田佩龍 李 哲 胡振中 鄒 東

(1. 清華大學(xué)土木工程系，北京 100084；2. 清華大學(xué)藝術(shù)教育中心，北京 100084；3. 廣州市地下鐵道總公司建設(shè)事業(yè)總部，廣州 510380)

BIM與建筑機(jī)電設(shè)備監(jiān)測信息集成的研究

田佩龍1李 哲2胡振中1鄒 東3

(1. 清華大學(xué)土木工程系，北京 100084；2. 清華大學(xué)藝術(shù)教育中心，北京 100084；3. 廣州市地下鐵道總公司建設(shè)事業(yè)總部，廣州 510380)

機(jī)電設(shè)備的管理是建筑運(yùn)維管理的重要組成部分，目前多采用建筑機(jī)電設(shè)備自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其監(jiān)測信息不能供其它系統(tǒng)有效地共享和利用。利用建筑信息模型(BIM)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)建筑全生命期的數(shù)據(jù)共享，然而目前在機(jī)電領(lǐng)域BIM的研究和應(yīng)用大多是利用BIM工具建立含有豐富信息的機(jī)電設(shè)備模型，在此基礎(chǔ)上通過信息查詢等手段輔助運(yùn)維管理，而在對BIM與監(jiān)測信息集成方面還有待研究。本文通過研究BIM與建筑機(jī)電設(shè)備監(jiān)測信息集成方法，建立機(jī)電設(shè)備監(jiān)測擴(kuò)展信息模型，從而充分發(fā)揮監(jiān)測信息的價(jià)值，為建筑機(jī)電運(yùn)維的高效管理提供數(shù)據(jù)支持。

機(jī)電設(shè)備；運(yùn)維管理；BIM；監(jiān)測；集成

1 引言

目前，國內(nèi)建筑信息模型(BIM)技術(shù)的發(fā)展如火如荼。作為未來建筑業(yè)的發(fā)展趨勢，其重要性已得到業(yè)內(nèi)的認(rèn)可。BIM之所以能夠快速發(fā)展，是因?yàn)樗茉谝?guī)劃[1]、設(shè)計(jì)[2-3]、施工[4-5]和運(yùn)維[6-7]階段帶來諸多好處。國內(nèi)的一些復(fù)雜項(xiàng)目也嘗試在工程的不同階段應(yīng)用BIM技術(shù)，但在占建筑全生命期時(shí)間最長的運(yùn)維期，還沒有太多的應(yīng)用案例[8]。在建筑運(yùn)維期管理中，機(jī)電設(shè)備的管理是非常重要的組成。特別是在一些較為復(fù)雜的項(xiàng)目中，比如醫(yī)院、科技企業(yè)等，機(jī)電設(shè)備的總投資甚至達(dá)到項(xiàng)目總投資的50%[9]。

機(jī)電設(shè)備是建筑采暖設(shè)備、通風(fēng)與空調(diào)設(shè)備、給排水設(shè)備、電氣設(shè)備等的總稱。傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理經(jīng)常需要查閱紙質(zhì)的竣工資料，十分繁瑣而且容易出錯，效率低下。因此，將BIM應(yīng)用于機(jī)電設(shè)備運(yùn)維期管理，提高機(jī)電設(shè)備運(yùn)維效率，是有重要意義的。利用BIM實(shí)現(xiàn)對機(jī)電設(shè)備的運(yùn)維期管理，目前已有相關(guān)的研究，但是現(xiàn)有的研究和應(yīng)用大多是利用BIM建立含有豐富信息的機(jī)電設(shè)備信息模型，在此基礎(chǔ)上通過信息查詢等手段輔助運(yùn)維管理。然而，在對機(jī)電設(shè)備BIM異構(gòu)數(shù)據(jù)(運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測數(shù)據(jù)等)擴(kuò)展和基于擴(kuò)展數(shù)據(jù)的機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測分析等方面還有待進(jìn)一步研究。

運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測和控制是建筑機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理的重要內(nèi)容之一，通常利用建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。將BIM與運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測信息集成，需要在建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)監(jiān)測信息的基礎(chǔ)上，研究數(shù)據(jù)集成方法，建立BIM機(jī)電設(shè)備監(jiān)測信息擴(kuò)展模型。該擴(kuò)展模型不僅能為機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理提供數(shù)據(jù)支持，同時(shí)，也能改變監(jiān)測數(shù)據(jù)“信息孤島”的局面，將監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)用于建筑能耗分析等方面，發(fā)揮機(jī)電設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)的更大價(jià)值。

