CN111260086A - 基于bim的中央空调运维方法、系统和装置 - Google Patents

基于bim的中央空调运维方法、系统和装置 Download PDF

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朱麟涛
谢惠敏
滕晓岚
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林炜欣
林创鸿
郑华坚
陈泽铭
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李金恩
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Abstract

本发明公开了一种基于BIM的中央空调运维方法、系统和装置，以三维模型的方式展现运维的功能，摆脱二维图纸及系统的繁琐和难以分析的逻辑关系，直观地向设施管理者展示中央空调的空间布局和层次关系，实现建筑设备的快速定位，让运维管理工作变的更加直观形象，并收集中央空调设备运行数据并加以分析，通过结果汇报目前设备状况，改变有问题才解决的落后运维方式。

Description

基于BIM的中央空调运维方法、系统和装置
技术领域
本发明涉及建筑智能管理技术领域，尤其是一种基于BIM的中央空调运维方法、系统和装置。
背景技术
随着中国的高速发展、社会规模越来越来大、设备越来越复杂，在建筑设备全生命周期中，运营使用阶段是占时间周期最长，成本比例最大的一个阶段。然而在建设设备项目运营使用阶段，涉及大量建筑设备的使用，需要消耗大量的人力、物力和财力。并且目前建筑使用的机械设备的数量、种类迅速增多，结构也越来越复杂，对我们的设备管理水平和管理效率提出了更高的要求。而传统的建筑设备运维管理方法主要是通过纸质资料或二维图形来保存信息，进行设备管理，二维信息不易理解难以理解。管理者通过对照这些二维图纸、维修手册、维护记录等文件资料了解每一个设备的信息，过程十分耗时耗力；二维纸质信息难以保存、信息分散无法进行关联和更新各个参建方无法将各方的信息和资源整合起来，在信息的传递过程中也许会出现信息缺失、错漏等情况，难以保证信息的无损传递，达不到预计的效果。在既有建筑的能耗组成中，空调是其中一个重要的分项。
目前，中央空调系统运维中存在如下问题：
一、二维信息难以理解：二维纸质信息难以保存、信息分散无法进行关联和更新各个参建方无法将各方的信息和资源整合起来，在信息的传递过程中也许会出现信息缺失、错漏等情况，难以保证信息的无损传递，最后使得管理方常常做一些前期完成的重复工作，达不到预计的效果。管理人员想要了解中央空调设备的信息时，就需要查阅大量的图纸和资料，并且很难找全空调设备的全套信息，容易出现错、漏等情况，整个过程十分繁琐耗时。
二、管理人员能力要求高：管理人员不仅能看懂各图纸的含义，更需要对操作系统的熟悉，在后期的运行维护管理阶段管理人员靠这些图纸、蓝图、文档等纸质资料作为空调设备的原始信息资料来进行建筑设备的管理。花费大量的时间查询相对应的图纸、手册，耗费大量时间资源和人力资源，耗时长效率低，并且操作准确性很低，管理效率较低。
三、效率低，处理策略不科学，维修人员能力要求高：一般维修，都是有问题出现，通知维修人员去出问题处进行检修，检修中若该部件没有足够的维修部件，将要维修人员重新带来，这时间耗费也相对较长。
因此，如何高效的进行设备运行维护管理是一个非常重要，值得我们思考的问题，所以解决上述传统设备运行维护管理中存在的这些问题，提高设备管理效率是当务之急。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于BIM的中央空调运维方法、系统和装置，以三维模型的方式展现运维的功能，摆脱二维图纸及系统的繁琐和难以分析的逻辑关系，直观地向设施管理者展示中央空调的空间布局和层次关系，实现建筑设备的快速定位，让运维管理工作变的更加直观形象，并收集中央空调设备运行数据并加以分析，通过结果汇报目前设备状况，改变有问题才解决的落后运维方法。
本发明解决其问题所采用的技术方案是：
第一方面，本发明实施例提出了一种基于BIM的中央空调运维方法，包括：
构建建筑实景的BIM模型，并将建筑实景的中央空调设备与BIM模型的中央空调模型对应关联起来；
获取中央空调设备的运行参数，根据中央空调设备与中央空调模型的对应关系，将中央空调设备的运行参数关联到中央空调模型上；
将中央空调设备的运行参数通过数据转换存储至BIM模型的数据库中，中央空调模型通过数据匹配在交互客户端上进行交互，并通过调用实时数据与预案数据作对比来进行故障信息预警提醒；
