CN108897969A - 一种基于bim的设施维护自动调度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数据处理领域，公开了一种基于BIM的设施维护自动调度的方法，该基于BIM的设施维护自动调度的方法包括：将建筑设施维护信息从资产管理系统和/或计算机维护管理系统传输至BIM模型，生成竣工BIM模型；从所述竣工BIM模型中识别故障组件；确定三维BIM模型环境中任意两个维修点之间的最短路径，生成距离矩阵；根据所述故障组件及所述距离矩阵，自动生成建筑设施维护工单。通过以上方式，本发明实施例能够有效地实现BIM模型和资产管理系统和/或计算机维护管理系统之间的数据集成，能够自动生成建筑设施维护工单，从而实现基于BIM的设施维护自动调度。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理领域，特别是涉及一种基于BIM的设施维护自动调度的方法。
背景技术
建筑信息化模型(BIM，Building Information Modeling)是建筑设计、施工和设施管理的一种新方法，主要来源于制造行业，是集计算机辅助设计(CAD，Computer AidedDesign)、计算机辅助制造(CAM，Computer Aided Manufacturing)于一体并涵盖计算机集成制造系统(CIMS，Computer Integrated Manufacturing System)理念和基于产品数据管理(PDM，Product Data Management)与产品模型数据交换标准(STEP，Standard for TheExchange of Product model data)的产品信息模型。随着BIM技术在国内的快速发展，目前BIM技术已经发展成为推动运维管理的最新技术。BIM提供了一个可以捕获建筑物内各种设备和相关建筑构件信息的单一数据源平台，而这些重要的相关信息(例如几何和语义信息)在BIM环境下可以被有效的查询和提取，提高运维管理的效率。
信息技术的发展对设施管理产生了重大影响，设施管理领域经历了从早先的计算机维护管理系统(CMMS，Computer Maintenance Management System)，发展到利用企业内部网络轻松实现空间管理功能的计算机辅助设施管理(CAFM，Computer Aided FacilityManagement)系统，以及与CAFM系统在同一时期发展起来的资产管理系统(FMS，FacilityManagement System)的一个过程。设施维护活动可以由计算机维护管理系统(CMMS)和设施管理系统(FMS)作为基本信息来源提供支持，为设施管理人员和维护人员提供丰富的相关信息，并协助做决定。
维护工单(MWO，Maintenance Work Oder)调度是指为满足某些要求将一系列维护任务进行排定。维护工单的管理有两个关键步骤，即优先级和时间安排。一些研究人员已经应用设备分类系统、预防性维护(PM，Preventive Maintenance)调度模型以及工单管理系统为工业设施和制造公司的维修请求确定优先级。
发明人在实施本发明实施例的过程中，发现现有技术无法有效地进行BIM模型和FMS/CMMS系统之间的数据集成，无法通过可视化的方式识别故障组件，也无法自动生成建筑设施维护工单。
发明内容
本发明实施例主要解决的技术问题是提供一种基于BIM的设施维护自动调度的方法，能够有效地实现BIM模型和FMS/CMMS系统之间的数据集成，能够实现BIM模型中故障组件的可视化识别，并且在BIM模型中自动生成建筑设施维护工单，以实现基于BIM的设施维护自动调度。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种基于BIM的设施维护自动调度的方法，应用于三维BIM模型中，包括：将建筑设施维护信息从FMS/CMMS系统传输至BIM模型，生成竣工BIM模型；从所述竣工BIM模型中识别故障组件；确定三维BIM模型环境中任意两个维修点之间的最短路径，生成距离矩阵；根据所述故障组件及所述距离矩阵，自动生成建筑设施维护工单，以实现基于BIM的设施维护自动调度。
可选地，所述将建筑设施维护信息从FMS/CMMS系统传输至BIM模型，包括：根据工业基础分类(IFC，Industrial Foundation Classes)标准分别对表示维护过程和表示维护控制的实体进行实体扩展，从而将所述BIM模型中的信息链接到所述FMS/CMMS系统中。
