大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用示范項(xiàng)目
孫鵬輝
河北雄安市民服務(wù)中心有限公司
2017年4月1日 ，中共中央、國務(wù)院決定設(shè)立國家級新區(qū)——雄安新區(qū)。設(shè)立河北雄安新區(qū)，是以習(xí)近平同志為核心的黨中央作出的一項(xiàng)重大的歷史性戰(zhàn)略選擇，是繼深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)和上海浦東新區(qū)之后又一具有全國意義的新區(qū)，是千年大計、國家大事。對于集中疏解北京非首都功能，探索人口經(jīng)濟(jì)密集地區(qū)優(yōu)化開發(fā)新模式，調(diào)整優(yōu)化京津冀城市布局和空間結(jié)構(gòu)，培育創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展新引擎，具有重大現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)歷史意義。雄安市民服務(wù)中心項(xiàng)目占地242,463.3平米，建筑面積104,287.58平米，可租面積100,703.19平米，其中雄安管委會占用面積42,295.54平米，雄安集團(tuán)租賃面積13,641.74平米，企業(yè)辦公區(qū)租賃面積18,984.07平米，酒店、會議、商戶、OFFICEZIP等業(yè)態(tài)25,781.84平米，經(jīng)營主體為河北雄安市民服務(wù)中心有限公司為全業(yè)態(tài)集成經(jīng)營的首次嘗試。
項(xiàng)目于2017年12月7日開工建設(shè)，2018年3月28日完工交付，歷時112天，具備公建、住宅、酒店、會議、展覽、影院等多種業(yè)態(tài)。2019年12月10日正式獲得2018～2019年度第二批中國建設(shè)工程魯班獎（國家優(yōu)質(zhì)工程）。也是雄安新區(qū)成立后第一個魯班獎工程，意義重大。 大數(shù)據(jù)智慧運(yùn)營管理平臺基于達(dá)實(shí)BIM模型和項(xiàng)目運(yùn)維的實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)相互集成（如儀表、傳感器或者其他運(yùn)維管理系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)），實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全生命周期的BIM、圖檔、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的智慧管理。智慧運(yùn)營管理平臺面向園區(qū)消控中心大屏，整合園區(qū)現(xiàn)有信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源，憑借先進(jìn)的人機(jī)交互方式，實(shí)現(xiàn)園區(qū)安防、環(huán)境、能源、管廊、物業(yè)等可視化管理，三維空間實(shí)時動態(tài)監(jiān)控管理，運(yùn)營數(shù)據(jù)分析駕駛艙，可視化應(yīng)急指揮調(diào)度等功能，用以提升園景區(qū)管理者的指揮決策效率，實(shí)現(xiàn)園區(qū)的智慧化管理和運(yùn)營。
同時，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障報警時，會自動檢測到故障點(diǎn)，通知運(yùn)維人員故障信息。通過BIM自動切換到報警設(shè)備的最佳查看視角，同時打開報警設(shè)備的參數(shù)窗口。維護(hù)人員可通過系統(tǒng)快速查看設(shè)備的歷史記錄。這樣運(yùn)維人員可以在第一時間對故障設(shè)備進(jìn)行診斷、維護(hù)，為雄安市民服務(wù)中心提供更好的智慧運(yùn)維管理方案。
雄安市民服務(wù)中心地下綜合管廊項(xiàng)目全長3.3公里，形成“五橫五縱”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包含復(fù)雜節(jié)點(diǎn)120多個，對運(yùn)營管理系統(tǒng)構(gòu)建提出很高要求。該管廊項(xiàng)目的智慧運(yùn)營管理平臺由中建地下空間有限公司負(fù)責(zé)建設(shè)，建立了管廊運(yùn)維BIM模型建模標(biāo)準(zhǔn)和管廊構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化族庫，整體建模深度達(dá)到LOD300，附屬設(shè)施設(shè)備部分建模深度達(dá)到LOD400。
