2024优秀案例丨诺德中心数字孪生楼宇综合管控项目

随着我国社会经济和新一代信息技术的高速发展，我国楼宇建筑逐步向智慧楼宇发展。智慧楼宇基于最新信息技术，建设楼宇建筑有感知、传输、记忆、推理、判断和决策的综合智慧能力。利用智能化集成系统针对楼宇独立的智能化系统进行集中监管及运维管理服务，使用户可以获得全面的楼宇信息，从而解决传统楼宇中存在的设备信息获取滞后、缺乏有效监管协同管理、人员资源分散、工作效率低等问题。智慧楼宇建设正在不断的融合新科技，突破现有的设计与技术，进而增强用户幸福感，为提高楼宇运营效率提供稳定的基础。

根据2021年，国务院发布的《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，提出到2035年，我国智能建造与建筑工业化协同发展取得显著进展，建筑工业化全面实现，迈入智能建造世界强国行列。同时，从加快建筑工业化升级、加强技术创新、提升信息化水平、培育产业体系、积极推行绿色建造、开放拓展应用场景、创新行业监管与服务模式7个方面，提出了推动智能建造与建筑工业化协同发展的工作任务。面对传统办公楼宇存在的楼宇能耗控制难、碳排放量高、运维成本高、管理效率低等诸多痛点，建立起BIM数字化技术赋能下的科技、高效、安全、绿色、健康的智慧楼宇迫在眉睫。

在这一背景下，数字化转型成为了现代建筑管理的必然选择。智慧楼宇作为数字化驱动的未来建筑管理方案，通过数字孪生、物联网和人工智能等先进技术的应用，实现了楼宇运营的智能化、高效化和可持续发展，从而向人们提供一个安全、高效、舒适、便捷的环境，最终提高使作者的办公及学习效率。

图1 数字孪生楼宇总体规划

随着城市化进程的不断推进和建筑业的快速发展，楼宇的规模和复杂程度也越来越高。数字孪生赋能智慧楼宇，是现实中的楼宇建筑在虚拟空间中的映射。通过这一映射，用户可以基于需要管理的各种信息、物理系统以及智能设备，进行各种操作。此外，数字孪生楼宇综合管控平台可以展示并分析系统之间、系统与用户之间以及系统内部之间数据交换及交互情况，进而对整个建筑设备和管理进行优化，最终实现楼宇建筑运营管理效率及安全性最大化。

1 总体架构

数字孪生楼宇综合管控平台以信息化、可视化、物联网等先进技术，采用“平台+应用”的建设模式，通过地理信息与相关业务信息的有机结合，实现楼宇各设备、各系统的互联互通，整合业务信息资源，统一管理规划，有效提升楼宇智能化水平，为业务办公、事件处理提供了可靠的信息化保障。

图2 数字孪生楼宇系统架构图

平台的核心在于推动办公建筑高质量智慧化发展；重点在于建筑内人和设备的管理；本质在于为建筑内人员的服务；标准在于更安全、更健康、更高效、更绿色、更生态。一言以概之，即为建设一个能给人们带来美好生活工作体验的绿色智慧办公环境。

2 项目概述

中铁建工第二建设有限公司采用BIM、数字孪生、大数据、IOT等先进技术，搭建了青岛诺德中心智慧楼宇综合管控平台。项目采用“平台+应用”的创新模式，在建造及运营阶段，引入“智慧楼宇整体平台方案”，实现全空间、全场景的智能化运维。

图3 数字孪生楼宇项目概述

项目涵盖“安防消防、便捷出行、能源管理、环境空间、智慧办公、设备管理、生活服务、运维服务、招商管理”九大场景，对楼宇管理领域的关键指标进行可视化监测分析、实时预警，让运维者全面直观掌控楼宇运行态势，统一管理人、事、物，实现楼宇管理的信息化、智慧化、精细化。

2.1 安防消防

安防消防基于视频监控、应急管理、巡检管理、门禁系统、安防管理、访客模块等,绘制综合安防网络。各系统间充分联动,有效调配设备和人力资源，结合数字孪生技术极大提高智能安防的可靠性及反应速度。