可选地，所述方法还包括：从所述FMS/CMMS系统中提取所述建筑设施维护信息；根据所述FMS/CMMS系统的数据库中的属性，依据IFC标准对所述表示维护过程和表示维护控制的实体属性进行扩展；通过对维护任务的IFC扩展和施工运营建筑信息交换标准(COBie，Construction Operations Building Information Exchange)，实现所述BIM模型和所述FMS/CMMS系统之间的数据集成。
可选地，所述从所述竣工BIM模型中识别故障组件，包括：将所述建筑设施维护信息从所述FMS/CMMS系统中导出，并直接显示在所述竣工BIM模型中，使用建筑设计和施工软件的应用编程接口和集成开发工具开发用户界面，以使建筑设施维护工单信息在所述竣工BIM模型中实现可视化。
可选地，所述确定三维BIM模型环境中任意两个维修点之间的最短路径，生成距离矩阵，包括：使用建筑设计和施工软件的可视化编程扩展，从所述竣工BIM模型中提取几何信息和语义信息；根据所述几何信息和语义信息，分离所述竣工BIM模型中的空间和组件，生成网格化的流通空间；在所述流通空间中识别要维护的故障组件，确定维护路径的起点和终点；根据所述流通空间的网格划分，计算所述维护路径的起点和终点之间的距离，并生成为距离矩阵。
可选地，所述确定维护路径的起点和终点，包括：所述流通空间中的柱子、墙壁、设备和家具等现有元素正常情况下被定义为维护人员同行通行的障碍；将所述故障组件的形状视为基于所述故障组件边界的立方体，将所述立方体的中心点计算为起点或终点，将所述故障组件和所述流通空间中的现有房间大门分别作为维修路径的起点或终点；所述流通空间中的楼梯和电梯都被视为入口或出口，楼层与楼层之间的距离作为垂直距离添加在所述距离矩阵中。
可选地，所述自动生成建筑设施维护工单，包括：所述建筑设施维护工单利用所述距离矩阵和改进后的迪杰斯特拉算法进行计算并生成。
可选地，所述方法还包括：根据所述距离矩阵，判定所述距离矩阵中每个组件的紧急程度；根据所述判定的结果，计算所述紧急程度最低的组件之间的最短路径；根据所述最短路径，在所述竣工BIM模型中生成建筑设施维护工单。
可选地，所述判定所述距离矩阵中每个组件的紧急程度，包括：所述距离矩阵中每个组件的紧急程度用紧急级别表示，所述组件的紧急级别越高，所述组件的紧急程度越高。
可选地，所述方法还包括：若所述紧急级别相同，则被存储在一组集合Se中，若所述紧急级别不同，则继续检查每个组件的紧急级别；对于所述紧急级别相同的组件，则判断所述紧急级别相同的组件的问题类型，若所述问题类型相同，则计算所述紧急级别相同的组件之间的最短路径，若所述问题类型不同，则需要维护人员返回仓库并更换维护工具，同时需要在整个路线总路径中增加站点到仓库的距离；判断是否还有所述紧急级别更低的组件，若有，则重新判断所述距离矩阵中每个组件的紧急级别，若没有，则在所述竣工BIM模型中生成建筑设施维护工单。
第二方面，本发明实施例提供了一种基于BIM的设施维护自动调度的装置，应用于维护工单调度终端，所述装置包括：数据集成模块，用于实现所述竣工BIM模型和所述FMS/CMMS系统之间的数据集成；模型输出模块，用于输出竣工BIM模型；识别模块，用于从所述竣工BIM模型中识别故障组件；路径规划模块，用于确定三维BIM模型环境中任意两个维修点之间的最短路径，生成距离矩阵；维护工单生成模块，用于自动生成建筑设施维护工单。
可选地，所述数据集成模块包括：第一扩展单元，用于根据IFC标准对表示维护过程和维护控制的实体进行实体扩展；第二扩展单元，用于根据所述FMS/CMMS系统的数据库中的属性，依据IFC标准对所述表示维护过程和表示维护控制的实体属性进行扩展；数据集成单元，用于BIM模型和FMS/CMMS系统数据库之间的数据映射，从而实现数据集成。
可选地，所述识别模块包括：提取单元，用于从所述FMS/CMMS系统中提取所述建筑设施维护信息；识别单元，用于使建筑设施维护工单信息在所述竣工BIM模型中实现可视化，并从中识别故障组件。
可选地，所述路径规划模块包括：提取单元，用于从所述竣工BIM模型中提取几何信息和语义信息；网格化单元，用于根据所述几何信息和语义信息分离所述竣工BIM模型中的空间和组件，从而生成网格化的流通空间；路径距离生成单元，用于根据所述流通空间的网格划分，计算维护路径的起点和终点之间的距离，并生成距离矩阵。
