一种基于BIM技术的设施管理系统及方法与流程

本发明涉及设施运维及管理领域，尤其涉及一种基于bim技术的设施管理系统及方法。

背景技术

基于bim(buildinginformationmodeling)技术的设施管理研究，即将建筑信息化的概念和手段运用到设施管理中，通过bim手段，将设计和施工信息数据与设施管理信息数据连接，解决aec‐fm(设施管理与建筑业)信息交互问题，以提高设施管理的总效率，达到更好的设施管理效果。

而目前的设施管理仍存在许多问题和缺点，现有设施管理系统有着极为明显的实时性和可视化方面的不足。

(1)对于设施管理的大部分采用手写记录单，既浪费时间，又容易造成错误，而且纸质记录单容易丢失和损坏。在设备基本信息查询、维修方案和检测计划的确定，以及对紧急事件的应急处理时，往往需要从大量纸质的图纸和文档中寻找所需的信息，无法快速的获取有关该设备的信息，从而达不到设施管理的目的，而且设施资料往往以一种特定的形式固定下来，这样难以满足不同的用户对资料进行自由组合分类的需求。

(2)虽然一些设施管理采用了电子档案，但由于这些电子文件生成于不同的软件系统，其存储方式处于不同的格式，使得绝大部分电子文件之间不能兼容，从而无法相互采集、收集和提供利用。由于这些简易电子档案没有很好的归档，在设施发生故障时，不能快速找到该设备的相关信息，达不到设施管理的要求。因为设施管理信息的采取仍用上述的传统技术，使得设施管理信息不能有效共享，信息流失严重，信息不能有效集成。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种直观、实时且方便的，用于观测和运行维护建筑设施的，基于bim技术的设施管理设施管理系统及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于bim技术的设施管理系统，其特征在于，该系统包括传感器端、监控设备端、数据库端、中心处理器端、vr转换平台端、智能显示端、vr显示设备端、报警系统和网络服务端；所述传感器端、监控设备端、数据库端、vr转换平台端、智能显示端、vr显示设备端、报警系统和网络服务端均连接中心处理器端；

传感器端，通过传感器采集设施周边的环境数据，并实时传输数据至数据库端，所有传感器的实际位置和编号均与bim模型中的传感器模型相对应；

监控设备端，包括日常监控系统和临时监控系统，日常监控系统采用普通摄像头，起到通常的安保防范作用，临时监控系统采用鱼眼广角摄像头，布置在关键位置的地面上，通过鱼眼广角摄像头对四周环境进行无死角拍摄；监控设备对设施周边进行实时监控，并将监控数据传输到数据库端；所有摄像头的实际位置和编号均与bim模型中的摄像头模型相对应；

数据库端，用于存储bim模型、vr文件、项目图纸、传感器端的环境数据、监控设备端的监控数据；

中心处理器端，用于处理与分析传感器端和监控设备端传来的初始信息，将传感器端采集的环境数据与设定阈值进行对比，若超过阈值，则发出报警信号给报警系统，同时开启该处的临时监控系统和vr转换平台，迅速将该处的实时情况通过vr反映出来，以供相关人员快速了解该处情况；

vr转换平台端，读取数据库中临时监控系统采集的监控数据，并将其转换为vr文件，发送至数据库端；

vr显示设备端，采用佩戴式的头盔或眼镜实现，用于读取数据库端存储的vr文件，向佩戴者实时全景显示事故现场状况；利用vr沉浸式的优势，佩戴者可以环视四周，快速直观的看出问题地点的详细状况，确定合理方案；

智能显示端，从数据库中调取传感器采集的环境数据，在bim模型的对应位置上直观显示设施的实时情况，在报警系统启动时，能够在bim模型上显示出事故位置；网络服务端，用于传感器端与数据库端的数据传输、监控设备端与数据库端的数据传输、数据库端与智能显示端之间的数据传输、数据库端与vr显示设备端之间的数据传输，vr转换平台端与数据库端的数据传输，以及中心处理器端与其他各模块之间的数据传输；报警系统，在接收到中心处理器端发送的报警信号后，发出警报声，同时在智能显示端标出事故位置。

