BIM建筑信息管理研究

BIM建筑信息管理研究

本文将当前流行的两大技术区块链与BIM技术相结合，分析两者之间的契合度，创建出一种新型建筑项目信息化管理模式，并分析应用场景，设计了基于区块链技术的建筑信息化管理模型的运行方式及实施途径，为绿色建筑信息化探索出一条新型的途径。

一、BIM技术与区块链技术概述

（一）BIM技术

BIM(BuildingInformationModeling)技术为建筑业实现信息化的支撑技术建筑项目绘图从传统的手工绘图，到CAD软件二维绘图，再到BIM的3D(三维模型)、BIM的4D（四维模型）附加了时间因素，将建筑物三维模型与施工的进度相连接，跟随着时间轴变化，以动画的形式生动的展现模型的生成过程。BIM的5D（五维模型）模型以4D模型为基础，融入成本管理思想，通过项目成本的管控与其影响因素分析，将项目计划与实际消耗进行对比统计，综合清单资源的对比，从而实现建设项目整个动态过程的自动优化控制。BIM不仅仅是一种计算机软件，更是一种新型的管理方法。

（二）区块链技术

区块链的概念最早由中本聪在2008年发表的一篇论文提出。美国学者梅兰妮斯万将区块链技术定义为是一种可以公开、透明、去中心化的数据库技术。网络中所有节点共享数据库，数据库的运营者负责更新、监管。而且所有的参与者都可以随时进行访问和更新，确保其数据是真实、可靠的。

（三）将区块链技术引入到BIM中的必要性

BIM技术已经发展到五维模型，如果再增加一个安全信息维度、智能合约便可实现建筑全寿命期的安全、自治化智能管控。区块链是一种去中心化、无需信任的分布式账簿技术，具有公开透明、防篡改、可追溯、可靠性高等特点，有望解决BIM建筑发展中的大数据管理、信任、安全和隐私等关键问题。BIM技术是目前流行的数据采集、数据处理和数据展示的信息技术手段，主要应用于施工管理、协同设计、设备管理等方面，适用于对建筑项目全生命周期管理的应用领域。本文将区块链技术与BIM技术相结合，力图通过两者的契合点找到新的方法，助力绿色建筑信息化的发展。

二、区块链技术与BIM技术的契合性分析

（一）工程数据信息量大

BIM中包含的建筑信息是可以模拟和仿真的，BIM平台为信息集成管理提供完整和准确的数据库技术支持。从项目生命周期角度看，BIM体现了项目整个生命周期的规划设计、施工建设、交付运营以及拆除终止的所有信息，信息可谓含量全面而丰富。从施工信息内容的角度来看，BIM中能够提供建筑项目运营整个过程中的经济、管理、技术等信息，可以称为一个富含可视化数据信息的综合型数据库，能够将多个信息源集成到整个信息库中。大量用户的参与，积累了大量交易数据,这使得基于区块链的数据分析成为一个重要且有价值的研究问题。

（二）信息关联性管理

BIM技术基于工业基础类数据模型标准，而且有联动修改的功能。当输入施工参数时，则会自动生成结构、建筑、装饰、成本、工程量、材料需求量等相关信息。比如更改某一项设计参数，后期的采购信息、施工信息也会随之改变。如果，材料供应商在交互平台上更新由于建筑材料市场的供求关系造成材料价格浮动相关信息，设计方、投资方、建设方也能同时共享信息。众所周知，区块链上的节点可以根据某一次的交易内容、交易时间戳、交易顺序针对需要进行溯源的信息进行追踪。信息一旦得到验证，将被永久保存。区块链节点绑定了交易者的信息，记录了每一笔交易记录，而且交易传递路径被标记，可以完整的记录和追溯，不能被第三方任意篡改。

（三）支持多方协同工作

BIM技术为施工企业提供一个良好的信息共享平台和技术协作平台，参与项目建设的各方协同管理。BIM中记录项目管理过程，在承包人、业主、设计人、投标、监测、授权、安装和运营方执行智能合约。建设项目中各方从协同平台中获取自己所需要的信息，进行各种样式的信息传送与共享，实现项目各阶段信息共享，使项目各专业协同工作协同有效，从而实现从建筑工程项目阶段性工作到全寿命周期多阶段协同的转变。区块链技术基于共识的规范和协议，在这个系统中所有节点都在受信任的环境中，可以自由地、安全地交换数据。通过设置写入软件代码信息的智能合约，在其规定的智能合约的判定条件下以及其合约中双方需要履行的义务。区块链技术会对该合约的执行条件进行自动判断，如果所有的判定条件都满足，则区块链将自动

执行合约条款。

三、基于区块链的BIM建筑信息管理架构

本文设计了基于区块链的BIM建筑信息管理架构，该框架总共由五部分组成：信息存储服务、信息节点服务、信息共识服务、BIM全局信息服务以及区块链平台监管。

（一）信息存储服务

基于Fabric存储机制，信息存储服务将数据存储分为三个部分：账本存储、账本模型和数据接口。区块链技术通过对项目状态数据的建模，定义数据项、数据类型，按照账本模型把该项目所涉及到的所有数据信息打包成区块，并将其记录到建筑项目的账本中，即存储在节点文件系统中，以此提供系统数据检索和更新接口，供上几层模型调用。

（二）信息节点服务

信息节点服务主要内容有：账户管理、数据访问服务和智能合约管理，是为区块链节点提供服务。账户管理服务是指利用认证机制提供系统节点的注册、签发登记证书、签发交易证书、证书撤销和需求等服务。数据访问服务是为系统节点上的合约或者其他的应用管理提供账本数据访问服务。智能合约管理是对系统节点上的合约进行管理。例如智能合约的触发、安装、调用、部署等。

（三）信息共识服务

该服务是数据管理的核心。通过共识机制从而实现建筑项目参与各方对信息的背书，并且保证分布在不同系统节点上的建筑项目数据

信息保持容错性和同步性。基于Fabric机制建议在应用过程中，结合具体应用场景来选择某一种算法进行相应的优化与配置，为不同类型的交易建立单独通道机制，确保交易间的数据信息隔离保密。

（四）信息全局服务

基于区块链的存储信息进行信息全局服务，通过对项目全过程以及物料状态对整个项目生命周期的信息进行整理、抽取、处理、分析以及可视化展示。这个过程与制造业经营的过程一样，随着原材料的采购、运输和装配等一系列活动，供应链企业之间产生信息、物料、资金的流动。以满足业主的需求为主要目标，通过对整个建筑项目的信息流、物流、资金流的有效控制，将分包商、设计方、承包商、材料商以及设备供应商组成一个系统的网状结构，全面集成信息统一管理。

（五）区块链平台监管

通过此平台监管可以监督整个项目的运行状况，通过发现问题并立即预警，从而做到事前控制。具体内容包括：事务监控、存储监控、合约监控、网络节点监控。其中数据存储监控主要监控系统各个节点存储账本信息情况，并对存储信息的摘要进行展示。事务监控是结合智能合约查看事务运行的基本信息。网络节点监控主要展示当前基本的各节点状态信息，网络拓扑形态等。

四、总结与展望

本文通过分析区块链技术与BIM技术的契合性，分析这两个目前流行的技术特点的相似性，给出了基于区块链技术的建筑信息化管理