可选地，所述维护工单生成模块包括：第一判定单元，用于判定所述距离矩阵中每个组件的紧急程度，若所述距离矩阵中每个组件的紧急级别相同，则被存储在一组集合Se中，若所述紧急级别不同，则继续检查所述距离矩阵中每个组件的紧急级别，对于所述紧急级别相同的组件，则判断所述紧急级别相同的组件的问题类型，若所述问题类型不同，则需要维护人员返回仓库并更换维护工具，若所述问题类型相同，则计算所述紧急级别相同的组件之间的最短路径；第二判定单元，判断是否还有所述紧急级别更低的组件，若有，则重新判断所述距离矩阵中每个组件的紧急级别，若没有，则在所述竣工BIM模型中生成建筑设施维护工单。
第三方面，本发明实施例提供了一种维护工单调度终端，所述维护工单调度终端包括：处理器；以及与所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述处理器能够执行如上所述基于BIM的设施维护自动调度的方法。
本发明实施例中提供的基于BIM的设施维护自动调度的方法，通过将建筑设施维护信息从资产管理系统和/或计算机维护管理系统传输至BIM模型，生成竣工BIM模型；从所述竣工BIM模型中识别故障组件；确定三维BIM模型环境中任意两个维修点之间的最短路径，生成距离矩阵；根据所述故障组件及所述距离矩阵，自动生成建筑设施维护工单，使得设施管理人员和维护人员能够按照自动生成的建筑设施维护工单执行维护工单的调度，并且能够减少维护成本，提高维护管理的效率。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本发明实施例提供的一种基于BIM的设施维护自动调度方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于BIM的设施维护自动调度方法的生成竣工BIM模型和数据集成的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于BIM的设施维护自动调度方法的确定三维BIM模型环境中任意两个维修点之间的最短路径并生成距离矩阵的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的一种基于BIM的设施维护自动调度方法的迪杰斯特拉算法演示的节点图；
图5为本发明实施例提供的一种基于BIM的设施维护自动调度方法的自动生成建筑设施维护工单的流程示意图；
图6为本发明实施例提供的一种基于BIM的设施维护自动调度方法的判定距离矩阵中每个组件的紧急程度的流程示意图；
图7为本发明另一实施例提供的一种基于BIM的设施维护自动调度的装置的结构示意图；
图8为本发明另一实施例提供的一种基于BIM的设施维护自动调度终端的结构示意图。
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，图1为本发明实施例提供的一种基于BIM的设施维护自动调度方法的流程示意图。该基于BIM的设施维护自动调度的方法应用于三维BIM模型中，其中，三维BIM模型可具体为单个建筑物的三维室内BIM模型、单个建筑物的三维室外BIM模型、多个建筑物的三维室内BIM模型，以及多个建筑物的三维室外BIM模型等。如图1所示，该方法包括：
110、将建筑设施维护信息从资产管理系统和/或计算机维护管理系统传输至BIM模型，生成竣工BIM模型。
上述“建筑设施维护信息”为生成建筑设施维修工单所需要的建筑设施维修信息，该建筑设施维护信息存储于FMS/CMMS系统中。其中，建筑设施维护信息可具体为三类：(1)维修检查相关信息，包括检验记录等代表检验行为的信息；(2)维护请求相关信息，包括维护请求表单、维护专业信息、所需工具类型、所需资源等信息；(3)工作订单相关信息，包括工单、所需的设备、分配的物料和分配的工具，以及代表维护行为的信息。
在本实施例中，将建筑设施维护信息从FMS/CMMS系统传输至BIM模型，生成竣工BIM模型，具体实施方式为：从FMS/CMMS系统中提取所需的建筑设施维护信息，然后将建筑设施维护信息传输到BIM模型中，从而生成竣工BIM模型。
其中，如图2所示，将建筑设施维护信息从FMS/CMMS系统传输至BIM模型，生成竣工BIM模型，包括：
111、根据工业基础分类标准分别对表示维护过程的实体和表示维护控制的实体进行实体扩展。
在本实施例中，根据IFC标准分别对表示维护过程的实体和表示维护控制的实体进行实体扩展。其中，表示维护过程的实体依据IFC标准扩展为三个新实体，可具体表示维护检查行动、维护请求行动和维护行动的过程信息。其中，维护检查行动具体包括例行检查和随机检查，维护请求行动具体包含有关维护类型、维护事件触发器类型、条件类型和事件发生时间的信息，维护行动具体包含维护类型、维护方法、状态、任务优先级和任务持续时间等信息。