平臺基于BIM和GIS技術(shù)完美整合了視頻監(jiān)控、門禁消防、風(fēng)機(jī)、照明、排水控制、溫濕度、氧氣、甲烷等多種IOT設(shè)備，實(shí)現(xiàn)管廊運(yùn)行狀態(tài)的三維可視化監(jiān)控，并且開發(fā)了日常巡檢、維護(hù)、三維圖紙管理、管線管理等功能，有效滿足日常運(yùn)營管理工作。廊內(nèi)還引入了智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，可代替管理人員完成管廊內(nèi)部24小時不間斷巡查和危險報警。
IBMS綜合管理通過集成園區(qū)內(nèi)21個智能化子系統(tǒng)、以及多達(dá)25000個實(shí)時監(jiān)測控制點(diǎn)位，實(shí)現(xiàn)對全園區(qū)、全專業(yè)、全時態(tài)的深度覆蓋，從而達(dá)到自動化監(jiān)管與控制的目的。同時，通過IBMS系統(tǒng)和智慧云平臺對接，實(shí)現(xiàn)基于雄安云的智慧應(yīng)用。主要內(nèi)容：通信系統(tǒng)（綜合布線，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電話交換系統(tǒng)、手機(jī)網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋、有線電視、無線對講系統(tǒng)）、綜合安防系統(tǒng)（視頻監(jiān)控、門禁系統(tǒng)、停車場管理、防盜報警、訪客管理、巡更系統(tǒng)）、建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（空調(diào)樓控、能耗監(jiān)測、智能照明、冷熱源系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測）、多媒體系統(tǒng)（公共廣播、信息發(fā)布、多媒體會議、會議預(yù)約）、機(jī)房工程等，通過一個平臺二十一個系統(tǒng)全接入，提高設(shè)備管控效率。大數(shù)據(jù)智慧運(yùn)營管理平臺的框架結(jié)構(gòu)分為用戶層、終端平臺層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)及服務(wù)支撐層、計算與存儲層、網(wǎng)絡(luò)通信層、物聯(lián)感知層、執(zhí)行層、事物層，以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、安全保障體系、運(yùn)營管理體系。
大數(shù)據(jù)智慧運(yùn)營管理平臺能通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時的連接大數(shù)據(jù)中心，同時使用預(yù)置規(guī)則和智能算法，讀取其中將要使用的資源數(shù)據(jù)，再經(jīng)過一系列計算之后，將結(jié)果數(shù)據(jù)，以動態(tài)數(shù)字、動態(tài)圖表、實(shí)時監(jiān)控聲畫、動態(tài)三維圖型、動態(tài)圖標(biāo)、動態(tài)光效等相結(jié)合的形式，同時展現(xiàn)在特定的大屏上，各級管理員可以根據(jù)實(shí)時大數(shù)據(jù)分析了解各模塊數(shù)據(jù)態(tài)勢及各個方面的運(yùn)行情況。每時每刻都會有海量數(shù)據(jù)匯聚在大數(shù)據(jù)中心，大數(shù)據(jù)動態(tài)分析與大屏的結(jié)合，將成為運(yùn)營指揮控制中心的“大腦”，將虛擬與現(xiàn)實(shí)相互映射，通過形象而又專業(yè)的可視化展現(xiàn)，讓運(yùn)維管理人員能夠“秒懂”正在發(fā)生的任何事件，形式趨勢一目了然，且能夠做到大事小事不遺漏，發(fā)現(xiàn)問題分級及時告警。大數(shù)據(jù)動態(tài)分析能展現(xiàn)園區(qū)級、區(qū)縣級、城市級、國家級、世界級，甚至更廣級別的數(shù)據(jù)。達(dá)實(shí) IBMS系統(tǒng)集成，IBMS是建立在5A（主要指通訊自動化（CA），樓宇自動化（BA），辦公自動化（OA），消防自動化（FA）和保安自動化（SA），簡稱5A）集成和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之上的建筑集成管理系統(tǒng)，由Web集成化監(jiān)視平臺、監(jiān)控服務(wù)器和協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)三部分組成。