将中央空调设备的运行参数以及故障信息在BIM模型上显示出来，并利用BIM模型对中央空调设备进行运维管理。
进一步，所述构建建筑实景的BIM模型，并将建筑实景的中央空调设备与BIM模型的中央空调模型对应关联起来包括：利用三维软件构建建筑实景的BIM模型，并将建筑实景的中央空调设备与BIM模型的中央空调模型对应关联起来，所述三维软件包括Auto CAD、3DMAXS、SOLIDWORKS、Unity3D以及Web GL中的任意一种。
进一步，所述获取中央空调设备的运行参数，根据中央空调设备与中央空调模型的对应关系，将中央空调设备的运行参数关联到中央空调模型上包括：利用RFID以及传感器来获取中央空调设备所处环境的运行参数，根据中央空调设备与中央空调模型的对应关系，将中央空调设备的运行参数关联到中央空调模型上。
进一步，所述将中央空调设备的运行参数通过数据转换存储至BIM模型的数据库中，中央空调模型通过数据匹配在交互客户端上进行交互，并通过调用实时数据与预案数据作对比来进行故障信息预警提醒包括：将中央空调设备的运行参数通过数据转换存储至BIM模型的数据库中，通过调用实时数据与预案数据进行匹配分析故障信息的级别情况，在交互客户端上以交互的方式动态监控中央空调设备故障信息并发出预警提醒，该故障信息包括故障设备的型号、位置以及故障原因。
进一步，所述将中央空调设备的运行参数以及故障信息在BIM模型上显示出来，并利用BIM模型对中央空调设备进行运维管理包括：将中央空调设备的运行参数以及故障信息在BIM模型上显示出来，并根据BIM模型的数据请求进行任务处理，通过故障树分析并利用机器学习来调度任务，以实现对中央空调设备进行自动运维管理。
第二方面，本发明实施例还提出了一种基于BIM的中央空调运维系统，包括：
构建模型模块，用于构建建筑实景的BIM模型，并将建筑实景的中央空调设备与BIM模型的中央空调模型对应关联起来；
信息关联模块，用于获取中央空调设备的运行参数，根据中央空调设备与中央空调模型的对应关系，将中央空调设备的运行参数关联到中央空调模型上；
信息交互模块，用于将中央空调设备的运行参数通过数据转换存储至BIM模型的数据库中，中央空调模型通过数据匹配在交互客户端上进行交互，并通过调用实时数据与预案数据作对比来进行故障信息预警提醒；
信息运维模块，用于将中央空调设备的运行参数以及故障信息在BIM模型上显示出来，并利用BIM模型对中央空调设备进行运维管理。
第三方面，本发明实施例还提出了一种基于BIM的中央空调运维装置，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个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至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明第一方面所述的方法。
第四方面，本发明实施例还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行本发明第一方面所述的方法。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下有益效果：本发明提供的一种基于BIM的中央空调运维方法、系统和装置，以三维模型的方式展现运维的功能，摆脱二维图纸及系统的繁琐和难以分析的逻辑关系，直观地向设施管理者展示中央空调的空间布局和层次关系，实现建筑设备的快速定位，让运维管理工作变的更加直观形象，并收集中央空调设备运行数据并加以分析，通过结果汇报目前设备状况，改变有问题才解决的落后运维方法。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
图1是本发明第一实施例中基于BIM的中央空调运维方法的流程简图；
图2是本发明第二实施例中基于BIM的中央空调运维系统的结构简图；
图3是本发明第三实施例中基于BIM的中央空调运维装置的结构简图。
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。
需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。
下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
如图1所示，本发明的第一实施例提供了一种基于BIM的中央空调运维方法，包括但不限于以下步骤：
S100:构建建筑实景的BIM模型，并将建筑实景的中央空调设备与BIM模型的中央空调模型对应关联起来；
