浅析BIM在消防设备管理中的应用

马建龙

(同济大学，上海 200092)

浅析BIM在消防设备管理中的应用

马建龙

(同济大学，上海 200092)

传统方法中，建筑物中的消防设备运维信息主要来源于纸质的竣工资料，需要用到这些信息时，往往要从海量的纸质图纸和文档中去查找。如果能采用电子化手段有效地组织这些信息，使设计和施工阶段的有效信息传递到运维期并辅助运维管理工作，那么建筑物的运维效率能得到很大的提升。本研究通过引入建筑信息模型和二维码技术，开发基于BIM的消防设备智能管理系统，借助BIM模型库和二维码标识实现了消防设备的电子化集成交付以，并运用智能移动设备辅助建筑物运维期的维护维修管理，为保障所有设备系统的安全运行提供高效的手段和系统平台支持。

消防设备;建筑信息模型;二维码;移动设备

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.05.16

1 引言

消防设备是建筑物机电设备(Mechanical，Electrical and Plumbing，MEP)中的重要部分，是意外状况下建筑物内人员生命财产安全的直接保障。因此，消防设备的维护管理是建筑物使用期日常维护工作的重要部分。

传统的消防设备运维信息主要来源于纸质的竣工资料，在设备属性查询、故障设备定位以及对紧急事件的应急处理时，往往需要从海量纸质的图纸和文档中查找所需的信息，这一过程无疑是费时费力，效率低下。建筑信息模型(Building Information Modeling)技术通过3D数字化技术为运维管理提供虚拟模型，直观形象地展示各个消防设备系统的空间布局和逻辑关系，并将其相关的所有工程信息电子化和集成化，对消防设备的运维管理起到非常重要的作用。其中BIM是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。近十年来的研究和应用表明，对于支持传统建筑业的技术改造、升级和创新具有巨大的应用潜质和经济效益。

本研究基于设计和施工阶段的建筑物空间信息，建立针对消防设备管理的消防设备全信息数据库，用于信息的综合存储与管理。在此基础上开发基于BIM的消防设备智能管理系统，借助二维码技术作为信息标识手段，将建筑物内的消防设备进行空间定位并与BIM空间模型一一对应，并利用智能移动设备辅助消防设备的日常维护工作，建立一套完整的数字化智能系统。其目的是为了加强运营期消防设备的综合信息化管理，为保障所有设备系统的安全运行提供高效的手段和技术支持。

2 相关研究

消防设备属于工程项目MEP中的一部分，目前阶段BIM技术在MEP工程中的应用大多集中在协同设计过程，在施工阶段的应用较少。其中Korman等[1]提出基于MEP信息模型，开发协同设计平台，实现冲突的自动分析和辅助决策，并结合相应的工作流程，提高协同设计效率。Leite等[2]在一个实际工程中应用NavisWorks进行MEP系统的自动碰撞检测，通过自动检测和手动检测的结果对比指出，为检测出所有冲突，用户需要有针对性地建立详细的模型并正确设置相关参数。Khanzode等[3]在一个保健中心项目中应用4D系统对设计方案进行碰撞检测和可施工性分析，提出在施工阶段应用MEP模型需明确建模需求和模型的详细程度。Riley等[4]分析了MEP协同设计过程中，影响其成本的主要因素以及它们分别所引起的成本损失，辅助项目管理者分析MEP协同设计工作的成本效益比。

在运维阶段的应用，Foms-Samso等[5]通过对125名物业管理者的调研表明一半以上的物业管理者认为在物业管理中应用BIM可节省信息查询的时间，并且3D可视化对物业管理有用，但对现有流程的改变和较大的投资将在一定程度上阻碍BIM在物业管理中的应用。Yu等[6]通过分析设施管理的功能和涉及的主要构件，建立了物业管理数据模型FMC，与IFC类似，但在运维管理方面进行了很多扩展。EI-Ammari[7]研究了基于IFC的物业管理模型，通过IFC-XML实现在运维中共享设计和施工模型，并应用虚拟现实平台为物业管理提供三维真实场景支持。Hassanain等[8]通过分析运维管理的过程模型和对象模型，对IFC2X进行扩展，建立了集成维护管理模型，可描述建筑设备及其功能需求、运行状况等信息和运维管理的检测、维修、替换等工作。

从上述研究内容可以看出，目前大多数研究和应用主要集中于如何从设计、施工阶段的信息中提取设备管理阶段使用的BIM模型及信息，而对于运维阶段如何有效利用BIM模型信息的研究则很少，因此，在运维阶段如何利用BIM技术辅助设备管理工作成为接下来的研究重点。

3 基于BIM的消防设备智能管理系统

3.1 系统架构

系统采用B/S架构，服务器端运行3D模型展示系统、MySQL数据库，通过可配置方案提供服务； 设备管理员通过普通浏览器接入，以网页形式访问管理系统； 对于外业维护人员，提供了基于智能手机的辅助App，通过扫描二维码访问系统。

3.2 功能模块

本系统由服务器端、浏览器端、移动App端及Unity3D辅助组件四部分组成，主要提供以下几点功能：

1)设备信息管理：为运维人员查询设备信息、修改设备状态、追溯设备历史等需求，提供方便快捷的查询、编辑和分析工具以及列表和图表等综合报表功能，所有设备的查询查看都提供3D可视化方案。

2)维护维修管理：为运维人员提供消防设备维护管理平台，辅助设备检修人员定期检查设备状况并及时上报系统，系统及时提醒维修人员需要维修的设备以及其定位信息，同时记录设备维护的历史纪录。

