CN104880986A - 基于bim的综合管廊管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的综合管廊管理系统及方法；其系统包括数据采集模块、应急处理模块、辅助管理模块、日常维护模块以及设备管理模块；其方法包括利用数据采集模块采集综合管廊环境状态数据及入廊管道内介质状态数据，利用应急处理模块在出现紧急情况时生成应急处理方案，利用辅助管理模块对综合管廊的运营数据进行归档管理及数据统计，利用日常维护模块和设备管理模块进行日常维护。本发明基于BIM模型，实现了对整个综合管廊的三维可视化管理，保证了综合管廊的安全性及工作人员的生命财产安全，提高了工作效率。

Description

基于BIM的综合管廊管理系统及方法

技术领域

本发明属于一种综合管廊管理系统及方法，尤其涉及一种基于BIM的综合管廊管理系统及方法。

背景技术

综合管廊，又称共同沟，它是实施统一规划、设计、施工和维护，建于城市地下用于敷设供水、燃气、电力、通信等多种市政管线的市政公用设施。作为一种能够保证地下管线安全运营，而又能综合利用地下空间的设施，综合管廊已经得到了政府相关部门的重视，但建成后的综合管廊也面临着诸多管理问题。

首先，综合管廊内敷设有输送水、电、气、热力等特殊介质的管道，存在着一些介质泄露的隐患，各管道系统的调节控制，以及各介质的泄露检测、预警、处理等等都对管理水平要求较高。

其次，除了入廊的管道控制设备，综合管廊自身也设置了通风、照明、供电、消防、排水、标识、监控、警报等系统，存在着大量的设备维护管理问题。

再次，尤其作为一种相对密闭的狭长型地下构筑物，充分保证维修作业人员的安全工作、有效避险也是一项重要任务。

BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)是以三维数字技术为基础，以建筑工程项目各种相关信息数据模型，是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达，通过3D数字化技术为运维管理提供虚拟模型，它具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点。近十年来的研究和应用表明，BIM对于支持传统建筑业的技术改造升级和创新，具有巨大推动作用。目前BIM技术研究应用主要集中于协同设计和施工过程。

现阶段综合管廊的管理主要依赖于管廊自身的监控报警系统，可以监测有害气体、空气含氧量、温度、湿度等环境参数，并能够在紧急情况对各系统进行控制，但是此种管理仍然是传统的管理模式，工作效率较低。尤其是当管廊内发生设备故障时，需要查找分析图纸、翻阅设备参数信息，综合考虑上下游相关设备的联系，并结合相关经验才能在现场尝试解决设备故障问题，因此这种传统的维护管理系统显然已经越来越约不适应综合管廊的管理要求，信息化的设备管理系统是大势所趋。此外现有综合管廊管理系统还存在着工作现场和控制中心交互性差、日常维护模式陈旧、办公人工化等缺点。

发明内容

本发明的发明目的是：为了解决现有技术中工作量大，工作效率低，人为因素影响较大等问题，本发明提出了一种基于BIM的综合管廊管理系统及方法。

本发明的技术方案是：一种基于BIM的综合管廊管理系统，包括：

数据采集模块，用于采集综合管廊内的环境状态数据及入廊管道内的介质状态数据，并进行传输；

应急处理模块，用于根据紧急情况生成应急处理方案；

辅助管理模块，用于对综合管廊的运营数据进行归档管理，并进行数据统计；

日常维护模块，用于对综合管廊内各类设备的属性数据和监测数据进行分析并生成日常维护方案；

以及设备管理模块，用于对综合管廊内设备的属性数据及设备动作进行管理。

进一步地，还包括

手持巡检终端，用于与应急处理模块、日常维护模块及设备管理模块进行数据传输并获取数据。

进一步地，所述综合管廊内的环境状态数据具体包括：温度、湿度、集水坑水位、空气含氧量、有害气体含量以及视频监控数据。

进一步地，所述综合管廊内设备的属性数据具体包括：管道、阀门、检测仪表、传感器、手持巡检终端、消防、供电、照明、排水、报警、监控、通风设备的位置、材料、厂家、型号、安装、维护、工况状态详细信息。

进一步地，所述应急处理模块具体用于对数据采集模块传输的数据进行分析并判断是否出现紧急情况，在出现紧急情况时与视频监控数据进行对比确认并启动应急处理措施。

进一步地，所述设备管理模块具体包括设备动作管理单元和设备信息管理单元，所述设备信息管理单元用于对设备属性信息进行归档及查询并存储至BIM模型数据库，所述设备动作管理单元用于对设备动作进行控制。