2 建筑機(jī)電設(shè)備監(jiān)測

2.1 建筑機(jī)電設(shè)備監(jiān)測內(nèi)容

機(jī)電設(shè)備是應(yīng)用了機(jī)械、電子技術(shù)的設(shè)備的總稱。監(jiān)測是利用傳感器等采集機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，包括溫度、濕度、轉(zhuǎn)速和壓力等，并轉(zhuǎn)換成電信號反饋給傳感器，用于系統(tǒng)控制決策。建筑機(jī)電設(shè)備監(jiān)測是借助建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)(Building Automation System，BAS)等手段，對建筑物內(nèi)的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行有效地監(jiān)控和管理，保障設(shè)備正常運(yùn)行，控制溫、濕度，創(chuàng)造舒適、安全的建筑內(nèi)部環(huán)境。

不同類型的建筑中，機(jī)電設(shè)備的種類有所差異，其中，以地鐵、醫(yī)院等建筑中的機(jī)電設(shè)備種類較多，機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)也較為復(fù)雜。圖1為建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)通常的組成，包括通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等。機(jī)電設(shè)備的主要監(jiān)測內(nèi)容是其運(yùn)行狀態(tài)，包括開關(guān)狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)、故障狀態(tài)、報(bào)警狀態(tài)等。例如，對于暖通空調(diào)系統(tǒng)中的組合式空調(diào)機(jī)組，其監(jiān)測內(nèi)容包括“啟停狀態(tài)”、“故障狀態(tài)”、“運(yùn)行時(shí)間”、“故障次數(shù)”、“啟動次數(shù)”等。

圖1 建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)

2.2 建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)架構(gòu)

為了實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的監(jiān)控，需要相應(yīng)的硬件支持，建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的硬件架構(gòu)可以分為三層：現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和管理應(yīng)用層，如圖2所示。

現(xiàn)場設(shè)備層的基本單元形式是傳感器和執(zhí)行器通過輸入輸出(IO)擴(kuò)展模塊和控制器相連，形成對局部單元設(shè)備的閉環(huán)控制，采用溫度、濕度、流量等傳感器采集機(jī)電設(shè)備運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)參數(shù)，發(fā)送給控制器，控制器按照控制程序?qū)邮盏降臓顟B(tài)參數(shù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果以動作的方式發(fā)送給電動蝶閥等執(zhí)行器執(zhí)行。比如送排風(fēng)系統(tǒng)中，可以通過風(fēng)量傳感器檢測風(fēng)量大小，與控制器中預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，并通過比例積分微分(PID)控制算法調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。多個基本單元組合形成子系統(tǒng)，構(gòu)成不同的監(jiān)測功能體系。

網(wǎng)絡(luò)通訊層負(fù)責(zé)現(xiàn)場設(shè)備層與管理應(yīng)用層之間的通訊，同時(shí)，兼具不同子系統(tǒng)集成的功能。網(wǎng)絡(luò)通訊層以總線的形式構(gòu)成通訊的主干道，將各個子系統(tǒng)通過網(wǎng)關(guān)集成到總線上，實(shí)現(xiàn)不同子系統(tǒng)之間或者子系統(tǒng)與管理應(yīng)用層間的通訊。目前應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的總線協(xié)議包括MODBUS、ProFibus、Lonworks、CAN總線等，專門針對智能建筑的總線協(xié)議包括EIB、基金會總線(FF)等，通訊協(xié)議常采用OSI、TCP/IP、BACnet等。

管理應(yīng)用層由電腦終端、工作站和服務(wù)器等組成，負(fù)責(zé)監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲、顯示和分析等，同時(shí)，提供控制界面，實(shí)現(xiàn)在電腦端對機(jī)電設(shè)備的控制。目前機(jī)電設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件多由機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)廠家提供，且相對較為封閉。

圖2 建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)硬件架構(gòu)

2.3 主流建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)

目前主流的建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)包括霍尼韋爾的EBI系統(tǒng)、江森自控的Metasys系統(tǒng)、西門子的Apogee系統(tǒng)等。