3)公告系统：联通B/S端机移动端，及时发布重要信息，加强维护人员沟通协作。

4)人员管理：对建筑物维护作业人员进行有效管理，明确其职责义务。

4 系统应用案例

西南交通大学犀浦校区新建综合楼，占地面积21 000m2，总共9层，是犀浦校区近年新建的综合办公区，有校教务处、学生工作组等多个部门。建筑物内总共有消防设施150多处，由于是综合办公区，其消防安全工作极其重要，本系统以此建筑为试点进行布置实施，能全面发挥系统优势。

4.1 系统基础数据建立及信息标识

4.1.1 BIM模型及设备数据库

本建筑为已有建筑，借助设计、施工阶段的图纸，利用Autodesk Revit软件完成了建筑物BIM建模，建筑物几何构件部分在本系统中不是重点，故而精度按照BIM建模要求，只做到了2级，即只保证建筑物主要构件尺寸准确，误差在1cm内。而消防设备部分，则按3级要求进行建模，空间精度达到mm级。

完成BIM建模后，以FBX格式导出整个建筑物几何模型，并导入到Unity3D中，利用自主开发的脚本系统将BIM模型转换为可交互式的3D场景，并最终导出至B/S系统中。之后，借助本系统提供的设备管理功能，将各个消防设备的各项属性录入到数据库中，为后续工作准备。

4.1.2 信息标识

本系统是通过二维码作为标识，将实际消防设备和3D模型一一对应的，因此，基础数据建立之后，需利用系统提供的功能生成各个设备对应的唯一标识二维码，并将其贴在实际设备的表面，用于之后的设备查询维护。

4.2 信息的利用

4.2.1 设备信息查询、编辑

本系统通过二维码将实际设备和设备信息建立对应关系，当运维人员需要查看设备信息时，只需利用智能移动设备中的App扫描设备表面的二维码即可获取当前设备的信息。同时，具有管理权限的人员，通过浏览器登陆系统接口，可查询所有设备的信息，并及时进行修改编辑。

4.2.2 设备维护维修

运维阶段的主要工作就是设施设备的日常维护，对于消防设备来说，即是设备的日常检查以及问题设备的及时维修。在本系统中，首先是检修人员利用智能移动设备中的App扫描消防设备，并按实反馈设备的当前状况，系统记录所有设备的状况，并将需维修设备的信息作为通知发送到维修人员的App中，维修人员按照系统提示及时维修并将维修结果及时上报至系统。

4.2.3 设备可视化查询及信息通告

本系统浏览器端是所有设备的信息录入、管理以及维修公告发布和人员管理的集成端，为了提高设备管理的针对性和有效性，我们集成了3D可视化方案，使管理人员操作设备信息时，可及时在3D视口中看到整个建筑物及设备所处方位，并提供了必要的3D操作来保证其有效性。

设备的日常维护工作通常是订立维护计划并实施，本系统通过信息公告的方式来保证维护人员能够及时获取任务计划，借助移动互联网的优势，可以在任何时间地点使维护人员与系统本身位于统一的计划中。

5 总结

本系统综合利用BIM技术、计算机辅助工程技术、虚拟现实技术、移动互联网技术等，通过建立消防设备BIM模型库，实现设备信息共享，同时作为建筑物使用期辅助工具，为运维人员提供了高效的运维手段，以保证所有消防设备的正常运行。

[1]Korman T M，Fischer M A，Tatum C B，Knowledge and reasoning for MEP coordination.Journal of Construction Engineering and Management， 2003, 129(6): 627-634.

[2]Lite F，Akcamete A，Akinci B，et al.Analysis of modeling effort and impact of different levels of detail in building information models.Automation in Constraction， 2011, 20(5): 601-609.

[3]Khanzode A，Ficher M，Reed D.Benefits and lessons learned of implementing Building Virtual Design and Construction(VDC)technologies for coordination of Mechanical，Electrical，and Plumbing(MEP)system on a large Healthcare project，Electronic Journal of Information Technology in Construction， 2008， 13： 324-342.

[4]Riley D R，Varadan P，James J S，el-al.Benefit-cost metrics for design coordination of mechanical，electrical and plumbing system in multistory buildings.Journal of Construction Engineering and Management， 2005, 131(8): 877-889.

[5]Foms-Samso F，Bogus S M，Migliaccio G C.Use of Building Information Modeling(BIM)in facilities management.Ottawa，Canada， 2011.

[6]Yu K，Froese T，Grobler F.A development framework for data models for computer-integrated facilities management.Automation in construction， 2000, 9(2): 145-167.

[7]EI-Ammari K H.Visualization，data sharing and interoperability issues in model-based facilities management system.Montreal，Canada， 2006.

[8]Hassanain M A，Froese T M，Vanier D J.Development of a maintenance management model based on IAI standards.Artificial Intelligence in Engineering， 2001, 15(2): 177-193.

Feasibility Study on BIM Technology in Fire Equipment Management

Ma Jianlong

(TongjiUniversity,Shanghai200092,China)

In the traditional method, the fire equipment operation and maintenance information of the building mainly comes from the completion data of the paper, that oftenwas searched from the mass of paper drawings and documents to find information you need.If do use electronic means to effectively organize the information, make usefulinformation of design and construction phase transfer to the operation period toassist operation and maintenance management, so the efficiency of operation and maintenance of buildings can be greatly improved.This study by introducing the building information model and QR code technology, developedan intelligent management system of fire protection equipment based on BIM, using the BIM model database and QR code identification realize the electronic fire equipment integrated delivery to mobile devices, and use intelligent mobile devices to assistmaintenance and management in operation period of building, provide efficient means and platform support system to ensure the safe operation of all equipment.

Fire Equipment; BIM; QRCode; Mobile Device

马建龙(1990-)，男，硕士研究生。主要研究方向：钢结构工程。

TU17;TU998.13

A

1674-7461(2016)05-0086-04