进一步地，所述数据采集模块采集的数据及BIM模型数据库都基于IFC协议。

进一步地，还包括中央控制主机，所述中央控制主机与手持巡检终端进行数据交互。

为了解决现有技术中的问题，本发明还提出了一种基于BIM的综合管廊管理方法，包括以下步骤：

A、利用数据采集模块采集综合管廊内的环境状态数据及入廊管道内的介质状态数据并分别传输至应急处理模块和辅助管理模块；

B、利用应急处理模块对数据采集模块传输的数据进行分析，并判断是否出现紧急情况；若未出现紧急情况，则结束操作，若出现紧急情况，则与视频监控数据进行对比确认后生成应急处理方案并传输至设备管理模块，利用设备管理模块根据应急处理方案对设备动作进行控制；

C、利用辅助管理模块对综合管廊的运营数据进行归档管理及数据统计，并传输至日常维护模块；

D、利用日常维护模块对综合管廊内各类设备的属性信息和监测数据进行分析并生成日常维护方案，并传输至手持巡检终端，利用手持巡检终端根据日常维护方案进行日常维护。

进一步地，所述应急处理方案和日常维护方案都包括利用设备管理模块中的设备信息管理单元查询设备属性数据。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明不仅收集了管廊工作空间的环境状态数据，如温度、湿度、集水坑水位、空气含氧量、有害气体含量以及视频监控数据，还检测、传输、处理入廊管道内的介质状态参数(如压力、流量、温度等)，并结合各类设备的BIM属性数据，保证了系统进行更精确的分析；

(2)本发明基于BIM模型，实现了对整个综合管廊的三维可视化管理，通过对各廊区的坐标编号，也确立了各设备的定位数据；其次，系统对各类设备(管道、阀门、检测仪表、传感器、手持巡检终端、消防、供电、照明、排水、报警、监控、通风等设备)的详实属性信息(位置、材料、厂家、型号、安装、维护、工况状态等)进行存储管理，为日常维护提供计算数据，同时各构件设备的运行维护信息也将作为重要信息不断写入BIM模型数据库；再次，本系统的设备动作管理机制，除了能在紧急情况下进行报警相关的设备动作外，在日常还能与现场维护人员进行交互，实现设备的配合动作。

(3)本发明通过数据分析计算(监控数据、设备BIM信息数据)，自动生成日常检修计划、派工单，并能够实现漏损分析、水锤分析、爆管预警以及防腐管理等；同时具有运营资料归档管理功能，能够进行检测指标统计、派工维修统计、各类报表统计等辅助性办公；

(4)本系统通过全面的数据计算，对入廊管道数据和管廊空间监控数据进行对比验证，自动核对确认事故，杜绝错报、漏报，增强了系统安全性；基于BIM模型数据库，能够快速定位事故设备，经设备动作管理单元做出设备动作；同时应急处理模块能够为现场工作人员制定撤离计划，提供安全保障，并自动制定后期检修方案；

(5)本发明通过设置中央控制主机与手持巡检终端进行数据交互，通过中央控制主机与手持巡检终端登录，达到数字巡检的目的，实现中央控制主机与手持巡检终端双平台的控制管理。

附图说明

图1为本发明的基于BIM的综合管廊管理系统的结构示意图。

图2为本发明的基于BIM的综合管廊管理方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，为本发明的基于BIM的综合管廊管理系统的结构示意图。一种基于BIM的综合管廊管理系统，包括：

数据采集模块，用于采集综合管廊内的环境状态数据及入廊管道内的介质状态数据，并进行传输；

应急处理模块，用于根据紧急情况生成应急处理方案；

辅助管理模块，用于对综合管廊的运营数据进行归档管理，并进行数据统计；

日常维护模块，用于对综合管廊内各类设备的属性数据和监测数据进行分析并生成日常维护方案；

以及设备管理模块，用于对综合管廊内设备的属性数据及设备动作进行管理。

本发明的数据采集模块用于采集综合管廊内空间的环境状态数据，该功能可以利用传感器或其他探测装置来实现。这里的综合管廊内空间的环境状态数据包括温度、湿度、集水坑水位、空气含氧量、有害气体含量及视频监控数据等；温度数据可以通过温度传感器获取，湿度数据可以通过湿度传感器获取，集水坑水位可以通过液位传感器获取，空气含氧量及有害气体含量数据可以通过气体传感器获取，视频监控数据可以通过视频监控探头来获取。为了实现对入廊管道数据更精确的分析，本发明的数据采集模块还用于采集入廊管道内的介质状态数据，该功能的实现可以利用探测器等探测装置来实现。这里的入廊管道内的介质包括水、电、气、热能等，介质状态数据包括压力、流量、温度等；压力数据可以通过压力探测器获取，流量数据可以通过流量探测器获取，温度可以通过温度探测器获取。本发明的数据采集模块采集到综合管廊内的环境状态数据及入廊管道内的介质状态数据后，将采集到的采集传输至应急处理模块和辅助管理模块。应当明白，本发明中利用数据采集模块采集数据时所采用的装置及方法为本领域技术人员常用手段。

