CN109801480A - 一种基于bim的智能楼层监控管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于BIM的智能楼层监控管理系统，包括监控管理模块、能源优化模块、应急管理模块，楼层维护模块；楼层维护模块与监控管理模块相连，监控管理模块与应急管理模块相连，监控管理模块与能源优化模块相连；能源优化模块包括基于BIM的可视化的能源管理系统和房间信息两个子系统，应急管理模块包括火灾监测子系统和基于BIM的可视化的信息发送子系统，楼层维护模块包括输入输出子系统和查询子系统，火灾监测系统由明火采集模块和烟雾报警器、温度传感器组成，其中，明火采集模块采集到明火，通过基于BIM的可视化的信息发送系统将采集的图像发出并等待指令，当烟雾报警器、温度传感器采集到火灾信息，启动自动灭火系统。

Description

一种基于BIM的智能楼层监控管理系统

技术领域

本发明涉及一种基于BIM的智能楼层监控管理系统，属于智能监测技术领域。

背景技术

建筑信息模型(BIM )(Building Information Modeling)是一种对建筑设计、施工管理方式的创新。可以用来泛指各种以数字化3D 建筑与土木产品信息模型之建构、管理与应用为基础之相关技术，包含了建物在整个生命周期中各阶段所需的信息。BIM是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立起三维的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。1975年，BIM之父Chuck Eastman创建了早期的BIM理念，但在当时流传速度较慢，直到2002年，由Autodesk公司正式发布《BIM白皮书》后，BIM教父JerryLaiserin界定了BIM的概念并推广了BIM一词。2006～2008年，国内建筑业开始关注BIM概念；2009～2012年，设计类BIM软件开始在国内推行，一些地标建筑项目开始尝试BIM的基础应用；2013年以后，BIM的应用从设计阶段逐步向施工阶段过渡，各方开始探寻BIM对施工的指导意义。在此过程中，国家也从2010年开始推广BIM技术。2015年6月住房和城乡建设部发布了《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》，明确提出了BIM在建筑业的发展目标和各参与方的重要工作。2017年7月1日，《建筑信息模型应用统一标准》正式施行，作为我国第一部建筑信息模型应用的工程建设标准，填补了我国BIM技术应用标准的空白。

目前，楼层监控管理系统仅仅是作为一种监控使用，其在应急管理、能源优化、楼层维护三个方面没有智能化分析解决系统，具体来说，在应急管理方面；紧急情况如发生火灾。应急管理取决于第一时间得到的各种数据。在实际紧急情况期间，第一时间掌握发生紧急情况的时间、地点、波及范围并采取适当的措施至关重要。现阶段的应急管理，通常是通过培训研讨会，文件和会议传达各种应急措施。这些应急措施信息虽然全面，但往往在发生紧急情况的第一时间的传达到现场，BIM的技术可以用来缓解这些问题；同样的，在维护方面和在能源优化方面，都缺乏一套行之有效的，能与管理者和用户交互式的智能监控管理系统。在此基础上，本发明开发了一套基于BIM的智能楼层监控管理系统，当发生火灾时，在第一时间，将最近的消防栓，电气面板，危险材料和可视化视图发送给相关人员，监控中心建立的通信联系可以随时掌握火灾动态，并能够按照约定实现进行一体化的协调控制；在维护方面，通过智能楼层监控管理系统识别分类，数据处理和基于安全系统的规则以及用户界面，提供一套数字化3D 建筑与维护信息模型相结合的管理与应用，使其能够使建筑物和后期添置的设备（例如，扩散器，接线盒，热稳定器，管道等），成为一个整体，且使之互连；在能源优化方面，提供一套能够智能控制能耗的设备，可以采取远程控制能耗，并发送文本消息或电子邮件给客户提供建议，以减少能量消耗；并能够跟踪每个房间/区域/使用者的历史能量使用，以及将历史数据与BIM中的视觉对象相关联，以便可以分析和预测能源消耗行为，以及与能源相关的预算。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本项发明的目的是：提供一种基于BIM的智能楼层监控管理系统，其能与管理者和用户交互式的智能监控管理系统，能够解决应急管理、能源优化、楼层维护三个方面的智能化分析系统。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于BIM的智能楼层监控管理系统，包括监控管理模块、能源优化模块、应急管理模块，楼层维护模块；楼层维护模块与监控管理模块相连，监控管理模块与应急管理模块相连，监控管理模块与能源优化模块相连；能源优化模块包括基于BIM的可视化的能源管理系统和房间信息两个子系统，应急管理模块包括火灾监测子系统和基于BIM的可视化的信息发送子系统，楼层维护模块包括输入输出子系统和查询子系统，火灾监测系统由明火采集模块和烟雾报警器、温度传感器组成，其中，明火采集模块采集到明火，通过基于BIM的可视化的信息发送系统将采集的图像发出并等待指令，当烟雾报警器、温度传感器采集到火灾信息，启动自动灭火系统。