IBMS能將各種子系統(tǒng)集成為一個“有機(jī)”的統(tǒng)一系統(tǒng)，并將其接口和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，完成各子系統(tǒng)的信息采集、交換和通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)五個方面的功能集成：所有子系統(tǒng)信息的集成和綜合管理，對所有子系統(tǒng)的集中監(jiān)視和控制，全局事件的管理，流程自動化管理。最終實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視控制與綜合管理的功能。
保安與消防管理是大數(shù)據(jù)智慧運(yùn)營管理平臺的重要組成部分之一，智能化保安系統(tǒng)具有較高的自動化技術(shù)水平及完善的功能，安全性、可靠性高。每個樓宇房間的防盜、防災(zāi)報警裝置通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與園區(qū)控制中心的監(jiān)控計算機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn)不間斷監(jiān)控。安防報警包括：門禁系統(tǒng)、紅外門磁報警、火災(zāi)報警、煤氣泄漏報警、緊急求助、閉路電視監(jiān)控、周邊防越報警、對講防盜門系統(tǒng)等。
通過人臉識別、車牌識別、人群密度分析、語音識別，及公安數(shù)據(jù)對比分析等技術(shù)，80%以上的安全工作能夠交由人工智能處理；通過煙感、熱感、水壓、水溫、氣溫、有害氣體等傳感器，及大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，80%以上的消防工作能夠交由人工智能處理。
氣象與環(huán)境監(jiān)測服務(wù)基于小型氣象站及官方發(fā)布的氣象數(shù)據(jù)，可以實(shí)時監(jiān)測溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、氣壓、光合輻射、蒸發(fā)、土壤溫度、土壤濕度等多種氣象參數(shù)。大數(shù)據(jù)智慧運(yùn)營管理平臺可以實(shí)時讀取這些氣象與環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，并以可視化的形式展現(xiàn)。其中的數(shù)據(jù)可以發(fā)布到園區(qū)中的特定顯示屏上顯示，以供公眾參考。氣象與環(huán)境數(shù)據(jù)能夠?yàn)榻ㄖ偷缆繁ｐB(yǎng)、園林灌溉、運(yùn)動健身、交通出行等提供建議，例如氧氣含量、負(fù)離子數(shù)量、紫外線輻射度、PM2.5和PM10濃度、運(yùn)動指數(shù)、穿衣指數(shù)、感冒指數(shù)、紫外線指數(shù)等，這些信息可以在園區(qū)內(nèi)的任意屏幕上顯示。能源管理與能耗監(jiān)測系統(tǒng)采用分層分布式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，對建筑的電力、燃?xì)?、水等各分類能耗?shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理，并分析建筑能耗狀況，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能應(yīng)用等。大數(shù)據(jù)智慧運(yùn)營管理平臺通過能源計劃，能源監(jiān)控，能源統(tǒng)計，能源消費(fèi)分析，重點(diǎn)能耗設(shè)備管理，能源計量設(shè)備管理等多種手段，使管理者對園區(qū)的能源成本比重，發(fā)展趨勢有準(zhǔn)確的掌握，并指導(dǎo)制定將來的能源消費(fèi)計劃。
可以根據(jù)每個房間的溫濕度，智能調(diào)整空調(diào)、暖氣的供給量，實(shí)現(xiàn)利用最少的能耗達(dá)到合適溫濕度的目的；可以通過傳感器得知房間內(nèi)是否有人，同時智能關(guān)閉燈光或其它電器；可以通過水、電、油、氣等能源，在一段時間內(nèi)的使用頻率和用量，分析出最佳供給策略。綜合管廊監(jiān)控
