基于 BIM 与人工智能技术结合的智慧 建筑综合管理平台 文 / 杨军志 杨军志 高级工程师 中设设计集团设备与智能设计所数据中心、智慧建筑总架构师 中国数据中心工作组专家技术委员会专家 中国建筑业协会智能建筑分会专家 中国勘察设计协会工程智能设计分会专家 江苏省住建厅评标专家 江苏省政府采购评标专家 南京市机电设备招标办评标专家 DOI:10.13655/j.cnki.ibci.2020.02.002 传统智能建筑的现状 ：智能化水平整体不高 ；智能建筑 确定。 子系统没有实现高度集成 ；智能建筑的运行维护未实现自发 根据《智能建筑设计标准》（GB 50314-2015），智能建筑 现、自诊断 ；智能化各子系统相对孤立，系统之间的数据未 涉及的系统应包括信息化应用系统、智能化集成系统、信息 融合；IBMS 集成管理平台未真正把所有智能化系统数据打通； 设施系统、建筑设备管理系统、公共安全系统、机房工程。 设计、施工、运维环节脱节。 随着物联网、大数据、云计算、人工智能技术的发展， 1.2 我们对智慧建筑的定义 智慧建筑是以智能建筑为基础，通过物联网技术广泛采 人们对建筑内的各种智慧体验要求越来越高，如何满足人们 集建筑物、机电设施、环境、经营、服务质量、能耗、成本、 日益增长的需求是我们需要深入考虑的问题。 人的行为及其他信息，建立大数据中心，综合利用建筑物大 1 智慧建筑的定义 数据智慧平台，设立智慧运营的多元目标，应用人工智能技术， 进行运营数据的统计分析，所有各子系统数据进行关联应用， 1.1《智能建筑设计标准》（GB50314-2015）对智 能建筑的定义 如图 1 所示。 2 BIM 技术在智慧建筑设计、施工阶段应用 智能建筑是以建筑物为平台，基于对各类智能化信息的 综合应用，集架构、系统、应用、管理及优化组合为一体， 具有感知、传输、记忆、推理、判断和决策的综合智慧能力， 形成以人、建筑、环境互为协调的整合体，为人们提供安全、 高效、便利及可持续发展功能环境的建筑。 2.1 BIM 技术在智慧建筑设计阶段应用 （1）协同设计 在实际工作中，智能化不管是设计还是施工，都属于工 序靠后的专业，因此专业协调就显得更加重要，这样可以避 智能建筑系统工程架构的设计应包括设计等级、架构规 免大量的设计变更工作。在三维 iBIM 开发平台上，智能化专 划、系统配置等，其中设计等级应根据建筑的建设目标、功 业与其他专业（如建筑、机电）可以同步实时访问设计模型 能类别、地域状况、运营及管理要求、投资规模等综合因素 和项目数据，可以及时进行管线综合与碰撞检测，避免后期 10 智 荟，预见 2020 能化系统在内的所有设备，通过可视化的形式，方便快速地 进行设备布置方案的查看以及管线布置方案的调整。 （3）由于工程建设项目管线复杂，往往在设计阶段不能 解决所有管线碰撞的问题，而模型的信息化要素带来的管线 碰撞、实施定位功能大大降低甚至杜绝进场时图纸管线碰撞 问题，既节省了时间，又降低了变更成本。 智慧建筑机电管线模型如图 3 所示。 （4）通过 BIM 模型可以实现快速、精确地生成工程量清单， 大大降低造价单位在不断变更中的重复工作量。 （5）通过建立竣工模型进行可视化的施工交底。 （6）BIM 技术可给三维模型加载时间要素，进行施工虚拟 图 1 智慧建筑的定义 预演，进而形成施工进度计划，微观上可精确反映节点施工 工艺，宏观上可模拟施工流程，能够及时发现关键工序及工 空间不足，无法排布智能化桥架管路和设备安装的情况。随 序的先后关系，帮助管理人员准确进行施工组织，安排合理 着 BIM 技术进一步推广，在与各专业协同方面将明显提高工 恰当的施工进度，结合模型对材料、设备、成本及场地布置 作效率与设计质量。 的动态集成管理，避免了不同专业的交叉施工现象，从而整 （2）提高设计效率 智能化专业子系统多，系统架构各异，设备种类繁多， 在使用 CAD 进行二维制图时前端设备和桥架管线的工程量 体上对施工过程进行控制，在节约工期的同时达到安全施工 的目的。 （7）BIM 建模过程中产生了巨大的三维模型数据，包括环 统计是很大的难题，设计中经常发生缺漏项或数量统计不准 境模型、建筑物模型、结构模型、机电模型以及设备模型等， 确的情况，导致后期需要与造价顾问反复核量，施工中也因 这些模型记录了完整的建筑信息与真实的位置信息，在施工 设计问题需要业主追加投资。智能化专业可以在其他专业模 完成后都会统一转交给业主。通过图形化数据库，业主方可 型 基 础 上 开 始 设 计， 工 程 量 可 自 动 化 统 计， 在 设 置 合 适 的 对所有建筑模型及相关信息进行数字化管理，保持历史数据 构 件 与 设 备 型 号 的 映 射 关 系 后， 可 直 接 得 到 详 细 的 设 备 清 单，可直接降低智能化设计的工作量与工作难度，使设计人 员的精力可以集中在真正的设计环节，从而提高设计效率和 质量。 2.2 BIM 技术在智慧建筑施工阶段应用 （1）智能化工程施工应用 BIM 技术的优势 如图 2 所示。 （2）通过建立专业化的 BIM 模型，可以准确定位包括智 图 2 智能化工程施工应用 BIM 技术的优势 图 3 智慧建筑机电管线模型 11 的智慧建筑综合管理平台，实现所有智能化子系统的数据关联 和融合，并通过大数据分析将运维和运营数据进行深度融合。 