智能建筑設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)

楊文波

(陜西省建筑職工大學(xué) 專業(yè)科, 西安 710068)

0 引言

隨著建筑業(yè)的發(fā)展及人們對(duì)其使用需求的提升，傳統(tǒng)建筑設(shè)施維護(hù)管理模式管理手段單一已難以滿足需求，尤其是在環(huán)保節(jié)能的大環(huán)境下，充分利用現(xiàn)代信息化技術(shù)使維護(hù)管理成本降低、效率提升成為研究的熱點(diǎn)之一，本文完成了基于BIM和RFID集成環(huán)境的建筑維護(hù)管理系統(tǒng)的創(chuàng)建，利用BIM技術(shù)提供的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的長(zhǎng)期保存及自動(dòng)化交流。

1 現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)建筑設(shè)備具體的維修保養(yǎng)工作需在維護(hù)管理過(guò)程中提前對(duì)相關(guān)設(shè)備相關(guān)的包括圖紙、使用手冊(cè)、設(shè)備維修記錄等在內(nèi)的各項(xiàng)信息進(jìn)行查詢，這些信息多以紙質(zhì)形式呈現(xiàn)，信息間的關(guān)聯(lián)和更新難以做到及時(shí)有效，導(dǎo)致維修管理過(guò)程中的大量時(shí)間都花費(fèi)在信息查詢及驗(yàn)證上，隨著智能建筑設(shè)備數(shù)量的增加，資源在非增值的工作上消耗較大。目前整合BIM和RFID框架技術(shù)所建立的系統(tǒng)框架主要集中應(yīng)用在設(shè)備管理及施工領(lǐng)域中，涉及到具體建筑設(shè)備維護(hù)管理的較少，本文在BIM與RFID整合環(huán)境下，完成建筑設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)平臺(tái)理論框架的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備維護(hù)管理所需信息的快速確認(rèn)，設(shè)備管理通過(guò)自動(dòng)化的信息交流降低了管理成本，提升了建筑維護(hù)管理系統(tǒng)的效率[1]。

2 智能建筑設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的建筑設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)平臺(tái)基于BIM與RFID整合環(huán)境，系統(tǒng)架構(gòu)主要由 BIM模型、RFID子系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫(kù)等模塊構(gòu)成，以實(shí)現(xiàn)信息流在各模塊間的自動(dòng)化傳遞。

2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

首先需完成BIM模型的建立，對(duì)設(shè)備維護(hù)信息進(jìn)行分類即包括供應(yīng)商、名稱、規(guī)格、類型、安裝地點(diǎn)及保修期等的設(shè)備基本信息，包括維護(hù)狀態(tài)及歷史記錄等的運(yùn)行維護(hù)管理信息，將設(shè)備維護(hù)相關(guān)信息輸入到BIM模型中，在此基礎(chǔ)上完成建筑設(shè)備維護(hù)管理數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備基本信息、維護(hù)信息、供應(yīng)商及維修員工等信息的有效整合和管理，安裝設(shè)備時(shí)需結(jié)合使用RFID讀寫(xiě)器，將設(shè)備信息根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)信息管理要求寫(xiě)入RFID 標(biāo)簽，維護(hù)人員在運(yùn)維期間通過(guò)標(biāo)簽信息的讀取進(jìn)行維修保養(yǎng)工作，數(shù)據(jù)庫(kù)及標(biāo)簽信息在完成設(shè)備維修保養(yǎng)后同步進(jìn)行更新，并添加在維修保養(yǎng)記錄中(為后續(xù)提供數(shù)據(jù)參考信息)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理人員根據(jù)設(shè)備編號(hào)可對(duì)相關(guān)設(shè)備信息(如使用手冊(cè)、圖紙等)做進(jìn)一步查詢檢索及相應(yīng)管理。將RFID識(shí)別碼輸入到BIM模型的構(gòu)件中，開(kāi)發(fā)Revit API及RFID API時(shí)采用.NET 開(kāi)發(fā)語(yǔ)言完成，從而實(shí)現(xiàn)RFID 標(biāo)簽同BIM數(shù)據(jù)庫(kù)間的信息傳遞[2]。