建筑設(shè)備自動化廠商能夠提供一整套的機(jī)電設(shè)備監(jiān)控解決方案，包括硬件方案、軟件系統(tǒng)等。硬件架構(gòu)上，目前的商用系統(tǒng)多采用分布式結(jié)構(gòu)，可分散控制、管理，同時(shí)，設(shè)置主控制服務(wù)器，收集、記錄、保存和管理各子系統(tǒng)中的監(jiān)測信息；軟件功能上，主要針對建筑內(nèi)機(jī)電設(shè)備的監(jiān)控和管理，包括對實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和控制，并通過動態(tài)圖等顯示；對歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集，并通過趨勢圖等分析，并可打印、輸出報(bào)表等。

但是現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)中沒有模型的概念，監(jiān)測數(shù)據(jù)通過二維組態(tài)圖形的方式進(jìn)行顯示，這就制約了監(jiān)測數(shù)據(jù)的共享和監(jiān)控功能的擴(kuò)展。將監(jiān)測數(shù)據(jù)與BIM集成，發(fā)揮BIM信息共享的特點(diǎn)，能夠改變機(jī)電設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)信息孤島的局面，發(fā)揮監(jiān)測數(shù)據(jù)的價(jià)值。

3 集成研究

在對機(jī)電設(shè)備BIM信息特點(diǎn)及其傳遞方式、建筑機(jī)電設(shè)備監(jiān)測信息特點(diǎn)及其傳遞方式等研究的基礎(chǔ)上，給出兩者的信息融合方法，實(shí)現(xiàn)BIM模型監(jiān)測信息的拓展；基于擴(kuò)展模型，分析BIM模型監(jiān)測信息關(guān)聯(lián)查詢及三維模型上實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示的特點(diǎn)，最終，實(shí)現(xiàn)BIM與建筑機(jī)電設(shè)備監(jiān)測信息的集成。

3.1 機(jī)電設(shè)備監(jiān)測信息及其傳遞

建筑機(jī)電設(shè)備的監(jiān)測信息包含兩方面內(nèi)容：監(jiān)測點(diǎn)信息和監(jiān)測數(shù)據(jù)。監(jiān)測點(diǎn)信息是對各監(jiān)測子系統(tǒng)中機(jī)電設(shè)備所包含的監(jiān)測點(diǎn)屬性信息的描述，包括監(jiān)測點(diǎn)所屬的機(jī)電設(shè)備的特征信息：位置描述、所屬系統(tǒng)、設(shè)備類型、設(shè)備編號等，以及監(jiān)測點(diǎn)的特征信息：監(jiān)測點(diǎn)說明、數(shù)據(jù)點(diǎn)類型、數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)值范圍、報(bào)警值、數(shù)據(jù)長度、信息對象地址等。在機(jī)電監(jiān)測系統(tǒng)中，監(jiān)測點(diǎn)信息通常以點(diǎn)表的形式存儲和傳遞。如表1和表2為某地鐵車站BA系統(tǒng)點(diǎn)表中的PRA1設(shè)備及其一個監(jiān)測點(diǎn)信息。對于機(jī)電設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)，通常有固定的點(diǎn)表格式，通過開發(fā)點(diǎn)表信息接口，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)表信息的傳遞，在系統(tǒng)內(nèi)將監(jiān)測點(diǎn)信息按照“車站(建筑)——系統(tǒng)——子系統(tǒng)——區(qū)域——設(shè)備——監(jiān)測點(diǎn)”進(jìn)行分層。

監(jiān)測數(shù)據(jù)是機(jī)電設(shè)備監(jiān)測點(diǎn)的當(dāng)前及歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)。監(jiān)測數(shù)據(jù)的類型包括數(shù)字量和模擬量，即離散量和連續(xù)量，其中數(shù)字量可以是只包含兩種取值狀態(tài)的開關(guān)量，也可以是多個開關(guān)量的組合。監(jiān)測數(shù)據(jù)通常保存在機(jī)電監(jiān)測系統(tǒng)的控制器或數(shù)據(jù)庫中，不同類型的監(jiān)測系統(tǒng)或者不同廠家的監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫會有差異。

監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳遞根據(jù)使用情形的不同可以分別考慮從控制器端直接讀取或從現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中讀取兩種方式。從控制器端讀取需要根據(jù)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)和控制器類型開發(fā)數(shù)據(jù)讀取接口，這種方式可以更好地保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。從現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的讀取有兩種方式：一種是自建數(shù)據(jù)庫存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)，將商用機(jī)電監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)同步到自建數(shù)據(jù)庫中；另外一種是系統(tǒng)本身不存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)中存儲各個監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的訪問路徑信息，在需要監(jiān)測數(shù)據(jù)時(shí)，通過訪問路徑信息從商用機(jī)電設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行讀取。

