基于BIM 的機電設備智能管理系統(tǒng)分析

劉麗娜

（山東魯泰環(huán)保建材有限公司，山東濟寧 272350）

0 引言

在設計該系統(tǒng)的過程中，主要從設計和施工階段的機電設備運行管理出發(fā)，通過構建相應的機電設備信息儲備數(shù)據(jù)庫，借助數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)對信息的綜合化管理和存儲。同時，在此基礎上開發(fā)以BIM（Building Information Modeling，建筑信息化模型）為主的機電設備智能管理系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)一方面可以實現(xiàn)Mephisto 安裝，簡稱MEP，另一方面還可以實現(xiàn)系統(tǒng)運行過程中的信息共享[1]，在安裝結束后，將會和實際建筑和虛擬BIM 共同進行交付。這對提升機電設備系統(tǒng)的運行質量和效果具有非常重要的意義和作用。

1 相關文獻研究分析

有學者通過研究分析認為，在機電管理系統(tǒng)中對BIM 技術進行有效應用可以充分減少信息查閱的時間。綜合來看，在信息模型構建以及信息數(shù)據(jù)共享方面，學者Yu 等通過對相關機電設備功能的分析以及主要構件的分析，在此基礎上構建了名為Facilities Management Classes（FMC）的模型，該模型和IFC 模型非常相似，但是前者的運維能力拓展性更強[2]。除此之外，學者Hassanain 還通過分析運維管理模型以及相關的對象模型來對IFC 2X 進行了拓展，然后在此基礎上構建了集成維護管理模型，應用該模型可以針對建筑物的功能需求以及相應的運行情況以及運維過程中維修、保養(yǎng)等流程進行有效描述。

2 以BIM 為主的機電設備智能管理系統(tǒng)

2.1 基礎系統(tǒng)架構分析

BIM-FIM2012 的系統(tǒng)架構：C/S 結構。其服務器終端配置：①路由器；②防火墻；③服務器；功能：可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、訪客訪問、后臺管理?？蛻舳丝梢灾苯咏尤氲絺€體用戶計算機，還支持IFC 二維碼掃描、無線網終端手持系統(tǒng)。

在客戶端內，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具體項目細節(jié)文件。作用為針對BIM-FIM 2012 的系統(tǒng)應用環(huán)境進行設置。除此之外，在針對每個項目進行管理的過程中，應用二進制模式實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)庫實際拷貝，拷貝結束后將數(shù)據(jù)進行映射，映射或者緩存到本地計算機文件內部。和其他方法對比，整體的BIM-FIM 2012 數(shù)據(jù)讀取水平和效率較高。

該系統(tǒng)終端支持型號為Windows Mobile 的手持PDA。可通過相應配置文件進行終端和服務器的連接配置。

2.2 功能模塊

BIM-FIM 2012 系統(tǒng)構成如下：①基層交互平臺；②設備信息管理；③維護運行管理；④運行維護知識庫；⑤應急預案管理。

其組成結構如圖1 所示。

圖1 BIM-FIM 2012 系統(tǒng)功能模塊組成

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

以設備信息管理為例，主要功能為運維人員查閱設備的相關信息以及修改設備狀態(tài)以及歷史設備查詢等[4]，綜合來看模塊主要是一個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表等功能。

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

以運維知識庫為例，該模塊的核心功能為提供操作培訓、操作流程以及相應的模擬操作知識等，在運行該模塊的過程中，相關的運維人員可以根據(jù)自身的實際需求來查閱相應的運維問題以及進行自我提升。

以應急預案管理模塊為例，在應用該模塊的過程中，往往會利用相應的二維碼編碼技術以及多維可視化BIM 來對信息進行展示以及查閱，同時可以為業(yè)主方提供設備故障后的應急平臺，這樣可以避免設備發(fā)生故障后需要查閱大量的圖紙[6]。同時相應的運維人員可以借助該功能模塊對需要掃描的設備的詳細形象進行查閱，以及對設備故障位置進行確定。最后，該模塊還可以為運維人員進行預案分析，幫助業(yè)主解決一些實際問題。

3 實際應用案例分析

3.1 案例情況簡析

該建筑屬于二期工程項目，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，該建筑地上結構為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需要先進行IFC數(shù)據(jù)接口開發(fā)。在開發(fā)模型轉換接口后，工作人員可以將所需的模型數(shù)據(jù)通過接口進行導入。這對后期的建模具有非常重要的作用。同時，在導入的過程中也可將需求的數(shù)據(jù)參數(shù)直接導入，經過自動關聯(lián)后，可實現(xiàn)設計和施工信息的共享；②導入完成后，模型和相關的屬性數(shù)據(jù)全部會上傳到服務器數(shù)據(jù)庫中，生成恒久性的MEP 電子信息庫。借助該數(shù)據(jù)信息庫，一方面可以實現(xiàn)對建筑信息的備案，另一方面也為后期的物業(yè)人員維護和管理創(chuàng)造了有利條件。

