1 概述
　　
　　数据中心基础设施建设是一个庞大的系统工程,包括规划设计、工程实施、运维管理等阶段,时间跨度大、设备种类多、技术复杂,“海量”图形、图表、数据等需要存储、分析,所以要实现全生命周期管理,首先必须解决基础设施“本身”的信息化管理问题。
　　
　　(1)BIM的优势
　　
　　幸运的是近年来已经成熟的BIM技术(建设信息模型BuidingInformationModeling)已经逐步开始在数据中心建设中获得应用,极大地提升了数据中心的信息化管理水平。其中最典型的优势如下:
　　
　　①设计阶段-“模拟建造”实现“所见所得”
　　
　　BIM技术使数据中心设计从二维走向三维(可视化),同时借助于精细的数字模型对方案进行分析和仿真(模拟性),不但简化复杂工程设计,而且可“未卜先知”(优化性),将工程设计阶段存在的图纸冗余、碰撞错误、工程算量、变更频繁、协同通讯困难等诸多顽疾消除在图纸阶段,保证了设计决策的正确性与可操作性(协调性),从而降低成本,缩短工期,为整个项目的质量奠定基础。
　　
　　②施工阶段-改善精准施工水平
　　
　　借助BIM数据库工程信息和处理能力的巨大支撑,实现了基于时间维度的BIM4D应用。在进度管理中,数据各部门协同共享,通过施工模拟和冲突调用优化施工方案,实现精确计划;在技术管理中,通过数据前后台随时比对、现场工艺指导等实现精确施工。解决了工程施工阶段存在着图纸可施工性差、施工质量无法保证、工期延误、工作效率低等缺点,使精益施工成为可能。保证了整体工程质量。
　　
　　③运维阶段-“基因”传承,全生命周期保驾
　　
　　由于BIM数据保留了项目设计阶段、施工阶段所做的所有更新,该模型信息涵盖了空间信息、设备信息、材料信息、工程信息等数据中心的完整的出生“基因”,所以在后期运维中可更方便地实现全方位3D展示、互动模拟、空间管理、设备、实施管理、资产管理、隐蔽工程管理、应急管理等,较传统运维管理具有明显的优势和便利。
　　
　　(2)理想与现实的差距
　　
　　尽管BIM对数据中心建设的重要性已得到广泛认可,但由于目前应用尚处于起步阶段,许多关键技术尚待解决,理想与现实之间仍存在较大差距,主要表现在:
　　
　　①“模型与现实”校准缺失问题
　　
　　要实现“虚拟建造”的一个关键点是模型要准确,换言之模型与外部环境要“精确匹配”!否则BIM模型与工程就会出现较大偏差,甚至导致工程出现较大反复。理想的情况是,基建与基础设施采用统一的BIM设计,而且保证标高基准统一、数据准确等。
　　
　　而实际情况远比理想情况复杂。例如,数据中心基础设施采用了BIM模型,而基建部分采用现成的机房;基建与数据中心基础设施建设采用不同的工程标准,允许的“误差”范围有差异,导致对接出现问题。所以,在工程细化设计中,必须对BIM模型进行各种校准。
　　
　　由于目前缺乏各种有效的校准手段,严重影响了BIM在数据中心基础设施建设中的推广应用。
　　
　　②工程人员无缘使用问题
　　
　　BIM平台本身是一个大型应用系统,数据模型可用于指导工程施工。但在实际应用中,现场工程师往往无法直接使用。一是BIM数据占用资源大,受流量、终端等限制,现场基本无法显示观看;二是即使解决了现场BIM登录、显示等问题,要想从海量的数据中找出自己需要的有用数据,也是一个极其困难的问题。
　　
　　所以,在未找到一种方便工程师“现场灵活调用BIM数据”的方法之前,BIM在数据中心工程阶段的应用仍难以推广。
　　
　　③3D模型与运维展示脱节问题
　　
　　众所周知,BIM的一个最大优势是精确地3D图形展示,使数据中心设计从二维走向三维（可视化）,实现“所见即所得”。
　　
　　在运维管理阶段,目前主流的运维管理软件DCIM(Data Center Infrastructure management数据中心基础设施管理)也采用了3D展示技术,二者本质上是完成相同的功能。然而,不幸的是,目前DCIM很少直接调用现成的BIM三维图形,而是重新搭建一套3DMAX三维模型,用于运维管理中的3D展示。
　　
　　究其原因,一是两套平台的数据标准不统一,直接对接难度极大;二是DCIM平台无法背负BIM模型沉重的数据负担,需要“减负或轻量化处理”后才能兼容使用。
　　
　　而重新搭建3D模型的弊端,不但额外增加时间和成本,而且丢弃了数据中心建设过程中前期积累的大量BIM精确数据,取而代之的是简单复原的“克隆”数据,基本上放弃了“数据中心的全生命周期管理”的实现可能。
　　
　　2 BIM+2A技术
　　
　　针对上述问题,本方案以BIM模型为基础,引入最新的AR混合显示技术、AI人工智能等技术,三者融合,从模型校准、现场调用、3D展示共用三个方面为技术突破点,较好地解决了BIM在数据中心建设中各个阶段的应用的问题。
　　
　　(1)AR与BIM结合
　　
　　AR增强现实技术(Augmented Reality,亦或混合现实技术MR,目前设备已通用),通过专用头盔设备,将虚拟场景与现实场景信息叠加显示。
　　
　　AR系统具有三个突出的特点:①真实世界和虚拟世界的信息集成;②具有实时交互性;③可在三维尺度空间中增添定位虚拟物体并测距。
　　
　　将AR技术与BIM结合,实现了下列核心功能:
　　
　　①通过佩戴的AR眼镜,在现场实时调用BIM图形并显示到实际安装位置,进行仿真设计,实现“虚拟建造”;
　　
　　②BIM设计图与已完工的安装基座等进行尺寸自动比对、校准;
　　
　　③BIM设计图与竣工场景叠加显示,自动比对,完成验收监测等;
　　
　　④在验收和运维阶段,通过BIM,“透视”隐蔽工程等。
　　
　　上述功能,对数据中心建设各阶段均具有重要的应用价值。
　　
　　(2)AI与BIM结合
　　
　　人工智能(Artificial Intelligence,缩写为AI)是当前最热门的技术,本系统采用了其中较成熟的“图像识别”等技术,协助处理大量的图形调用、尺寸校准等繁琐问题。
　　
　　让现场施工人员随时调用庞大的BIM后台数据,是BIM在工程实施中巨大能力能否释放出来的关键,AI技术的应用,实现了下列核心功能:
　　
　　①从海量BIM图纸中,自动识别、查找现场需要的图形、数据等;
　　
　　②利用AI技术通过各种便携移动终端(手机、PAD等)将实物反向扫描,查找设计图纸、工艺流程等,指导现场施工;
　　
　　③虚拟、现实尺寸数据自动比对、修正偏差,不但高效避免了工程兼容性错误,而且为工程预制生产提供了保障。
　　
　　AI技术的引入,对数据中心建设的设计阶段、工程阶段具有重要意义,可极大地减轻工作量、提高精准程度。如果在运维阶段,再增加“声音识别”,还可为故障的快速精准定位提供一种有效的手段。
　　
　　(3)BIM图形转化
　　
　　充分应用BIM数据图纸模型化的优势是数据中心运维成功的基石。然而要使BIM图形、数据在数据中心建设中获得充分应用,必须对现有的BIM图形数据进行转化。转化主要包括下列内容:
　　
　　①将整个系统的BIM全数据模型按位置、使用功能等进行拆解、细分,使之可灵活用于各个局部调用;
　　
　　②将局部BIM图形压缩,使之便于在移动终端上展示,如PC\PAD\手机等,方便工程人员现场调用;
　　
　　③将BIM图形与DCIM平台的3D展示兼容,并将动环监控数据自动叠加,在运维阶段实现真实的3D展示。
　　
　　对BIM图形、数据等的转化处理,是BIM+2A的核心技术之一,为整个应用奠定了基础。
　　
　　3 典型应用场景
　　
　　(1)设计阶段-校准
　　
　　数据中心基础设施系统设计阶段,尺寸校准是一个很重要的环节,也是仿真设计的基础。设计人员佩戴AR设备,将BIM模型预先“投放”到已建成的机房和基座上,数据模型与现场条件叠加3D显示。通过虚拟与现实的比对,及时发现问题、提前修正偏差。
　　
　　利用BIM+2A技术的“虚拟建造”功能,可看到未来数据中心竣工后的真实效果,同时也保证了最终交付的导出设计图纸的准确性。
　　
　　(2)施工阶段
　　
　　①预制生产
　　
　　设计阶段移交的精确地BIM模型,可为预制生产提供保障,从而大大提高工程的准确度和规范性;此外,灵活的移动终端显示,还可在预制过程中实现与预制厂的及时反馈沟通,确保整个施工的质量圆满完成。
　　
　　②工艺指导
　　
　　现场施工时,工程师需要随时调用各种图纸,手持移动终端的智能识图大大方便了工程人员的使用。如:手机(或PAD)扫描2D施工图纸(CAD图),可自动匹配到对应的3D模型直观显示,方便检查确认,如图1所示。
　　
　　需要工艺指导时,手机(或PAD)扫描实物,可快速调出该设备的相关技术文件、安装工艺文件等,实现现场指导。
　　
　　③工程管理
　　
　　所有工程相关人员,通过BIM+2A技术,实时传递各种工程进展信息,系统将静态设备信息、动态建设信息、3D图形等自动关联处理,实现全方位立体展示、远程互动模拟交流等,实现全方位“智慧管理”。
　　
　　(3)运维阶段
　　
　　①真正的全生命周期管理
　　
　　数据中心建设阶段竣工数据(工程数据、3D形等)直接完整转移到运维管理系统平台。特别是3D展示不需要再重新建模,既大大节省了3D展示模型搭建时间、成本,又实现了全生命周期的BIM数据基因传承管理。
　　
　　②强大的3D展示功能
　　
　　由于实现了BIM图形的共用,监控系统的3D图形直接采用BIM模型,可从任意子系统、任意角度选择展示内容。
　　
　　借助BIM模型内在功能,可以将动环监控采集到的各种传感器实时数据直接叠加在对应的设备位置,不但显示形象直观、自动报警提示,而且便于快速问题查找,如图2所示。
　　
　　③增强的故障查找功能
　　
　　运维人员借助AR设备,在巡检时不但能查出系统的显性故障,而且能看到系统的内在隐患,大大提高故障的诊断能力。
　　
　　最典型的应用是对隐蔽工程的维护,此外,借助AI技术,系统可从图像、声音等自动识别中,提前发现故障隐患。
　　
　　4 结束语
　　
　　BIM用于数据中心建设是发展的必然趋势,BIM+2A技术提供了一种全新的解决方案和具体实现工具,并已申请了相应的专利。该技术的应用必将加快推动BIM与数据中心基础设施建设的融合发展。
　　
　　作者简介
　　
　　唐维奇,华著数据科技(浙江)有限公司总工程师,高级工程师。北京长空云海科技有限公司技术顾问。
　　
　　索召和,北京长空云海科技有限公司总工程师,正高级工程师。
　　
　　编辑：Harris