监控管理模块的信息模型是通过以BIM为基础来实现的，BIM能够获取和存储有关设施的信息，包括基础设备，相关参数，维护记录和使用说明。主要包括服务器，显示器，网络连接等各种硬件设备，用于连接各楼层中的视频监控、远程控制模块，

监控管理模块的数据库根据设备型号记录详细的设施的信息，并主键在设备型号和主索引之间建立关系。因此，信息可以用于数据映射的数据关联，以基于只读BIM模型和数据库之间的设备型号来检索完整的设备及其维护信息。

监控管理模块的主要功能是用于监控和控制设施环境，以确保设施的运行性能以及建筑物居住者的舒适性和安全性。监控管理模块能够对整个建筑的所有公用机电设备包括建筑的中央空调系统、给排水系统、供配电系统、照明系统、电梯系统，进行集中监测和遥控；并提供一种可视化的数字化3D 建筑，通过可视化的数字化3D 建筑对各种机电设备的信息进行分析、归类、处理、判断，采用最优化的控制手段，对各系统设备进行集中监控和管理，保证所有设备的正常运行。

监控管理模块通过可视化BIM模型提供可视化功能。通过对测试结果的系统分析，模块显示不同的颜色，以说明各种条件和状态（例如合格检查，所需维修状态和过时设施）。用户可以通过可视化BIM模型访问楼层中的存储有关设施的信息。

监控管理模块的使用中，需要对系统进行初始化过程，信息监控过程和维护实现过程。

进一步而言，监控管理模块的信息模型是以BIM为基础， BIM能够获取和存储有关设施的信息，包括基础设备，相关参数，维护记录和使用说明。

进一步而言，监控管理模块还具有过程监控子系统，此功能模块能够设备管理员能够监控设备运转过程。过程监控模块提供可视化和彩色化的BIM模型跟踪和记录所有维护信息和状态。

在能源优化模块中，具体包括基于BIM的可视化的能源管理系统和房间信息两个子系统，能源管理系统可以模拟能源系统在不同配置下的工作方式，并找到最节能的方案，此外，能源管理系统可以通过控制设备控制能耗；例如，当房间空闲时，可以采取远程关灯的措施；房间信息可以查找房间的联系方式，并发送文本消息或电子邮件给客户提供建议，以减少能量消耗；能源节约模块能够根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备，使之始终运行于最佳状态还可用于跟踪每个房间/区域/使用者的历史能量使用，以及将历史数据与BIM中的视觉对象相关联，以便可以分析和预测能源消耗行为，以及与能源相关的预算。

在应急管理模块中，具体包括火灾监测子系统和基于BIM的可视化的信息发送子系统，当发生火灾时，在第一时间，将最近的消防栓，电气面板，危险材料和可视化视图发送给相关人员，监控中心建立的通信联系可以随时掌握火灾动态，并能够按照约定实现进行一体化的协调控制。

进一步而言，所述楼层温度监控内设明火温采集子系统、温度传感器、烟雾报警器。

进一步而言，所述楼层温度监控内设明火温采集子系统，并把温度数据反馈到数据库，进行数据对比和分析，找出温度升高的原因，及时作出相应措施，有利于管理人员及时的发现并处理险情。当温度传感器采集到火灾信息，启动自动灭火系统。烟雾报警器能对楼层的烟雾现象进行监测，当烟雾报警器采集到火灾信息，启动自动灭火系统。

在楼层维护模块中，具体包括输入输出子系统和查询子系统，维护人员以通过输入输出子系统与BIM模型及其数据库进行通信，下载最新的维护记录，并将设施维护结果直接输入BIM模型。此外，该模块可以通过BIM模型自动生成相应的维护表格。电脑显示每个设施维护任务的清单。维护人员可以记录维护信息，例如日期，条件，检查结果，维护期间出现的问题的描述以及建议。