本发明的应急处理模块用于根据紧急情况生成应急处理方案，具体为对数据采集模块传输的数据进行分析并判断是否出现紧急情况，在出现紧急情况时与视频监控数据进行对比确认并生成应急处理方案，该功能可以通过设置参数阈值来实现。例如，通过设置入廊管道内介质的压力、流量等参数的阈值，可以根据各探测点所采集到的介质压力、流量等数据变化来判断是否发生介质泄露紧急情况；通过设置综合管廊内空间的温度阈值，可以根据各探测点所采集到的温度数据变化来判断是否发生热力管道泄漏或火灾紧急情况。在判断出现紧急情况时，本发明利用数据采集模块所采集的视频监控数据来进行对比确认，在确认发生紧急情况时，生成准确的应急处理方案并传输至设备管理模块，消除了应急情况的错报和漏报情况，减少了工作人员的工作量，保证了综合管廊的正常运行。

本发明的辅助管理模块用于对综合管廊的运营数据进行归档管理，并进行数据统计；这里的综合管廊的运营数据包括数据采集模块所采集的综合管廊内的环境状态数据及入廊管道内的介质状态数据和设备的属性数据，这里的数据统计具体是指检测指标统计、派工维修统计以及各类报表统计等辅助性办公功能。本发明的辅助管理模块再将处理好的数据传输至日常维护模块和设备管理模块，为日常维护模块进行数据分析及设备管理模块进行数据管理提供了保障，同时加快了数据处理速度，提高了工作效率。

本发明的日常维护模块用于对综合管廊内设备的属性数据和监测数据进行分析并生成日常维护方案，该功能的实现可以通过设备数据与监测数据的对应关系来进行分析判断。例如，对于入廊管道，在使用过程中管道会发生锈蚀或淤积、设备会发生损耗，这必然造成入廊管道内介质的流量变化，从而可以根据入廊管道的设备数据及入廊管道内介质的流量数据的对应关系分析判断入廊管道的老化情况，进而生成准确的日常维护方案。

本发明的设备管理模块用于对综合管廊内各类设备的属性数据及设备动作进行管理；设备管理模块具体包括设备动作管理单元和设备信息管理单元，设备信息管理单元用于对设备属性数据存储至BIM模型数据库并进行数据查询，设备动作管理单元用于对设备动作进行控制。这里的设备包括管道、阀门、检测仪表、传感器、手持巡检终端、消防、供电、照明、排水、报警、监控、通风等设备；属性数据包括位置、材料、厂家、型号、安装、维护、工况状态等。为了实现对入廊管道内相应的控制设备进行实时的监测，本发明的设备信息管理单元还用于将设备动作管理单元改变的设备状态信息存储至BIM模型数据库。本发明的BIM模型数据库，通过对各个综合管廊区域进行坐标编号，确定各个设备的定位数据，利用设备信息管理单元对BIM模型数据库进行数据查询，实现了对整个综合管廊的三维可视化管理；同时，本发明的设备信息管理单元将设备属性数据如检修、维修信息等不断的写入BIM模型数据库，从而为数据分析时提供了准确的数据依据。特别的，在应急处理方案和日常维护方案的实施过程中，本发明的设备信息管理单元对BIM模型数据库进行数据查询，从而获取相应设备的属性数据，快速定位发生事故的设备，保证了应急处理方案和日常维护方案的准确实施，提高了工作效率。本发明的设备动作管理单元可以根据应急处理方案对相应设备动作进行准确控制，保证了应急情况发生时综合管廊的安全性；同时，本发明的设备动作管理单元还可以根据日常维护方案对相应设备动作进行准确控制，保证了日常维护的方便快捷的进行，提高了工作效率。