S200:获取中央空调设备的运行参数，根据中央空调设备与中央空调模型的对应关系，将中央空调设备的运行参数关联到中央空调模型上；
S300:将中央空调设备的运行参数通过数据转换存储至BIM模型的数据库中，中央空调模型通过数据匹配在交互客户端上进行交互，并通过调用实时数据与预案数据作对比来进行故障信息预警提醒；
S400:将中央空调设备的运行参数以及故障信息在BIM模型上显示出来，并利用BIM模型对中央空调设备进行运维管理。
在步骤S100中，利用三维软件构建建筑实景的BIM模型，并将建筑实景的中央空调设备与BIM模型的中央空调模型对应关联起来，所述三维软件包括Auto CAD、3D MAXS、SOLIDWORKS、Unity3D以及Web GL中的任意一种。
在步骤S200中，利用RFID以及传感器来获取中央空调设备所处环境的运行参数，根据中央空调设备与中央空调模型的对应关系，将中央空调设备的运行参数关联到中央空调模型上。
在步骤S300中，将中央空调设备的运行参数通过数据转换存储至BIM模型的数据库中，通过调用实时数据与预案数据进行匹配分析故障信息的级别情况，在交互客户端上以交互的方式动态监控中央空调设备故障信息并发出预警提醒，该故障信息包括故障设备的型号、位置以及故障原因。
在步骤S400中，将中央空调设备的运行参数以及故障信息在BIM模型上显示出来，并根据BIM模型的数据请求进行任务处理，通过故障树分析并利用机器学习来调度任务，以实现对中央空调设备进行自动运维管理。
具体地，BIM技术应用模式利用Auto CAD、3D MAXS，SOLIDWORKS、Unity3D以及WebGL等软件构建三维虚拟模型，并对中央空调、电力、监控、节能、消防等设备进行数据采集，将该数据储存于BIM模型的数据库中，该数据库可提供实时共享数据及中央空调模型数据。此外，BIM技术应用模式结合Web技术，将创建的中央空调模型通过数据匹配等方式在交互客户端上提供流畅的视觉效果与交互体验，并通过获取数值与预置数值对比的方式进行事件预警提醒，从而让运维人员作出相应的措施。
在实际应用中，基于BIM的中央空调运维方法可应用于智慧中央空调预警运维平台，将采集的中央空调系统数据通过数据转换，存储至BIM模型的数据库中，并联动综合管理模块，调用实时数据与预案数据进行匹配分析算法，分析当前事件达到哪种级别情况。当事件级别达到紧急事件之时，智慧中央空调预警运维平台联动运行监控模块，通过BIM技术三维可视化动态的特点，以大屏幕展示的方式动态监控中央空调故障在哪个时间点、哪个位置将会产生故障及危害，并联动指挥调度，动态设置信息接报传送，以及动态分配人力、物力及其资源，以满足不同用户的需求，实现智能化的监控和科学的决策，从而减少了监控人员、技术人员，并可在降低故障率的前提下减少维修人员，并实现了预警预测以及三维可视化监控等功能。
以BIM为基础数据源和可视化平台，通过离散傅里叶变换这一数学工具和对数据进行机器学习的回归处理，对集成至BIM的中央空调监测数据进行分析，最后通过运维平台展示分析结果，具体工作可以分为四个部分：(1)基于中央空调的监测数据与BIM的集成；(2)基于中央空调的监测数据智能分析；(3)分析结果的可视化展示；(4)运维期的应用。通过以上的方法分析，其结果自动返回基于BIM的智慧中央空调运维平台，以多种方式展示給用户。例如，首先系统动态计算经处理后的监测数据平均值、最大值和最小值。然后在关联的平台模型上通过判断监测值的相对大小，对不同中央空调组件进行不同颜色的着色。如冷冻水温度在正常范围时显示绿色，有某一连续趋势增加或降低时展示蓝色和橙色等，若真实值明显大于分析均值，或者超出设定范围值时，则显示红色等。
利用BIM技术的可视化及数据集成共享两种核心技术，来实现基于BIM的中央空调运维方法的应用。将此技术融入智能运维，智能指挥控制、运行监控、综合管理等功能模块之中，将平台全生命周期信息共享，还可对电力等设备的实时运行监控进行可视化查看，对系统整体进行革新，搭建BIM模型不仅不需要额外部材的购置，还可以减少运营成本。
利用RFID、传感器等感知设备加入空调设备所处环境因素，随时随地对设施信息(现场的温度、压力、位置、速度、能耗等各参数)进行感知和获取，从而改变传统运维模式忽略环境的影响，更加准确还原最真实的设备影响因素。
同时，通过RFID以及传感器获取到的中央空调数据存进BIM模型的数据库，并更新信息。利用中央空调维修手册各种信息建立故障树。再通过机器学习预期，将返回一个该部件的正常运作范围，并通过该数据进行预测分析该部件可能需要检修，通过数据的分析，给出中央空调故障的范围，有何机器可能会导致该机器故障，并在需要时展现出来。