3.2 BIM監(jiān)測信息的擴(kuò)展

BIM監(jiān)測信息的擴(kuò)展是在現(xiàn)有機(jī)電BIM信息的基礎(chǔ)上，融合機(jī)電設(shè)備監(jiān)測信息，形成面向監(jiān)測信息的機(jī)電設(shè)備信息模型，如圖3所示。在該融合模型的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測以及監(jiān)測信息的查詢、顯示等。

表1 某地鐵車站機(jī)架設(shè)備監(jiān)測信息

表2 某地鐵車站機(jī)架設(shè)備監(jiān)測點(diǎn)信息

圖3 BIM監(jiān)測信息擴(kuò)展

在數(shù)據(jù)融合過程中，以監(jiān)測點(diǎn)結(jié)構(gòu)為主體，分別關(guān)聯(lián)機(jī)電設(shè)備的模型信息和監(jiān)測數(shù)據(jù)。監(jiān)測點(diǎn)結(jié)構(gòu)與機(jī)電設(shè)備模型信息的關(guān)聯(lián)限定在監(jiān)測點(diǎn)結(jié)構(gòu)的設(shè)備層級上，為多對一的關(guān)系，監(jiān)測點(diǎn)結(jié)構(gòu)中的每一個設(shè)備，可對應(yīng)多個設(shè)備模型實(shí)體或區(qū)域。在監(jiān)測點(diǎn)結(jié)構(gòu)中，每個設(shè)備可包含多個監(jiān)測點(diǎn)，比如：一個空調(diào)機(jī)組存在溫度、濕度、風(fēng)量等多個監(jiān)測點(diǎn)。監(jiān)測點(diǎn)結(jié)構(gòu)與監(jiān)測數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)限定在監(jiān)測點(diǎn)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測點(diǎn)層級上，為一對多的關(guān)系。對于每個監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測數(shù)據(jù)是對應(yīng)于數(shù)據(jù)庫中的多條記錄。監(jiān)測點(diǎn)中包含以下信息：監(jiān)測點(diǎn)ID、名稱、OSD(中央/車站/車輛段)、類型、當(dāng)前值(當(dāng)前狀態(tài)值)、報(bào)警值(當(dāng)該監(jiān)測點(diǎn)的當(dāng)前值超出報(bào)警值時(shí)，表明發(fā)生異常，需要報(bào)警)、報(bào)警分級(表明該監(jiān)測點(diǎn)異常的嚴(yán)重程度)、信息對象地址(該狀態(tài)點(diǎn)的監(jiān)測值在監(jiān)測系統(tǒng)控制器存儲區(qū)中的存儲位置)、是否顯示狀態(tài)(是否將該監(jiān)測點(diǎn)的狀態(tài)設(shè)為設(shè)備的顯示狀態(tài))。其中，監(jiān)測點(diǎn)的當(dāng)前值用于記錄最近一次更新時(shí)監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

3.3 BIM監(jiān)測信息查詢與顯示

監(jiān)測信息的查詢包含兩種：通過模型查詢關(guān)聯(lián)的監(jiān)測信息和通過監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢關(guān)聯(lián)的模型。第一種為已知設(shè)備模型或區(qū)域信息，查詢與該設(shè)備或區(qū)域關(guān)聯(lián)的監(jiān)測點(diǎn)的屬性信息和監(jiān)測數(shù)據(jù)等；第二種為已知某個監(jiān)測點(diǎn)或監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)，查詢關(guān)聯(lián)的BIM模型。

基于這兩種查詢，可以構(gòu)建更復(fù)雜的查詢，比如，已知某個管道的流量數(shù)據(jù)，需要查詢該管道上游蝶閥的開閉狀態(tài)：首先根據(jù)流量數(shù)據(jù)，查詢該流量數(shù)據(jù)所屬的監(jiān)測點(diǎn)，進(jìn)而找到該監(jiān)測點(diǎn)所屬的設(shè)備，然后根據(jù)監(jiān)測結(jié)構(gòu)與模型的關(guān)聯(lián)關(guān)系，在模型中對管道設(shè)備進(jìn)行定位；最后根據(jù)模型之間的上下游邏輯關(guān)系，找到管道的上游蝶閥模型信息，從而確定該管道上游蝶閥模型關(guān)聯(lián)的監(jiān)測信息，包括開閉狀態(tài)等。

