BIM技术在地铁车站运维系统中的运用与研究

王亮，向伟彬，谭文举

（南宁轨道交通集团有限责任公司运营分公司，南宁 530000）

1 引言

BIM技术是近年来获得高速推广并取得高效使用的一类技术方式，在地铁的应用场景中主要侧重在设计和施工等有关环节，具体说来就是结构建模和碰撞监测以及4D施工模拟等。然而，此类技术并未在运维环节获得大范围的推广和使用。从理论上看，如果将此类技术应用到运维环节，必将大大提升运维信息化管理的水平，同时也有助于具体操作效率的提高。本文主要就BIM模型以及传统模式监控和运维平台所使用的无缝对接技术实施探究分析，以更为有序地推动此类技术在运维环节中的高效应用。

2 BIM在运维系统中的应用

在地铁车站运维系统应用BIM技术，它能够将需求的内容实现模型构建，从而达到可视化的效果。具体优势内容体现在以下3方面。

2.1 模型可视化

就传统形式的运维系统来说，针对于不同设施和不同地点的信息等都是借助于二维纸予以显示的，所达到的效果显然不能与实际的物理模型相对应。而通过BIM技术所建立的三维可视化模型则有着极为高效的呈现效果，不仅状态信息与实际的物理模型之间能够建立一种切实准确的对应关系，同时涉及到的位置归纳也是极为精准的，如此一来，管理者的操作和处理也就更为便捷和高效。如果能够在维护的过程中使用此类技术，那么借助于三维可视化的模型，相应的工作推进将更为便捷和高效，其中的一些技术难点也将因此类模型的构造而迎刃而解，与此同时，在这样的模型实施中能够将相关设施的影响降到最低[1]。

2.2 信息共享化

就传统的运维系统来看，其中涉及到的设计和建造阶段的信息与运维阶段的信息一般都是分开储存和调用，这样就造成了管理上的混乱和调控方面的不足，最为突出的问题就是发现某区域、某设备需要维护时，相应的数据信息还要从其他区域或现场调取，如此操作确实比较烦琐和混乱。而采用BIM技术后，相应的情况也就得到了极大的改观，由于此类技术对不同专业和不同设计者在同一模型中的操作没有限制，因而在具体信息的添加和调取上比较自由便捷，从而真正实现了所谓的更新统一性。由此运维过程中产生的各类信息数据就可以全部保存在此类模型中，与此同时，信息的共享和使用也会更为高效，为有关行动的部署和举措提供了强有力的支持。

2.3 数据积累分析

运维数据的积累对于地铁机电设备的作用和价值无疑是最为突出的。对于BIM模型来说，在储存信息方面有着极为显著的效用，其中涉及到的设备运行信息或是安全警报信息等都能在运维过程中获得高效的管理。涉及到人员和设备以及系统定位等问题，则可以通过RFID标签等方式进而借助于相应的模型来达到对人员和设备定位的目的，这样就能实时掌握人员活动和系统运行的实际状态，避免一些突发事件的出现。当然，如果出现意外状况时，这样的定位服务也能为高效的处理提供基础保障，从而避免更大的损失。数据的积累体现了高效、便捷、安全、增值的特性。

3 基于BIM的地铁状态监控及运维平台

本文对于BIM技术的应用分析，主要是通过引证某地铁车站的相关情况具体实施的，并介绍了一种借助于现有数据接口建立监控运维平台的方法。从具体的效果来看，此类方法的价值还是比较突出的。首先，其能够对地铁现有系统的接口实施分析，并且能够在保持原有管理流程和标准的前提下，对分布式和异构工程数据之间的共享做到妥善有效的处理；其次，还能为地铁运营状态信息开拓更多适宜的检测方式，从而为管理系统科学高效的运作以及有关模型的可视化管理提供重要的数据支撑。

3.1 无线异构传感器网络

通常情况下，以BIM技术为依托而形成的可视化管理平台要想达到高效便捷的运行效果，地铁设备和其运行环境的监控数据务必要予以健全。地铁隧道内的监测信号主要有缓变信号和剧变信号2类，前者主要针对隧道内的不均匀沉降和裂缝问题，后者则事关地震等严重的振动情况。而如果能够在地铁隧道内铺设无线传感器网络，那么就能实现对隧道稳定和健康状况的间接分析，相对来说，这样的部署比较经济且有着显著的效果。

就理论层面来看，采用ZigBee、WiFi、3G等多种无线通信方式对于达到异构传感器网络的效果确实具有较强作用，进而实现各类资源的优化配置，以达到多项技术指标和拓展性方面的需求。通常会使用到的传感器主要涵盖倾角传感器和裂缝传感器以及渗漏水传感器等，至于具体效果则以实际的操作为准。通过网络通信等数据处理确实有着较为突出的效果，但需要多类网络监测体系的配合。只有得到了相应的监测部署的高效协调，才能为采集数据提供便捷处理通道[2]。

3.2 网络摄像头状态监控

摄像头远程监控系统是近些年获得广泛运用的一类系统模式。由于其视频输出质量高且在数据安全性和系统前端交互性方面都极为高效，因而在诸多的领域都被委以重任并达到了较为成熟的运用。例如，移动侦测和人体行为分析以及人物面部识别等，这样的数据处理无疑是当前最为精准和严密的，因而被一些对数据要求较高的行业大量采用。

3.3 对现有SCADA管理系统的信息捕获

就当前地铁信号系统的设计过程来看，互联互通的目标并未达成，而各家系统各不相同的通信协议就造成了诸多信号处理上的分歧。尽管较为规范的IP协议已经使用，但各子系统之间的私有协议依旧存在。而要实现对现有系统数据的最大化集成，使用Wireshark显然是比较可行的，通过其提供的编程接口捕获的方式，与此同时在线解析网络二进制数据流，从而为数据的分析和处理提供便捷化的途径，而最终得到的分析监测相对来说也最为可靠。

在这样的一种条件配置下，通过本方案的设计，网络嗅探器达到了高度可配置的效果，进而能够对各类网络协议和数据格式实施分析，与此同时能够适用多个领域。

3.4 基于MQTT协议的信息模型数据共享

就本方案的具体设计来看，无限异构传感器网络的数据以及网络摄像头状态监控信息等都能借助于SCADA管理系统将捕获到的信息汇集到服务器。通常来看，服务器与BIM三维可视化管理平台有着大量的数据交互，而其中的命令交换、反馈信息交换以及具体数据交换等都是其中会涉及到的内容。为了能够有效地确保数据交换的便捷性，本方案综合多项指标最终决定选用MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输）作为通信协议，以确保相应的数据服务更为高效[3，4]。

说到MQTT，这是基于BIM技术所形成的一个轻量级规格的开源性质的通信协议，其在物联网以及多个平台上都能适用且具体的效果也比较明显，同时技术要求也比较低，因而使用起来比较方便。

4 结语

由以上论述可以看出，BIM技术确实是一项极为高效科学的操作方式，尤其是在当前数据处理日益追求精准性和便捷化的时代。地铁及其他区域的监测数据确实有着极为重要的应用价值，运维的优势也只有在此类技术的支持之下才能更为显著。本文主要就某地铁车站涉及到BIM技术的应用实施分析，并就技术的优势做出了对照探究，与此同时，还提出了以此类技术为依托的总体运行部署，以期能够在相应的具体实施中得到最大程度的效果体现。