另外，BIM技术的三维可视化功能再加上时间维度，可以进行虚拟施工。随时随地直观快速地将施工计划与实际进展进行对比，可以该给业主、设施咨询方、施工方等设施管理人员提供统一的协同工作环境、全面的中央空调信息和运维系统应用，它是WEB应用程序的一个统一的访问点，设施各相关方可以基于这个的网络访问点进行远程沟通和信息共享，以实现FLM系统设施相关方全方位管理。FLM系统应当采用更为开放的B/S(Browser/Server，浏览器/服务器)架构，这样设施管理者不需要在其使用的电脑上安装软件，只需要登录Internet，使用网络浏览器访问中央空调运维平台提供商的专业网站，就可以实现工作界面。如此就在很大程度上减轻了客户端电脑载荷，同时降低了中央空调运维保养升级的费用和工作量，同时，通过BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场视频监测，大大减少建筑质量问题、安全问题，减少返工和整改，进而减少了中央空调运维管理的整体成本。
综上所述，与现有技术相比，基于BIM的中央空调运维方法的优点在于：以三维模型的方式展现运维的功能，摆脱二维图纸及系统的繁琐和难以分析的逻辑关系，直观地向设施管理者展示中央空调的空间布局和层次关系，实现建筑设备的快速定位，让运维管理工作变的更加直观形象，并收集中央空调设备运行数据并加以分析，通过结果汇报目前设备状况，改变有问题才解决的落后运维方法。
另外，如图2所示，本发明的第二实施例提供了一种基于BIM的中央空调运维系统，包括：
构建模型模块110，用于构建建筑实景的BIM模型，并将建筑实景的中央空调设备与BIM模型的中央空调模型对应关联起来；
信息关联模块120，用于获取中央空调设备的运行参数，根据中央空调设备与中央空调模型的对应关系，将中央空调设备的运行参数关联到中央空调模型上；
信息交互模块130，用于将中央空调设备的运行参数通过数据转换存储至BIM模型的数据库中，中央空调模型通过数据匹配在交互客户端上进行交互，并通过调用实时数据与预案数据作对比来进行故障信息预警提醒；
信息运维模块140，用于将中央空调设备的运行参数以及故障信息在BIM模型上显示出来，并利用BIM模型对中央空调设备进行运维管理。
本实施例中的基于BIM的中央空调运维系统与第一实施例中的基于BIM的中央空调运维方法基于相同的发明构思，因此，本实施例中的基于BIM的中央空调运维系统具有相同的有益效果：以三维模型的方式展现运维的功能，摆脱二维图纸及系统的繁琐和难以分析的逻辑关系，直观地向设施管理者展示中央空调的空间布局和层次关系，实现建筑设备的快速定位，让运维管理工作变的更加直观形象，并收集中央空调设备运行数据并加以分析，通过结果汇报目前设备状况，改变有问题才解决的落后运维方式。
如图3所示，本发明的第三实施例还提供了一种基于BIM的中央空调运维装置，包括：
至少一个处理器；
以及与所述至少一个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至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上述第一实施例中任意一种基于BIM的中央空调运维方法。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的虚拟影像控制方法对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行立体成像处理装置的各种功能应用以及数据处理，即实现上述任一方法实施例的基于BIM的中央空调运维方法。
存储器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立体成像处理装置的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该立体投影装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器中，当被所述一个或者多个处理器执行时，执行上述任意方法实施例中的基于BIM的中央空调运维方法，例如第一实施例中的方法步骤S100至S400。
本发明的第四实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个控制处理器执行，可使得上述一个或多个处理器执行上述方法实施例中的一种基于BIM的中央空调运维方法，例如第一实施例中的方法步骤S100至S400。