可視化是BIM技術(shù)的特點(diǎn)之一，經(jīng)過數(shù)據(jù)融合，能夠?qū)崿F(xiàn)模型數(shù)據(jù)與監(jiān)測數(shù)據(jù)的相互查詢，在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)三維模型實(shí)時(shí)監(jiān)測信息的顯示。

在三維模型上顯示實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)時(shí)，可采用不同的顏色作為不同數(shù)據(jù)大小的區(qū)分。但是在BIM監(jiān)測信息擴(kuò)展模型中，一個三維實(shí)體模型單元關(guān)聯(lián)監(jiān)測結(jié)構(gòu)樹中一個“機(jī)電設(shè)備”，一個“機(jī)電設(shè)備”關(guān)聯(lián)多個“監(jiān)測點(diǎn)”，造成了同一個三維實(shí)體模型單元對應(yīng)多個監(jiān)測點(diǎn)的情況。同一個三維實(shí)體模型單元不能用顏色同時(shí)顯示多個監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，因此，對于一個監(jiān)測設(shè)備，每次設(shè)置一個主監(jiān)測點(diǎn)，只通過模型的顏色顯示主監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，可將不同設(shè)備中具有相同含義的監(jiān)測點(diǎn)同時(shí)設(shè)成主監(jiān)測點(diǎn)，形成一種監(jiān)測模式，在監(jiān)測過程中，可以切換不同的監(jiān)測模式。另外選用單獨(dú)的顏色用于報(bào)警，在監(jiān)測過程中，設(shè)備的任何監(jiān)測點(diǎn)的值出現(xiàn)異常，需要報(bào)警，則該設(shè)備模型顯示為第三種顏色。

4 應(yīng)用案例

為了驗(yàn)證以上集成技術(shù)的可行性，在清華大學(xué)已有的研究成果基于BIM技術(shù)的機(jī)電設(shè)備智能管理系統(tǒng)(BIM-FIM)[7]基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開發(fā)了機(jī)電設(shè)備監(jiān)測子系統(tǒng)。同時(shí)，利用控制器、流量傳感器、水泵等搭建小型給水控制系統(tǒng)，開發(fā)監(jiān)測軟件作為后臺監(jiān)測系統(tǒng)支持，提供實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)。系統(tǒng)在廣州地鐵某車站進(jìn)行應(yīng)用測試。該車站一共分為三層，地下一層為站廳層，地下二層為設(shè)備層，地下三層為交通轉(zhuǎn)換層及站臺。施工方用Revit建立了車站主體結(jié)構(gòu)、給排水系統(tǒng)設(shè)備、站廳層機(jī)電設(shè)備、設(shè)備層機(jī)電設(shè)備、站臺層機(jī)電設(shè)備和暖通空調(diào)設(shè)備等模型。

將Revit創(chuàng)建的機(jī)電設(shè)備模型導(dǎo)出成工業(yè)基礎(chǔ)類(IFC)格式，利用IFC接口導(dǎo)入系統(tǒng)中，再利用點(diǎn)表接口導(dǎo)入監(jiān)測點(diǎn)信息，生成監(jiān)測信息結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)內(nèi)，可進(jìn)行監(jiān)測信息的管理，同時(shí)，可進(jìn)行BIM模型與監(jiān)測信息的關(guān)聯(lián)。關(guān)聯(lián)后，通過監(jiān)測結(jié)構(gòu)可查詢到關(guān)聯(lián)的三維模型，在三維模型上可查詢到關(guān)聯(lián)的監(jiān)測點(diǎn)屬性信息及歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，如圖4所示。

將機(jī)電設(shè)備監(jiān)測子系統(tǒng)調(diào)至實(shí)時(shí)監(jiān)測界面，并在后臺運(yùn)行給水控制系統(tǒng)，設(shè)置流量為系統(tǒng)監(jiān)測參數(shù)，即可在系統(tǒng)中顯示各管道內(nèi)水流量的實(shí)時(shí)監(jiān)測界面，如圖5所示，將流量設(shè)置為模型的主顯示狀態(tài)，在給排水系統(tǒng)局部模型上用不同顏色顯示監(jiān)測到的設(shè)備或管道單位時(shí)間的流量大小。

