基于BIM 的机电设备智能管理系统分析

刘丽娜

（山东鲁泰环保建材有限公司，山东济宁 272350）

0 引言

在设计该系统的过程中，主要从设计和施工阶段的机电设备运行管理出发，通过构建相应的机电设备信息储备数据库，借助数据库来实现对信息的综合化管理和存储。同时，在此基础上开发以BIM（Building Information Modeling，建筑信息化模型）为主的机电设备智能管理系统，利用该系统一方面可以实现Mephisto 安装，简称MEP，另一方面还可以实现系统运行过程中的信息共享[1]，在安装结束后，将会和实际建筑和虚拟BIM 共同进行交付。这对提升机电设备系统的运行质量和效果具有非常重要的意义和作用。

1 相关文献研究分析

有学者通过研究分析认为，在机电管理系统中对BIM 技术进行有效应用可以充分减少信息查阅的时间。综合来看，在信息模型构建以及信息数据共享方面，学者Yu 等通过对相关机电设备功能的分析以及主要构件的分析，在此基础上构建了名为Facilities Management Classes（FMC）的模型，该模型和IFC 模型非常相似，但是前者的运维能力拓展性更强[2]。除此之外，学者Hassanain 还通过分析运维管理模型以及相关的对象模型来对IFC 2X 进行了拓展，然后在此基础上构建了集成维护管理模型，应用该模型可以针对建筑物的功能需求以及相应的运行情况以及运维过程中维修、保养等流程进行有效描述。

2 以BIM 为主的机电设备智能管理系统

2.1 基础系统架构分析

BIM-FIM2012 的系统架构：C/S 结构。其服务器终端配置：①路由器；②防火墙；③服务器；功能：可以实现数据存储、访客访问、后台管理。客户端可以直接接入到个体用户计算机，还支持IFC 二维码扫描、无线网终端手持系统。

在客户端内，存在格式XML 的文档，文档功能如下：①保存系统配置信息；②具体项目细节文件。作用为针对BIM-FIM 2012 的系统应用环境进行设置。除此之外，在针对每个项目进行管理的过程中，应用二进制模式实现远程数据库实际拷贝，拷贝结束后将数据进行映射，映射或者缓存到本地计算机文件内部。和其他方法对比，整体的BIM-FIM 2012 数据读取水平和效率较高。

该系统终端支持型号为Windows Mobile 的手持PDA。可通过相应配置文件进行终端和服务器的连接配置。

2.2 功能模块

BIM-FIM 2012 系统构成如下：①基层交互平台；②设备信息管理；③维护运行管理；④运行维护知识库；⑤应急预案管理。

其组成结构如图1 所示。

图1 BIM-FIM 2012 系统功能模块组成

以集成交付平台为例，该模块的主要功能为建筑机电设备的三维模型以及相关的信息参数导入到该系统中，然后将信息和系统进行电子化集成后交付给业主使用或者参考。

以设备信息管理为例，主要功能为运维人员查阅设备的相关信息以及修改设备状态以及历史设备查询等[4]，综合来看模块主要是一个供便捷查询和分析的工具，除此之外，该模型还具有列表以及综合报表等功能。

以维护维修管理模块为例，该模块的主要功能是为运维人员管理系统平台以及提示业主对设备进行维护或者对设备进行更新[5]。同时，该模块上还具有维修保养备忘录功能和维修日志功能。

以运维知识库为例，该模块的核心功能为提供操作培训、操作流程以及相应的模拟操作知识等，在运行该模块的过程中，相关的运维人员可以根据自身的实际需求来查阅相应的运维问题以及进行自我提升。

以应急预案管理模块为例，在应用该模块的过程中，往往会利用相应的二维码编码技术以及多维可视化BIM 来对信息进行展示以及查阅，同时可以为业主方提供设备故障后的应急平台，这样可以避免设备发生故障后需要查阅大量的图纸[6]。同时相应的运维人员可以借助该功能模块对需要扫描的设备的详细形象进行查阅，以及对设备故障位置进行确定。最后，该模块还可以为运维人员进行预案分析，帮助业主解决一些实际问题。

3 实际应用案例分析

3.1 案例情况简析

该建筑属于二期工程项目，位于南方某一线城市的商业中心区，是由某大型有限公司投资以及中建三局承建的大型高层商业建筑，该建筑地上结构为43 层，地下3 层，建筑面积为102 884 m2，建筑高度195 m。