图4 数字孪生楼宇安防消防

视频监控：打造三级安防体系，实现安防立体化、全覆盖、出入留痕；

人员定位：融合定位方案满足复杂场景的定位需求；

入侵报警：保障园区安全，对园区周界进行全天候监测，发现非法进入；有入侵发  生时，声光驱离入侵者，同时通知安保人员处理；减少误报，并能够快  速定位事件发生的实时位置；

电子巡更：采用视频巡更、巡更点或二维码云巡更相结合，不遗漏且节省人力；

轨迹查询：智能安全防范，智能化进行人员定位，方便特殊事件后续人员追溯；

应急调度：汇聚园区各业务系统、内外网、互联网数据，形成智能预警、监督管理、 监测预警、指挥救援、决策支撑等关键应用，全面提升楼宇的应急管理 水平和应急处置效率；

安消一体化：值班人员监控、消防通道检测、烟火视频分析、热成像视频分析；

人员黑名单：依托人脸识别系统，建立内部人员、访客人员、黑名单人员的人脸识别库，进行从入园-区域进入-信息登记，到人员信息管理的一体化智慧人行管理系统，真正做到全方位，深层次，长效化的人行安全与访客管理；

2.2 便捷出行

便捷出行实现对人员、车辆的出行监控、状况统计、位置信息的实时及有序管理，保障楼宇日常工作有序进行，在确保楼宇高度安全的基础上进一步提升工作效率及管理水平。

结合人脸门禁、闸机、摄像头等，实现楼宇人员出入限制、考勤、实时监控、移动轨迹等多方面的楼宇人员管理功能，极大提升管理人员的工作效率，和场所安全级别。对前端摄像机抓取到的车辆图片进行分析，提取车辆信息、实时统计和记录车辆出入数据，实现对楼宇内部车辆进行自动识别、身份验证并自动起落道闸，提高通行效率，且对访客车辆进行自动识别并记录出入时间，以及实行自动计费。

图5 数字孪生楼宇便捷出行

智慧通行：依托人脸识别、大数据分析等技术，实现无感通行、无感考勤；

访客管理：访客自助预约，以访客系统为统一鉴权入口，联动门禁闸机、电梯等子  系统，打造优质的访客体验；

车辆管理：出入口无人值守车辆识别系统，车辆无感通行，提升车行进出效率；

一卡（脸）通：应用最先进的5G+物联网技术，支撑办公园区科学高效管理；

2.3 能源管理

能源管理系统实时监测电、水、碳排等能源使用情况和费用，通过智能算法和数据采集技术实现自动调节能源使用和管理，以达到节能、环保的效果。基于BIM数据模型实时能耗监测：平台可直观记录和显示楼宇水、电等能源消耗数据及设备运营情况，支持月度、年度数据统计、区域能耗分析等，并能实现能耗预警，为楼宇优化能耗管理、减少楼宇运营成本提供数据支撑与实时管控。

图6 数字孪生楼宇能源管理

智慧照明：依托数据分析等技术，实现灯光智能控制，达到节能降耗等目的；

BA控制：对楼宇内设备实现集散式管理，优化控制系统；

能耗管理：通过用能监测、能耗分析、能源诊断等实现楼宇能源精细化管理；

新能源：将智能充电桩联入平台，实现统一管理和指标分析，提升园区总体服务水    平和园区便捷程度。

碳排放：全面记录分析楼宇碳排放情况，提高碳资产管理水平；

2.4 环境空间

环境空间基于会议室管理、楼控管理、环境管理模块等，加装传感器对楼宇会议室、区域环境进行监控，并可以反向控制空调、新风等系统实现智慧环境管控。主要包括温度、湿度、甲醛、PM2.4等指标监测，实时楼宇环境信息智能监测、感知、预警、智控营造良好人体感知舒适度，实时感知环境指标进行分析，为工程管理部门人员提供智能联动控制设备，实时控制建筑楼层空间内智能化设备。

图7 数字孪生楼宇环境空间

会议室管理：对楼宇会议室的状况分布统计，实时汇总会议室使用情况，建设线上、线下无差别的会议服务体验，链接生态，将会议服务打造成虚拟作战室，实现会前预约、会议资源管理、会议可视化运维、会议大数据分析等功能，提升会议室有效使用率及管理能力；