其中，表示维护控制的实体依据IFC标准扩展为三个新实体，可具体为表示维护活动、长期维护策略和短期维护计划的信息。其中，维护活动信息具体包括任务创建者、任务目的、任务持续时间、分配时间和完成时间等信息，长期维护策略的信息具体包含预防性维护计划等信息，短期维护计划的信息具体包含日常维护和每周维护等信息。
其中，如图2所示，该方法还包括：
112、从所述资产管理系统和/或计算机维护管理系统中提取所述建筑设施维护信息，
113、根据所述资产管理系统和/或计算机维护管理系统的数据库中的属性，依据工业基础分类标准对所述表示维护过程和表示维护控制的实体属性进行扩展，
114、通过对所述表示维护过程和表示维护控制的实体和实体属性的扩展和施工运营建筑信息交换标准，实现所述BIM模型和所述资产管理系统和/或计算机维护管理系统之间的数据集成，
115、将建筑设施维护信息从所述资产管理系统和/或计算机维护管理系统传输至BIM模型，生成竣工BIM模型。
在本实施例中，根据从FMS/CMMS系统中提取出来的建筑设施维护信息的属性，依据IFC标准对所述表示维护过程和表示维护控制的实体属性进行扩展，以使IFC的实体属性与FMS/CMMS系统的数据库中的建筑设施维护信息的属性相同，以使BIM模型和FMS/CMMS系统数据库之间便于进行数据映射，从而实现BIM模型和FMS/CMMS系统之间的数据集成，最终生成竣工BIM模型。
120、从所述竣工BIM模型中识别故障组件。
在本实施例中，将建筑设施维护信息从FMS/CMMS系统中导出，并直接显示在竣工BIM模型中，使用建筑设计和施工软件的应用编程接口和集成开发工具开发用户界面，以使建筑设施维护工单信息在所述竣工BIM模型中实现可视化。
其中，建筑设计和施工软件的应用编程接口可具体为Autodesk Revit API，集成开发工具可具体为Visual Studio C#。在用户界面中，建筑设施管理人员和维护人员通过直接点击组件可以直接检查每个组件状态信息。相应的工单信息也会显示在用户界面中，包括工单身份识别号(ID，Identification)、建筑物ID、问题类型、描述和位置(或房间)。其中，建筑物组件的元素ID是竣工BIM模型中组件和FMS/CMMS系统数据库中的组件能够进行连接的关键所在。
130、确定三维BIM模型环境中任意两个维修点之间的最短路径，生成距离矩阵。
在本实施例中，根据在竣工BIM模型中识别出来的故障组件之间的位置和距离，计算出任意两个维修点之间的最短路径，从而生成距离矩阵。
其中，如图3所示，确定三维BIM模型环境中任意两个维修点之间的最短路径，生成距离矩阵，包括：
131、使用建筑设计和施工软件的可视化编程扩展，从所述竣工BIM模型中提取几何信息和语义信息，
132、根据所述几何信息和语义信息，分离所述竣工BIM模型中的空间和组件，生成网格化的流通空间，
133、在所述流通空间中识别要维护的故障组件，确定维护路径的起点和终点，
134、根据所述流通空间的网格划分，计算所述起点和终点之间的距离，并生成距离矩阵。
在本实施例中，使用建筑设计和施工软件的可视化编程扩展从竣工BIM模型中提取每个建筑组件的几何信息和语义信息，然后分离该竣工BIM模型中的空间和组件，生成网格化的流通空间，流通空间产生后，使用建筑设计和施工软件的应用编程接口和集成开发工具在该竣工BIM模型中自动识别故障组件，然后确定维护路径的起点和终点，基于流通空间网格的划分和起点与终点的位置，计算出起点和终点之间的距离，并生成距离矩阵。
其中，使用建筑设计和施工软件的可视化编程扩展从竣工BIM模型中提取每个建筑组件的几何信息和语义信息，例如，使用Dynamo存储平台提取每个建筑组件的几何信息和语义信息。其中，建筑组件的几何信息可具体为建筑组件的尺寸(例如，长度，高度和宽度)和坐标，建筑组件的语义信息可具体为组件状态、工单ID、材料、功能、紧急级别等级和问题类型，根据组件的状态、紧急级别等级和问题类型等可以确定组件是否为故障组件，以及各故障组件的紧急程度和需要解决的问题类型。
其中，分离该竣工BIM模型中的空间和组件，通过使用房间边界将建筑空间分为不同的房间和空间类型，首先需要根据故障组件和仓库的位置，在该竣工BIM模型中识别相应的房间，根据房间的流通属性，在该竣工BIM模型中提取每个可访问空间的房间边界，并显示在Dynamo编程界面中，然后将应流通房间集成到一个流通空间中，产生连续流通空间，然后将室内流通空间分割成网格，划分出的网格越多，最短路径的计算就越精确。其中，可以设置房间的流通属性，例如，可以将房间的“流通”属性的值设置为0或1，用“0”表示房间是限制性的，而“1”表示房间可以访问。其中，将应流通房间集成到一个流通空间中，产生连续的流通空间，例如，先将每个可通行房间的边界放大100毫米，即墙壁宽度的一半，以使房间连通，在获得新的流通空间后，新的边界减少100毫米，以保持该新的流通空间与原来的面积相同。
