基于BIM 的機(jī)電設(shè)備智能管理系統(tǒng)分析

劉麗娜

（山東魯泰環(huán)保建材有限公司，山東濟(jì)寧 272350）

0 引言

在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的過(guò)程中，主要從設(shè)計(jì)和施工階段的機(jī)電設(shè)備運(yùn)行管理出發(fā)，通過(guò)構(gòu)建相應(yīng)的機(jī)電設(shè)備信息儲(chǔ)備數(shù)據(jù)庫(kù)，借助數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的綜合化管理和存儲(chǔ)。同時(shí)，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)以BIM（Building Information Modeling，建筑信息化模型）為主的機(jī)電設(shè)備智能管理系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)一方面可以實(shí)現(xiàn)Mephisto 安裝，簡(jiǎn)稱MEP，另一方面還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的信息共享[1]，在安裝結(jié)束后，將會(huì)和實(shí)際建筑和虛擬BIM 共同進(jìn)行交付。這對(duì)提升機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和效果具有非常重要的意義和作用。

1 相關(guān)文獻(xiàn)研究分析

有學(xué)者通過(guò)研究分析認(rèn)為，在機(jī)電管理系統(tǒng)中對(duì)BIM 技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用可以充分減少信息查閱的時(shí)間。綜合來(lái)看，在信息模型構(gòu)建以及信息數(shù)據(jù)共享方面，學(xué)者Yu 等通過(guò)對(duì)相關(guān)機(jī)電設(shè)備功能的分析以及主要構(gòu)件的分析，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了名為Facilities Management Classes（FMC）的模型，該模型和IFC 模型非常相似，但是前者的運(yùn)維能力拓展性更強(qiáng)[2]。除此之外，學(xué)者Hassanain 還通過(guò)分析運(yùn)維管理模型以及相關(guān)的對(duì)象模型來(lái)對(duì)IFC 2X 進(jìn)行了拓展，然后在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了集成維護(hù)管理模型，應(yīng)用該模型可以針對(duì)建筑物的功能需求以及相應(yīng)的運(yùn)行情況以及運(yùn)維過(guò)程中維修、保養(yǎng)等流程進(jìn)行有效描述。

2 以BIM 為主的機(jī)電設(shè)備智能管理系統(tǒng)

2.1 基礎(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)分析

BIM-FIM2012 的系統(tǒng)架構(gòu)：C/S 結(jié)構(gòu)。其服務(wù)器終端配置：①路由器；②防火墻；③服務(wù)器；功能：可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、訪客訪問(wèn)、后臺(tái)管理。客戶端可以直接接入到個(gè)體用戶計(jì)算機(jī)，還支持IFC 二維碼掃描、無(wú)線網(wǎng)終端手持系統(tǒng)。

在客戶端內(nèi)，存在格式XML 的文檔，文檔功能如下：①保存系統(tǒng)配置信息；②具體項(xiàng)目細(xì)節(jié)文件。作用為針對(duì)BIM-FIM 2012 的系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行設(shè)置。除此之外，在針對(duì)每個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行管理的過(guò)程中，應(yīng)用二進(jìn)制模式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際拷貝，拷貝結(jié)束后將數(shù)據(jù)進(jìn)行映射，映射或者緩存到本地計(jì)算機(jī)文件內(nèi)部。和其他方法對(duì)比，整體的BIM-FIM 2012 數(shù)據(jù)讀取水平和效率較高。

該系統(tǒng)終端支持型號(hào)為Windows Mobile 的手持PDA。可通過(guò)相應(yīng)配置文件進(jìn)行終端和服務(wù)器的連接配置。

2.2 功能模塊

BIM-FIM 2012 系統(tǒng)構(gòu)成如下：①基層交互平臺(tái)；②設(shè)備信息管理；③維護(hù)運(yùn)行管理；④運(yùn)行維護(hù)知識(shí)庫(kù)；⑤應(yīng)急預(yù)案管理。

其組成結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 BIM-FIM 2012 系統(tǒng)功能模塊組成

以集成交付平臺(tái)為例，該模塊的主要功能為建筑機(jī)電設(shè)備的三維模型以及相關(guān)的信息參數(shù)導(dǎo)入到該系統(tǒng)中，然后將信息和系統(tǒng)進(jìn)行電子化集成后交付給業(yè)主使用或者參考。

以設(shè)備信息管理為例，主要功能為運(yùn)維人員查閱設(shè)備的相關(guān)信息以及修改設(shè)備狀態(tài)以及歷史設(shè)備查詢等[4]，綜合來(lái)看模塊主要是一個(gè)供便捷查詢和分析的工具，除此之外，該模型還具有列表以及綜合報(bào)表等功能。

