基于BIM的大型場館機電設備運維管理

楊振欽 劉火生 高磊 李肇娟

【摘要】本項目以福州海峽奧鈴匹克體育中心為典型應用，將BIM 技術引入到大型體育場館內機電設備的運維過程中，并以此為試點，希望通過BIM 技術在本項目的實際應用，將其逐步向其他項目推廣?；贐IM 技術的可視化、模擬性特點，為大型場館項目的風險控制及現場管理的精細化管理提供參考依據。目前項目的BIM 模型、機電管線邏輯關系設定已經完成。

【關鍵詞】BIM；大型體育場館；機電設備；運維

1 引言

隨著大型商業和公共建筑物的急劇增多，這些大型建筑物機電設備的正常運作給運維管

理帶來新的要求，因為機電設備故障是無法避免的事實，一旦發生機電設備出現問題，如何快速確定故障點，如何在最短時間內修復故障，如何在修復過程中把故障帶來的影響降到最低，如何對維護維修人員進行緊急情況下的模擬演練，當遇到緊急情況下能快速、安全地處理事故，是大型商業和公共建筑物機電設備應急管理需要解決的問題。

基于BIM 技術的機電設備應急管理，有以下優勢：

1） BIM 的可視化非常直觀，可極大地降低普通保養維修人員對于各類機電系統的理解的難道，幾乎可以不用查閱專業的圖紙就可以直觀判斷機電系統的位置和關系，降低物業管理的成本；

2） BIM 的竣工模型可以做到比較接近現實，除了已經包含了設計、施工以及建設過程的變更等信息外，同時再補充和持續更新運維管理所需的信息，為今后物業持續的運維管理提供豐富的數據查詢和利用；

3） 利用BIM 的機電管線上下游關系，快速定位故障點的控制設備，極大地提高應急響應的速度，提供物業管理的質量和客戶滿意度。

2 實現原理

2.1系統架構

系統架構設計基于三層架構原則，如圖1所示。三維顯示前端將借助NavisWorks強大的3D可視化仿真功能力，再通過其自身提供的API（Application Programming Interface，應用程序編程接口）與邏輯層的邏輯接口相連接，對其進行各類的圖形顯示控制和圖形數據讀取。在此基礎上，與后臺關系數據庫進行有規則的數據交互，結合不同環境的需求，可定制出各種邏輯業務控制，數據安全校驗，數據存取，可視化數據交互效果等等，從而到達高效快捷的BIM數據操作。

（1）系統架構圖

2.2系統運行環境

Autodesk Navisworks是一款用于分析、虛擬漫游及仿真和數據整合的全面校審和三維數據協同解決方案。其強大的模型整合能力可以快速地將多種軟件產生的三維模型整合成一個完整的模型，以進行后續的虛擬漫游，碰撞檢測，4D施工模擬，渲染，動畫制作和數據發布。該解決方案支持所有項目相關方可靠地整合、分享和審閱詳細的三維設計模型，在建筑信息模型（BIM）工作流中處于核心地位。BIM的意義在于，在設計與建造階段及之后，創建并使用與建筑項目有關的相互一致且可計算的信息。

SQL Server數據庫引擎是用于存儲、處理和保護數據的核心服務。利用數據庫引擎可控制訪問權限并快速處理事務，從而滿足企業內要求極高而且需要處理大量數據的應用需要。，具有使用方便可伸縮性好與相關軟件集成程度高等優點，與WINDOWS操作系統機密結合。

.NET是微軟的新一代技術平臺，為敏捷商務構建互聯互通的應用系統，這些系統是基于標準的，聯通的，適應變化的，穩定的和高性能的。從技術的角度，一個.NET應用是一個運行于.NET Framework之上的應用程序。（更精確的說，一個.NET應用是一個使用.NET Framework類庫來編寫，并運行于公共語言運行時 Common Language Runtime之上的應用程序。）.NET是基于Windows操作系統運行的操作平臺，應用于互聯網的分布式。

2.3配置要求；

系統：Windows 7 64bit

軟件：MicroSoft SQL Server 2008 ， Autodesk NavisWorks Manage 2014

CPU： Intel i7 3.0GHz或AMD Athlon X4 955或更高

內存：16GB

硬盤：12GB可用空間

顯卡：Nvidia 260GTX 896MB或ATI 5770 1GB或更高

顯示器：1920 X 1080 VGA顯示器 X2

3系統實施

3.1數據庫系統

3.1.1項目

項目信息是描述項目所在位置和項目基本概況，其中包括：項目位置：所屬省、市；項目名稱；項目信息：項目類型、面積、層數、結構形式

3.1.2空間

空間對象在BIM信息里是重要的研究對象?？臻g是一個抽象概念，他表示對系統結構層次的定義（園區->建筑->樓層->房間），不表示特定區域，在空間管理系統里，按特定的規則對空間區域進行指定劃分。對后臺管理用戶，空間也表示一定的邏輯關系，數據錄入用戶會根據給定的空間區分規則添加錄。從范圍大小的依次排列應該是園區包含建筑，建筑包含樓層，樓層包含房間。房間是空間里的最小單位