进一步地，所述智能显示端包括bim模型控制模块、维修维护模块和实时显示模块：

所述bim模型控制模块，包括如下子模块：

a)模型展示模块，用于调整模型的放大缩小比例并进行尺寸、距离测量；

b)2d图纸展示模块，用于显示传统2d图纸以及二维图纸和三维模型的相互链接与定位；

c)设施显示模块，用于展示模型中各个设施的位置及具体信息；

d)模型更新模块，用于接收数据库端变更数据，及时更新bim模型信息；

所述维修维护模块，包括如下子模块：

a)维修模块，用于保存与查询维修设施位置和属性及维修记录；

b)维护模块，用于保存查询需维护设施的位置和属性，并进行维护提醒。

所述实时显示模块，用于在bim模型中显示设施实时属性数据。

进一步地，所述数据库端中存储的bim模型，指由revit软件绘制的建筑模型，包含了建筑、材料、结构、机电系统和设备信息的3d模型，并使用navisworks软件对建筑模型进行轻量化处理，对冗杂信息进行简化，对设施信息进行细化分类；

进一步地，所述监控设备端的监控数据由摄像头传输至数据库，定期清理，在出现事故或故障时可随时调取。

进一步地，所述传感器采集的环境数据实时显示于智能显示端，具体为：

(1)将传感器采集的环境数据通过无线网络传输至数据库端；

(2)中心处理器端将传感器采集的环境数据进行格式处理，形成excel文件；

(3)数据库端储存excel文件并通过网络服务端传输至智能显示端，由navisworks软件提取excel文件中的数据，并在智能显示端显示这些数据。

一种基于bim技术的设施管理方法，该方法包括以下步骤：

(1)基于bim技术进行设施管理前期规划，得到设施系统的三维模型，具体包括以下子步骤：

(1.1)根据项目图纸建立bim模型；

(1.2)对步骤(1.1)建立的bim模型进行轻量化；

(1.3)在轻量化后的bim模型中输入设施的属性参数；

(2)根据得到的三维模型，确定要检测的部位并在其关键位置安装传感器和监控设备；

(2.1)根据不同设备情况设置不同种类及不同传输方式的传感器和摄像头；

(2.2)检测传感器有效性并定期进行传感器和摄像头的检查维护；

(2.3)根据监控要求布置摄像头，在重要位置布置鱼眼摄像头；

(3)通过传感器和摄像头获取所需设施的实时数据和图像信息，并传输至数据库；

(3.1)传感器获取设施的实时情况，摄像头录下监控范围内的图像信息，并将该信息形成对应的电信号，再由无线传输设备或有线传输设备进行传输；

(3.2)由数据库端的接收器接收无线信号，再转换为电信号，获得设施的实时参数；

(4)由中心处理器初步处理数据后，将数据传输至智能显示端；

(4.1)数据库端接收传感器传输的设施实时数据后，中心处理器将数据进行处理及分类；

(4.2)数据分类处理后分模块存储，并将需要显示在显示端的数据形成实时的临时excel文件；

(4.3)通过网络传输将实时数据excel文件传输至实时显示端的接收端；

(4.4)传输后删除数据库端临时excel文件，由数据库存储设备历史数据形成历史记录；

(5)将设施实时数据显示在三维模型上，并能在三维模型上直观对应该设施位置及实时状况；

(5.1)提取数据库端实时传输excel文件中的实时数据；

(5.2)由bim平台的脚本将实时数据显示在bim模型的实时设施管理界面上；

(5.3)实时数据的显示包括通过三维模型确定具体位置的某一设施，点击查看实时状态，也可从数据分类列表中，由查看到的数据通过三维模型的直观显示确定该数据所对应的设施所在位置；

(6)当设施的指标出现不正常情况，通过设施模型的变化和警示音提示设施非正常状态；并快速得到现场的vr图像显示；

(6.1)提取excel文件中的设施实时数据；

(6.2)实时数据与正常数据限制阈值对比，当设施实时情况处于非正常状态，则将此数据设定为异常并进行警告提示；

(6.3)系统的实时数据的异常提醒包括数据列表中该异常数据字体颜色突出强调，三维模型中数据异常的设备模型标记以及警示音、弹窗提醒等提示监测者设备异常及设备具体位置；

