bim建设，建筑信息模型BIM在水利工程建设中的应用

建筑信息模型BIM在水利工程建设中的应用

建筑信息模型（BIM）在建筑工程项目中应用比较多。在水利工程建设中引入BIM技术，将有助于实现水利工程仿真信息的数字化查询，以及水利工程的枢纽布置、土方量计算等。建筑信息模型（ ，BIM），是一种集成的全寿命周期管理的建设信息化方法，在建筑工程项目中应用比较多，它贯穿在建设项目的规划、设计、采购、施工和运营等各阶段，为建设项目各参与方提供了协同管理工作和信息交流的平台。

它的提出与发展，给工程建设项目的决策者和参与者在协同工作、信息共享的应用管理方面提出了更高的要求。在水利工程建设中采用BIM技术，不仅可以实现工程设计阶段的协同设计、施工阶段的建造全过程一体化，以及运营阶段对建筑物的智能化维护和设施管理，同时bim建设，建筑信息模型BIM在水利工程建设中的应用，还消除了从业主、施工单位到运营方之间的沟通屏障，实现了对水利工程项目全生命周期管理。

一、BIM 原理与功能

BIM 实际是一个建设项目物理和功能特性的数字表达，是一个可以共享目标项目信息的资源平台，可以为该项目从概念到拆除的全寿命周期中的所有决策提供可靠依据;在项目的不同阶段，可以由不同的参与人通过在BIM系统中插入、提取、更新和共享信息数据，以反映其各自业务职责，支持各自决策，从而实现协同作业。建筑师通过基于BIM技术的设计软件（如等）可直接在图形环境中向数据库输入参数信息， 比如墙体厚度、楼层高度等，而无需花费更多的精力在抽象的二维CAD图纸上， 便可得到具有一系列特性的对象（）以表达建筑物基本属性。

二、BIM 技术在水利工程建设中的应用

基于地形 BIM 模型的土方量计算

水利工程建设中的土方量测量与计算是工程施工各项环节的重要依据，它为施工过程中工程量的预算、施工的设计组织和施工的现场安排提供了重要的参考作用。当前，土方量计算的软件和系统主要有两类：Auto CAD 系列和 GIS、遥感系列。BIM 技术提供的土方量计算方法建立在与实际地形完全吻合的 BIM 模型上，首先绘制原始地形曲面模型和设计曲面模型，这两个空间三维曲面会产生交点并连接成线，交线即原始地形曲面与施工设计曲面的交汇线考证书的正规网站，所包围的空间体积即为需要开挖或者填筑的土方量进而生成体积曲面。基于 BIM 技术的原始地形曲面和设计地形曲面是动态关联的，在方案选择阶段可在模型基础上快速进行土方的开挖和填筑实验，准确计算土方的开挖和填筑量，从而选出zui佳土方开挖方案。

水工建筑物 BIM 模型的应用

1、基于水工建筑物 BIM 模型的枢纽布置。水利工程枢纽布置的任务是确定各建筑物在平面和高程上的布置。水利枢纽布置是一项复杂的工程，不是一般性确定算法能够解决的，而应该在工程条件的约束下，进行多种方案比选。目前的方案比选都是建立在平面图的基础上，需要水工专家有丰富的实践经验和综合推理能力。在方案比选阶段建立各水工建筑物的 BIM 模型，并结合地形的 BIM 模型形成完整的项目总体沙盘，能使决策人员直观地了解各水工建筑物之间、各水工建筑物与周围地形条件之间的制约关系。同时，基于参数的 BIM 模型可在空间位置任意移动，能够实现一处更改，处处更改，使每一种决策方都成为一个完整可视的沙盘。项目比选阶段的案可视化也能够使项目参建者迅速把握关键项目控制点，确定施工重难点，分析资源配置合理性，为后续的施工组织设计优化调整提供决策支持。

2、BIM 模型信息的应用。一个建筑信息模型是一个单一的、完整一致的建筑信息数据库，建立完整的项目 BIM 数据信息，使工程构件参数化，从而实现工程项目管理信息化和技术信息化。

管理信息化。建筑施工过程是一项典型的协同工作，不同专业、不同职责的施工主体之间需要进行信息共享和交流，期间会产生大量信息。如果项目参建各方各自为政，将会产生信息孤岛和信息断层问题。BIM 模型包含的信息可实现工程档案可视化、关联化、高效率化管理，为项目建设过程中的信息交换、共享和集成化管理提供了有效平台。按照项目进行的不同阶段，可将 BIM 信息平台划分为三大子平台：设计管理信息平台、项目实施阶段信息平台和项目验收及运维信息平台。设计管理信息平台包括项目建议书，可行性研究报告。

初步设计 3 个阶段的信息，项目实施信息平台包括施工图设计和施工技术交底阶段的信息;项目验收及运维信息平台提供竣工验收，以及项目运行维护阶段的信息。因此，使用 BIM 技术建设一个项目的中央存储库，可彻底改变项目整个生命周期的信息管理模式。水利工程 投资大，使用年限长，人员流动大，一些隐蔽工程的信息流失严重，基于 BIM 技术的信息管理平台可保证这些信息的完整性、准确性和可追溯性。

技术信息化。水利工程施工条件复杂，工程量大，施工难点多，目前，我国水利工程施工技术水平普遍较低。BIM 技术作为一种对建筑物物理和功能特性进行数字描述的信息库，BIM 模型在工程设计、施工等过程中支持多种应用，对于一个完整使用 BIM 技术的工程来说，不仅包括虚拟的三维可视化模型，也应该包括可视化的施工任务和施工顺序，这些信息对于施工任务的安排以及施工进度计划的确定将起到至关重要的作用，同时，模型包含的建筑物本身的定量信息会直接链接到相关的成本数据库，对于项目建设前期的投资控制非常有利，精细度级别越高的模型，项目的成本估算越精确。