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

建筑設(shè)備維護(hù)管理者需依據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)(數(shù)據(jù)庫(kù)具有查詢功能，)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種設(shè)備信息的有效管理，對(duì)設(shè)備管理信息需做定期掃描檢查，在此基礎(chǔ)上完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)信息的及時(shí)更新，通過(guò)BIM中的開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)互連(ODBC，位于軟件Autodesk Revit中)的使用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)向Access數(shù)據(jù)庫(kù)中的導(dǎo)出過(guò)程，從而形成運(yùn)維管理的初始數(shù)據(jù)庫(kù)；根據(jù)系統(tǒng)需求分析完成模塊設(shè)計(jì)后，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)使用Access 數(shù)據(jù)庫(kù)工具完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)基本信息(設(shè)備編號(hào)、名稱、生產(chǎn)商等)及設(shè)備運(yùn)行維護(hù)信息(維修人員、時(shí)間、費(fèi)用、存在問(wèn)題等)的管理是數(shù)據(jù)庫(kù)的主要功能模塊，添加完基本信息后，可以對(duì)設(shè)備維護(hù)信息進(jìn)行信息查詢、添加、修改、刪除等操作，在初始 BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上完成相關(guān)數(shù)據(jù)表的創(chuàng)建，設(shè)備運(yùn)行的維護(hù)和管理需依據(jù)各項(xiàng)設(shè)備信息表進(jìn)行(包括供應(yīng)商資料表、部門資料表、維修信息匯總表、維修資料表等)[3]。

2.3 RFID子系統(tǒng)

為實(shí)現(xiàn)將PC端的強(qiáng)大數(shù)據(jù)庫(kù)功能延伸到嵌入式設(shè)備中，RFID閱讀器(手持式)中集成了一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)(SQL Server Mobile，作為智能建筑設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)的子數(shù)據(jù)庫(kù))，完成對(duì)嵌入式設(shè)備中數(shù)據(jù)的高效管理和操作，設(shè)備維修及管理人員皆可訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的信息，將RFID標(biāo)簽粘貼在設(shè)備組件上(作為存儲(chǔ)介質(zhì))，完成對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)子集信息的存儲(chǔ)(供設(shè)備維修、管理人員及用戶訪問(wèn))，標(biāo)簽上存儲(chǔ)的信息如表1所示。

表1 標(biāo)簽集成數(shù)據(jù)

并可在不同的距離(取決于功率水平、頻率范圍及環(huán)境等因素)對(duì)RFID標(biāo)簽上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，RFID 系統(tǒng)還能夠讀取某些隱蔽工程組件的相關(guān)信息。受到標(biāo)簽內(nèi)存的限制，標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)子集需對(duì)所存儲(chǔ)信息根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇，及時(shí)更新相關(guān)數(shù)據(jù)[4]。

RFID系統(tǒng)中的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)—RFID標(biāo)簽—信息交流的具體過(guò)程如圖1所示。

圖1 讀寫(xiě)器、標(biāo)簽、PC端信息交流過(guò)程

RFID同 PC 端間的通信連接的建立使用ActiveSync 程序完成，RFID讀寫(xiě)器的標(biāo)簽ID(用來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)查詢)通過(guò)PC 端接收通過(guò)此種自動(dòng)信息交互系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)從具體對(duì)象到BIM元素的信息流自動(dòng)交互過(guò)程(即查詢、檢索、輸入輸出)，提高了維護(hù)管理效率，降低人工成本。

3 維護(hù)管理系統(tǒng)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

在PC端基于BIM模型完成設(shè)備維護(hù)管理數(shù)據(jù)庫(kù)的建立后，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)將設(shè)備相關(guān)信息(維修清單等等)導(dǎo)出，據(jù)此分配維修管理任務(wù)，完成設(shè)備巡檢工作，對(duì)設(shè)備標(biāo)簽通過(guò)RFID 讀寫(xiě)器的使用完成信息的掃描，工作結(jié)束后對(duì)此次維修情況進(jìn)行記錄，并對(duì)標(biāo)簽信息和移動(dòng)終端數(shù)據(jù)庫(kù)信息做同步更新，據(jù)此完成中央數(shù)據(jù)庫(kù)信息的更新，在運(yùn)作階段設(shè)備組件包含多種運(yùn)行狀態(tài)(可劃分為好、良好、及格、可用、不可運(yùn)行)，需對(duì)相關(guān)組件進(jìn)行定期維護(hù)和檢查，以實(shí)際檢查結(jié)果為依據(jù)及時(shí)更新?tīng)顟B(tài)，結(jié)合產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)生命對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行相關(guān)處理(包括回收、再利用、處置等)，通過(guò) RFID 掃描即可實(shí)現(xiàn)對(duì)某組件標(biāo)簽上的狀態(tài)數(shù)據(jù)的更新過(guò)程，建筑設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)架構(gòu)具體如圖2所示[5]。