采用上述技术方案后，本发明和现有技术相比所具有的优点是：

本发明提供了一种基于BIM的智能楼层监控管理系统。能够解决应急管理、能源优化、楼层维护三个方面的智能化分析系统。通过智能楼层监控管理系统识别分类，数据处理和基于安全系统的规则以及用户界面，在设施维护阶段支持安全维护和维修。在维护方面，缺乏一套数字化3D 建筑与维护信息模型相结合的管理与应用，使其能够使建筑物和后期添置的设备（例如，扩散器，接线盒，热稳定器，管道等），成为一个整体，且使之互连。在能源优化方面，能够智能控制能耗的设备，以减少能量消耗；并能够跟踪每个房间/区域/使用者的历史能量使用，以及将历史数据与BIM中的视觉对象相关联，以便可以分析和预测能源消耗行为，以及与能源相关的预算。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1为本发明的框图示意图。

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。

实施例1，如图1所示。一种基于BIM的智能楼层监控管理系统，包括监控管理模块、能源优化模块、应急管理模块，楼层维护模块；楼层维护模块与监控管理模块相连，监控管理模块与应急管理模块相连，监控管理模块与能源优化模块相连；能源优化模块包括基于BIM的可视化的能源管理子系统和房间信息子系统，应急管理模块包括火灾监测子系统和基于BIM的可视化的信息发送系统，楼层维护模块包括输入输出子系统和查询子系统，火灾监测系统由明火采集模块和烟雾报警器、温度传感器组成，其中，明火采集模块采集到明火，同过基于BIM的可视化的信息发送系统将采集的图像发出并等待指令，当烟雾报警器、温度传感器采集到火灾信息，启动自动灭火系统。

监控管理模块的信息模型是通过以BIM为基础来实现的，BIM能够获取和存储有关设施的信息，包括基础设备，相关参数，维护记录和使用说明。主要包括服务器，显示器，网络连接等各种硬件设备，用于连接各楼层中的视频监控、远程控制模块，

监控管理模块的数据库根据设备型号记录详细的设施的信息，并主键在设备型号和主索引之间建立关系。因此，信息可以用于数据映射的数据关联，以基于BIM模型和数据库之间的设备型号来检索完整的设备及其维护信息。

通过应用程序提供索引，BIM模型数据更新和传输，设施状态可视化和报告生成功能。应用层集成并使用BIM软件，通过使用开发的模块打开BIM模型。最后，应用层可以根据请求自动获取数据并分析BIM模型，然后将结果发送回客户端。在操作上，管理员和维护人员可以使用电脑（客户端）和实用程序进行操作。通过显示BIM模型的位置信息，记录维护信息，查询历史记录，并导出结果报告。

监控管理模块的主要功能是用于监控和控制设施环境，以确保设施的运行性能以及建筑物居住者的舒适性和安全性。监控管理模块能够对整个建筑的所有公用机电设备包括建筑的中央空调系统、给排水系统、供配电系统、照明系统、电梯系统，进行集中监测和遥控；并提供一种可视化的数字化3D 建筑，通过可视化的数字化3D 建筑对各种机电设备的信息进行分析、归类、处理、判断，采用最优化的控制手段，对各系统设备进行集中监控和管理，保证所有设备的正常运行。

该模块通过可视化BIM模型提供可视化功能。通过对测试结果的系统分析，模块显示不同的颜色，以说明各种条件和状态（例如合格检查，所需维修状态和过时设施）。用户可以通过可视化BIM模型访问楼层中的存储有关设施的信息。

监控管理模块的使用中，需要对系统进行初始化过程，信息监控过程和维护实现过程。

系统初始化过程的目的是提供有关操作的充分信息。系统初始化过程包括BIM模型初始化和设备信息初始化。

BIM模型初始化： BIM模型必须提供设施上的所有信息和相关模型，作为设施维护操作的信息要求。当BIM模型保存完整的设施信息时，BIM工程师只需要使用BIM软件来首先创建BIM模型。在创建BIM模型后，可以导出到许多只读BIM模型（NWC文件）。所有导出的NWC文件将集成到一个只读BIM模型（NWD文件）中。最后，可以在系统的客户端下载只读BIM模型（NWD文件）以供使用。当中央BIM模型发生变化时，BIM工程师只需更新中央BIM模型并导出为只读BIM模型（NWD文件）;系统将自动更新客户端的只读BIM模型。

