基于BIM技术的建筑设备软件开发研究

摘要：随着建筑结构的日趋复杂，对设备的功能要求不断提升，如何协调设备管道之间以及设备与建筑、结构之间的排布，一直困扰着设计和施工管理人员。同时无法获取足够的建筑信息，从而造成设计过程中设备设计人员数据输入工作量大、准确率低，设计效率低等现状。通过全面分析系统架构、数据标准、数据组织、交互方式、数据访问与管理、数据交换、协同设计方式等特点，建立基于BIM技术的暖通、空调、给排水3DCAD模型，创建拥有全生命周期的建筑、结构和设备设计协同工作平台，探讨了相关的实现技术。

关键词：BIM技术，设备软件，协调机制，全生命周期

基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目—基于建筑信息模型综合规划设计技术研发应用（2012BAJ09B04）

1 前言

所谓BIM技术，即Building Information Modeling建筑信息模型技术。集几何图形和设计、计算及其相关信息兼备的数字化三维模型。建立跨专业的动态设计关联；做到一次修改，处处更新。提供强大的信息平台，使各种数字化的分析、模拟比较，以及自动图形输出成为可能[1]。

建立基于建筑信息模型的设备设计软件系统框架和数据架构，能够在不同设计阶段、设备系列不同设计计算软件（暖通空调设计、建筑给排水和电气设计计算软件）之间，实现数据共享，避免数据的不一致，减少二次输入，提高设计效率和设计质量。研究与应用智能化、可视化、模型设计、协同等技术，创建建筑、结构和设备设计协同工作平台；积极推进协同设计技术的普及应用，通过协同设计技术改变工程设计的沟通方式，减少“错、漏、碰、缺”等错误的发生，提高设计产品质量。针对实现设备各个专业之间的信息充分互用，提高信息的复用率，从而达到降低设计和管理成本，提高设计和生产效率[2]。

2 建立BIM软件的协同机制

BIM带来的是激动人心的技术冲击，而更加值得注意的是BIM技术与协同设计技术将成为互相依赖、密不可分的整体。协同是BIM的核心概念，同一构件元素，只需输入一次，各工种共享元素数据并于不同的专业角度操作该构件元素。从这个意义上说，协同已经不再是简单的文件参照。可以说BIM技术将为未来协同设计提供底层支撑，大幅提升协同设计的技术含量。BIM带来的不仅是技术，也将是新的工作流及新的行业惯例。

未来的协同设计，将不再是单纯意义上的设计交流、组织及管理手段，它将与BIM融合，成为设计手段本身的一部分。借助于BIM的技术优势，协同的范畴也将从单纯的设计阶段扩展到建筑全生命周期，需要设计、施工、运营、维护等各方的集体参与，因此具备了更广泛的意义，从而带来综合效率的大幅提升[3]。

3 软件操作和图形平台

如果想要进一步提高设备软件的竞争力，就要建立三维的图形平台。因为很多用户采用AutoCAD进行二维图纸的绘制，如果能够成功地将用户二维图纸成功转化为三维效果图，更方便设计人员直观地了解管网和设备的空间布置情况，能及时进行管网和设备的碰撞检查。

采用3D的图形平台，不仅能够吸引设计单位的用户，同时吸引一些施工单位的新用户。设备软件特点包括管网复杂，设备多，尤其设计人员画好二维的CAD图纸，能够转换成三维图，首先检查自己的设计是否合理，同时很方便施工单位查看设计效果，能够及时、有效地和施工单位进行沟通，提高效率。同时还可以增加施工单位新用户，在施工过程中，施工人员有时看不太懂平面图或是理解有误，容易造成施工单位的时间和工程损失，因此施工单位需要购买软件，有效地避免损失，提高效率。

4 加强碰撞检查

在当今设计工程中，在大型公建中设备专业投资已占总工程投资的1/3以上，在设计阶段，分析计算，管道碰撞检查等越来越引起设计者和施工者的关注，在全生命周期内，运行维护管理也是以设备专业为主，包括设备运行能耗监测，设备运行状况管理。结合平台和建筑软件的发展，开展设备软件深层次的开发。

5 改进了传统数据库的管理功能

基于关系型数据库的设备信息管理平台主要收录二维图纸、文字与照片。同一数据库的各类数据之间、不同的管理层级数据库之间、设计变更与数据库之间、设备维修更新设计与数据库之间均存在着严重的“信息孤岛”现象。这种二维、静态、孤立的数据系统从根本上无法实现设备BIM全生命周期管理所需的设备专业设计、设计变更、竣工信息和管理信息的时时更新等功能[4]。

BIM 技术通过统一的三维数据模型，为相关数据建立了丰富的关系数据表，将如上三类信息有机整合在几何模型与构件属性之中，为比对数据、生成明细表、提取构件等查询分析活动建立有效的方式，同时，借助用户的人性化参数实时输入和更新功能，真正实现数据管理及成果表达向三维、动态、交互式的转变。

6 增加多联机

多联机是最近几年发展起来的一种新型中央空调系统，具有节能、舒适、控制灵活等特点，可满足不同规模建筑物的要求。

多联机模块：可完成图纸绘制及系统计算，提供室内、外机数据库的维护和扩充功能。目前库中有大金、海尔、美的、海信、日立等厂家的常用系列及产品类型，并链接有产品实际照片，方便用户选取。应该建立多联机模块，而且数据库中需要更多的产品类别，才能提高市场竞争力。

7 形成完整的生命周期管理平台

3维BIM 系统则可实现建筑和设备各类构件的更新管理与其他非几何信息的植入，二者结合可从全方位对于建筑设备信息进行集成，实现数据、用户界面、应用程序和模拟计算的有效结合，使建筑内暖通空调、给排水和电器专业的管理可预测、可协作、可视化、可分析，并与数字管理相衔接。不仅可为建筑内设备的监控、维修、更新、记录研究服务，对于建筑物冷暖负荷、水力计算等模拟结果和能效分析的可视化提供了可能[5]。

8 结论

集成主要暖通空调、建筑给排水和电气设计软件，同时创建拥有全生命周期的建筑、结构和设备设计协同工作平台；能够提升设计人员的工作效率，专心于方案设计，而不是绘图。提高准确性，实现建筑节能设计，轻松完成协调工作，让所有项目参数者，如设计人员、施工管理人员和项目维护人员进行无障碍的沟通，能够将有关项目信息进行连续积累，避免遗漏和丢失。实现设备各个专业之间的信息充分互用，提高信息的复用率，从而达到降低设计和管理成本，提高设计和生产效率。

参考文献

[1] 邱相武， 赵志安， 邱勇云. 基于BIM技术的建筑节能设计软件开发研究[J].建筑科学， 2012 （06）： 24-28

[2] 邱勇云， 邱相武， 赵志安. 基于BIM的暖通3D CAD开发研究[J].暖通空调， 2011 （04）： 65-68

[3] 赵志安. 基于BIM概念的管道综合碰撞检查软件[A]；BIM与工程建设信息化——第三届工程建设计算机应用创新论坛论文集[C]， 2011年

[4] 罗智星，谢栋.基于BIM技术的建筑可持续性设计应用研究[J]. 建筑与文化， 2010年02期

[5] 过俊. BIM在国内建筑全生命周期的典型应用[J]. 建筑技艺， 2011年Z1期

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