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，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。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种基于BIM的中央空调运维方法，其特征在于，包括：
构建建筑实景的BIM模型，并将建筑实景的中央空调设备与BIM模型的中央空调模型对应关联起来；
获取中央空调设备的运行参数，根据中央空调设备与中央空调模型的对应关系，将中央空调设备的运行参数关联到中央空调模型上；
将中央空调设备的运行参数通过数据转换存储至BIM模型的数据库中，中央空调模型通过数据匹配在交互客户端上进行交互，并通过调用实时数据与预案数据作对比来进行故障信息预警提醒；
将中央空调设备的运行参数以及故障信息在BIM模型上显示出来，并利用BIM模型对中央空调设备进行运维管理。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的中央空调运维方法，其特征在于，所述构建建筑实景的BIM模型，并将建筑实景的中央空调设备与BIM模型的中央空调模型对应关联起来包括：利用三维软件构建建筑实景的BIM模型，并将建筑实景的中央空调设备与BIM模型的中央空调模型对应关联起来，所述三维软件包括Auto CAD、3D MAXS、SOLIDWORKS、Unity3D以及Web GL中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的中央空调运维方法，其特征在于，所述获取中央空调设备的运行参数，根据中央空调设备与中央空调模型的对应关系，将中央空调设备的运行参数关联到中央空调模型上包括：利用RFID以及传感器来获取中央空调设备所处环境的运行参数，根据中央空调设备与中央空调模型的对应关系，将中央空调设备的运行参数关联到中央空调模型上。
4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的中央空调运维方法，其特征在于，所述将中央空调设备的运行参数通过数据转换存储至BIM模型的数据库中，中央空调模型通过数据匹配在交互客户端上进行交互，并通过调用实时数据与预案数据作对比来进行故障信息预警提醒包括：将中央空调设备的运行参数通过数据转换存储至BIM模型的数据库中，通过调用实时数据与预案数据进行匹配分析故障信息的级别情况，在交互客户端上以交互的方式动态监控中央空调设备故障信息并发出预警提醒，该故障信息包括故障设备的型号、位置以及故障原因。
5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的中央空调运维方法，其特征在于，所述将中央空调设备的运行参数以及故障信息在BIM模型上显示出来，并利用BIM模型对中央空调设备进行运维管理包括：将中央空调设备的运行参数以及故障信息在BIM模型上显示出来，并根据BIM模型的数据请求进行任务处理，通过故障树分析并利用机器学习来调度任务，以实现对中央空调设备进行自动运维管理。
6.一种基于BIM的中央空调运维系统，其特征在于，包括：
构建模型模块，用于构建建筑实景的BIM模型，并将建筑实景的中央空调设备与BIM模型的中央空调模型对应关联起来；
信息关联模块，用于获取中央空调设备的运行参数，根据中央空调设备与中央空调模型的对应关系，将中央空调设备的运行参数关联到中央空调模型上；
信息交互模块，用于将中央空调设备的运行参数通过数据转换存储至BIM模型的数据库中，中央空调模型通过数据匹配在交互客户端上进行交互，并通过调用实时数据与预案数据作对比来进行故障信息预警提醒；
信息运维模块，用于将中央空调设备的运行参数以及故障信息在BIM模型上显示出来，并利用BIM模型对中央空调设备进行运维管理。
7.一种基于BIM的中央空调运维装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个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至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1-5任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1-5任一项所述的方法。
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