3.2 实现的功能 通过大数据智慧管理平台可预约来访时间、区域、停车位， 同时获取停车场室内导航 ；基于 BIM 三维透明视图无论何时 何地均能获得便捷路径规划 ；判断人员身份，开启不同人群权 限到达不同楼层，高效管理人群行为 ；根据多种传感器云端分 析人群，自动实现最优照明及空调控制，实现节能并主动提供 图 4 智慧建筑整体模型 的准确性并及时更新设备，可极大帮助运维管理人员对建筑 进行整体把控。 节能分析策略 ；通过大数据分析人群行为进行拥堵指数分析， 从而实现精确营销。 平台的功能延伸如下 ： 智慧建筑整体模型如图 4 所示。 （1）通过智能语音识别为智慧建筑安装耳朵和嘴巴，如按 3 基于 BIM 与人工智能技术结合的智慧建筑综 合管理平台 语音导航路线行驶、机器人人机交互 ； （2）通过智能视觉分析 + 人脸识别为智慧建筑安装眼睛， 如识别可疑人员、行踪轨迹、失踪人员等 ； 3.1 总体架构 （3）大数据 + 人工智能让智慧服务区管理平台能理解会思 基于 BIM 和人工智能技术结合的智慧建筑总体架构如图 考，如人流、车流热力图，疏导车流，提取人的行为、消费数据等。 5 所示，分为信息采集层、网络传输层、管理平台层、应用平 3.3 智慧建筑人工智能算法 台层、AI 运营层，可通过搭建基于 BIM 与人工智能技术结合 研发基于云端大数据分析的算法，实现具有自我学习能力 图 5 基于 BIM 和人工智能技术结合的智慧建筑总体架构 12 智 荟，预见 2020 的智慧建筑管理平台控制算法，通过建设实施将把人工智能 深度学习的方法和云计算平台结合，打造一流的智慧建筑。 深 度 学 习（Deep Learning, DL）， 机 器 学 习 的 一 个 重 要 人流车流智能识别算法将物体检测任务当作一个回归问 题来处理，使用一个神经网络，直接从一整张图像来预测出 bounding box 的坐标、box 中包含物体的置信度和物体的概率。 分支，也是当今人工智能领域研究热点。深度学习方法在多 因为算法的物体检测流程是在一个神经网络里完成的，所以 个领域表现出惊人的性能 ：会话识别、图像识别、对象侦测、 可以端到端来优化物体检测性能。因为没有复杂的检测流程， 药物发现、基因组学，深度学习的思想与人工神经网络的思 只需要将图像输入到神经网络就可以得到检测结果，算法可 想是一致的。 以非常快的完成物体检测任务。 人工神经网络算法的思想来源于模仿人类大脑思考的方 式。人类大脑是通过神经系统得到输入信号再做出相应反应 的，而接受外部刺激的方式是用神经元接受神经末梢转换的 3.4 基于 BIM 与人工智能技术结合的智慧建筑综合管 理平台显示界面 该平台具有信息交换、数据共享及数据挖掘、联动处理 电信号。人工神经元组成了人工神经网络的计算单元，而人 等能力，整个系统采用了一体化、开放化、数字化、网络化、 工神经网络结构描述了这些神经元的连接方式。我们可以采 智能化设计。平台界面如图 8 ～ 11 所示。 用层的方式组织神经元，层与层之间可以互相连接。 4 结束语 卷积神经网络（Convolution Neural Networks, CNN），是 一种前馈神经网络，广泛应用于图像分类、定位、检测、分割， 如图 6 所示。 展望未来，只有把 BIM 技术和智慧建筑综合管理平台结 合好，才能真正做到所有机电基础设施系统信息可视、可管、 智 慧 建 筑（ 如 服 务 区 ） 人 工 智 能 识 别 算 法 采 用 改 进 型 可控，而把人工智能技术应用到智慧建筑综合管理平台中， Yolo 算法，对服务区内的车辆、人员进行识别，从而对每个 才能真正实现所有智能化子系统数据打通、深入融合，通过 区域的人流车流疏密度进行统一，实现车流和人流的疏导， 大数据分析、数据挖掘、深度学习算法，更好地把数据管理好、 如图 7 所示。 利用好、维护好。 图 6 卷积神经网络 图 7 Yolo 学习算法 13 图 8 基于 BIM 和人工智能技术结合的智慧建筑综合管理平台界面一 图 9 基于 BIM 和人工智能技术结合的智慧建筑综合管理平台界面二 图 10 基于 BIM 和人工智能技术结合的智慧建筑综合管理平台界面三 图 11 基于 BIM 和人工智能技术结合的智慧建筑综合管理平台界面四 14 一、双碳文库是一个地产人建立的专业的分享碳达峰碳中和资料的文库网站 http://www.tanwenku.cc/ 二、203060 文库：http://www.203060.vip/ 三、所有 2 万份资料搜索目标：https://203060.vip/soso.html 四、欢迎加入文库会员，199 一年，399 终身。所有资料百度网盘共享,加小 编微信有优惠。 五、加入会员，可获赠价值 999 全网资源，影视，游戏，亲子，有需求联系 小编。 六、见面礼：B 站最全收费类课程合集： 自取地址 ：https://www.aliyundrive.com/s/7tXbEop6K5G 双碳会员重磅福利：赠送全网资源： 可以目录查询一下【关键词