以維護(hù)維修管理模塊為例，該模塊的主要功能是為運(yùn)維人員管理系統(tǒng)平臺(tái)以及提示業(yè)主對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)或者對(duì)設(shè)備進(jìn)行更新[5]。同時(shí)，該模塊上還具有維修保養(yǎng)備忘錄功能和維修日志功能。

以運(yùn)維知識(shí)庫(kù)為例，該模塊的核心功能為提供操作培訓(xùn)、操作流程以及相應(yīng)的模擬操作知識(shí)等，在運(yùn)行該模塊的過(guò)程中，相關(guān)的運(yùn)維人員可以根據(jù)自身的實(shí)際需求來(lái)查閱相應(yīng)的運(yùn)維問(wèn)題以及進(jìn)行自我提升。

以應(yīng)急預(yù)案管理模塊為例，在應(yīng)用該模塊的過(guò)程中，往往會(huì)利用相應(yīng)的二維碼編碼技術(shù)以及多維可視化BIM 來(lái)對(duì)信息進(jìn)行展示以及查閱，同時(shí)可以為業(yè)主方提供設(shè)備故障后的應(yīng)急平臺(tái)，這樣可以避免設(shè)備發(fā)生故障后需要查閱大量的圖紙[6]。同時(shí)相應(yīng)的運(yùn)維人員可以借助該功能模塊對(duì)需要掃描的設(shè)備的詳細(xì)形象進(jìn)行查閱，以及對(duì)設(shè)備故障位置進(jìn)行確定。最后，該模塊還可以為運(yùn)維人員進(jìn)行預(yù)案分析，幫助業(yè)主解決一些實(shí)際問(wèn)題。

3 實(shí)際應(yīng)用案例分析

3.1 案例情況簡(jiǎn)析

該建筑屬于二期工程項(xiàng)目，位于南方某一線城市的商業(yè)中心區(qū)，是由某大型有限公司投資以及中建三局承建的大型高層商業(yè)建筑，該建筑地上結(jié)構(gòu)為43 層，地下3 層，建筑面積為102 884 m2，建筑高度195 m。

3.2 MEP-BIM 的創(chuàng)建

創(chuàng)建MEP-BIM 系統(tǒng)的主要流程如下：①需要先進(jìn)行IFC數(shù)據(jù)接口開(kāi)發(fā)。在開(kāi)發(fā)模型轉(zhuǎn)換接口后，工作人員可以將所需的模型數(shù)據(jù)通過(guò)接口進(jìn)行導(dǎo)入。這對(duì)后期的建模具有非常重要的作用。同時(shí)，在導(dǎo)入的過(guò)程中也可將需求的數(shù)據(jù)參數(shù)直接導(dǎo)入，經(jīng)過(guò)自動(dòng)關(guān)聯(lián)后，可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和施工信息的共享；②導(dǎo)入完成后，模型和相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)全部會(huì)上傳到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中，生成恒久性的MEP 電子信息庫(kù)。借助該數(shù)據(jù)信息庫(kù)，一方面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑信息的備案，另一方面也為后期的物業(yè)人員維護(hù)和管理創(chuàng)造了有利條件。

除了IFC 數(shù)據(jù)接口之外，還包括相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)接口，相關(guān)的運(yùn)維人員在查閱信息的過(guò)程中，往往需要錄入大量的數(shù)據(jù)信息，不僅會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間，同時(shí)錄入效率也不高，為了進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)錄入的質(zhì)量，借助屬性數(shù)據(jù)接口可以滿足如界面操作以及表格文件導(dǎo)入等多種模式的錄入方式，也可以滿足不同類型的工作需求。除此之外，借助該接口，用戶可以通過(guò)操作相應(yīng)的圖像界面來(lái)對(duì)屬性信息進(jìn)行批量添加，也可以進(jìn)行批量修改，并用表格工具迅速完成屬性信息創(chuàng)建。

最后，在建筑項(xiàng)目中，需要處理很多事項(xiàng)，因此，要明確構(gòu)件上游和下游之間的關(guān)系。以房屋建筑結(jié)構(gòu)暖通系統(tǒng)為例，風(fēng)機(jī)作為風(fēng)管的上游構(gòu)件，風(fēng)口終端可以被視作下游構(gòu)件，在系統(tǒng)的圖形平臺(tái)中針對(duì)上、下游構(gòu)件進(jìn)行選擇，可以迅速明確上、下游關(guān)系。

