智能建筑设备维护管理系统平台设计

杨文波

(陕西省建筑职工大学 专业科, 西安 710068)

0 引言

随着建筑业的发展及人们对其使用需求的提升，传统建筑设施维护管理模式管理手段单一已难以满足需求，尤其是在环保节能的大环境下，充分利用现代信息化技术使维护管理成本降低、效率提升成为研究的热点之一，本文完成了基于BIM和RFID集成环境的建筑维护管理系统的创建，利用BIM技术提供的平台，实现数据信息的长期保存及自动化交流。

1 现状分析

传统建筑设备具体的维修保养工作需在维护管理过程中提前对相关设备相关的包括图纸、使用手册、设备维修记录等在内的各项信息进行查询，这些信息多以纸质形式呈现，信息间的关联和更新难以做到及时有效，导致维修管理过程中的大量时间都花费在信息查询及验证上，随着智能建筑设备数量的增加，资源在非增值的工作上消耗较大。目前整合BIM和RFID框架技术所建立的系统框架主要集中应用在设备管理及施工领域中，涉及到具体建筑设备维护管理的较少，本文在BIM与RFID整合环境下，完成建筑设备维护管理系统平台理论框架的设计，实现设备维护管理所需信息的快速确认，设备管理通过自动化的信息交流降低了管理成本，提升了建筑维护管理系统的效率[1]。

2 智能建筑设备维护管理系统设计

本文所设计的建筑设备维护管理系统平台基于BIM与RFID整合环境，系统架构主要由 BIM模型、RFID子系统及数据库等模块构成，以实现信息流在各模块间的自动化传递。

2.1 系统总体架构设计

首先需完成BIM模型的建立，对设备维护信息进行分类即包括供应商、名称、规格、类型、安装地点及保修期等的设备基本信息，包括维护状态及历史记录等的运行维护管理信息，将设备维护相关信息输入到BIM模型中，在此基础上完成建筑设备维护管理数据库的建立，实现对设备基本信息、维护信息、供应商及维修员工等信息的有效整合和管理，安装设备时需结合使用RFID读写器，将设备信息根据数据库信息管理要求写入RFID 标签，维护人员在运维期间通过标签信息的读取进行维修保养工作，数据库及标签信息在完成设备维修保养后同步进行更新，并添加在维修保养记录中(为后续提供数据参考信息)，数据库管理人员根据设备编号可对相关设备信息(如使用手册、图纸等)做进一步查询检索及相应管理。将RFID识别码输入到BIM模型的构件中，开发Revit API及RFID API时采用.NET 开发语言完成，从而实现RFID 标签同BIM数据库间的信息传递[2]。

2.2 系统数据库设计

建筑设备维护管理者需依据系统数据库(数据库具有查询功能，)实现对各种设备信息的有效管理，对设备管理信息需做定期扫描检查，在此基础上完成对数据库内信息的及时更新，通过BIM中的开放数据库互连(ODBC，位于软件Autodesk Revit中)的使用，实现数据向Access数据库中的导出过程，从而形成运维管理的初始数据库；根据系统需求分析完成模块设计后，系统数据库通过使用Access 数据库工具完成结构设计，对基本信息(设备编号、名称、生产商等)及设备运行维护信息(维修人员、时间、费用、存在问题等)的管理是数据库的主要功能模块，添加完基本信息后，可以对设备维护信息进行信息查询、添加、修改、删除等操作，在初始 BIM数据库的基础上完成相关数据表的创建，设备运行的维护和管理需依据各项设备信息表进行(包括供应商资料表、部门资料表、维修信息汇总表、维修资料表等)[3]。

2.3 RFID子系统

为实现将PC端的强大数据库功能延伸到嵌入式设备中，RFID阅读器(手持式)中集成了一个关系数据库(SQL Server Mobile，作为智能建筑设备维护管理系统的子数据库)，完成对嵌入式设备中数据的高效管理和操作，设备维修及管理人员皆可访问数据库内的信息，将RFID标签粘贴在设备组件上(作为存储介质)，完成对系统数据库子集信息的存储(供设备维修、管理人员及用户访问)，标签上存储的信息如表1所示。

表1 标签集成数据

并可在不同的距离(取决于功率水平、频率范围及环境等因素)对RFID标签上存储的数据进行读取，RFID 系统还能够读取某些隐蔽工程组件的相关信息。受到标签内存的限制，标签上的数据子集需对所存储信息根据实际需求进行选择，及时更新相关数据[4]。