圖2 設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理

在維護(hù)管理系統(tǒng)平臺(tái)中對(duì)設(shè)備定期進(jìn)行巡檢、保養(yǎng)及管理，并做詳細(xì)記錄，主要流程如下：

(1)管理人員，主要負(fù)責(zé)設(shè)備建賬、管理數(shù)據(jù)庫(kù)、制定維護(hù)計(jì)劃、對(duì)維修保養(yǎng)過(guò)程及費(fèi)用進(jìn)行管理，分配并落實(shí)具體的工作任務(wù)。

(2)維修人員，根據(jù)任務(wù)分配及系統(tǒng)運(yùn)維提示，負(fù)責(zé)對(duì)某片區(qū)域某類型設(shè)備進(jìn)行巡檢(如1F的空調(diào)設(shè)備)，通過(guò)RFID 讀寫(xiě)器對(duì)設(shè)備標(biāo)簽信息進(jìn)行掃描和讀取，讀寫(xiě)器中的指導(dǎo)信息通過(guò)ID完成查詢，同開(kāi)放的設(shè)備相關(guān)運(yùn)維數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行信息交互，從而更好的完成保養(yǎng)維修工作；工作完成后，將此次維修信息(如維修人員、日期、費(fèi)用、修前及修后情況、記錄憑證號(hào)等)記錄到讀寫(xiě)器數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)更新相關(guān)標(biāo)簽信息，將最終結(jié)果反饋給管理人員，管理人員據(jù)此完成對(duì)建筑設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新。

4 系統(tǒng)平臺(tái)運(yùn)維管理測(cè)試

4.1 系統(tǒng)平臺(tái)的搭建

為檢測(cè)本文所設(shè)計(jì)的智能建筑設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)平臺(tái)的實(shí)用性，將本系統(tǒng)平臺(tái)在某建筑內(nèi)試運(yùn)行，選擇中間樓層的某個(gè)房間的空調(diào)設(shè)備貼上RFID 標(biāo)簽后作為測(cè)試對(duì)象，BIM模型的建立具體通過(guò)使用Autodesk Revit Architecture完成，BIM 數(shù)據(jù)庫(kù)的建立則通過(guò)使用 Microsoft Access 完成，使用包含手持式讀寫(xiě)器(Atid570 RFID)和標(biāo)簽(EPCG2)的RFID開(kāi)發(fā)工具包(Atid Technology 公司)，在此基礎(chǔ)上完成了集成的BIM和RFID環(huán)境的建立，同樣通過(guò)Autodesk Revit Architecture 完成建筑模型的建立，接下來(lái)通過(guò)Autodesk Revit MEP 完成空調(diào)設(shè)備模型的建立后將其整合到建筑模型。

4.2 結(jié)果分析

將設(shè)備維護(hù)管理的相關(guān)屬性信息輸入到空調(diào)設(shè)備中，將設(shè)備運(yùn)維管理Access數(shù)據(jù)庫(kù)(包含基本信息及維護(hù)保養(yǎng)信息)基于BIM模型完成導(dǎo)出，在運(yùn)維管理過(guò)程中根據(jù)實(shí)際需要能夠生成相關(guān)信息報(bào)表，顯著提高了運(yùn)維工作人員的工作效率，通過(guò)掃描RFID標(biāo)簽即可獲取設(shè)備 ID，根據(jù)系統(tǒng)提供的相關(guān)數(shù)據(jù)記錄及操作指導(dǎo)可快速準(zhǔn)確的確定維護(hù)管理內(nèi)容，維護(hù)保養(yǎng)信息更新及統(tǒng)計(jì)匯總過(guò)程簡(jiǎn)單易操作，開(kāi)展各項(xiàng)維護(hù)管理工作有據(jù)可依，并能夠提高適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)操作，在整合的信息環(huán)境中，工作人員檢索、查詢效率得以顯著提升，可有效滿足規(guī)模較大的建筑設(shè)備維護(hù)管理需求，具備較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

5 總結(jié)

本文主要研究了智能建筑維護(hù)管理系統(tǒng)平臺(tái)，在對(duì)BIM和RFID技術(shù)框架進(jìn)行整合的基礎(chǔ)上，完成了基于BIM和RFID集成環(huán)境的建筑維護(hù)管理系統(tǒng)的創(chuàng)建，并將具體組件同數(shù)據(jù)庫(kù)元素聯(lián)系起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑設(shè)備的維護(hù)和管理，介紹了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)過(guò)程及設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理的實(shí)施流程，基于BIM/RFID工作環(huán)境架構(gòu)提高了信息獲取質(zhì)量及效率，設(shè)備管理通過(guò)自動(dòng)化的信息交流降低了管理成本，提升了建筑維護(hù)管理系統(tǒng)的效率。