BIM、物联网、云计算在地铁机电设备运维管理中的应用

张春杰，张硕桐

（1.东软集团股份有限公司，沈阳110003；2.沈阳工业大学，沈阳110027）

1 引言

在地铁的实际运行过程中，传统的地铁机电设备运维管理系统已经暴露出了人力资源需求大、系统智能化水平低、应急响应速度慢等一系列问题。如何提升突发事故应急响应能力，缓解地铁线路快速扩张、人员流失以及综合管控等带来的压力，为城市居民提供更为安全、舒适和准点的服务，成为现阶段地铁机电设备运维管理需要深入思考的问题。

2 地铁机电设备运维管理过程中存在的问题

2.1 发展速度过快，人才流失严重

近年来，越来越多的城市开始进行大规模的地铁工程建设，必然会对相关人才产生极大的需求。即便是加大相关专业人才的培养力度，也无法在短时间内满足相关行业对于人才的需求。在这种情况下，人才培养问题以及人才流失问题就会越来越严重。另外，在我国社会经济的发展过程中，人才成本不断上升，如何在保证安全运维的基础上加强人才成本的控制，也成为地铁机电设备运维管理工作亟待解决的问题。

2.2 突发事故应急响应能力偏低

地铁是一项利国利民的民生工程，地铁的运营也会产生极大的人员密度。一旦发生意外突发事件，或者系统设备出现性能故障，对地铁的安全产生影响，那么就不仅会造成较大的财产损失，还会引起严重的人员伤亡。在地铁工程建设规模越来越大，人员密度越来越高的形势下，要想在发生突发意外事故、出现系统设备性能故障的时候，第一时间组织人员进行有序疏散，对相关系统设备进行启动或者关闭，对故障做出快速响应，就必须要提升现阶段的地铁机电设备运维管理水平[1]。

2.3 综合管控压力大

与传统的民用建筑工程相比，地铁工程的施工特点是站点分散、站点数量多、房间种类众多。在地铁线路级扩张为线网级的过程中，地铁机电设备运维管理面临的综合管控更高、难度更大。在这种情况下，地铁机电设备运维管理工作需要思考的是，采取何种措施才能够迅速掌握所有站点、所有线路的运营信息；采取各种措施才能够对地铁各大站点、各大线路的工作进行协调与管控。

2.4 低碳经济的影响不可忽视

近年来，我国倡导可持续发展理念，在这种情况下，低碳、环保、节能、绿色成为人们日常生活与工作的追求。但是地铁工程建设规模的扩大，建设数量的增多，直接使得地铁能耗呈现几何式增长。而在地铁能耗中，尤以牵引能耗以及通风空调能耗最多。目前，无论是地铁机电设备运维管理工作人员，国家相关部门均开始进行全新技术、全新工艺的研究，期望通过技术创新来降低地铁能耗，响应国家的节能减排号召。

2.5 被动式或主动式维修与保养中的问题

与其他建筑工程相比，地铁建筑的机电系统更为全面，站点设备房数量更多，每一个站点都存在着大量的设备设施和管线。如何对地铁机电设备进行有效的维修与保养，是采用被动式的维修保养方式，待到设备出现故障时候再维修或者更换，还是采用主动式维修保养方式，在设备没有出现故障之前就对其进行定期的维修养护，需要地铁机电设备运维管理人员做出正确的选择。

另外，我国主要以主动式维护保养与被动式维护保养相结合为主。但是，在这种情况下，同样也存在着很多问题。例如，应当如何控制维护保养频率，避免过度的维护保养反而使机电设备出现其他的故障与运行风险。

3 BIM、物联网、云计算在地铁机电设备运维管理中的应用

3.1 BIM 的应用缺陷

BIM 可以贯穿于地铁工程的整个建设过程，包含地铁工程的规划与设计、地铁工程的设计与施工以及地铁工程的运维与管理。但是BIM 技术的应用，也存在着很多缺陷。首先，BIM 急速的应用无法对运维数据进行实时的采集。因为地铁涉及大量的站点与设备种类，并且这些站点比较分散、设备分布非常广泛、设备运行时间非常长，所以地铁运行过程中会产生大量的数据。受到技术的局限，单纯使用BIM 技术，很难进行地铁运维数据的自动化采集。而如果依靠人工进行相关数据的搜集，在将这些数据输入到系统中，那么工作人员面临的工作量将无法想象。其次，BIM 无法对运维对象与站点内的实际空间进行精准的定位。虽然BIM 可以将各站点内的对象通过三维模型直观而清晰地展现给用户，但是BIM 所使用的空间模型为既定模型，模型中的设备与实际设备设施存在着一定的差异，只有输入设备的参数信息，才能够在既定模型中精准地找到与实际设备设施相匹配的对象。最后，BIM 技术对于相关硬件的要求十分苛刻，但是其运行速度却不甚理想，主要应用于地铁的设计阶段与施工阶段，在后期运维阶段的应用还十分有限[2]。

3.2 BIM 技术、物联网技术与云计算的有机结合与应用

首先，在地铁机电设备运维管理工作中，物联网的应用可以实现相关设备的远程监控与统一管理，进而对相关设备的运行状态信息进行实时传递。同时，物联网中的RFID 技术，还可以对人员以及设备进行精准的空间定位。例如，可以通过RFID技术对车站的每一个人员以及设备的具体位置进行实时追踪。而如果某一处发生火灾，BIM 还可以在第一时间锁定火灾位置，推荐出附近可用的消防设施以及最佳的人员疏散途径。

其次，虽然现阶段，专门针对地铁机电设备设施的维护手册已经实现了部分信息化管理，但是还没有与设备实际进行有效的关联。而通过BIM 进行三维空间模型的构建，就可以将地铁内部设备设施的运行情况直观、清晰地展现出来，同时，还可以掌握与之相关的各种参数与信息，进行相关数据与信息的实时查询。

再次，要想提升地铁机电设备运维管理水平，必须要重视日常运维数据的积累。而BIM 的三维模型可以对地铁运营期间的所有数据进行积累。同时，物联网与云计算可以进行相关数据的采集与处理。三种技术的综合使用，形成了一个强大的地铁运维数据库。对这一数据库进行分析，就可以及时预测地铁机电设备中存在的各种隐患和问题，并采取适当的措施提升地铁机电设备运维管理的节能性。

最后，在地铁机电设备运维管理中，云计算的应用不仅可以实现各个设备之间的数据共享，还不会对客户端的性能提出更多的要求。用户只需要拥有一台普通配置的笔记本，就可以高效率地进行BIM 运维系统的操作。例如，当工作人员在日常设备巡检过程中，忘记了设备的具体位置以及相关参数信息的时候，就可以直接通过手机或者其他客户端进行相关信息的查询，进行相关设备操作要点、维修技巧的学习等[3]。

4 结语

在现阶段的地铁机电设备运维管理中，还存在着很多问题。在地铁机电设备运维管理中，要想实现数据与信息的实时采集，还需要在BIM 的基础上，加强物联网技术的应用；要想不受笔记本、手机等客户端配置较低的影响，对BIM 数据库进行有效的访问，还需要注重云计算的应用。所以，将BIM、物联网以及云计算进行有机的结合，是未来地铁机电设备运维管理工作的发展趋势。