3.1.3設備

設備是對系統模型每一個對象的描述，可以是單個元素，也可以表示一類元素。指定用戶在系統進行操作時候一個具體的對象。在設備應急維護管理系統里，不同的設備之間有不一樣的邏輯關系，所以設備還表示關系屬性的載體。

3.1.4用戶

用戶主要是對軟件操作使用者，分有不同角色，不同的角色所對應的權限也不同，普通用戶可對系統進行查找、瀏覽操作；數據錄入用戶主要是對設備信息屬性的錄入，有讀寫權限；后臺管理用戶具有最高權限，可對系統進行讀寫、及角色名稱、密碼的修改操作。

3.1.5文檔

文檔包括有對設備屬性介紹、維護記錄，用戶可以手工錄入添加的數據，也可以單獨上傳附件（文檔、手冊、說明書、圖紙）。便于對設備的查詢、維護管理。另一方面與BIM信息模型交互，管理員用戶可以對照圖紙檢查模型相互協調。

3.1.6模型

建筑信息模型（Building Information Modeling），以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。在我們的系統里，也可理解為所有設備對象的集合。

3.2系統特點

3.2.1實時漫游

用戶可以在真實比例的三維場景中實時漫游，方向角度完全自由掌握，這種仿真漫游能讓用戶置身其中，更直觀更方便地觀察相應設施。

（2）實時漫游 （3）實時漫游

3.2.2應急指導

設備關系查詢是查詢當前設備記錄的直屬上游設備信息，他們是具有直接直屬關系的設備記錄。好比水龍頭跟閥門的關系一樣，如果當前設備為水龍頭，那么控制它開關的閥門就是其上游設備?？刂扑堫^的閥門可能不止一個，而且不是每一個設備記錄都會存在這種邏輯關系樹，這也要根據現實情況而定。

在設備查詢列表選擇一條設備記錄，上游設備列表顯示的就是當前設備的上游設備屬性信息（包括設備編號、設備名稱）

（4）設備信息 （5）設備信息

3.2.3快速空間定位

合理的空間結構能讓用戶快讀找到需要定位的空間，確定需要查詢設備的最小范圍（具體到該設備所屬區域、樓層、房間）在圖形區窗口會跳轉到該房間視點。

（6）空間定位

3.2.4快捷的設備查詢

通過豐富多變的查詢組合，只需通過幾步簡單的操作，便能得到需要查詢的各類結果。如此強大的查詢系統，在信息管理中起到非常重要的作用。系統根據輸入設備查詢列表屬性包含的關鍵字，設備屬性列表會自動匹配相關設備信息記錄，給予黃色光亮顯示。根據列表顯示的設備記錄選擇用戶需要的設備信息。

（7）數據分組 （8）設備查詢

如果列表記錄不能滿足用戶條件需求，用戶還可以根據條件選擇查詢，（設備類型、設備名稱、所屬園區、所屬建筑、所屬樓層、所屬房間）進一步縮小范圍，選擇查詢滿足要求的記錄。

（9）按條件設備查詢

3.2.5設備維護記錄

可為每一設備單獨添加其維護記錄，有需要時便可快捷地查找到相關信息。根據條件選擇維護記錄查詢?？梢圆樵內烤S護記錄、已過期、或者按天、周、月，也可以指定日期、指定范圍、指定時間段內選擇過濾。

（10）維護記錄查詢 （11）維護記錄詳細信息

3.2.6改善設備資料的存儲方式

每個設備都可以攜帶著屬于自身的電子文檔，在實際操作中將統一稱為附件。這些附件可以是說明書、相關證件、相關記錄、程序等等，都能以附件形式上傳到數據庫中進行保存。以便日后更好管理和查看。采用附件存放方式，將更妥善更合理地管理電子文檔。

（12）信息信息 （13）文檔存儲

3.2.7用戶權限管理

開啟驗證登錄機制，以防無關人員進入系統進行操作。通過賬戶權限管理，可對相關人員的操作權限按等級進行劃分，只有擁有修改權的人員才能修改系統、設備等信息，保障系統資料的安全性。

（14）用戶權限

總結

基于BIM 的機電設備應急管理系統從軟件實現的角度，在目前軟硬件條件下，其中比較關鍵的是大型復雜項目三維BIM 模型的圖形顯示技術和機電設備管線上下游邏輯關系建立和檢索兩項技術，由于要處理的BIM 模型信息量巨大，而目前軟硬件的性能有限，我們選擇了目前技術比較成熟的Autodesk NavisWorks作為BIM 圖形平臺，在大型BIM 模型顯示、實時漫游瀏覽的性能方面達到了較好的性能。在處理機電設備管線上下游邏輯關系的關鍵技術上，自定義了機電設備管線零件的邏輯關系數據格式，并獨立于BIM 模型映射Microsoft SQL Sever 數據庫中，實現高效的上下游檢索，通過映射關系實現BIM 模型與數據庫關聯，較好地解決了BIM 模型數據與機電設備應急管理數據的融合，嘗試基于BIM的機電設備應急管理系統實現的其中一種途徑。

參考文獻

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