馬建龍

(同濟(jì)大學(xué)，上海 200092)

淺析BIM在消防設(shè)備管理中的應(yīng)用

馬建龍

(同濟(jì)大學(xué)，上海 200092)

傳統(tǒng)方法中，建筑物中的消防設(shè)備運(yùn)維信息主要來源于紙質(zhì)的竣工資料，需要用到這些信息時，往往要從海量的紙質(zhì)圖紙和文檔中去查找。如果能采用電子化手段有效地組織這些信息，使設(shè)計和施工階段的有效信息傳遞到運(yùn)維期并輔助運(yùn)維管理工作，那么建筑物的運(yùn)維效率能得到很大的提升。本研究通過引入建筑信息模型和二維碼技術(shù)，開發(fā)基于BIM的消防設(shè)備智能管理系統(tǒng)，借助BIM模型庫和二維碼標(biāo)識實(shí)現(xiàn)了消防設(shè)備的電子化集成交付以，并運(yùn)用智能移動設(shè)備輔助建筑物運(yùn)維期的維護(hù)維修管理，為保障所有設(shè)備系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供高效的手段和系統(tǒng)平臺支持。

消防設(shè)備;建筑信息模型;二維碼;移動設(shè)備

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.05.16

1 引言

消防設(shè)備是建筑物機(jī)電設(shè)備(Mechanical，Electrical and Plumbing，MEP)中的重要部分，是意外狀況下建筑物內(nèi)人員生命財產(chǎn)安全的直接保障。因此，消防設(shè)備的維護(hù)管理是建筑物使用期日常維護(hù)工作的重要部分。

傳統(tǒng)的消防設(shè)備運(yùn)維信息主要來源于紙質(zhì)的竣工資料，在設(shè)備屬性查詢、故障設(shè)備定位以及對緊急事件的應(yīng)急處理時，往往需要從海量紙質(zhì)的圖紙和文檔中查找所需的信息，這一過程無疑是費(fèi)時費(fèi)力，效率低下。建筑信息模型(Building Information Modeling)技術(shù)通過3D數(shù)字化技術(shù)為運(yùn)維管理提供虛擬模型，直觀形象地展示各個消防設(shè)備系統(tǒng)的空間布局和邏輯關(guān)系，并將其相關(guān)的所有工程信息電子化和集成化，對消防設(shè)備的運(yùn)維管理起到非常重要的作用。其中BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，是對工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體與功能特性的數(shù)字化表達(dá)。近十年來的研究和應(yīng)用表明，對于支持傳統(tǒng)建筑業(yè)的技術(shù)改造、升級和創(chuàng)新具有巨大的應(yīng)用潛質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益。

本研究基于設(shè)計和施工階段的建筑物空間信息，建立針對消防設(shè)備管理的消防設(shè)備全信息數(shù)據(jù)庫，用于信息的綜合存儲與管理。在此基礎(chǔ)上開發(fā)基于BIM的消防設(shè)備智能管理系統(tǒng)，借助二維碼技術(shù)作為信息標(biāo)識手段，將建筑物內(nèi)的消防設(shè)備進(jìn)行空間定位并與BIM空間模型一一對應(yīng)，并利用智能移動設(shè)備輔助消防設(shè)備的日常維護(hù)工作，建立一套完整的數(shù)字化智能系統(tǒng)。其目的是為了加強(qiáng)運(yùn)營期消防設(shè)備的綜合信息化管理，為保障所有設(shè)備系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供高效的手段和技術(shù)支持。

2 相關(guān)研究

消防設(shè)備屬于工程項(xiàng)目MEP中的一部分，目前階段BIM技術(shù)在MEP工程中的應(yīng)用大多集中在協(xié)同設(shè)計過程，在施工階段的應(yīng)用較少。其中Korman等[1]提出基于MEP信息模型，開發(fā)協(xié)同設(shè)計平臺，實(shí)現(xiàn)沖突的自動分析和輔助決策，并結(jié)合相應(yīng)的工作流程，提高協(xié)同設(shè)計效率。Leite等[2]在一個實(shí)際工程中應(yīng)用NavisWorks進(jìn)行MEP系統(tǒng)的自動碰撞檢測，通過自動檢測和手動檢測的結(jié)果對比指出，為檢測出所有沖突，用戶需要有針對性地建立詳細(xì)的模型并正確設(shè)置相關(guān)參數(shù)。Khanzode等[3]在一個保健中心項(xiàng)目中應(yīng)用4D系統(tǒng)對設(shè)計方案進(jìn)行碰撞檢測和可施工性分析，提出在施工階段應(yīng)用MEP模型需明確建模需求和模型的詳細(xì)程度。Riley等[4]分析了MEP協(xié)同設(shè)計過程中，影響其成本的主要因素以及它們分別所引起的成本損失，輔助項(xiàng)目管理者分析MEP協(xié)同設(shè)計工作的成本效益比。