圖4 BIM模型與監(jiān)測信息的關(guān)聯(lián)查詢

圖5 實(shí)時(shí)監(jiān)測界面

5 結(jié)論

本研究在對BIM和建筑機(jī)電設(shè)備自動化系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，研究BIM數(shù)據(jù)與機(jī)電設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，提出模型數(shù)據(jù)與機(jī)電設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)傳遞、集成方法，實(shí)現(xiàn)BIM監(jiān)測信息的拓展。同時(shí)，通過在BIM-FIM的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開發(fā)基于BIM的機(jī)電設(shè)備監(jiān)測子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)與BIM數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)管理、BIM模型上實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)的顯示，BIM數(shù)據(jù)與監(jiān)測數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)查詢等，驗(yàn)證了該集成方法的有效性。

另一方面，由于時(shí)間倉促，該研究還存在一些不足之處，比如在BIM平臺上如何保證大量監(jiān)測數(shù)據(jù)情況下數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、基于BIM監(jiān)測信息擴(kuò)展模型的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析和深入應(yīng)用等方面還有待進(jìn)一步研究。

[1]He T, Lin J, Hu Z, et al. BIM-Based Plan Modeling System at Preliminary Stage for Residential Real Estate Projects[C].Computing in Civil and Building Engineering (2014). ASCE, 488-495.

[2]Korman T M, Fischer M A, Tatum C B. Knowledge and reasoning for MEP coordination[J]. Journal of Construction Engineering and Management, 2003, 129(6): 627-634.

[3] Xie H, Tramel J M, Shi W. Building Information Modeling and simulation for the mechanical, electrical, and plumbing systems[C]//Computer Science and Automation Engineering (CSAE), 2011 IEEE International Conference on. IEEE, 2011, 3: 77-80.

[4]Staub-French S, Khanzode A.3D and 4D modeling for design and construction coordination: issues and lessons learned[J]. Journal of Information Technology in Construction, 2007, 12: 381-407.

[5]任錦龍,毛路,榮慕寧.BIM技術(shù)在工程中的綜合應(yīng)用[J].建筑技術(shù),2012,43(11):971-974.

[6]Schevers H, Mitchell J, Akhurst P, et al. Towards digital facility modelling for Sydney opera house using IFC and semantic web technology[J].Journal of Information Technology in Construction, 2007, 12: 347-362.

[7]胡振中,陳祥祥,王亮,余芳強(qiáng),王興坡.基于BIM的機(jī)電設(shè)備智能管理系統(tǒng)[J].土木建筑工程信息技術(shù),2013,5(1):17-21.

[8]游洋.從機(jī)電專業(yè)觀察BIM技術(shù)在工程建設(shè)行業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用[J].安裝,2011(12):57-59.

[9]Khanzode A, Fischer M, Reed D. Benefits and lessons learned of implementing building virtual design and construction (VDC) technologies for coordination of mechanical, electrical, and plumbing (MEP) systems on a large healthcare project[J]. Journal of Information Technology in Construction, 2008, 13: 324-342.

Research on Integration of BIM and MEP Monitoring Information

Tian Peilong1, Li Zhe2, Hu Zhenzhong1, Zou Dong3

(1.DepartmentofCivilEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China;2.CenterforArtsEducation,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China;3.ConstructionDivision,GuangzhouMetroCorporation,Guangzhou510380,China)

Management of machine, electric and plumbing (MEP) plays an important role during operation and maintenance management of a building. At present, building automation system (BAS) is the primary means of MEP management, but the monitoring information of BAS cannot be effectively shared or used by other systems. Data sharing within building lifecycle can be achieved by adopting building information modeling (BIM) technology while most BIM researches and applications for MEP focus on establishing a product model that contains a wealth of information to improve the management efficiency by information inquiries. Few researches in the integration of BIM and MEP monitoring information are reported. By studying the integrated approach of BIM and MEP monitoring information, an extended model of MEP monitoring information can be established based on BIM. The model can provide data to support the operation and maintenance management of MEP, maximizing the value of MEP monitoring information.

MEP; Operation and Maintenance Management; BIM; Monitoring; Integration

國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃“863”計(jì)劃(2013AA041307)；國家自然科學(xué)基金資助(51478249)

胡振中(1983-)，男，副教授。主要研究方向：土木工程信息技術(shù)、建筑信息模型(BIM)。

TU806;TU17

A

1674-7461(2015)01-0008-06