楊文波

(陜西省建筑職工大學 專業(yè)科, 西安 710068)

0 引言

隨著建筑業(yè)的發(fā)展及人們對其使用需求的提升，傳統(tǒng)建筑設施維護管理模式管理手段單一已難以滿足需求，尤其是在環(huán)保節(jié)能的大環(huán)境下，充分利用現(xiàn)代信息化技術(shù)使維護管理成本降低、效率提升成為研究的熱點之一，本文完成了基于BIM和RFID集成環(huán)境的建筑維護管理系統(tǒng)的創(chuàng)建，利用BIM技術(shù)提供的平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的長期保存及自動化交流。

1 現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)建筑設備具體的維修保養(yǎng)工作需在維護管理過程中提前對相關設備相關的包括圖紙、使用手冊、設備維修記錄等在內(nèi)的各項信息進行查詢，這些信息多以紙質(zhì)形式呈現(xiàn)，信息間的關聯(lián)和更新難以做到及時有效，導致維修管理過程中的大量時間都花費在信息查詢及驗證上，隨著智能建筑設備數(shù)量的增加，資源在非增值的工作上消耗較大。目前整合BIM和RFID框架技術(shù)所建立的系統(tǒng)框架主要集中應用在設備管理及施工領域中，涉及到具體建筑設備維護管理的較少，本文在BIM與RFID整合環(huán)境下，完成建筑設備維護管理系統(tǒng)平臺理論框架的設計，實現(xiàn)設備維護管理所需信息的快速確認，設備管理通過自動化的信息交流降低了管理成本，提升了建筑維護管理系統(tǒng)的效率[1]。

2 智能建筑設備維護管理系統(tǒng)設計

本文所設計的建筑設備維護管理系統(tǒng)平臺基于BIM與RFID整合環(huán)境，系統(tǒng)架構(gòu)主要由 BIM模型、RFID子系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫等模塊構(gòu)成，以實現(xiàn)信息流在各模塊間的自動化傳遞。

2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)設計

首先需完成BIM模型的建立，對設備維護信息進行分類即包括供應商、名稱、規(guī)格、類型、安裝地點及保修期等的設備基本信息，包括維護狀態(tài)及歷史記錄等的運行維護管理信息，將設備維護相關信息輸入到BIM模型中，在此基礎上完成建筑設備維護管理數(shù)據(jù)庫的建立，實現(xiàn)對設備基本信息、維護信息、供應商及維修員工等信息的有效整合和管理，安裝設備時需結(jié)合使用RFID讀寫器，將設備信息根據(jù)數(shù)據(jù)庫信息管理要求寫入RFID 標簽，維護人員在運維期間通過標簽信息的讀取進行維修保養(yǎng)工作，數(shù)據(jù)庫及標簽信息在完成設備維修保養(yǎng)后同步進行更新，并添加在維修保養(yǎng)記錄中(為后續(xù)提供數(shù)據(jù)參考信息)，數(shù)據(jù)庫管理人員根據(jù)設備編號可對相關設備信息(如使用手冊、圖紙等)做進一步查詢檢索及相應管理。將RFID識別碼輸入到BIM模型的構(gòu)件中，開發(fā)Revit API及RFID API時采用.NET 開發(fā)語言完成，從而實現(xiàn)RFID 標簽同BIM數(shù)據(jù)庫間的信息傳遞[2]。

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計

建筑設備維護管理者需依據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(數(shù)據(jù)庫具有查詢功能，)實現(xiàn)對各種設備信息的有效管理，對設備管理信息需做定期掃描檢查，在此基礎上完成對數(shù)據(jù)庫內(nèi)信息的及時更新，通過BIM中的開放數(shù)據(jù)庫互連(ODBC，位于軟件Autodesk Revit中)的使用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)向Access數(shù)據(jù)庫中的導出過程，從而形成運維管理的初始數(shù)據(jù)庫；根據(jù)系統(tǒng)需求分析完成模塊設計后，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫通過使用Access 數(shù)據(jù)庫工具完成結(jié)構(gòu)設計，對基本信息(設備編號、名稱、生產(chǎn)商等)及設備運行維護信息(維修人員、時間、費用、存在問題等)的管理是數(shù)據(jù)庫的主要功能模塊，添加完基本信息后，可以對設備維護信息進行信息查詢、添加、修改、刪除等操作，在初始 BIM數(shù)據(jù)庫的基礎上完成相關數(shù)據(jù)表的創(chuàng)建，設備運行的維護和管理需依據(jù)各項設備信息表進行(包括供應商資料表、部門資料表、維修信息匯總表、維修資料表等)[3]。

2.3 RFID子系統(tǒng)

為實現(xiàn)將PC端的強大數(shù)據(jù)庫功能延伸到嵌入式設備中，RFID閱讀器(手持式)中集成了一個關系數(shù)據(jù)庫(SQL Server Mobile，作為智能建筑設備維護管理系統(tǒng)的子數(shù)據(jù)庫)，完成對嵌入式設備中數(shù)據(jù)的高效管理和操作，設備維修及管理人員皆可訪問數(shù)據(jù)庫內(nèi)的信息，將RFID標簽粘貼在設備組件上(作為存儲介質(zhì))，完成對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫子集信息的存儲(供設備維修、管理人員及用戶訪問)，標簽上存儲的信息如表1所示。

表1 標簽集成數(shù)據(jù)

并可在不同的距離(取決于功率水平、頻率范圍及環(huán)境等因素)對RFID標簽上存儲的數(shù)據(jù)進行讀取，RFID 系統(tǒng)還能夠讀取某些隱蔽工程組件的相關信息。受到標簽內(nèi)存的限制，標簽上的數(shù)據(jù)子集需對所存儲信息根據(jù)實際需求進行選擇，及時更新相關數(shù)據(jù)[4]。