智慧办公：办公室分布统计与OA的员工信息协同，实现智能工位、智能打印、无  感考勤、智慧餐厅等，高效助力现代化办公；

环境检测：在不同地点安装环境数据采集设备，对环境中PM2.5、噪声、温度、  湿度、风向、风力、TSP 、大气压力等十项进行全方位天候监测，综  合实现状态监控、阈值报警、统计分析、污染溯源等功能；

异常报警：部署传感器，依托互联网+物联网融合技术，对监测对象运行状态进  行实时监测，检测到异常现象立即发出报警至中台或工作人员手机端，  快速采取措施，避免损失发生；

2.5 设备管理

基于设备管理、工单管理、资产管理等模块，可对设备巡检/检修区进行监测，当在规定时间内没有检测到维修人员出现时，便触发告警，并通知管理人员及时处理，提高巡检效率和降低巡检压力；可对楼宇各区的照明、电梯、除湿及配套服务实现整体监测，并对异常进行实时告警，及时发现楼控管理的异常并进行远程调控和管理。

图8 数字孪生楼宇设备管理

设备管理：针对安防系统、服务系统、楼控系统、视频监控等设备，建设专项设备维保  管理系统，对设备的检修、巡查、更换等信息化管理，并可提供设备计划检  修到期提醒以及逾期检修告警等功能，协助物业有序、高效实施维保工作；

资产管理：实现园区资产从创建、领用、调拨、维修保养、盘点，到报废处置的全生  命周期管理，及时准确地反映资产的整体状况和变化。通过信息化的手段“管  好、用好”各类资产，降低管理成本，实现资产收益的最大化；

智慧照明：智慧灯杆实现多杆合一，节约资源；

智慧电梯：楼内电梯设置智能AI摄像机（含状态监测传感器）、多媒体信息发布、梯  控系统，电梯状态实时监测、故障异常自动报警，打造安全温馨的电梯搭  乘体验；

地库除湿：系统自动运行地库除湿设备、送排风设备，车库内空气干爽、清新；

配套服务：从办公、健康、生活三个维度进行架构，全面涵盖园区人文服务，建设智  慧会议室、共享场所以及智慧垃圾桶、井盖等智能化硬件设备，助力园区  智能化办公、智慧化运动健身、便捷化生活；

面向中铁建工第二建设公司总部办公大楼智慧运维需求，开展总部办公大楼智能化规划方案设计，突破基于BIM运维编码体系的智慧楼宇运维对象建库技术、基于BIM的智慧楼宇时空数据三维可视化技术、基于BIM的智慧楼宇多专题实时运行视图技术等关键技术，研发智能化信息集成系统（IBMS）和智慧楼宇BIM运维管控平台，实现对办公楼宇建筑的“可看、可管、可控”。

综合楼宇各个场景单元能力，对楼宇产业、安防、能效、通行、环境、资产、设备设施等功能领域通过数据可视呈现的方式全局管理，宏观管控，增强楼宇以人为本的环境氛围。

图9 数字孪生楼宇效果图

1 提升建筑的整体智慧化服务水平，解决楼宇建筑能耗控制难、碳排放量高、运维成本高、管理效率低等痛点。

2 涵盖安防消防、便捷出行、能源管理、环境空间、智慧办公、设备管理、生活服务、运维服务、招商管理九大场景功能，对建筑管理领域的关键指标进行可视化监测分析、实时预警，让运维者全面直观掌控建筑运行态势，统一管理人、事、物，实现建筑管理的信息化、智慧化、精细化。

3 搭建移动端系统功能，为楼宇内出入人员提供全方位的智能便捷体验。

4 建立自主知识产权的智慧建筑管理平台，实施示范工程对相关技术进行测试和验证。为集团启动智慧建筑业务、办公园区、场馆奠定基础，为实现集团从传统施工企业升级为城市运营商的战略目标创造条件。

1 基于BIM的数字孪生技术

虚实映射将建筑的物理对象通过BIM技术转换成虚拟的数字镜像，并融合BIM的多源异构数字孪生体技术。同时基于各类智能硬件、孪生体，全面、精准、动态反应建筑内各对象的状态变化，让运维管理人员更形象、直观、精准地了解建筑（园区）内的状态情况，便于预警及决策。数据驱动模型构建建筑全场景的数字服务是该平台达到可视、可管、可控的关键技术。