基于大數(shù)據(jù)智慧運(yùn)營管理平臺的可視化綜合集成平臺，是園區(qū)綜合管廊核心應(yīng)用系統(tǒng)的重要組成部分，該系統(tǒng)能夠及時對管廊內(nèi)環(huán)境及各種主管線運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、分析、更新、維護(hù)、統(tǒng)計，為地下綜合管廊內(nèi)環(huán)境情況、各種主管線的運(yùn)行情況提供準(zhǔn)確的運(yùn)維信息，為管廊的動態(tài)管理提供數(shù)據(jù)依據(jù)。通過傳感器和控制，能夠?qū)崿F(xiàn)管線滴漏，管廊積水等事件的及時提醒；通過巡邏機(jī)器人替代人工巡邏，減輕勞動強(qiáng)度，同時，利用機(jī)器人的傳感器和圖像智能分析功能，發(fā)現(xiàn)肉眼難以察覺的安全隱患；利用消防機(jī)器人替代人工，進(jìn)入有毒有害區(qū)域，及時有效的控制險情。設(shè)備運(yùn)行自檢與設(shè)備管理
設(shè)備運(yùn)行自檢與設(shè)備管理系統(tǒng)是大數(shù)據(jù)智慧運(yùn)營管理平臺基于云計算的物聯(lián)網(wǎng)綜合管控云服務(wù)平臺。平臺可適配于各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)控管理接入設(shè)備的狀態(tài)與運(yùn)行情況，并對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，通過云平臺對接物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，做到精確感知、精準(zhǔn)操作、精細(xì)管理，提供穩(wěn)定、可靠、低成本維護(hù)的一站式云端數(shù)據(jù)庫。大數(shù)據(jù)智慧運(yùn)營管理平臺對園區(qū)的給排水、配電系統(tǒng)以及電梯等設(shè)備的工作狀況進(jìn)行實(shí)時檢測和控制，實(shí)現(xiàn)公共設(shè)備的最優(yōu)化管理，降低系統(tǒng)故障率。通過軟件控制設(shè)備，使設(shè)備運(yùn)行于最經(jīng)濟(jì)合理模式中。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時，管理中心發(fā)出聲光報警并由值班人員通知維修人員處理現(xiàn)場事故。物業(yè)維修與保養(yǎng)管理
大數(shù)據(jù)智慧運(yùn)營管理平臺對物業(yè)單位的各項(xiàng)報修信息進(jìn)行管理，具有手工管理所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。例如：檢索迅速、查找方便、可靠性高、存儲量大、保密性好、壽命長、成本低等。這些優(yōu)點(diǎn)能夠極大地提高工作的效率，也是物業(yè)報修管理的科學(xué)化、正規(guī)化管理與世界接軌的重要條件。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對報修信息的管理和查詢的功能，對報修后維修情況的管理和查詢的功能，維修人員信息管理功能。
所有物資都能得到妥善安置和保養(yǎng)，在保養(yǎng)期內(nèi)，運(yùn)維人員會接到系統(tǒng)自動發(fā)送的物資保養(yǎng)任務(wù)；當(dāng)發(fā)現(xiàn)有物資損壞時，無論是巡邏人員、業(yè)主還是顧客，都能通過手機(jī)或附近的終端機(jī)上報情況，系統(tǒng)會合理安排維修人員，發(fā)送維修任務(wù)；所有維修保養(yǎng)任務(wù)，都能通過BIM進(jìn)行定位和記錄信息；所有物資的保養(yǎng)、維修任務(wù)都有詳細(xì)的過程記錄。物料與資產(chǎn)管理
物料與資產(chǎn)管理系統(tǒng)可以管理每一件原有或新購入的物料和資產(chǎn)，計算機(jī)能根據(jù)其相關(guān)數(shù)據(jù)生成條碼或二維碼，通過掃描張貼在物料或資產(chǎn)上的條碼或二維碼，即可進(jìn)行識別、查驗(yàn)、盤點(diǎn)等工作，能有效提高工作效率，降低出錯率。
所有物資都有電子檔案，大到建筑物，小到螺絲釘；所有物資都能通過BIM進(jìn)行定位和查詢信息；所有物資的購置、領(lǐng)用、清理、盤點(diǎn)、借用、歸還、保養(yǎng)、維修、報廢等行為都有詳細(xì)記錄。
巡檢與巡更管理
巡檢與巡更管理系統(tǒng)，是基于在小區(qū)適當(dāng)位置設(shè)置巡更站，規(guī)定保安人員巡更路線和巡更時間，當(dāng)保安人員到達(dá)某巡更站時插入鑰匙并扭動，就會得到保安人員當(dāng)時的位置和時間信息。采用電子巡更管理技術(shù)，可以杜絕保安人員漏崗、失職等現(xiàn)象，是保證園區(qū)安全的重要措施。安防系統(tǒng)與人工巡更緊密配合，實(shí)現(xiàn)雙保險。巡更人員可以根據(jù)安防系統(tǒng)提供的信息，更有針對性的排查可疑區(qū)域。當(dāng)發(fā)現(xiàn)危險時，巡更人員可以隱蔽的報警，并根據(jù)系統(tǒng)提示，進(jìn)行自我保護(hù)。