其中，确定维护路径的起点和终点，所述流通空间中的柱子、墙壁、设备和家具等现有元素正常情况下被定义为维护人员同行通行的障碍，将识别出来的故障组件的边界提取出来，并将该故障组件的形状视为基于该故障组件边界的立方体，将该立方体的中心点计算为起点或终点，将该故障组件和生成的流通空间中的现有房间大门分别作为维修路径的起点或终点；该流通空间中的楼梯和电梯都被视为入口或出口，楼层与楼层之间的距离作为垂直距离添加在距离矩阵中。
其中，基于流通空间网格的划分和起点与终点的位置，计算出起点和终点之间的距离，并生成距离矩阵，例如，使用A*算法生成某一点到其他点的最短路径，并将该最短路径显示在距离矩阵中。其中，A*算法是迪杰斯特拉算法的扩展，旨在获得一点到另一点之间的最短距离，该算法使用启发函数h(n)来估计从起始节点到目标节点的最低成本加上路径成本g(n)，因此，搜索成本f(n)＝g(n)+h(n)。A*算法使用启发式函数直接搜索目的地并找到最短的路线，从而使得A*算法比迪杰斯特拉算法和蚁群算法有更短的计算时间，因而A*算法更适合计算BIM模型中两点之间的最短路径。A*算法主要是构造从特定节点开始的路径树，扩展路径，直到它的一个路径在预定目标节点处结束。特别地，A*算法选择使函数f(n)最小化的路径：
f(n)＝g(n)+h(n) (1)
其中，n是路径上的最后一个节点，g(n)是从起始节点到终点n的路径成本，h(n)代表从节点n到目标节点的最低路径估计成本，f(n)是路径的最终成本。在划分出来的网格图中，h(n)表示当前点相对目标点的估算距离，g(n)表示当前点相对起始点的实际距离。A*算法在从起点移动到目标时平衡两者，每次通过遍历关闭列表中具有最低f(n)的顶点n。基于流通空间的网格划分，使用A*算法生成某一点到其他点的最短路径，计算起点和终点之间的距离，并将其显示为距离矩阵表格1。
表格1故障组件的距离矩阵(单位：mm)
140、根据所述故障组件及所述距离矩阵，自动生成建筑设施维护工单。
在本实施例中，根据在竣工BIM模型中识别出的故障组件中任意两点间的最短路径，利用改进后的迪杰斯特拉算法计算维护路径的最短总距离，并生成建筑设施维护工单。
其中，通过迪杰斯特拉算法计算最短路径时，需要指定起点s，即从顶点s开始计算。此外，引进两个集合S和U。S的作用是记录已求出最短路径的顶点(以及相应的最短路径长度)，而U则是记录还未求出最短路径的顶点(以及该顶点到起点s的距离)。具体操作步骤为：(1)初始时，S只包含起点s；U包含除s外的其他顶点，且U中顶点的距离为"起点s到该顶点的距离"，例如，U中顶点v的距离为(s,v)的长度，然后s和v不相邻，则v的距离为∞；(2)从U中选出"距离最短的顶点k"，并将顶点k加入到S中，同时，从U中移除顶点k；(3)更新U中各个顶点到起点s的距离，之所以更新U中顶点的距离，是由于上一步中确定了k是求出最短路径的顶点，从而可以利用k来更新其它顶点的距离，例如，(s,v)的距离可能大于(s,k)+(k,v)的距离；(4)重复步骤(2)和(3)，直到遍历完所有顶点。例如，如图4所示，初始时，S是已计算出最短路径的顶点集合，U是未计算除最短路径的顶点的集合。操作步骤如下：
第1步，将顶点D加入到S中。
此时，S＝{D(0)},U＝{A(∞),B(∞),C(3),E(4),F(∞),G(∞)}注:C(3)表示C到起点D的距离是3。
第2步：将顶点C加入到S中。上一步操作之后，U中顶点C到起点D的距离最短；因此，将C加入到S中，同时更新U中顶点的距离。以顶点F为例，之前F到D的距离为∞；但是将C加入到S之后，F到D的距离为9＝(F,C)+(C,D)。
此时，S＝{D(0),C(3)},U＝{A(∞),B(23),E(4),F(9),G(∞)}。
第3步：将顶点E加入到S中。上一步操作之后，U中顶点E到起点D的距离最短；因此，将E加入到S中，同时更新U中顶点的距离。还是以顶点F为例，之前F到D的距离为9；但是将E加入到S之后，F到D的距离为6＝(F,E)+(E,D)。
此时，S＝{D(0),C(3),E(4)},U＝{A(∞),B(23),F(6),G(12)}。
第4步：将顶点F加入到S中。
此时，S＝{D(0),C(3),E(4),F(6)},U＝{A(22),B(13),G(12)}。
第5步：将顶点G加入到S中。
