CN116911529A - 一种基于bim模型的物联网设备管理的方法与系统 - Google Patents

一种基于bim模型的物联网设备管理的方法与系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于BIM模型的物联网设备管理的方法与系统，具体涉及物联网设备管理领域，包括包括建立BIM模型模块、数据对接模块、建筑区域划分模块、建筑参数获取模块、建筑参数预处理模块、建筑参数预警模块、建筑参数评估模块、建筑安全评估分析模块、建筑评估统计模块。本发明通过建立目标建筑物的BIM模型，与建筑物物联网服务器数据同步，采集目标建筑物各监测子区域的指定数据，通过对各监测子区域的数据进行处理，分析得到建筑安全评估系数，通过BIM模型及时了解到建筑物实时变化情况，从而提高管理者对潜在安全隐患的评估，实现建筑安全可视化。

Description

一种基于BIM模型的物联网设备管理的方法与系统
技术领域
本发明涉及物联网设备管理领域，更具体地说，本发明涉及一种基于BIM模型的物联网设备管理的方法与系统。
背景技术
物联网技术是基于现代信息技术、传感技术等基础上，将具备智能特征的设备、电器等，集中于一个互联网环境中，形成以“物联”为核心的新型管理模式。物联网在建筑领域应用广泛，为现代建筑体赋予才智与生命，增加人类生活的快捷性、安全性，方便管理者和使用者进行全面管理。
但是其在实际使用时，仍旧存在一些缺点，如传统的建筑体系中，建筑设备维护工作必须依靠人工去实践和完成，而人工成本高、工作量大，建筑管理者无法及时准确预测出设备存在运行隐患，导致无法进行对应的故障预警。
当下，BIM模型可以通过可视化的技术，快速生成立体模型，但是现有技术中缺乏将建筑物的BIM模型与建筑物物联网数据相连接，通过数据对接，将采集到的数据进行整合，从而在模型中发现问题，生成解决方案，实现建筑业信息化、高效率生产。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于BIM模型的物联网设备管理的方法与系统，用于解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
建立BIM模型模块：用于根据采集的目标建筑物的建筑信息、设备信息，整理建筑、设备类别，上传并建立建筑物的BIM模型。
数据对接模块：用于将建筑物的BIM模型的服务器与建筑物物联网服务器数据相连接。
建筑区域划分模块：用于将目标建筑物的BIM模型按照等面积划分方式划分成个各监测子区域，并将目标建筑物的BIM模型各监测子区域标记为1,2,...,i,...,n。
建筑参数获取模块：用于将目标建筑物各监测子区域按照需要监测的参数设置观测点，采集设备工作时关键设备的工作参数，并且录入操作人员的信息，并将参数传输到建筑参数预处理模块。
建筑参数预处理模块：用于接收建筑参数获取模块传输的三组数据，根据机器故障观测点获取的设备工作周期内机器检修次数、关键零件的工作参数，计算出机器故障指数，根据用电量观测点获取的设备工作周期内关键零件的功率、用电量，计算出机器用电安全指数，根据机器温度观测点获取的设备工作周期内关键零件的温度、设备温度，计算出机器温度安全指数，并将处理后的结果传输至建筑参数预警模块。
建筑参数预警模块：用于接收建筑参数预处理模块传输的三组数据，通过各项指数数值分析，达到预警标准进行预警处理。
建筑参数评估模块：用于根据目标建筑物各监测子区域的机器故障指数、机器用电安全指数、机器温度安全指数计算出建筑安全评估系数。
建筑安全评估分析模块：用于根据目标建筑物各监测子区域的建筑安全评估系数与预设的建筑安全评估阈值进行对比分析，并将结果发送至对应的操作人员，由操作人员进行对应的处理措施。
建筑评估统计模块：用于储存目标建筑物各监测子区域的历史安全评估系数，记录并更新建筑安全评估模块对应的处理措施，将匹配不到处理措施的进行特殊标记。