BIM展現(xiàn)透明雄安市民服務(wù)中心
雄安市民服務(wù)中心采用三維可視化的BIM（建筑信息模型）展現(xiàn)園區(qū)的空間位置、相關(guān)屬性、數(shù)據(jù)信息、運(yùn)營狀態(tài)等信息。BIM通過平臺和大數(shù)據(jù)中心，間接的連接了園區(qū)內(nèi)部署的2萬多個物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，使得園區(qū)內(nèi)所有的人、物件、事件、建筑、道路、設(shè)施等，在數(shù)字世界都有虛擬映像，讓信息可見、軌跡可循、狀態(tài)可查，實(shí)現(xiàn)物理園區(qū)與虛擬園區(qū)的同生共長，形成雄安新區(qū)“數(shù)字孿生城市”的微縮雛形。
BIM數(shù)據(jù)可視化物業(yè)運(yùn)維管理
當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障報警時，會自動檢測到故障點(diǎn)，通知運(yùn)維人員故障信息。同時通過BIM自動切換到報警設(shè)備的最佳查看視角，同時打開報警設(shè)備的參數(shù)窗口。維護(hù)人員可通過系統(tǒng)快速查看設(shè)備的歷史記錄。這樣運(yùn)維人員可以在第一時間對故障設(shè)備進(jìn)行診斷、維護(hù)，為雄安市民服務(wù)中心的可靠運(yùn)營提供智能保障。
BIM數(shù)據(jù)可視化安全管理
1200路高清攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)了全園區(qū)的無死角監(jiān)控。視頻、門禁等全部實(shí)現(xiàn)自動聯(lián)動報警。會自動檢測到攝像機(jī)和門禁點(diǎn)，同時將點(diǎn)位信息標(biāo)注在BIM中。安保人員可以通過BIM點(diǎn)位和圖表狀態(tài)，快速識別異常情況，同時系統(tǒng)也在根據(jù)預(yù)設(shè)條件智能辨別異常情況，一旦發(fā)現(xiàn)問題，就會立即進(jìn)行告警，安保人員能在最短的時間內(nèi)進(jìn)行處置，最大程度地消除了園區(qū)的安防隱患。
基于BIM的運(yùn)維管理是最佳方案
采用三維可視化的BIM展現(xiàn)新區(qū)的空間位置、相關(guān)屬性、數(shù)據(jù)信息、運(yùn)營狀態(tài)等信息，是其他技術(shù)無法比擬的。BIM可以展現(xiàn)新區(qū)內(nèi)所有事物的虛擬映像，結(jié)合數(shù)據(jù)可視化圖表，能以最快的速度正確掌握幾乎所有正在發(fā)生的事件，運(yùn)維人員能以最快的速度進(jìn)行響應(yīng)，有效提高工作效能，減少信息遺漏、誤判，避免錯過最佳處置時機(jī)。
可復(fù)制的模塊化設(shè)計方案
雖然大數(shù)據(jù)智慧運(yùn)營管理平臺中的系統(tǒng)復(fù)雜，但其中的每個系統(tǒng)和功能模塊都是相對獨(dú)立的，可拆分組合或獨(dú)立運(yùn)行的應(yīng)用程序。在新區(qū)中應(yīng)用，能根據(jù)不同的運(yùn)營需求，進(jìn)行定制化的組合搭配。如果需要新增功能，也可以定制化開發(fā)，并像U盤一樣方便的接入大系統(tǒng)中。本項(xiàng)目全程貫穿和突出“綠色、現(xiàn)代、智慧”理念。在現(xiàn)代、智慧方面，全生命周期的BIM輔助設(shè)計原則，基于雄安云的大數(shù)據(jù)引領(lǐng)，通過SOP-BIM運(yùn)維管理平臺的技術(shù)支撐，真正實(shí)現(xiàn)了從設(shè)計、施工到運(yùn)營管理及數(shù)據(jù)分析的全過程同期智能建筑模型，做到“數(shù)字孿生”的建筑鏡像；結(jié)合IBMS智慧管理平臺，實(shí)現(xiàn)園區(qū)二十一大智能化子系統(tǒng)信息集成，通過數(shù)據(jù)共享、信息融合等，整體呈現(xiàn)智慧園區(qū)和智慧生活體驗(yàn)。綜合管廊運(yùn)營管理平臺結(jié)合BIM應(yīng)用和GIS技術(shù)等，更是進(jìn)一步引領(lǐng)從實(shí)體建筑走向虛擬空間，虛實(shí)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)基于雄安云、大數(shù)據(jù)等，將未來雄安打造成城市管理的虛實(shí)結(jié)合的城市。