在運(yùn)維階段的應(yīng)用，F(xiàn)oms-Samso等[5]通過對125名物業(yè)管理者的調(diào)研表明一半以上的物業(yè)管理者認(rèn)為在物業(yè)管理中應(yīng)用BIM可節(jié)省信息查詢的時間，并且3D可視化對物業(yè)管理有用，但對現(xiàn)有流程的改變和較大的投資將在一定程度上阻礙BIM在物業(yè)管理中的應(yīng)用。Yu等[6]通過分析設(shè)施管理的功能和涉及的主要構(gòu)件，建立了物業(yè)管理數(shù)據(jù)模型FMC，與IFC類似，但在運(yùn)維管理方面進(jìn)行了很多擴(kuò)展。EI-Ammari[7]研究了基于IFC的物業(yè)管理模型，通過IFC-XML實(shí)現(xiàn)在運(yùn)維中共享設(shè)計和施工模型，并應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)平臺為物業(yè)管理提供三維真實(shí)場景支持。Hassanain等[8]通過分析運(yùn)維管理的過程模型和對象模型，對IFC2X進(jìn)行擴(kuò)展，建立了集成維護(hù)管理模型，可描述建筑設(shè)備及其功能需求、運(yùn)行狀況等信息和運(yùn)維管理的檢測、維修、替換等工作。

從上述研究內(nèi)容可以看出，目前大多數(shù)研究和應(yīng)用主要集中于如何從設(shè)計、施工階段的信息中提取設(shè)備管理階段使用的BIM模型及信息，而對于運(yùn)維階段如何有效利用BIM模型信息的研究則很少，因此，在運(yùn)維階段如何利用BIM技術(shù)輔助設(shè)備管理工作成為接下來的研究重點(diǎn)。

3 基于BIM的消防設(shè)備智能管理系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，服務(wù)器端運(yùn)行3D模型展示系統(tǒng)、MySQL數(shù)據(jù)庫，通過可配置方案提供服務(wù)； 設(shè)備管理員通過普通瀏覽器接入，以網(wǎng)頁形式訪問管理系統(tǒng)； 對于外業(yè)維護(hù)人員，提供了基于智能手機(jī)的輔助App，通過掃描二維碼訪問系統(tǒng)。

3.2 功能模塊

本系統(tǒng)由服務(wù)器端、瀏覽器端、移動App端及Unity3D輔助組件四部分組成，主要提供以下幾點(diǎn)功能：

1)設(shè)備信息管理：為運(yùn)維人員查詢設(shè)備信息、修改設(shè)備狀態(tài)、追溯設(shè)備歷史等需求，提供方便快捷的查詢、編輯和分析工具以及列表和圖表等綜合報表功能，所有設(shè)備的查詢查看都提供3D可視化方案。

2)維護(hù)維修管理：為運(yùn)維人員提供消防設(shè)備維護(hù)管理平臺，輔助設(shè)備檢修人員定期檢查設(shè)備狀況并及時上報系統(tǒng)，系統(tǒng)及時提醒維修人員需要維修的設(shè)備以及其定位信息，同時記錄設(shè)備維護(hù)的歷史紀(jì)錄。

3)公告系統(tǒng)：聯(lián)通B/S端機(jī)移動端，及時發(fā)布重要信息，加強(qiáng)維護(hù)人員溝通協(xié)作。

4)人員管理：對建筑物維護(hù)作業(yè)人員進(jìn)行有效管理，明確其職責(zé)義務(wù)。

4 系統(tǒng)應(yīng)用案例

西南交通大學(xué)犀浦校區(qū)新建綜合樓，占地面積21 000m2，總共9層，是犀浦校區(qū)近年新建的綜合辦公區(qū)，有校教務(wù)處、學(xué)生工作組等多個部門。建筑物內(nèi)總共有消防設(shè)施150多處，由于是綜合辦公區(qū)，其消防安全工作極其重要，本系統(tǒng)以此建筑為試點(diǎn)進(jìn)行布置實(shí)施，能全面發(fā)揮系統(tǒng)優(yōu)勢。

4.1 系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建立及信息標(biāo)識

4.1.1 BIM模型及設(shè)備數(shù)據(jù)庫

本建筑為已有建筑，借助設(shè)計、施工階段的圖紙，利用Autodesk Revit軟件完成了建筑物BIM建模，建筑物幾何構(gòu)件部分在本系統(tǒng)中不是重點(diǎn)，故而精度按照BIM建模要求，只做到了2級，即只保證建筑物主要構(gòu)件尺寸準(zhǔn)確，誤差在1cm內(nèi)。而消防設(shè)備部分，則按3級要求進(jìn)行建模，空間精度達(dá)到mm級。