除了IFC 數(shù)據(jù)接口之外，還包括相應的屬性數(shù)據(jù)接口，相關的運維人員在查閱信息的過程中，往往需要錄入大量的數(shù)據(jù)信息，不僅會耗費大量的時間，同時錄入效率也不高，為了進一步提升數(shù)據(jù)錄入的質量，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，用戶可以通過操作相應的圖像界面來對屬性信息進行批量添加，也可以進行批量修改，并用表格工具迅速完成屬性信息創(chuàng)建。

最后，在建筑項目中，需要處理很多事項，因此，要明確構件上游和下游之間的關系。以房屋建筑結構暖通系統(tǒng)為例，風機作為風管的上游構件，風口終端可以被視作下游構件，在系統(tǒng)的圖形平臺中針對上、下游構件進行選擇，可以迅速明確上、下游關系。

3.3 信息應用

就BIM-FIM 2012 系統(tǒng)的信息應用情況來說，具體可以分為以下2 類：①關聯(lián)查詢。在進行關聯(lián)查詢的過程中，由于系統(tǒng)內部的所有信息構成了一個閉合環(huán)，基于此，可以通過選擇相應的機電設備來查詢相關的信息以及文件，然后在查詢文件的同時對相關的圖紙以及附件進行查詢等。此外，在查詢相應的圖紙信息的過程中，可以對相應的設備進行關聯(lián)[8]。借助這樣的查詢模式可以幫助運維人員快速查閱到相關的信息；②統(tǒng)計分析。在該系統(tǒng)內部含有大量的數(shù)據(jù)信息，借助統(tǒng)計分析功能可以迅速幫助運維人員提取到自己需要的信息已經相關的圖表，從而更好地了解系統(tǒng)以及不同構件的運行情況。此外，為了方便運維人員，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)計圖表的方式供用戶選擇。

3.4 物業(yè)應用

在應用該系統(tǒng)進行物業(yè)管理的過程中，其具體應用分為以下3 方面：①可以進行維修維護管理。維修維護管理功能即可以為相應的設備管理人員提供系統(tǒng)構建日常維護，提醒運維人員按照維修計劃完成日常的維護工作，以及維護日志記錄和錄入工作。此外，在系統(tǒng)更新后，維護人員還可以及時查閱備品庫內構件數(shù)量，從而幫助采購人員制定相應的采購計劃；②設備識別。在設備識別的過程中，運維人員可以借助移動終端設備來連接以及獲取數(shù)據(jù)庫內部的產品數(shù)據(jù)信息以及其他信息。簡單來說，在日常的維護過程中，如果運維人員可以借助手機掃描設備上張貼的二維碼來及時查閱設備維護過程中所需的各類信息，這樣可以避免維護的過程中查閱大量的紙質數(shù)據(jù)；③應急情況處理[9]，如果在日常的運維管理過程中出現(xiàn)緊急情況，相應的業(yè)務管理人員可以直接攜帶移動設備進入現(xiàn)場并掃描二維碼獲取相應的信息數(shù)據(jù)。

例如，相關的操作人員在經過選型后，可以將個人計算機攜帶到現(xiàn)場，在QR 掃描槍掃描后可以展示一個3D 環(huán)境，這樣可以幫助技術人員進行精確的定位和找尋上、下游設備的位置。具體操作流程如下：①先對出現(xiàn)的問題的構件進行掃描；②從移動端獲取構件的參數(shù)信息；③在計算機圖形平臺上進行定位；④借助移動設備機對構件繪圖定位。

4 結束語

綜上所示，BIM-FIM 2012 系統(tǒng)不僅集成了BIM 技術、虛擬現(xiàn)實技術以及移動網絡技術，并引入了目前比較先進的IFC 技術，借助上述技術不僅可以實現(xiàn)機電設備安裝以及運維過程中的信息共享，同時還可以將工程項目結束后將實體設備和虛擬MEP-BIM 進行數(shù)字化集成后交給業(yè)主，進而為運維人員維護創(chuàng)造有利的條件，同時還可以確保機電設備和相應子系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。經過實踐后，該系統(tǒng)可以被廣泛應用于各大建筑工程機電設備的運維管理過程中。