(6.4)当出现异常情况时，管理系统迅速定位发生位置，并将该处的监控录像调出，转换为vr格式的文件，便于相关人员了解现场情况。

本发明的有益效果及意义在于，本发明做到的可视化和实时性使得设施管理的过程得到简化，且提高了效率。而异常提示的功能使得对于设施异常的反应更为快速。本发明在普通监控系统的基础上增添了临时监控系统，采用鱼眼广角摄像头，在采集图像信息时有普通摄像头不可比拟的优势，能够做到全方位无死角的录像，这种图像形式在与vr技术结合使用后能够更有效的发挥作用。临时监控系统适用于事故发生时或极为重要的区域，在vr技术的支持下，鱼眼摄像头采集的监控转换成给人沉浸式体验的vr文件，便于人员在不进入现场的情况下对现场情况有正确和深入的了解，这种方法也可以用于远程指导，便于相关人员无论距离现场远近，都能够及时了解到现场状况。同时，有效地将传感器实时所测数据显示在bim模型上。当设施管理者拥有一个建筑的bim模型与一台传感器，就可完成对实时实地的数据监测，成本较低，体现其经济性。这一过程的数据检测、传输与显示几乎是同时完成，体现其省时性。具体如下：

(1)临时监控系统和日常监控系统共同运转，给设施管理增加了一道安全防护；

(2)结合vr技术，以沉浸式体验让相关人员快速了解现场情况；

(3)大量的计算机记录与计算使得建筑全生命周期各个阶段的各项数据出错率大大降低；

(4)bim模型的建立帮助建筑实际建造以及运行维护阶段目标明确、操作高效，节约了大量实际资源，体现其经济性；

(5)采用bim模型对建筑进行各项指标和设备性能监测，相比传统的物业管理节约了大量时间；

(6)bim模型中关于设施的信息数据以开放数据库形式导出，可以直接应用于excel、access、delphi、foxpro等应用软件及数据库开发软件，根据设施管理目标及功能要求，进行设施管理系统的二次开发；

(7)随着bim云技术的成熟和广泛应用，再对bim信息进行有效分类和提取，依据建筑设施管理概念所建立的设施管理数据库可以作为底层基础数据，独立存放于云端，作为其他管理系统的数据源；(8)通过将设计、施工及运营等不同阶段关于设施信息的有效集成，以及将建筑设施管理参与方意见的高度整合，能够极大地推动建筑设施管理的动态化、智能化和集成化。

附图说明

图1为本发明基于bim的设施管理系统模块示意图；

图2为设施管理系统的数据实时显示流程。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种基于bim技术的设施管理系统，该系统包括传感器端、监控设备端、数据库端、中心处理器端、vr转换平台端、智能显示端、vr显示设备端、报警系统和网络服务端；所述传感器端、监控设备端、数据库端、vr转换平台端、智能显示端、vr显示设备端、报警系统和网络服务端均连接中心处理器端；

传感器端，通过传感器采集设施周边的环境数据，并实时传输数据至数据库端，所有传感器的实际位置和编号均与bim模型中的传感器模型相对应；

监控设备端，包括日常监控系统和临时监控系统，日常监控系统采用普通摄像头，起到通常的安保防范作用，临时监控系统采用鱼眼广角摄像头，布置在关键位置的地面上，通过鱼眼广角摄像头对四周环境进行无死角拍摄；监控设备对设施周边进行实时监控，并将监控数据传输到数据库端；所有摄像头的实际位置和编号均与bim模型中的摄像头模型相对应；

数据库端，用于存储bim模型、vr文件、项目图纸、传感器端的环境数据、监控设备端的监控数据；

中心处理器端，用于处理与分析传感器端和监控设备端传来的初始信息，将传感器端采集的环境数据与设定阈值进行对比，若超过阈值，则发出报警信号给报警系统，同时开启该处的临时监控系统和vr转换平台，迅速将该处的实时情况通过vr反映出来，以供相关人员快速了解该处情况；

vr转换平台端，读取数据库中临时监控系统采集的监控数据，并将其转换为vr文件，发送至数据库端；

vr显示设备端，采用佩戴式的头盔或眼镜实现，用于读取数据库端存储的vr文件，向佩戴者实时全景显示事故现场状况；利用vr沉浸式的优势，佩戴者可以环视四周，快速直观的看出问题地点的详细状况，确定合理方案；

智能显示端，从数据库中调取传感器采集的环境数据，在bim模型的对应位置上直观显示设施的实时情况，在报警系统启动时，能够在bim模型上显示出事故位置；网络服务端，用于传感器端与数据库端的数据传输、监控设备端与数据库端的数据传输、数据库端与智能显示端之间的数据传输、数据库端与vr显示设备端之间的数据传输，vr转换平台端与数据库端的数据传输，以及中心处理器端与其他各模块之间的数据传输；报警系统，在接收到中心处理器端发送的报警信号后，发出警报声，同时在智能显示端标出事故位置。