RFID系统中的系统数据库—RFID标签—信息交流的具体过程如图1所示。

图1 读写器、标签、PC端信息交流过程

RFID同 PC 端间的通信连接的建立使用ActiveSync 程序完成，RFID读写器的标签ID(用来执行数据库查询)通过PC 端接收通过此种自动信息交互系统实现从具体对象到BIM元素的信息流自动交互过程(即查询、检索、输入输出)，提高了维护管理效率，降低人工成本。

3 维护管理系统平台的实现

在PC端基于BIM模型完成设备维护管理数据库的建立后，通过数据库将设备相关信息(维修清单等等)导出，据此分配维修管理任务，完成设备巡检工作，对设备标签通过RFID 读写器的使用完成信息的扫描，工作结束后对此次维修情况进行记录，并对标签信息和移动终端数据库信息做同步更新，据此完成中央数据库信息的更新，在运作阶段设备组件包含多种运行状态(可划分为好、良好、及格、可用、不可运行)，需对相关组件进行定期维护和检查，以实际检查结果为依据及时更新状态，结合产品经济生命对相关设备进行相关处理(包括回收、再利用、处置等)，通过 RFID 扫描即可实现对某组件标签上的状态数据的更新过程，建筑设备维护管理系统的实现架构具体如图2所示[5]。

图2 设备运行维护管理

在维护管理系统平台中对设备定期进行巡检、保养及管理，并做详细记录，主要流程如下：

(1)管理人员，主要负责设备建账、管理数据库、制定维护计划、对维修保养过程及费用进行管理，分配并落实具体的工作任务。

(2)维修人员，根据任务分配及系统运维提示，负责对某片区域某类型设备进行巡检(如1F的空调设备)，通过RFID 读写器对设备标签信息进行扫描和读取，读写器中的指导信息通过ID完成查询，同开放的设备相关运维数据库进行信息交互，从而更好的完成保养维修工作；工作完成后，将此次维修信息(如维修人员、日期、费用、修前及修后情况、记录凭证号等)记录到读写器数据库中，同时更新相关标签信息，将最终结果反馈给管理人员，管理人员据此完成对建筑设备维护管理系统数据库的更新。

4 系统平台运维管理测试

4.1 系统平台的搭建

为检测本文所设计的智能建筑设备维护管理系统平台的实用性，将本系统平台在某建筑内试运行，选择中间楼层的某个房间的空调设备贴上RFID 标签后作为测试对象，BIM模型的建立具体通过使用Autodesk Revit Architecture完成，BIM 数据库的建立则通过使用 Microsoft Access 完成，使用包含手持式读写器(Atid570 RFID)和标签(EPCG2)的RFID开发工具包(Atid Technology 公司)，在此基础上完成了集成的BIM和RFID环境的建立，同样通过Autodesk Revit Architecture 完成建筑模型的建立，接下来通过Autodesk Revit MEP 完成空调设备模型的建立后将其整合到建筑模型。

4.2 结果分析

将设备维护管理的相关属性信息输入到空调设备中，将设备运维管理Access数据库(包含基本信息及维护保养信息)基于BIM模型完成导出，在运维管理过程中根据实际需要能够生成相关信息报表，显著提高了运维工作人员的工作效率，通过扫描RFID标签即可获取设备 ID，根据系统提供的相关数据记录及操作指导可快速准确的确定维护管理内容，维护保养信息更新及统计汇总过程简单易操作，开展各项维护管理工作有据可依，并能够提高适当的指导操作，在整合的信息环境中，工作人员检索、查询效率得以显著提升，可有效满足规模较大的建筑设备维护管理需求，具备较高的实际应用价值。

5 总结

本文主要研究了智能建筑维护管理系统平台，在对BIM和RFID技术框架进行整合的基础上，完成了基于BIM和RFID集成环境的建筑维护管理系统的创建，并将具体组件同数据库元素联系起来，以实现对建筑设备的维护和管理，介绍了系统数据库的开发过程及设备运行维护管理的实施流程，基于BIM/RFID工作环境架构提高了信息获取质量及效率，设备管理通过自动化的信息交流降低了管理成本，提升了建筑维护管理系统的效率。