田 飛 劉興萬 危雙豐

(1．建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計院有限公司，北京 100007;2．現(xiàn)代城市測繪國家測繪地理信息局重點實驗室，北京 100044;3．北京建筑工程學(xué)院測繪與城市空間信息學(xué)院，北京 100044)

1 引言

建立房屋信息精細(xì)化管理平臺，將信息化技術(shù)、手段應(yīng)用于房屋管理，保證數(shù)據(jù)的實時性和準(zhǔn)確性，實現(xiàn)對房屋信息方便、快捷、精確地統(tǒng)計分析，是當(dāng)前建設(shè)領(lǐng)域信息化和數(shù)字城市建設(shè)的熱點。

對房屋、道路、供水、排水等房屋建筑和市政基礎(chǔ)設(shè)施進行全生命期信息化管理可以滿足建設(shè)領(lǐng)域的信息化需求。目前，主要有兩種不同的全生命期信息化管理，一種是基于業(yè)主的，即將信息技術(shù)用于房屋建筑和市政基礎(chǔ)設(shè)施全生命期的各個階段，另一種是基于城市管理者的，即針對房屋建筑和市政基礎(chǔ)設(shè)施等城市管理的重要對象的全生命期，將信息技術(shù)應(yīng)用于對它們的實體物理屬性、效用需求屬性和產(chǎn)權(quán)價值屬性等各種屬性的動態(tài)管理［1］。

BLM(建設(shè)項目全生命期管理，Building Lifecycle Management)理念的提出和BIM(建筑信息模型，Building Information Model)技術(shù)的不斷發(fā)展，為實現(xiàn)創(chuàng)建豐富的數(shù)字化信息、管理整個生命周期的房屋建筑數(shù)據(jù)、在參與方之間共享信息的目的提供了強大的技術(shù)支持和思想依托。本文將BLM理念和相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于房屋內(nèi)部設(shè)施的信息化管理，為實現(xiàn)房屋內(nèi)部層面的精細(xì)化、信息化管理提供解決方案。

2 建設(shè)工程全生命期與建筑信息模型

BLM貫穿于建設(shè)項目全過程，通過數(shù)字化的方法來創(chuàng)建、管理和共享所建造的資本資產(chǎn)的信息。該思想的核心是通過建立集成虛擬的BIM以及協(xié)同工作來實現(xiàn)“設(shè)計—施工—管理”過程的集成。據(jù)Counsel House Research報告，“結(jié)合了BIM和在線協(xié)同作業(yè)(Online Collaboration)的BLM技術(shù)被認(rèn)為是未來改進建筑設(shè)計、建造、管理過程的重要推動力量”［4］。

建筑業(yè)對建設(shè)工程信息的管理和共享已有多年的研究，但由于缺乏實現(xiàn)的基礎(chǔ)和可行的技術(shù)支持，研究多數(shù)停留在理論和概念層面上。BIM技術(shù)的出現(xiàn)，為真正實現(xiàn)BLM理念提供了技術(shù)支撐，BIM技術(shù)從根本上改變了建筑信息的創(chuàng)建行為和創(chuàng)建過程，從建設(shè)工程設(shè)計開始，就采用數(shù)字化的設(shè)計信息，而正是基于這種數(shù)字化信息的創(chuàng)建，可以改變建設(shè)工程信息的管理過程和共享過程，從而實現(xiàn)BLM。

對于BIM，可以從建模和應(yīng)用兩方面進行描述:從建模的角度來說，BIM是 Building Information Model，以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項目各種相關(guān)信息的工程圖形模型，同時還包含了工程的物理特性和功能特性及其相關(guān)的項目周期信息等數(shù)字模型;從應(yīng)用的角度來講，BIM則是Build-ing Information Modeling，建筑信息模型完全數(shù)字化，支持建設(shè)工程中各種運算的形式，并且它是動態(tài)的，可以在項目全生命期中隨時給模型增添各種工程信息，滿足項目的各種需求。以上定義均強調(diào)了“生命周期”，所以都包含了模型的應(yīng)用，本文提到的BIM技術(shù)覆蓋從建模到應(yīng)用，包括整個建筑物的全生命期［4］。

3 基于BIM技術(shù)的房屋設(shè)施數(shù)據(jù)分析

BIM對建設(shè)工程信息的界定，包含了設(shè)施的物理和功能特性及其相關(guān)的項目生命周期信息，涉及到了建設(shè)工程全過程各個方面的項目信息，不僅僅局限于狹義上的建筑物三維模型幾何信息。借鑒BIM技術(shù)，房屋設(shè)施管理應(yīng)首先進行房屋設(shè)施及數(shù)據(jù)梳理，分析其物理和功能特性及其生命周期信息。

經(jīng)分析，本文將房屋的主要附屬設(shè)施作為管理對象，包括空調(diào)、安防設(shè)備、照明設(shè)備、消防設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、綜合布線、弱電系統(tǒng)、給排水設(shè)備等。一般意義上，要實現(xiàn)對這些設(shè)施的有效管理，需要對其基本屬性、幾何形態(tài)、物理特征、位置、狀態(tài)進行信息化，結(jié)合BIM技術(shù)，我們發(fā)現(xiàn)，這些設(shè)施的時態(tài)信息應(yīng)該與其他屬性和特征一起進行管理。

結(jié)合BIM中的建筑建模技術(shù)方法，對房屋設(shè)施進行模型化。房屋設(shè)施的基本屬性、物理特征和狀態(tài)可以用元數(shù)據(jù)描述，幾何形態(tài)可以用規(guī)范化的符號進行表達(dá)，位置可以用空間矢量數(shù)據(jù)的點要素進行定位。

