南京戎光基于大数据的bim运维系统

南京戎光软件科技有限公司的前身是部队某智能化研究中心软件部，是从事工程智能化监视、控制和信息化管理系统研究、开发的单位，曾获得高水平研究成果十多项。

原单位的成员构成了戎光早的骨干力量，戎光取字“戎”，也寓意不忘老单位的传统。公司队伍在原基础上不断发展壮大，目前已拥有一批长期从事软件研发的人才，具有丰富的项目开发与实施经验，通过这几年的研发和项目实施，逐渐形成BIM技术为特色，辅助以移动互联网、二维码、VR等其他技术应用，开发出了比如基于BIM的智能建筑运维平台，BIM云服务平台等成体系的产品和解决方案。

通过对传统模块化数据中心、BIM应用等内容的讨论，分析探讨BIM技术在数据中心建设项目中的优势。以某数据中心项目为例，论证基于BIM技术进行数据中心精细化管理的必要性。

1 BIM在数据中心建设行业中的应用

1.1 传统模块化数据中心建设行业特点

1)   一体化分布式部署：批量复制、按需扩展、三房归一

       将UPS&电池房+空调房+IT机房三房合一，形成新型IT机房，在建设过程中提出标准统一、接口统一的新要求。机房建设从整体建设改为模块级建设之后，由20个模块构成的数据中心在下单后13周后便实现交付使用，快速的IDC部署能力逐步适应了建筑信息化的发展。

2)   模块与土建：一次规划、分期投资、快速部署

       数据中心在建设过程中采用了土建与IT分离、主体与水电同步建设、各模块按需部署的方式。各模块组件在采用标准化产品的基础上预留接口，可以满足快速生产、快速发货、快速组装的要求，大幅度提高ROI，Capex有效降低10%。

3)   模块内部件与通道结构件：灵活应对未来变化

一般来讲，数据中心的生命周期为10-15年，服务器的生命周期为3-5年，随着服务器配置的改变，对微模块采用调整内部供配电与制冷配比的方法，提升微模块使用的灵活性和可用性。

4)   密封通道+冷冻水行级空调：降低PUE至1.5

密封通道的设计可以有效隔离冷热气流，实现行级空调就近制冷、就近转移热量、迅速消除局部热点的功能，从而大大提高制冷效率。通过现场测试，PUE可降低至1.5，OPEX降低了35%-40%。

5)   智能管理架构：单模块监控与集群监控可提高运维效率

在每个微模块上部署一个触摸屏，并与交换机进行连接，从而共同负责该模块的监控管理。在此基础上，连接北向SNMP接口，采用基于微模块的集群管理，使得界面的清晰度得到保障，进而提高运维效率。

1.2 BIM在各阶段的应用

1)   协同设计阶段

数据中心建设过程中普遍存在参与方不同、办公地点分散、沟通效率低以及图纸更新不及时等现象。采用BIM技术，设计师可将模型上传至协同管理平台，各方基于同一模型进行交流，提交表更模型，从而模型统一性；业主方可通过平台进行监控、浏览、批注、变更或发布任务等；各参与方可随时随地通过PC或移动端查看图纸和模型，减少了数据损失和沟通成本，大大提高了非人士的参与度。

2)   设计优化阶段

为充分满足机房环境条件的要求，初设阶段采用精密空调机，其独具送风量大、换气次数高（30～60次/t）、可以使机房内形成整体气流循环、所有的设备冷却均衡等优点，这些是普通空调所不具备的。

但精密系统管径较大（主管道DN150~DN250），会使走廊空间紧张，此时则可采用地板下走管方案（见图1），设计过程中与土建装修进行积极的沟通协同，预留足够的地板空间。各在设计过程中通过三维模型进行协同设计、验证，实现了信息无损交流，发现问题及时解决，以得到设计方案。

图1 地下走管方案示例

3)   出图

通过前期准备以及二维模型统一表达，实现了三维立体模型与二维平面图纸的相互转化。各工艺管线、机房设备平面图以及相关节点图、机电安装土建预留和预埋条件要求图、管线密集部位管线布置详图，均可生成相应图纸；模型变更剖面图、大样图均可实现自动更新，大幅度提高工作效率。

2 BIM在数据中心建设行业的优势

通过BIM技术在综合数字环境中对信息进行持续更新，可实时访问信息数据，方便各参与方全面及时地了解项目。数据中心在设计、施工和管理过程中产生的数据能够加快决策进度、提高决策质量，起到提高质量、增加收益的效果。

2.1 快速算量，精度提升

       建立BIM数据库之后，与5D数据库进行关联，可提高工程量计算的性，施工预算的精度与效率。BIM数据库达到构件级的数据粒度，通过提供满足项目各参与方所需的数据，可以有效地提高施工管理效率。