此时，S＝{D(0),C(3),E(4),F(6),G(12)},U＝{A(22),B(13)}。
第6步：将顶点B加入到S中。
此时，S＝{D(0),C(3),E(4),F(6),G(12),B(13)},U＝{A(22)}。
第7步：将顶点A加入到S中。
此时，S＝{D(0),C(3),E(4),F(6),G(12),B(13),A(22)}。
此时，起点D到各个顶点的最短距离就计算出来了：A(22)B(13)C(3)D(0)E(4)F(6)G(12)。
其中，如图5所示，根据所述故障组件及所述距离矩阵，自动生成建筑设施维护工单，包括：
141、根据所述距离矩阵，判定所述距离矩阵中每个组件的紧急程度，
142、根据所述判定的结果，计算所述紧急程度最低的组件之间的最短路径，
143、根据所述最短路径，在所述BIM模型中生成建筑设施维护工单。
在本实施例中，根据上述A*算法获得距离矩阵，然后检查每个组件的紧急程度，判断每个组件是否具有相同的紧急级别与问题类型，根据判定的结果，计算紧急程度最低的组件之间的最短路径，从而在竣工BIM模型中生成建筑设施维护工单。
其中，计算紧急程度最低的组件之间的路径，使用公式(2)进行计算：
其中，其中TD是从起点到目的地的总距离。e表示紧急级别(e＝1,2，...，m)，TDe表示紧急程度e下的所有节点之间的距离。
其中，如图6所述，该方法还包括：
151、检查每个组件的紧急程度，
152、判定每个组件的紧急级别与问题类型，
153、在BIM模型中生成建筑设施维护工单。
其中，检查每个组件的紧急程度，例如，用紧急级别e表示每个组件的紧急程度，紧急级别e为从1到m的整数，紧急级别的数值越低，表示该紧急级别最高，则维修该组件是越重要的任务，维修时首先要考虑具有最高紧急程度的维护任务。
其中，判定每个组件的紧急级别与问题类型，若任何组件具有相同的紧急级别，则将具有相同紧急级别的组件存储在一组集合Se中，若组件有不同的紧急程度级别，则继续检查每个组件的所述紧急级别。对于紧急级别相同的组件，则需要检查不同维护任务的问题类型，若问题类型相同，则需要找到紧急级别相同的组件之间的最短路径，若问题类型不相同，则需要维护人员返回仓库并更换维护工具，同时需要在整个路线总路径中增加站点到仓库的距离。判断是否还有所述紧急级别更低的组件，若有，则重新判断每个组件的紧急级别，若没有，则在BIM模型中生成总的建筑设施维护工单。
本发明实施例提供的一种基于BIM的设施维护自动调度的方法，该方法通过根据IFC标准对BIM模型中的维护过程和维护控制进行实体扩展和实体属性的扩展，实现BIM模型和FMS/CMMS系统之间的数据集成，使用建筑设计和施工软件的应用编程接口和集成开发工具，使BIM模型中的故障组件实现可视化，并使用A*算法计算故障组件维护路径的起点和终点之间的距离，生成距离矩阵，并根据故障组件的紧急程度和问题类型，使用改进后的迪杰斯特拉算法计算维护路径的最短总距离，生成建筑设施维护工单。该方法在数据集成的过程中，对IFC进行扩展，保证了BIM模型和FMS/CMMS系统之间数据的有效映射和无缝集成，实现了故障组件的可视化识别，能够自动生成建筑设施维护工单。
请参阅图7，图7为本发明另一实施例提供的一种基于BIM的设施维护自动调度的装置的结构示意图。如图7所示，该装置20包括数据集成模块21、模型输出模块22、识别模块23、路径规划模块24、维护工单生成模块25。
其中，数据集成模块21，用于实现所述BIM模型和所述资产管理系统和/或计算机维护管理系统之间的数据集成；模型输出模块22，用于输出竣工BIM模型；识别模块23，用于从所述竣工BIM模型中识别故障组件；路径规划模块24，用于确定三维BIM模型环境中任意两个维修点之间的最短路径，生成距离矩阵；维护工单生成模块25，用于自动生成建筑设施维护工单。
在本实施例中，数据集成模块21无缝集成了BIM模型和资产管理系统和/或计算机维护管理系统之间的数据后，模型输出模块22在建筑设施维护信息从资产管理系统和/或计算机维护管理系统传输到BIM模型之后，输出竣工BIM模型，识别模块23在竣工BIM模型中可视化识别故障组件，路径规划模块24根据故障组件的信息确定三维BIM模型环境中任意两个维修点之间的最短路径并生成距离矩阵，维护工单生成模块25根据生成的距离矩阵和改进后的迪杰斯特拉算法计算出建筑设施维护路径的最短总距离，并生成建筑设施维护工单。