在一种可能的设计中，所述建立BIM模型模块具体实施方式为：
通过线框建模、实体建模、面片建模以及参数化建模方法将采集到的施工信息包括设计师绘制的建筑设计图、施工图的CAD文档和设备信息创建对应的BIM模型。
在一种可能的设计中，所述建筑区域划分模块中目标建筑物按照等面积划分成各监测子区域需大于三份，在各监测子区域设置机器故障观测点、用电量观测点、机器温度观测点。
在一种可能的设计中，所述建筑参数获取模块的获取方式为：
对目标建筑物各监测子区域设置观测点，采集关键设备的工作参数时间周期不少于一周。
通过机器故障观测点获取设备工作周期内机器的检修次数、关键零件的工作参数，分别标记为ai、qi，其中i＝1,2，...,n，i表示为第i个监测子区域编号。
通过用电量观测点获取设备工作周期内的功率、用电量的各项参数，分别标记为pi，li，其中i＝1,2，...,n，i表示为第i个监测子区域编号。
通过机器温度观测点获取设备工作周期内的关键零件温度参数、设备温度，分别标记为ti、Ti，其中i＝1,2，...,n，i表示为第i个监测子区域编号。
在一种可能的设计中，所述建筑参数预处理模块中的具体分析方式为：
将机器的检修次数a、关键零件的工作参数q代入公式，得出机器故障指数Q：
其中λ1、λ2...λi为关键零件的工作参数影响因子，β为机器的检修次数影响因子，Q为机器故障指数。
将功率p、用电量l代入公式，得出机器用电安全指数D:
其中α为机器用电安全指数影响因子，D为机器用电安全指数。
将关键零件温度t、设备温度T代入公式，得出机器温度安全指数Z:
其中λ1、λ2...λi为关键零件温度影响因子，Z为机器温度安全指数。
在一种可能的设计中，所述建筑参数预警模块具体分析方式为：
将机器故障分为良好，故障，报废三个标准，接收机器故障指数数值，并与预设的机器故障指数阈值对比,判断机器的故障标准，将数据对接给BIM模型并发送至对应的操作人员。
接收用电安全指数数值，并与预设的用电安全指数阈值进行对比，若D>ΔD,则该机器存在安全隐患，将数据对接给BIM模型并发送至对应的操作人员。
接收机器温度安全指数数值，并与预设的机器温度安全指数阈值进行对比，若Z>ΔZ,则该机器温度过高，将数据对接给BIM模型并发送至对应的操作人员。
在一种可能的设计中，所述建筑参数评估模块的具体评估方式为：
将机器故障指数Q、机器用电安全指数D、机器温度安全指数Z代入公式，得出建筑安全评估系数θ：
其中λ为机器故障指数影响因子，γ为机器用电安全指数影响因子，β为机器温度安全指数影响因子，θ为建筑安全评估系数。
在一种可能的设计中，所述建筑安全评估分析模块的具体分析方式为：
将目标建筑物的建筑安全评估系数θ与预测的建筑安全评估系数Δθ进行对比，若θ>Δθ，表明目标建筑物有潜在安全隐患，匹配安全评估处理措施并发送至对应的操作人员，将数据对接给BIM模型进行展示，若没有匹配的处理措施则传输至建筑评估统计模块。
在一种可能的设计中，所述建筑评估统计模块的具体方式为：
接收并储存建筑安全评估分析模块的实时评估数据，将匹配不到处理措施的数据记录在BIM模型的服务器中，生成报告并发送给管理人员。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明通过建立目标建筑物的BIM模型，与建筑物物联网服务器数据同步，采集目标建筑物各监测子区域的指定数据，通过对各监测子区域的数据进行处理，分析得到建筑安全评估系数，从而有效避免了管理成本高、工作量大，建筑管理者无法及时准确预测出设备存在运行隐患，导致无法进行对应的故障预警；
2、本发明通过通过BIM模型及时了解到建筑物实时变化情况，从而提高管理者对潜在安全隐患评估的准确性，通过记录和更新历史安全评估系数，提高处理措施匹配的有效性，实现建筑安全可视化，提高建筑管理人员的工作效率。