3.3 信息應(yīng)用

就BIM-FIM 2012 系統(tǒng)的信息應(yīng)用情況來(lái)說(shuō)，具體可以分為以下2 類：①關(guān)聯(lián)查詢。在進(jìn)行關(guān)聯(lián)查詢的過(guò)程中，由于系統(tǒng)內(nèi)部的所有信息構(gòu)成了一個(gè)閉合環(huán)，基于此，可以通過(guò)選擇相應(yīng)的機(jī)電設(shè)備來(lái)查詢相關(guān)的信息以及文件，然后在查詢文件的同時(shí)對(duì)相關(guān)的圖紙以及附件進(jìn)行查詢等。此外，在查詢相應(yīng)的圖紙信息的過(guò)程中，可以對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行關(guān)聯(lián)[8]。借助這樣的查詢模式可以幫助運(yùn)維人員快速查閱到相關(guān)的信息；②統(tǒng)計(jì)分析。在該系統(tǒng)內(nèi)部含有大量的數(shù)據(jù)信息，借助統(tǒng)計(jì)分析功能可以迅速幫助運(yùn)維人員提取到自己需要的信息已經(jīng)相關(guān)的圖表，從而更好地了解系統(tǒng)以及不同構(gòu)件的運(yùn)行情況。此外，為了方便運(yùn)維人員，還具有多種數(shù)據(jù)圖模式，如直方圖、餅圖、bar 圖、線圖、球圖等統(tǒng)計(jì)圖表的方式供用戶選擇。

3.4 物業(yè)應(yīng)用

在應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行物業(yè)管理的過(guò)程中，其具體應(yīng)用分為以下3 方面：①可以進(jìn)行維修維護(hù)管理。維修維護(hù)管理功能即可以為相應(yīng)的設(shè)備管理人員提供系統(tǒng)構(gòu)建日常維護(hù)，提醒運(yùn)維人員按照維修計(jì)劃完成日常的維護(hù)工作，以及維護(hù)日志記錄和錄入工作。此外，在系統(tǒng)更新后，維護(hù)人員還可以及時(shí)查閱備品庫(kù)內(nèi)構(gòu)件數(shù)量，從而幫助采購(gòu)人員制定相應(yīng)的采購(gòu)計(jì)劃；②設(shè)備識(shí)別。在設(shè)備識(shí)別的過(guò)程中，運(yùn)維人員可以借助移動(dòng)終端設(shè)備來(lái)連接以及獲取數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息以及其他信息。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，在日常的維護(hù)過(guò)程中，如果運(yùn)維人員可以借助手機(jī)掃描設(shè)備上張貼的二維碼來(lái)及時(shí)查閱設(shè)備維護(hù)過(guò)程中所需的各類信息，這樣可以避免維護(hù)的過(guò)程中查閱大量的紙質(zhì)數(shù)據(jù)；③應(yīng)急情況處理[9]，如果在日常的運(yùn)維管理過(guò)程中出現(xiàn)緊急情況，相應(yīng)的業(yè)務(wù)管理人員可以直接攜帶移動(dòng)設(shè)備進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)并掃描二維碼獲取相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)。

例如，相關(guān)的操作人員在經(jīng)過(guò)選型后，可以將個(gè)人計(jì)算機(jī)攜帶到現(xiàn)場(chǎng)，在QR 掃描槍掃描后可以展示一個(gè)3D 環(huán)境，這樣可以幫助技術(shù)人員進(jìn)行精確的定位和找尋上、下游設(shè)備的位置。具體操作流程如下：①先對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題的構(gòu)件進(jìn)行掃描；②從移動(dòng)端獲取構(gòu)件的參數(shù)信息；③在計(jì)算機(jī)圖形平臺(tái)上進(jìn)行定位；④借助移動(dòng)設(shè)備機(jī)對(duì)構(gòu)件繪圖定位。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所示，BIM-FIM 2012 系統(tǒng)不僅集成了BIM 技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并引入了目前比較先進(jìn)的IFC 技術(shù)，借助上述技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備安裝以及運(yùn)維過(guò)程中的信息共享，同時(shí)還可以將工程項(xiàng)目結(jié)束后將實(shí)體設(shè)備和虛擬MEP-BIM 進(jìn)行數(shù)字化集成后交給業(yè)主，進(jìn)而為運(yùn)維人員維護(hù)創(chuàng)造有利的條件，同時(shí)還可以確保機(jī)電設(shè)備和相應(yīng)子系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)過(guò)實(shí)踐后，該系統(tǒng)可以被廣泛應(yīng)用于各大建筑工程機(jī)電設(shè)備的運(yùn)維管理過(guò)程中。