设备信息初始化：在BIM模型初始化之后，需要通过楼层维护模块在系统中添加新的设备信息和电子文档。信息将保存在数据库中。此外，设备信息必须与BIM模型相关联，以在数据库中创建设施信息和BIM模型的关系。在设施信息初始化过程完成后，管理员和维护人员可以处理信息监视和维护实施任务。

系统初始化过程完成后，管理员可以在系统中查看和访问BIM模型（NWD文件），然后打开系统监控模块。管理员可以通过系统监视和参考最新的状态，以及BIM模型的不同颜色可视化。

监控管理模块的信息模型是以BIM为基础， BIM能够获取和存储有关设施的信息，包括基础设备，相关参数，维护记录和使用说明。

创建和维护BIM模型文件可以从Autodesk Revit Architecture和Revit MEP中选取。

BIM模型的集成和读取可以选用Autodesk Navisworks。

3D BIM模型的信息集成可以选用Autodesk Navisworks API、Microsoft VisualBasic.NET编程语言实现。

客户端电脑在Windows 7及其以上操作系统上运行，数据通过网络直接通过Wi-Fi或3G在客户端和服务器端之间传输。

监控管理模块还具有过程监控子系统，此功能模块能够设备管理员能够监控设备运转过程。过程监控模块提供可视化和彩色化的BIM模型跟踪和记录所有维护信息和状态。

监控管理模块还具有报告子系统，用于以识别需求并分析有关设施的相关参数，维护记录和使用说明，可以使用软件Microsoft Word、Microsoft Excel提取报告。

监控管理模块的功能还有：

(1)自动监视并控制各种机电设备的起、停，显示或打印当前运转状态；

(2)自动检测、显示、打印各种机电设备的运行参数及其变化趋势或历史数据；

(3) 监测各种意外、突发事件；

(4) 设备管理：包括设备档案、设备运行报表和设备维修管理等；

(5)实现对大楼内各种机电设备的统一管理、协调控制。

在能源优化模块中，具体包括基于BIM的可视化的能源管理系统和房间信息两个子系统，能源管理系统可以模拟能源系统在不同配置下的工作方式，并找到最节能的方案，此外，能源管理系统可以通过控制设备控制能耗；例如，当房间空闲时，可以采取远程关灯的措施；房间信息可以查找房间的联系方式，并发送文本消息或电子邮件给客户提供建议，以减少能量消耗；能源优化模块还可用于跟踪每个房间/区域/使用者的历史能量使用，以及将历史数据与BIM中的视觉对象相关联，以便可以分析和预测能源消耗行为，以及与能源相关的预算。

能源节约模块用于控制和监控能源，管理人员依靠能源节约模块，能够实时监测建筑物或区域的能源使用情况。非智能的监控系统可以在一段时间内（有时是实时）测量建筑物或区域的能源使用情况。一方面，这些非智能的监控系统增加了新的建筑物和受监控的设备（例如，扩散器，接线盒，热稳定器，管道），另一方面，这些设备通常是后期添置的，并不是随着建筑物本来的图纸之中，难以将其纳入统一的能源管理系统，基于BIM的框架可以实时的将楼层平面图转换为能量管理系统图形。使建筑物和后期添置的设备（例如，扩散器，接线盒，热稳定器，管道）等，成为一个整体，并且使之互连。基于BIM的智能楼层监控管理系统的可视化的设备和组件与其他建筑物特征和建筑物用户同样也是互连的，并且它们共享所需的细节水平。因此，将BIM与建筑物传感器以及能源管理系统相关联可以提供实时监控和自动控制。

能源节约模块能够根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备，使之始终运行于最佳状态。还能够能源管理：水、电、气等的计量收费、实现能源管理自动化。

在应急管理模块中，具体包括火灾监测子系统和基于BIM的可视化的信息发送子系统，当发生火灾时，在第一时间，将最近的消防栓，电气面板，危险材料和可视化视图发送给相关人员，监控中心建立的通信联系可以随时掌握火灾动态，并能够按照约定实现进行一体化的协调控制。