本发明的基于BIM的综合管廊管理系统还包括手持巡检终端，用于与应急处理模块、日常维护模块及设备管理模块进行数据传输并获取数据。手持巡检终端具备考勤功能、表单上报、拍照录音上报和移动信息检索等功能，提高了工作人员的工作效率，也实现了对现场工作人员管理考评的规范化。特别的，本发明还可以通过设置中央控制主机与手持巡检终端进行数据交互，中控系统主机和手持巡检终端设备拥有不同的登陆使用权限。通过中央控制主机与手持巡检终端登录，达到数字巡检的目的，实现中央控制主机与手持巡检终端双平台的控制管理。当生成日常维护方案时，中央控制主机将生成的日常维护方案发送至维护人员的手持巡检终端；通过BIM模型数据库的准备定位，维护人员迅速到达现场并将问题上报，并能够反馈维修信息；通过手持巡检终端可以向中央控制主机发出设备信息查询请求或设备动作信号；中央控制主机向维护人员的手持巡检终端下发设备信息，可向设备动作管理单元发出信号进行关闭指定阀门等动作以方便现场进行检修工作。当发生应急事故时，中央控制主机向手持巡检终端发送撤离指示路线和应急处理方案；现场人员通过手持巡检终端向中央控制主机进行安全状态确认，并能实时确认、反馈现场维修信息。本发明中数据采集模块采集的数据及BIM模型数据库都基于IFC协议；各模块间和模块内部的数据处理、运算分析、命令传输等均依赖于数据库技术进行；各模块间的数据传输均采用有线传输，从而有效保证数据传输的可靠性和时效性。

如图2所示，为本发明的基于BIM的综合管廊管理方法的流程示意图。本发明的一种基于BIM的综合管廊管理方法，包括以下步骤：

A、利用数据采集模块采集综合管廊内的环境状态数据及入廊管道内的介质状态数据并分别传输至应急处理模块和辅助管理模块；

B、利用应急处理模块对数据采集模块传输的数据进行分析，并判断是否出现紧急情况；若未出现紧急情况，则结束操作，若出现紧急情况，则与视频监控数据进行对比确认后生成应急处理方案并传输至设备管理模块，利用设备管理模块根据应急处理方案对设备动作进行控制；

C、利用辅助管理模块对综合管廊的运营数据进行归档管理及数据统计，并传输至日常维护模块；

D、利用日常维护模块对综合管廊内各类设备的属性信息和监测数据进行分析并生成日常维护方案，并传输至手持巡检终端，利用手持巡检终端根据日常维护方案进行日常维护。

在步骤A中，利用数据采集模块采集综合管廊内的环境状态数据及入廊管道内的介质状态数据，该功能可以利用传感器或其他探测装置来实现。这里的综合管廊内空间的环境状态数据包括温度、湿度、集水坑水位、空气含氧量、有害气体含量及视频监控数据等；温度数据可以通过温度传感器获取，湿度数据可以通过湿度传感器获取，集水坑水位可以通过液位传感器获取，空气含氧量及有害气体含量数据可以通过气体传感器获取，视频监控数据可以通过视频监控探头来获取。为了实现对入廊管道数据更精确的分析，本发明的数据采集模块还用于采集入廊管道内的介质状态数据，该功能的实现可以利用探测器等探测装置来实现。这里的入廊管道内的介质状态数据包括压力、流量、温度等；压力数据可以通过压力探测器获取，流量数据可以通过流量探测器获取，温度可以通过温度探测器获取。本发明的数据采集模块采集到综合管廊内的环境状态数据及入廊管道内的介质状态数据后，将采集到的数据传输至应急处理模块和辅助管理模块。应当明白，本发明中利用数据采集模块采集数据时所采用的装置及方法为本领域技术人员常用手段。

在步骤B中，利用应急处理模块对数据采集模块传输的数据进行分析，并判断是否出现紧急情况，具体为对数据采集模块传输的数据进行处理并判断是否出现紧急情况，在出现紧急情况时与视频监控数据进行对比确认并生成应急处理方案，该功能可以通过设置参数阈值来实现。例如，通过设置入廊管道内介质的压力、流量等参数的阈值，可以根据各探测点所采集到的介质压力、流量数据变化来判断是否发生介质泄露紧急情况；通过设置综合管廊内空间的温度阈值，可以根据各探测点所采集到的温度数据变化来判断是否发生热力管道泄漏或火灾紧急情况。在判断出现紧急情况时，本发明利用数据采集模块所采集的视频监控数据来进行对比确认，在确认发生紧急情况时，生成准确的应急处理方案并传输至设备管理模块，消除了应急情况的错报和漏报情况，减少了工作人员的工作量，保证了综合管廊的正常运行。

在步骤C中，利用辅助管理模块对综合管廊的运营数据进行归档管理及数据统计；这里的综合管廊的运营数据包括数据采集模块所采集的综合管廊内的环境状态数据及入廊管道内的介质状态数据和设备的属性数据，这里的数据统计具体是指检测指标统计、派工维修统计以及各类报表统计等辅助性办公功能。本发明的辅助管理模块再将处理好的数据传输至日常维护模块和设备管理模块，为日常维护模块进行数据分析及设备管理模块进行数据管理提供了保障，同时加快了数据处理速度，提高了工作效率。