其中，数据集成模块21包括：第一扩展单元211、第二扩展单元212和数据集成单元213。其中第一扩展单元211，用于根据工业基础分类标准对表示维护过程和维护控制的实体进行实体扩展；第二扩展单元212，用于根据所述资产管理系统和/或计算机维护管理系统的数据库中的属性，对所述工业基础分类的实体属性进行扩展；数据集成单元213，用于BIM模型与资产管理系统和/或计算机维护管理系统数据库之间的数据映射，从而实现数据集成。
其中，识别模块23包括：提取单元231和识别单元232。其中，提取单元231，用于从所述资产管理系统和/或计算机维护管理系统中提取所述建筑设施维护信息；识别单元232，用于使建筑组件在所述BIM模型中实现可视化，并从中识别故障组件。
其中，路径规划模块24包括：提取单元241、网格化单元242和路径距离生成单元243。其中，提取单元241，用于从所述BIM模型中提取几何信息和语义信息；网格化单元242，用于根据所述几何信息和语义信息分离所述BIM模型中的空间和组件，从而生成网格化的流通空间；路径距离生成单元243，用于根据所述流通空间的网格划分，计算维护路径的起点和终点之间的距离，并生成距离矩阵。
其中，维护工单生成模块25包括：第一判定单元251和第二单元252。其中，第一判定单元251，用于判定所述距离矩阵中每个组件的紧急程度，若每个组件的紧急级别相同，则被存储在一组集合Se中，若所述紧急级别不同，则继续检查每个组件的所述紧急级别，对于所述紧急级别相同的组件，则判断所述紧急级别相同的组件的问题类型，若所述问题类型相同，则找到所述紧急级别相同的组件之间的最短路径，若所述问题类型不同，则需要维护人员返回仓库并更换维护工具；第二判定单元252，判断是否还有所述紧急级别更低的组件，若有，则重新判断所述距离矩阵中每个组件的紧急级别，若没有，则在所述竣工BIM模型中生成建筑设施维护工单。
需要说明的是，本发明实施例中的基于BIM的设施维护自动调度的装置中的各个模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容同样适用于基于BIM的设施维护自动调度的装置。本发明实施例中的各个模块能作为单独的硬件或软件来实现，并且可以根据需要使用单独的硬件或软件来实现各个单元的功能的组合。
本发明实施例提供的一种基于BIM的设施维护自动调度的装置，该装置通过数据集成模块21实现BIM模型和FMS/CMMS系统之间的数据集成，模型输出模块22在建筑设施维护信息从FMS/CMMS系统传输到BIM模型之后，输出竣工BIM模型，识别模块23在竣工BIM模型中实现故障组件的可视化识别，路径规划模型24根据故障组件计算维护路径的起点和终点之间的距离，并生成距离矩阵，维护工单生成模块25根据距离矩阵，使用改进后的迪杰斯特拉算法计算维护路径的最短总距离。该装置通过数据集成模块，能够解决BIM模型和FMS/CMMS系统之间数据传输时的数据丢失问题，保证故障组件识别的可靠度，提高了建筑设施维护工单的准确性。
请参阅图8，图8为本发明另一实施例提供的一种基于BIM的设施维护自动调度终端的结构示意图。如图8所示，该调度终端30包括：处理器31和存储器32，处理器31和存储器32之间电性连接。
存储器32作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的基于BIM的设施维护自动调度的方法对应的程序指令/模块(例如，附图7所示的数据集成模块21、模型输出模块22、识别模块23、路径规划模块24和维护工单生成模块25)。处理器31通过运行存储在存储器32中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例基于BIM的设施维护自动调度的方法。
存储器32可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据基于BIM的设施维护自动调度的装置的使用所创建的数据等。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器32中，当被所述一个或者多个处理器31执行时，执行上述方法实施例中基于BIM的设施维护自动调度的方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤110至步骤140，图2中的方法步骤111至步骤115，图3中的方法步骤131至步骤134，图5中的方法步骤141至步骤143，图6中的方法步骤151至步骤153，图7中的模块21-25的功能等。
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种基于BIM的设施维护自动调度的方法，应用于三维BIM模型中，其特征在于，包括：