所述楼层温度监控内设明火温采集子系统，并把温度数据反馈到数据库，进行数据对比和分析，找出温度升高的原因，及时作出相应措施，有利于管理人员及时的发现并处理险情。

所述楼层设有温度传感器，当温度传感器采集到火灾信息，启动自动灭火系统。

所述楼层设有烟雾报警器，能对楼层的烟雾现象进行监测，当烟雾报警器采集到火灾信息，启动自动灭火系统。

具体而言，在火灾发生的第一时间，应急管理模块可以掌握发生火灾的时间、地点、波及范围，以及设备具体情况，如：消防设备的多少和位置、电路的布置情况，易燃物质的摆放位置，水管的压力，在掌握这些信息后采取适当的措施至关重要。在应急培训方面，BIM可以用于更好地培训人员应对火灾情况，而且还可以作为模拟工具，可以评估可能出现的火灾情况和由此产生的损害。

在楼层维护模块中，具体包括输入输出子系统和查询子系统，

维护人员以通过输入输出子系统与BIM模型及其数据库进行通信，下载最新的维护记录，并将设施维护结果直接输入BIM模型。此外，该模块可以通过BIM模型自动生成相应的维护表格。电脑显示每个设施维护任务的清单。维护人员可以记录维护信息，例如日期，条件，检查结果，维护期间出现的问题的描述以及建议。此外，维护人员还可以检查未通过检查的任务，并从BIM模型中的列表中选择相关任务。

查询子系统通过查看3D BIM模型为维护人员提供有关设备的详细信息。该模块使所有维护人员能够在基于BIM的环境中快速，轻松地参考所选设备的相关信息和历史维护记录。该子系统允许维护人员参考与BIM模型相关的基本信息和规范。查询的方式可以是模糊查询和精确查询，对于查询的关键字选择，需要指向设备信息中的关键字段。查询方式可设置为单一查询和复式查询。

以上为本发明较佳的实施方式，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更与修改，因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于BIM的智能楼层监控管理系统，包括监控管理模块、能源优化模块、应急管理模块，楼层维护模块；楼层维护模块与监控管理模块相连，监控管理模块与应急管理模块相连，监控管理模块与能源优化模块相连；能源优化模块包括基于BIM的可视化的能源管理子系统和房间信息子系统，应急管理模块包括火灾监测子系统和基于BIM的可视化的信息发送子系统，楼层维护模块包括输入输出子系统和查询子系统，火灾监测系统由明火采集模块和烟雾报警器、温度传感器组成，其中，明火采集模块采集到明火，通过基于BIM的可视化的信息发送系统将采集的图像发出并等待指令，当烟雾报警器、温度传感器采集到火灾信息，启动自动灭火系统。

2.根据权利要求1所述的基于BIM的智能楼层监控管理系统，其特征在于：监控管理模块包括对系统进行初始化过程，信息监控过程和维护实现过程。

3.根据权利要求1所述的基于BIM的智能楼层监控管理系统，其特征在于：监控管理模块还具有过程监控子系统，此功能模块能够设备管理员能够监控设备运转过程,过程监控模块提供可视化和彩色化的BIM模型跟踪和记录所有维护信息和状态。

4.根据权利要求1所述的基于BIM的智能楼层监控管理系统，其特征在于：楼层设有温度传感器，当温度传感器采集到火灾信息，启动自动灭火系统。

5.根据权利要求1所述的基于BIM的智能楼层监控管理系统，其特征在于：楼层温度监控内设明火温采集子系统，并把温度数据反馈到数据库，进行数据对比和分析；当温度传感器采集到火灾信息，启动自动灭火系统；当烟雾报警器采集到火灾信息，启动自动灭火系统。

6.根据权利要求1所述的基于BIM的智能楼层监控管理系统，其特征在于：监控管理模块通过可视化BIM模型提供可视化功能,通过对测试结果的系统分析，模块显示不同的颜色，以说明各种条件和状态。

7.根据权利要求1所述的基于BIM的智能楼层监控管理系统，其特征在于：能源优化模块还可用于跟踪每个房间/区域/使用者的历史能量使用，以及将历史数据与BIM中的视觉对象相关联。

8.根据权利要求1所述的基于BIM的智能楼层监控管理系统，其特征在于：查询子系统通过查看3D BIM模型为维护人员提供有关设备的详细信息。

9.根据权利要求1所述的基于BIM的智能楼层监控管理系统，其特征在于：能源节约模块能够根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备，使之运行于最佳状态。

10.根据权利要求1所述的基于BIM的智能楼层监控管理系统，其特征在于：监控管理模块包括对系统进行初始化过程，信息监控过程和维护实现过程。