3.2 MEP-BIM 的创建

创建MEP-BIM 系统的主要流程如下：①需要先进行IFC数据接口开发。在开发模型转换接口后，工作人员可以将所需的模型数据通过接口进行导入。这对后期的建模具有非常重要的作用。同时，在导入的过程中也可将需求的数据参数直接导入，经过自动关联后，可实现设计和施工信息的共享；②导入完成后，模型和相关的属性数据全部会上传到服务器数据库中，生成恒久性的MEP 电子信息库。借助该数据信息库，一方面可以实现对建筑信息的备案，另一方面也为后期的物业人员维护和管理创造了有利条件。

除了IFC 数据接口之外，还包括相应的属性数据接口，相关的运维人员在查阅信息的过程中，往往需要录入大量的数据信息，不仅会耗费大量的时间，同时录入效率也不高，为了进一步提升数据录入的质量，借助属性数据接口可以满足如界面操作以及表格文件导入等多种模式的录入方式，也可以满足不同类型的工作需求。除此之外，借助该接口，用户可以通过操作相应的图像界面来对属性信息进行批量添加，也可以进行批量修改，并用表格工具迅速完成属性信息创建。

最后，在建筑项目中，需要处理很多事项，因此，要明确构件上游和下游之间的关系。以房屋建筑结构暖通系统为例，风机作为风管的上游构件，风口终端可以被视作下游构件，在系统的图形平台中针对上、下游构件进行选择，可以迅速明确上、下游关系。

3.3 信息应用

就BIM-FIM 2012 系统的信息应用情况来说，具体可以分为以下2 类：①关联查询。在进行关联查询的过程中，由于系统内部的所有信息构成了一个闭合环，基于此，可以通过选择相应的机电设备来查询相关的信息以及文件，然后在查询文件的同时对相关的图纸以及附件进行查询等。此外，在查询相应的图纸信息的过程中，可以对相应的设备进行关联[8]。借助这样的查询模式可以帮助运维人员快速查阅到相关的信息；②统计分析。在该系统内部含有大量的数据信息，借助统计分析功能可以迅速帮助运维人员提取到自己需要的信息已经相关的图表，从而更好地了解系统以及不同构件的运行情况。此外，为了方便运维人员，还具有多种数据图模式，如直方图、饼图、bar 图、线图、球图等统计图表的方式供用户选择。

3.4 物业应用

在应用该系统进行物业管理的过程中，其具体应用分为以下3 方面：①可以进行维修维护管理。维修维护管理功能即可以为相应的设备管理人员提供系统构建日常维护，提醒运维人员按照维修计划完成日常的维护工作，以及维护日志记录和录入工作。此外，在系统更新后，维护人员还可以及时查阅备品库内构件数量，从而帮助采购人员制定相应的采购计划；②设备识别。在设备识别的过程中，运维人员可以借助移动终端设备来连接以及获取数据库内部的产品数据信息以及其他信息。简单来说，在日常的维护过程中，如果运维人员可以借助手机扫描设备上张贴的二维码来及时查阅设备维护过程中所需的各类信息，这样可以避免维护的过程中查阅大量的纸质数据；③应急情况处理[9]，如果在日常的运维管理过程中出现紧急情况，相应的业务管理人员可以直接携带移动设备进入现场并扫描二维码获取相应的信息数据。

例如，相关的操作人员在经过选型后，可以将个人计算机携带到现场，在QR 扫描枪扫描后可以展示一个3D 环境，这样可以帮助技术人员进行精确的定位和找寻上、下游设备的位置。具体操作流程如下：①先对出现的问题的构件进行扫描；②从移动端获取构件的参数信息；③在计算机图形平台上进行定位；④借助移动设备机对构件绘图定位。

4 结束语

综上所示，BIM-FIM 2012 系统不仅集成了BIM 技术、虚拟现实技术以及移动网络技术，并引入了目前比较先进的IFC 技术，借助上述技术不仅可以实现机电设备安装以及运维过程中的信息共享，同时还可以将工程项目结束后将实体设备和虚拟MEP-BIM 进行数字化集成后交给业主，进而为运维人员维护创造有利的条件，同时还可以确保机电设备和相应子系统的安全稳定运行。经过实践后，该系统可以被广泛应用于各大建筑工程机电设备的运维管理过程中。