(xiàn)綠色醫(yī)院建筑的主動式智慧維護管理，可通過室內定位與導航等技術(圖5)，提高維修效率，降低操作錯誤率，保障設備運行的高可靠性，從而降低運維成本，為醫(yī)院高效能運行提供基本保障。

圖5 醫(yī)院建筑室內導航范例

(5)BAS或其他系統(tǒng)智能化集成。針對不同廠商所提供的不同設備子系統(tǒng)，基于BIM綠色運維平臺將各子系統(tǒng)之間進行有機連接，通過標準化協(xié)議進行集成控制，對設備的生產(chǎn)進行統(tǒng)一規(guī)范，實現(xiàn)子系統(tǒng)之間自由通信，從而節(jié)約管理控制成本，降低運行維護費用，方便綠色醫(yī)院建筑內的設施設備操作和維修。

(6)人員培訓。借助 BIM 可視化模型、基于 BIM 的后勤運維平臺、VR 以 及 AR 設備等，做好培訓方案，通過瀏覽、查看、模擬與沉浸操作，增強醫(yī)院后勤保障人員的沉浸感、體驗感和直觀感受，使他們能快速掌握設施特點、位置信息、操作特點和運維要求等，提高運營管理綠色醫(yī)院建筑的培訓效率和效果。

(7)模型及文檔管理?；诰G色醫(yī)院運維平臺的集成，將項目全生命周期的BIM模型信息、數(shù)據(jù)信息、文檔資料統(tǒng)一管理，并能及時執(zhí)行動態(tài)更新，實現(xiàn)項目運維數(shù)據(jù)、模型及資料數(shù)據(jù)庫建設，為項目成員提供資料的檢索、預覽、批注和版本管理。

(8)資產(chǎn)管理。基于 BIM 及二維碼、RFID 等技術進行綠色醫(yī)院建筑的資產(chǎn)信息管理，達到增強資產(chǎn)管理力度的目的。通過運維平臺的精細化信息管理規(guī)范資產(chǎn)管理行為，包括日常管理、資產(chǎn)盤點、折舊管理等相關內容，使資產(chǎn)管理工作更加有效，全面提升資產(chǎn)管理水平。

(9)應急管理。利用 BIM 及相應災害分析模擬軟件，模擬綠色醫(yī)院建筑中可能的災害發(fā)生過程(圖6)，例如火災、氣體泄漏、生化實驗室事故、傳染疾病爆發(fā)、不良事件等。通過多方案比選，分析最佳解決措施，制定應急預案、應急疏散和救援方案等。并且可以通過實時數(shù)據(jù)的獲取、監(jiān)控調用，利用醫(yī)院 智能化化系統(tǒng)、BIM 數(shù)據(jù)和可視化展示方式，預警事故發(fā)生，顯示疏散路徑，制定或評估應急方案，以提高綠色醫(yī)院建筑的應急管理和彈性管理水平。

圖6 BIM模擬應急事件

4 結語

通過應用BIM技術到綠色醫(yī)院建筑運維管理過程中，開發(fā)設計相關的運維平臺，可以有效地實現(xiàn)各類運維管理數(shù)據(jù)集成，提高運維管理的效率，節(jié)省成本，實現(xiàn)醫(yī)院建筑的綠色運維。