RFID系統(tǒng)中的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫—RFID標簽—信息交流的具體過程如圖1所示。

圖1 讀寫器、標簽、PC端信息交流過程

RFID同 PC 端間的通信連接的建立使用ActiveSync 程序完成，RFID讀寫器的標簽ID(用來執(zhí)行數(shù)據(jù)庫查詢)通過PC 端接收通過此種自動信息交互系統(tǒng)實現(xiàn)從具體對象到BIM元素的信息流自動交互過程(即查詢、檢索、輸入輸出)，提高了維護管理效率，降低人工成本。

3 維護管理系統(tǒng)平臺的實現(xiàn)

在PC端基于BIM模型完成設備維護管理數(shù)據(jù)庫的建立后，通過數(shù)據(jù)庫將設備相關信息(維修清單等等)導出，據(jù)此分配維修管理任務，完成設備巡檢工作，對設備標簽通過RFID 讀寫器的使用完成信息的掃描，工作結(jié)束后對此次維修情況進行記錄，并對標簽信息和移動終端數(shù)據(jù)庫信息做同步更新，據(jù)此完成中央數(shù)據(jù)庫信息的更新，在運作階段設備組件包含多種運行狀態(tài)(可劃分為好、良好、及格、可用、不可運行)，需對相關組件進行定期維護和檢查，以實際檢查結(jié)果為依據(jù)及時更新狀態(tài)，結(jié)合產(chǎn)品經(jīng)濟生命對相關設備進行相關處理(包括回收、再利用、處置等)，通過 RFID 掃描即可實現(xiàn)對某組件標簽上的狀態(tài)數(shù)據(jù)的更新過程，建筑設備維護管理系統(tǒng)的實現(xiàn)架構(gòu)具體如圖2所示[5]。

圖2 設備運行維護管理

在維護管理系統(tǒng)平臺中對設備定期進行巡檢、保養(yǎng)及管理，并做詳細記錄，主要流程如下：

(1)管理人員，主要負責設備建賬、管理數(shù)據(jù)庫、制定維護計劃、對維修保養(yǎng)過程及費用進行管理，分配并落實具體的工作任務。

(2)維修人員，根據(jù)任務分配及系統(tǒng)運維提示，負責對某片區(qū)域某類型設備進行巡檢(如1F的空調(diào)設備)，通過RFID 讀寫器對設備標簽信息進行掃描和讀取，讀寫器中的指導信息通過ID完成查詢，同開放的設備相關運維數(shù)據(jù)庫進行信息交互，從而更好的完成保養(yǎng)維修工作；工作完成后，將此次維修信息(如維修人員、日期、費用、修前及修后情況、記錄憑證號等)記錄到讀寫器數(shù)據(jù)庫中，同時更新相關標簽信息，將最終結(jié)果反饋給管理人員，管理人員據(jù)此完成對建筑設備維護管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的更新。

4 系統(tǒng)平臺運維管理測試

4.1 系統(tǒng)平臺的搭建

為檢測本文所設計的智能建筑設備維護管理系統(tǒng)平臺的實用性，將本系統(tǒng)平臺在某建筑內(nèi)試運行，選擇中間樓層的某個房間的空調(diào)設備貼上RFID 標簽后作為測試對象，BIM模型的建立具體通過使用Autodesk Revit Architecture完成，BIM 數(shù)據(jù)庫的建立則通過使用 Microsoft Access 完成，使用包含手持式讀寫器(Atid570 RFID)和標簽(EPCG2)的RFID開發(fā)工具包(Atid Technology 公司)，在此基礎上完成了集成的BIM和RFID環(huán)境的建立，同樣通過Autodesk Revit Architecture 完成建筑模型的建立，接下來通過Autodesk Revit MEP 完成空調(diào)設備模型的建立后將其整合到建筑模型。

4.2 結(jié)果分析

將設備維護管理的相關屬性信息輸入到空調(diào)設備中，將設備運維管理Access數(shù)據(jù)庫(包含基本信息及維護保養(yǎng)信息)基于BIM模型完成導出，在運維管理過程中根據(jù)實際需要能夠生成相關信息報表，顯著提高了運維工作人員的工作效率，通過掃描RFID標簽即可獲取設備 ID，根據(jù)系統(tǒng)提供的相關數(shù)據(jù)記錄及操作指導可快速準確的確定維護管理內(nèi)容，維護保養(yǎng)信息更新及統(tǒng)計匯總過程簡單易操作，開展各項維護管理工作有據(jù)可依，并能夠提高適當?shù)闹笇Р僮鳎谡系男畔h(huán)境中，工作人員檢索、查詢效率得以顯著提升，可有效滿足規(guī)模較大的建筑設備維護管理需求，具備較高的實際應用價值。

5 總結(jié)

本文主要研究了智能建筑維護管理系統(tǒng)平臺，在對BIM和RFID技術(shù)框架進行整合的基礎上，完成了基于BIM和RFID集成環(huán)境的建筑維護管理系統(tǒng)的創(chuàng)建，并將具體組件同數(shù)據(jù)庫元素聯(lián)系起來，以實現(xiàn)對建筑設備的維護和管理，介紹了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的開發(fā)過程及設備運行維護管理的實施流程，基于BIM/RFID工作環(huán)境架構(gòu)提高了信息獲取質(zhì)量及效率，設備管理通過自動化的信息交流降低了管理成本，提升了建筑維護管理系統(tǒng)的效率。