4 基于BLM理念的房屋設(shè)施數(shù)據(jù)管理

BLM思想的核心目的是解決建設(shè)工程全生命期中的信息創(chuàng)建、信息管理和信息共享問題。為實現(xiàn)房屋設(shè)施的信息化管理，需要借鑒BLM的理念，即解決房屋設(shè)施信息的創(chuàng)建、管理和共享問題。

房屋設(shè)施信息的創(chuàng)建過程是一個信息采集過程。按照房屋設(shè)施數(shù)據(jù)分析進行設(shè)施的數(shù)字化，即對設(shè)施進行數(shù)字化定義，將設(shè)施的屬性看作是設(shè)施信息字段的實例。本文以照明設(shè)備為例進行說明，照明設(shè)備的屬性應(yīng)包括類型(白熾燈、熒光燈、節(jié)能燈)、品牌(生產(chǎn)廠家)、照明強度(瓦數(shù))、生產(chǎn)日期、安裝日期以及空間位置等，將這些屬性進行規(guī)范化表達(dá)(用字段名稱、字段類型、字段長度等表達(dá))的過程就是信息的創(chuàng)建過程。

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圖2 數(shù)據(jù)可視化

圖3 信息統(tǒng)計

房屋設(shè)施信息的管理是將采集的設(shè)施信息進行有效組織的過程。房屋設(shè)施數(shù)據(jù)的表達(dá)可以由用戶自己創(chuàng)建，可以是設(shè)施的使用說明書、設(shè)施的照片、安裝記錄文檔、維修記錄文檔，甚至其空間屬性的表達(dá)是通過特定的軟件實現(xiàn)(如 ESRI Arc-GIS)。因此，需要結(jié)合BLM理念、借助數(shù)據(jù)庫管理軟件對這些不同類型、不同用途的數(shù)據(jù)進行集中統(tǒng)一管理。本文的解決方案如下:

(1)結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果，根據(jù)設(shè)施用途建立數(shù)據(jù)類別體系。建立可擴展的分類體系，做到每個設(shè)施有自己的分類、歸屬;

(2)根據(jù)數(shù)據(jù)類型，建立數(shù)據(jù)存儲策略。將數(shù)據(jù)類型劃分為文本型數(shù)據(jù)、圖片數(shù)據(jù)、音視頻數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)表型數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)。以設(shè)施為中心，通過索引與各類型數(shù)據(jù)表進行關(guān)聯(lián);

(3)考慮實際業(yè)務(wù)應(yīng)用，由數(shù)據(jù)量和設(shè)施更新頻率決定生命周期數(shù)據(jù)的表達(dá)方式。時態(tài)數(shù)據(jù)庫是表達(dá)實體時態(tài)信息的有效手段，房屋單體管理與設(shè)施數(shù)據(jù)量較小的情況不適用時態(tài)數(shù)據(jù)庫管理，而只是用數(shù)據(jù)表記錄更新的方式表達(dá)。

房屋設(shè)施信息的共享是在數(shù)據(jù)采集和管理的基礎(chǔ)上搭建應(yīng)用，滿足實際業(yè)務(wù)需求的過程。房屋設(shè)施的數(shù)字化為信息共享提供了基礎(chǔ)條件，而信息的共享手段多樣，紙質(zhì)文件的傳閱、數(shù)字化數(shù)據(jù)的硬拷貝、數(shù)據(jù)庫層面的文件查閱等都是信息共享。但是，計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為更高層次的信息共享提供條件，在數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上搭建B/S結(jié)構(gòu)的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)使人們隨時隨地獲取和使用信息。

5 房屋設(shè)施數(shù)據(jù)庫建設(shè)

房屋設(shè)施數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)表包括運維表、基本信息表、索引表、文件實體表四類。其中運維表包括用戶表、日志表兩個表;基本信息表包括房屋基本信息表、數(shù)據(jù)類別表以及各種設(shè)施的基本信息表;索引表包括各基本信息表與文件表或者空間數(shù)據(jù)表建立連接的索引表;文件實體表包括各種類型的文件表和空間數(shù)據(jù)表。

數(shù)據(jù)庫建設(shè)采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫與空間數(shù)據(jù)庫引擎結(jié)合的方式。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫選擇Oracle 10g，空間數(shù)據(jù)庫引擎選擇ESRI ArcSDE，ArcSDE中存儲空間數(shù)據(jù)表，通過表名與索引庫的屬性進行關(guān)聯(lián)。考慮數(shù)據(jù)量因素和設(shè)施更新頻率較低的原因，沒有對時態(tài)信息進行單獨設(shè)計數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，當(dāng)設(shè)施信息發(fā)生變化時，采取增加、刪除相應(yīng)數(shù)據(jù)表記錄的方式實現(xiàn)。

6 應(yīng)用案例與總結(jié)

基于房屋設(shè)施數(shù)據(jù)庫搭建B/S結(jié)構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)主要功能包括系統(tǒng)配置與用戶管理、設(shè)施類別管理、數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出、數(shù)據(jù)可視化與查詢統(tǒng)計分析、報表制作與成果輸出以及符號庫管理等。下面是系統(tǒng)主要功能截圖。

房屋設(shè)施管理與應(yīng)用系統(tǒng)為建筑精細(xì)化管理提供了信息化手段，參考BIM技術(shù)對建筑及細(xì)節(jié)進行建模的方法，將房屋設(shè)施進行規(guī)范化;借鑒BLM全生命期管理的思路，實現(xiàn)房屋設(shè)施從設(shè)計、安裝、維修直到拆除的全過程管理，是建設(shè)工程領(lǐng)域新理論和技術(shù)的具體應(yīng)用。

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