将建筑设施维护信息从资产管理系统和/或计算机维护管理系统传输至BIM模型，生成竣工BIM模型；
从所述竣工BIM模型中识别故障组件；
确定三维BIM模型环境中任意两个维修点之间的最短路径，生成距离矩阵；
根据所述故障组件及所述距离矩阵，自动生成建筑设施维护工单，以实现基于BIM的设施维护自动调度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将建筑设施维护信息从资产管理系统和/或计算机维护管理系统传输至BIM模型，包括：
根据工业基础分类标准分别对表示维护过程和表示维护控制的实体进行实体扩展，从而将所述BIM模型的信息链接到所述资产管理系统和/或计算机维护管理系统中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
从所述资产管理系统和/或计算机维护管理系统中提取所述建筑设施维护信息；
根据所述资产管理系统和/或计算机维护管理系统的数据库中的属性，依据工业基础分类标准对所述表示维护过程和表示维护控制的实体属性进行扩展；
通过对所述表示维护过程和表示维护控制的实体和实体属性的扩展和施工运营建筑信息交换标准，实现所述BIM模型和所述资产管理系统和/或计算机维护管理系统之间的数据集成。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述竣工BIM模型中识别故障组件，包括：
将所述建筑设施维护信息从所述资产管理系统和/或计算机维护管理系统中导出，并直接显示在所述竣工BIM模型中，使用建筑设计和施工软件的应用编程接口和集成开发工具开发用户界面，以使建筑设施维护工单信息在所述竣工BIM模型中实现可视化。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定三维BIM模型环境中任意两个维修点之间的最短路径，生成距离矩阵，包括：
使用建筑设计和施工软件的可视化编程扩展，从所述竣工BIM模型中提取几何信息和语义信息；
根据所述几何信息和语义信息，分离所述竣工BIM模型中的空间和组件，生成网格化的流通空间；
在所述流通空间中识别要维护的故障组件，确定维护路径的起点和终点；
根据所述流通空间的网格划分，计算所述维护路径的起点和终点之间的距离，并生成为距离矩阵。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定维护路径的起点和终点，包括：
所述流通空间中的柱子、墙壁、设备和家具等现有元素正常情况下被定义为维护人员同行通行的障碍；
将所述故障组件的形状视为基于所述故障组件边界的立方体，将所述立方体的中心点计算为起点或终点，将所述故障组件和所述流通空间中的现有房间大门分别作为维修路径的起点或终点；
所述流通空间中的楼梯和电梯都被视为入口或出口，楼层与楼层之间的距离作为垂直距离添加在所述距离矩阵中。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自动生成建筑设施维护工单，包括：
所述建筑设施维护工单利用所述距离矩阵和改进后的迪杰斯特拉算法进行计算并生成。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述距离矩阵，判定所述距离矩阵中每个组件的紧急程度；
根据所述判定的结果，计算所述紧急程度最低的组件之间的最短路径；
根据所述最短路径，在所述竣工BIM模型中生成建筑设施维护工单。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述判定所述距离矩阵中每个组件的紧急程度，包括：
所述距离矩阵中每个组件的紧急程度用紧急级别表示，所述组件的紧急级别越低，所述组件的紧急程度越高。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述紧急级别相同，则被存储在一组集合Se中，若所述紧急级别不同，则继续检查每个组件的紧急级别；
对于所述紧急级别相同的组件，则判断所述紧急级别相同的组件的问题类型，若所述问题类型相同，则计算所述紧急级别相同的组件之间的最短路径，若所述问题类型不同，则需要维护人员返回仓库并更换维护工具，同时需要在整个路线总路径中增加站点到仓库的距离；
判断是否还有所述紧急级别更低的组件，若有，则重新判断所述距离矩阵中每个组件的紧急级别，若没有，则在所述竣工BIM模型中生成建筑设施维护工单。
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