图10 数字孪生技术

2 基于AI算法的模型搭建技术

针对无感出入门禁、非职员行为异常判断、安全事件预警、室内温度自适应调节、设备巡检维保分析、能耗状况分析、空气质量提醒等办公场所场景，构建安全预警模型、环境调节模型、用能优化模型等，支持相关应用场景的自适应调优，支持对模型参数的设置、调优控制等。

图11 AI算法技术

3 多源感知数据的统一接入与管理技术

针对安全感知、环境感知、能源感知等3大类10多种传感器的数据接入，实现多源异构数据的快速接入与管理，同时具备数据层面的良好扩展性，为楼宇海量数据提供统一标准和口径，提供高效数据服务，支撑“新型智慧楼宇”建设。

图12 物联网和大数据技术

1 建设数字孪生楼宇可视化管理，促进高度集成

智慧楼宇将建筑中分散的设备，子系统，功能，信息，通过计算机网络集成为一个相互关联的统一协调的系统，实现信息，资源，任务的重组和共享。各子系统信息共享，全局智能联动与协调，有利于发挥智能楼宇的整体最佳效益，解决信息孤岛。通过物联网形态化，智能建筑中如照明、暖通、安防、通信网络系统等子系统，已经可被集成到同一平台上进行统一管理监控，实现相互间的数据分享。

2 建设智慧节能控制技术策略，推动绿色节能

以现代化商厦为例，其空调与照明系统的能耗很大，约占大厦总能耗的70%。在满足使用者对环境要求的前提下，智慧楼宇应通过其“智能”，尽可能利用自然光和大气冷量（或热量）来调节室内环境，以最大限度的减少能源消耗。能源生态指标体系使能源消耗、碳排放指标和生活需求都能够被打通变成数据，通过收集、整理、挖掘这些运行数据，结合云计算、云存储等新技术，应用大数据分析，根据不同能源用途和用能区域进行分时段计量和分项计量，分别计算电、水、油、气等能源的使用，并且对能耗进行预测，能了解不同的能源使用情况和用户对能源的需求，及时对能源进行有效分配，也可以找出同类型建筑的能源消耗，实现对能源的高效管理。这对于设立各种类型的建筑节能标准具有指导意义，通过物联网技术，可以有效地提高建筑的智能化和节能效果。

3 建设统一门户集中管控，降低楼宇运维成本

据统计，一座大厦的生命周期为60年，启用60年的维护及营运费用约为建造成本的3倍。大厦的运维管理费、机械设备及升降梯的维护费，占整个大厦营运费用支出的60%左右，且其费用还将以每年4%的速度增加。

通过统一门户，集中管理，降低了管理难度。系统之间的联动动作，降低了管理成本，对设备的主动维护功能，也减少了因设备故障引起的损失，系统可降低人工投入，节省维护费，提高工作效率。所以依赖智能化系统的智能化管理功能，可发挥其作用来降低设备的维护成本，同时由于系统的高度集成，系统的操作和管理也高度集中，人员安排更合理，使得人工成本降到最低。

4 建设综合服务系统，实现舒适、安全和便捷环境

智慧楼宇确保人，财，物的高度安全以及具有对灾害和突发事件的快速反应能力。智慧楼宇提供室内适宜的温度，湿度和新风以及多媒体音像系统，装饰照明，公共环境背景音乐等，可大大提高人们的工作，学习和生活质量。智慧楼宇通过建筑内外四通八达的声报，电视，计算机局域网，因特网等现代通信手段和各种基于网络的业务办公自动化系统，为人们提供一个高效便捷的工作，学习和生活环境。

5 建设行业标杆，树立并提升商业价值和形象

企业所处的楼宇使企业对外形象的窗口，使企业文化、企业精神的承载体，其运营这科技和文化、经济和绿色、健康和高效的核心价值，智慧楼宇应用使企业与楼宇变成有生命力的有机体、传递科技赋能的重要标志信号。同时为招商客户提高管理效率，节省运营费用，提供先进、方便、舒适、绿色的建筑环境，使客户的商务环境和品牌形象在行业内树立标杆，帮助提升客户的正面形象和在市场中的竞争力。

图13 数字孪生楼宇数字化全景