完成BIM建模后，以FBX格式導(dǎo)出整個建筑物幾何模型，并導(dǎo)入到Unity3D中，利用自主開發(fā)的腳本系統(tǒng)將BIM模型轉(zhuǎn)換為可交互式的3D場景，并最終導(dǎo)出至B/S系統(tǒng)中。之后，借助本系統(tǒng)提供的設(shè)備管理功能，將各個消防設(shè)備的各項(xiàng)屬性錄入到數(shù)據(jù)庫中，為后續(xù)工作準(zhǔn)備。

4.1.2 信息標(biāo)識

本系統(tǒng)是通過二維碼作為標(biāo)識，將實(shí)際消防設(shè)備和3D模型一一對應(yīng)的，因此，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建立之后，需利用系統(tǒng)提供的功能生成各個設(shè)備對應(yīng)的唯一標(biāo)識二維碼，并將其貼在實(shí)際設(shè)備的表面，用于之后的設(shè)備查詢維護(hù)。

4.2 信息的利用

4.2.1 設(shè)備信息查詢、編輯

本系統(tǒng)通過二維碼將實(shí)際設(shè)備和設(shè)備信息建立對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)運(yùn)維人員需要查看設(shè)備信息時，只需利用智能移動設(shè)備中的App掃描設(shè)備表面的二維碼即可獲取當(dāng)前設(shè)備的信息。同時，具有管理權(quán)限的人員，通過瀏覽器登陸系統(tǒng)接口，可查詢所有設(shè)備的信息，并及時進(jìn)行修改編輯。

4.2.2 設(shè)備維護(hù)維修

運(yùn)維階段的主要工作就是設(shè)施設(shè)備的日常維護(hù)，對于消防設(shè)備來說，即是設(shè)備的日常檢查以及問題設(shè)備的及時維修。在本系統(tǒng)中，首先是檢修人員利用智能移動設(shè)備中的App掃描消防設(shè)備，并按實(shí)反饋設(shè)備的當(dāng)前狀況，系統(tǒng)記錄所有設(shè)備的狀況，并將需維修設(shè)備的信息作為通知發(fā)送到維修人員的App中，維修人員按照系統(tǒng)提示及時維修并將維修結(jié)果及時上報至系統(tǒng)。

4.2.3 設(shè)備可視化查詢及信息通告

本系統(tǒng)瀏覽器端是所有設(shè)備的信息錄入、管理以及維修公告發(fā)布和人員管理的集成端，為了提高設(shè)備管理的針對性和有效性，我們集成了3D可視化方案，使管理人員操作設(shè)備信息時，可及時在3D視口中看到整個建筑物及設(shè)備所處方位，并提供了必要的3D操作來保證其有效性。

設(shè)備的日常維護(hù)工作通常是訂立維護(hù)計劃并實(shí)施，本系統(tǒng)通過信息公告的方式來保證維護(hù)人員能夠及時獲取任務(wù)計劃，借助移動互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，可以在任何時間地點(diǎn)使維護(hù)人員與系統(tǒng)本身位于統(tǒng)一的計劃中。

5 總結(jié)

本系統(tǒng)綜合利用BIM技術(shù)、計算機(jī)輔助工程技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，通過建立消防設(shè)備BIM模型庫，實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息共享，同時作為建筑物使用期輔助工具，為運(yùn)維人員提供了高效的運(yùn)維手段，以保證所有消防設(shè)備的正常運(yùn)行。

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Feasibility Study on BIM Technology in Fire Equipment Management

Ma Jianlong

(TongjiUniversity,Shanghai200092,China)

In the traditional method, the fire equipment operation and maintenance information of the building mainly comes from the completion data of the paper, that oftenwas searched from the mass of paper drawings and documents to find information you need.If do use electronic means to effectively organize the information, make usefulinformation of design and construction phase transfer to the operation period toassist operation and maintenance management, so the efficiency of operation and maintenance of buildings can be greatly improved.This study by introducing the building information model and QR code technology, developedan intelligent management system of fire protection equipment based on BIM, using the BIM model database and QR code identification realize the electronic fire equipment integrated delivery to mobile devices, and use intelligent mobile devices to assistmaintenance and management in operation period of building, provide efficient means and platform support system to ensure the safe operation of all equipment.

Fire Equipment; BIM; QRCode; Mobile Device

馬建龍(1990-)，男，碩士研究生。主要研究方向：鋼結(jié)構(gòu)工程。

TU17;TU998.13

A

1674-7461(2016)05-0086-04