在步骤D中，利用日常维护模块对综合管廊内设备的属性信息和监测数据进行分析并生成日常维护方案，该功能的实现可以通过设备数据与监测数据的对应关系来进行分析判断。例如，对于入廊管道，在使用过程中管道会发生锈蚀或淤积、设备会发生损耗，这必然造成入廊管道内介质的流量变化，从而可以根据入廊管道的设备数据及入廊管道内介质的流量数据的对应关系分析判断入廊管道的老化情况，进而生成准确的日常维护方案。在应急处理方案和日常维护方案的实施过程中，本发明的设备信息管理单元对BIM模型数据库进行数据查询，从而获取相应设备的属性数据，快速定位发生事故的设备，保证了应急处理方案和日常维护方案的准确实施，提高了工作效率。本发明的设备动作管理单元可以根据应急处理方案对相应设备动作进行准确控制，保证了紧急情况发生时综合管廊的安全性；同时，本发明的设备动作管理单元还可以根据日常维护方案对相应设备动作进行准确控制，保证了日常维护的方便快捷的进行，提高了工作效率。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于BIM的综合管廊管理系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于采集综合管廊内的环境状态数据及入廊管道内的介质状态数据，并进行传输；

应急处理模块，用于根据紧急情况生成应急处理方案；

辅助管理模块，用于对综合管廊的运营数据进行归档管理，并进行数据统计；

日常维护模块，用于对综合管廊内各类设备的属性数据和监测数据进行分析并生成日常维护方案；

以及设备管理模块，用于对综合管廊内设备的属性数据及设备动作进行管理。

2.如权利要求1所述的基于BIM的综合管廊管理系统，其特征在于，还包括

手持巡检终端，用于与应急处理模块、日常维护模块及设备管理模块进行数据传输并获取数据。

3.如权利要求1所述的基于BIM的综合管廊管理系统，其特征在于，所述综合管廊内的环境状态数据具体包括：温度、湿度、集水坑水位、空气含氧量、有害气体含量以及视频监控数据。

4.如权利要求2所述的基于BIM的综合管廊管理系统，其特征在于，所述综合管廊内各类设备的属性数据具体包括：管道、阀门、检测仪表、传感器、手持巡检终端、消防、供电、照明、排水、报警、监控、通风设备的位置、材料、厂家、型号、安装、维护、工况状态详细信息。

5.如权利要求1所述的基于BIM的综合管廊管理系统，其特征在于，所述应急处理模块具体用于对数据采集模块传输的数据进行分析并判断是否出现紧急情况，在出现紧急情况时与视频监控数据进行对比确认并生成应急处理方案。

6.如权利要求1所述的基于BIM的综合管廊管理系统，其特征在于，所述设备管理模块具体包括设备动作管理单元和设备信息管理单元，所述设备信息管理单元用于对设备属性信息存储至BIM模型数据库及对设备维修信息进行更新并进行查询，所述设备动作管理单元用于对设备动作进行控制。

7.如权利要求1所述的基于BIM的综合管廊管理系统，其特征在于，所述数据采集模块采集的数据及BIM模型数据库都基于IFC协议。

8.如权利要求2所述的基于BIM的综合管廊管理系统，其特征在于，还包括中央控制主机，所述中央控制主机与手持巡检终端进行数据交互。

9.一种基于BIM的综合管廊管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、利用数据采集模块采集综合管廊内的环境状态数据及入廊管道内的介质状态数据，并分别传输至应急处理模块和辅助管理模块；

B、利用应急处理模块对数据采集模块传输的数据进行分析，并判断是否出现紧急情况；若未出现紧急情况，则结束操作，若出现紧急情况，则与视频监控数据进行对比确认后生成应急处理方案并传输至设备管理模块，利用设备管理模块根据应急处理方案对设备动作进行控制；

C、利用辅助管理模块对综合管廊的运营数据进行归档管理及数据统计，并传输至日常维护模块；

D、利用日常维护模块对综合管廊内各类设备的属性数据和监测数据进行分析并生成日常维护方案，并传输至设备管理模块及手持巡检终端，利用设备管理模块及手持巡检终端根据日常维护方案完成日常维护。

10.如权利要求9所述的基于BIM的综合管廊管理系统，其特征在于，所述应急处理方案和日常维护方案都包括利用设备管理模块中的设备信息管理单元查询设备属性信息。