2.2 虚拟施工，有效协同

在三维可视化的基础上添加时间维度，通过模拟施工实现施工计划与实际进度的直观对比。通过有效协同，便于各参与方充分了解项目的整体情况。BIM技术结合施工方案模拟、视频监测，可降低施工过程中的返工率和整改率，避免安全隐患，建筑质量。

2.3 碰撞检查，减少返工

在设计阶段利用BIM技术进行三维可视化设计，通过碰撞检查完成对工程设计方案、净空设计方案、管线排布方案的优化（见图2），利用优化后的方案进行施工交底，减少了施工阶段的错误，降低了返工可能性，在避免损失的同时有效提高了施工质量以及与业主沟通的效率。

图2 碰撞检测示例图

2.4 冲突调用，决策支持

BIM数据库中的基础数据可供各管理部门进行协同共享，数据的可计量性为工程提供了数据支持。按照构件类型、时空维度等对工程量信息进行汇总、拆分、分析对比，通过工程基础数据实时性、准确性，为决策者提供工程造价项目群及进度款管理决策依据。

3 BIM在数据中心建设行业中的应用案例

3.1工程概况

某数据中心项目包括机房封闭冷通道系统、封闭冷通道组件、消防组件、末端配电组件、冷通道辅件与制冷系统的行级精密空调、行政空调及ATS配电柜、市电配电柜、UPS输入/输出柜、UPS、电池、精密配电柜及布线列头柜等设备组件。

3.2 应用BIM技术的必要性

BIM模型可以与节能设计、能效测评、日照分析、采光分析、暖通负荷、通风模拟及噪声分析等软件相关联，利用模型共享技术、国内主流施工图设计图档，创建绿色建筑BIM模型，实现一模多算。通过GBXML接口输出给其他建筑分析软件，实现信息模型广泛的复用价值。

1)   自然采光模拟

分析相关设计方案的室内自然采光效果，通过调整建筑布局、饰面材料、围护结构的可见光透射比等，改善室内自然采光效果，调整室内布局布置等。

2)   室内自然通风模拟

对不同设计方案进行分析，在改善室内流场分布情况的同时调整通风口位置、尺寸、布局等，对室内气流进行引导，组织有效的通风换气（见图3）。

图3 室内自然通风模拟示例

3)   建筑初步能耗分析

使用BIM模型进行建筑初步能耗分析，对后期运维管理提前做出预判与调整。

3.3 基于BIM的VR运维管理的应用

基于VR虚拟现实技术的运维管理系统是一种以虚拟模型表征设备实体、以辨识度高的符号表征抽象数据，遵循人机交互规律、界面友好、操作便捷的管理系统。其直观形象的特性减轻了管理人员的认知负荷，使其将更多的注意力集中到问题区域，提高管理效率。

1)   基于VR的运维管理系统方案设计

根据数据中心各项管理内容的特点，本系统可分为门禁系统、设备检测、环境检测、消防检测。设备检测包括UPS、补燃机、配电柜和燃发机（见图4）。环境检测包括温湿度、冷水机和空调。架构设计以简洁、缩短用户查找命令时间为原则。

图4 基于VR的运维管理系统框架图

2)   基于VR的运维管理系统可视化设计

为使用户从繁杂的数据中迅速找到特征数据，本系统通过对抽象数据具象进行设计实现了数据可视化。设计过程从两个维度进行考量，一方面是对具象物高度的文化认同，另一方面是具象物在大场景的辨识度。如门禁系统以旋转的人物表征不同数据单元内的活动人员，UPS管理模块中分别以半圆仪表盘及活动的指针表征电压及电流；环境监测下的温/湿度管理模块利用人对于颜色的突出感知力，将温/湿度进行颜色区分，红色示意过热，蓝色示意过冷，使数据直观形象。 

3)   交互界面的实现

在运维管理系统中，交互是解决各个管理模块的手段。本系统在交互界面的基础上对各个控制模块进行事件指定，这些事件只在外部进行配置，然后关联各自场景，进而实现管理模块的调用。其中不同按钮事件相互排斥，对响应场景有着明确的关联。以消防联动为例，“消防监测”按钮按下的同时发出事件，销毁其他各项响应场景，激活消防场景演示某处火情，触发报警及灭火装置完成一系列演示。

4 结束语

BIM 是数据中心实现精细化管理急需掌握的技术。在现阶段，数据中心建设中应用BIM技术较少，存在较多的不足和缺陷。但随着BIM技术在数据中心项目中的逐步应用，两者的结合将逐步趋于完善。