进一步地，所述智能显示端包括bim模型控制模块、维修维护模块和实时显示模块：

所述bim模型控制模块，包括如下子模块：

a)模型展示模块，用于调整模型的放大缩小比例并进行尺寸、距离测量；

b)2d图纸展示模块，用于显示传统2d图纸以及二维图纸和三维模型的相互链接与定位；

c)设施显示模块，用于展示模型中各个设施的位置及具体信息；

d)模型更新模块，用于接收数据库端变更数据，及时更新bim模型信息；

所述维修维护模块，包括如下子模块：

a)维修模块，用于保存与查询维修设施位置和属性及维修记录；

b)维护模块，用于保存查询需维护设施的位置和属性，并进行维护提醒。

所述实时显示模块，用于在bim模型中显示设施实时属性数据。

进一步地，所述数据库端中存储的bim模型，指由revit软件绘制的建筑模型，包含了建筑、材料、结构、机电系统和设备信息的3d模型，并使用navisworks软件对建筑模型进行轻量化处理，对冗杂信息进行简化，对设施信息进行细化分类；

进一步地，所述监控设备端的监控数据由摄像头传输至数据库，定期清理，在出现事故或故障时可随时调取。

进一步地，所述传感器采集的环境数据实时显示于智能显示端，具体为：

(1)将传感器采集的环境数据通过无线网络传输至数据库端；

(2)中心处理器端将传感器采集的环境数据进行格式处理，形成excel文件；

(3)数据库端储存excel文件并通过网络服务端传输至智能显示端，由navisworks软件提取excel文件中的数据，并在智能显示端显示这些数据。

如图2所示，本发明提供的一种基于bim技术的设施管理方法，该方法包括以下步骤：

(1)基于bim技术进行设施管理前期规划，得到设施系统的三维模型，具体包括以下子步骤：

(1.1)根据项目图纸建立bim模型；

(1.2)对步骤(1.1)建立的bim模型进行轻量化；

(1.3)在轻量化后的bim模型中输入设施的属性参数；

(2)根据得到的三维模型，确定要检测的部位并在其关键位置安装传感器和监控设备；

(2.1)根据不同设备情况设置不同种类及不同传输方式的传感器和摄像头；

(2.2)检测传感器有效性并定期进行传感器和摄像头的检查维护；

(2.3)根据监控要求布置摄像头，在重要位置布置鱼眼摄像头；

(3)通过传感器和摄像头获取所需设施的实时数据和图像信息，并传输至数据库；

(3.1)传感器获取设施的实时情况，摄像头录下监控范围内的图像信息，并将该信息形成对应的电信号，再由无线传输设备或有线传输设备进行传输；

(3.2)由数据库端的接收器接收无线信号，再转换为电信号，获得设施的实时参数；

(4)由中心处理器初步处理数据后，将数据传输至智能显示端；

(4.1)数据库端接收传感器传输的设施实时数据后，中心处理器将数据进行处理及分类；

(4.2)数据分类处理后分模块存储，并将需要显示在显示端的数据形成实时的临时excel文件；

(4.3)通过网络传输将实时数据excel文件传输至实时显示端的接收端；

(4.4)传输后删除数据库端临时excel文件，由数据库存储设备历史数据形成历史记录；

(5)将设施实时数据显示在三维模型上，并能在三维模型上直观对应该设施位置及实时状况；

(5.1)提取数据库端实时传输excel文件中的实时数据；

(5.2)由bim平台的脚本将实时数据显示在bim模型的实时设施管理界面上；

(5.3)实时数据的显示包括通过三维模型确定具体位置的某一设施，点击查看实时状态，也可从数据分类列表中，由查看到的数据通过三维模型的直观显示确定该数据所对应的设施所在位置；

(6)当设施的指标出现不正常情况，通过设施模型的变化和警示音提示设施非正常状态；并快速得到现场的vr图像显示；

(6.1)提取excel文件中的设施实时数据；

(6.2)实时数据与正常数据限制阈值对比，当设施实时情况处于非正常状态，则将此数据设定为异常并进行警告提示；

(6.3)系统的实时数据的异常提醒包括数据列表中该异常数据字体颜色突出强调，三维模型中数据异常的设备模型标记以及警示音、弹窗提醒等提示监测者设备异常及设备具体位置；

(6.4)当出现异常情况时，管理系统迅速定位发生位置，并将该处的监控录像调出，转换为vr格式的文件，便于相关人员了解现场情况。