基于 BIM 技术的土方量计算严密科学bim建设，方便修改，弥补了水利工程中传统土方算量方法的不足，提高了土方量计算的精度和效率，并在计算土方量的同时生成地形模型，为项目的方案决策奠定了基础。实践证明，BIM 技术在大型水利工程的方案决策阶段能提供完整、可追溯的沙盘模型，对及时发现枢纽布置不合理，防止返工，缩短工期，节约成本资源具有重要意义。

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bim和数字孪生，从数字孪生视角谈建筑运维

运用BIM技术与运营维护管理系统相结合，可以对建筑的空间、设备资产进行科学管理，对可能发生的灾害进行预防，降低运营维护成本。目前许多类似的在运维阶段的BIM应用已经层出不穷，而运用这一套概念去忽悠业主，让业主为BIM买单，但实际交付的时候业主只得到了一个“毫无用处”的BIM模型或一套基本不能实施的所谓“BIM运维系统”，像这样的事例普遍存在于中国BIM市场。

IOT硬件采集的数据信息无法准确匹配至其对应设备，相关云计算、大数据分析等技术便无用武之地，BIM运维也将成为一纸空谈。究其原因，BIM运维系统与IOT数据未实现数字孪生是其关键。

什么是数字孪生？

“数字孪生”一词，最早由密西根大学教授提出bim和数字孪生，通过建立物理世界和数字世界之间精准映射、实时反馈机制，实现物理世界与数字世界互联、互通、互操作体系，构建虚拟世界对物理世界描述、诊断、预测、决策新体系，优化物理世界资源配置效率。

数字孪生框架

每个物理实体都对应着一个云端的网络信息体，即数字孪生体。在每个信息-物理实体对之间存在直接的一对一联系，这种联系主要体现在：当物理实体的状态发生改变，则同步更新数字孪生体的状态信息，反之，同理。此外，为了保存各实体的状态信息，物理实体和对应的数字孪生体具有各自的数据存储区。

对于通信层来说，多个数字孪生实体根据业务需求组成不同的通信群组。通信群组内的数字孪生实体间可以进行信息交换。

服务层属于中间件层，建立多个物理实体和其对应的数字孪生体及多个物理实体所构成的通信群组关系。

应用层包含访问权限管理器，服务管理器，数据可视化工具，数据挖掘等。从而实现对建筑实体数据及其衍生数据进行图形化显示，以及基于大数据技术分析历史数据，建立数学模型，进而用于故障预测等。

数字孪生数据处理模式

基于上述的基于云平台的数字孪生模型总体框架，我们将数据处理模式分为三种类型，如图所示：

第一种为纯物理实体的数据处理模式（P-P模式），即数据处理均发生在物理层，物理层存在运算单元，将传感器数据作为输入，经过运算单元的数据处理，输出诸如环境监测，安全检测等结果，从而驱动系统采取相应动作或进行信息交换，最后会将结果存储在物理实体对应的数据库中，该类型适用于对实时性要求比较高，但计算能力要求较低的应用场景。

第二种是纯数字孪生体的数据处理模式（C-C模式）bim和数字孪生，从数字孪生视角谈建筑运维，即数据处理均发生在网络信息层，网络信息层存在运算单元，可将物理层的传感器原数据或物理层的衍生数据作为输入，同样经过运算单元的数据处理，输出事件结果，驱动系统动作或信息交换，最后存储在数字孪生体对应的数据库中，该类型适用于能容忍一定程度的延时，但计算能力较高的场景，能在不改变物理层结构的前提下扩展物理层的性能。

最后一种是物理实体和网络实体相结合的混合数据处理模式（C-P混合模式），即一部分实时性要求高的数据处理发生在物理层，而计算能力要求较高的部分发生在网络信息层，具体处理过程可看作是纯物理实体的数据处理模式与纯数字孪生体的数据处理模式并行执行。

建筑运维管理如何实现数字孪生？

1．智能设施全空间布局

数字孪生建筑打破当前建筑各业务系统各自为政、信息孤岛的状态，通过部署多功能物联网设备、智能网关和边缘计算节点，采集建筑IOT收集到的信息，支持统一汇聚处理后，进行一体化管理，实现建筑动态数据整合与共享。

2.BIM模型与IOT设备实体精准映射

在建模之初，模型的身份ID与各物联网设备代码因为创建主体不同并没有关联，要实现数字孪生，需要将BIM模型身份ID将转译后的IOT设备代码进行匹配，才能实现数据的综合应用。

如图五个烟感，模型六级编码分别是1-4-2-3-5，而同样位置的二维图纸标注的设备代码顺序分别是5-2-1-4-3，我们将六级编码的“0001”号烟感与设备代码的“005”号烟感关联，其余类似关联考证含金量排行榜，实现数据交互。

基于数字孪生的智能运维平台

湖南建工基于BIM+IOT的AOps数字化交付与智能运维平台（ ），是以数字孪生建筑为载体，以BIM轻量化云平台为支撑，。利用建筑数据资产，辅以AI智能决策，帮助建筑节能管控以及运行态势分析，为智能建筑提供资产数字化、楼宇自动化、运维可视化、管理信息化为一体化运营服务。

AOps平台针对不同类型功能性建筑，打通设计、施工、运营的数据壁垒，实现建筑全生命周期一模到底，彻底改变传统模式下建筑能耗高、运维效率低等问题。收费标准如下：