附图说明
图1为本发明的系统模块连接示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明提供一种基于BIM模型的物联网设备管理的方法与系统，包括建立BIM模型模块、数据对接模块、建筑区域划分模块、建筑参数获取模块、建筑参数预处理模块、建筑参数预警模块、建筑参数评估模块、建筑安全评估分析模块、建筑评估统计模块。
所述建立BIM模型模块与数据对接模块连接，数据对接模块与建筑区域划分模块连接，建筑区域划分模块与建筑参数获取模块连接，建筑参数获取模块与建筑参数预处理模块连接，建筑参数预处理模块与建筑参数预警模块连接，建筑参数预警模块与建筑参数评估模块连接，建筑参数评估模块与建筑安全评估分析模块连接，建筑安全评估分析模块与建筑评估统计模块连接。
建立BIM模型模块：用于根据采集的目标建筑物的建筑信息、设备信息，整理建筑、设备类别，上传并建立建筑物的BIM模型。
数据对接模块：用于将建筑物的BIM模型的服务器与建筑物物联网服务器数据相连接。
建筑区域划分模块：用于将目标建筑物的BIM模型按照等面积划分方式划分成个各监测子区域，并将目标建筑物的BIM模型各监测子区域标记为1,2,...,i,...,n。
建筑参数获取模块：用于将目标建筑物各监测子区域按照需要监测的参数设置观测点，采集设备工作时关键设备的工作参数，并且录入操作人员的信息，并将参数传输到建筑参数预处理模块。
建筑参数预处理模块：用于接收建筑参数获取模块传输的三组数据，根据机器故障观测点获取的设备工作周期内机器检修次数、关键零件的工作参数，计算出机器故障指数，根据用电量观测点获取的设备工作周期内关键零件的功率、用电量，计算出机器用电安全指数，根据机器温度观测点获取的设备工作周期内关键零件的温度、设备温度，计算出机器温度安全指数，并将处理后的结果传输至建筑参数预警模块。
建筑参数预警模块：用于接收建筑参数预处理模块传输的三组数据，通过各项指数数值分析，达到预警标准进行预警处理。
建筑参数评估模块：用于根据目标建筑物各监测子区域的机器故障指数、机器用电安全指数、机器温度安全指数计算出建筑安全评估系数。
建筑安全评估分析模块：用于根据目标建筑物各监测子区域的建筑安全评估系数与预设的建筑安全评估阈值进行对比分析，并将结果发送至对应的操作人员，由操作人员进行对应的处理措施。
建筑评估统计模块：用于储存目标建筑物各监测子区域的历史安全评估系数，记录并更新建筑安全评估模块对应的处理措施，将匹配不到处理措施的进行特殊标记。
所述建立BIM模型模块具体实施方式为：
通过线框建模、实体建模、面片建模以及参数化建模方法将采集到的施工信息包括设计师绘制的建筑设计图、施工图的CAD文档和设备信息创建对应的BIM模型。
所述建筑区域划分模块中目标建筑物按照等面积划分成各监测子区域需大于三份，在各监测子区域设置机器故障观测点、用电量观测点、机器温度观测点。
所述建筑参数获取模块的获取方式为：
对目标建筑物各监测子区域设置观测点，采集关键设备的工作参数时间周期不少于一周。
通过机器故障观测点获取设备工作周期内机器的检修次数、关键零件的工作参数，分别标记为ai、qi，其中i＝1,2，...,n，i表示为第i个监测子区域编号。
通过用电量观测点获取设备工作周期内的功率、用电量的各项参数，分别标记为pi，li，其中i＝1,2，...,n，i表示为第i个监测子区域编号。
通过机器温度观测点获取设备工作周期内的关键零件温度参数、设备温度，分别标记为ti、Ti，其中i＝1,2，...,n，i表示为第i个监测子区域编号。
所述建筑参数预处理模块中的具体分析方式为：
将机器的检修次数a、关键零件的工作参数q代入公式，得出机器故障指数Q：
其中λ1、λ2...λi为关键零件的工作参数影响因子，β为机器的检修次数影响因子，Q为机器故障指数。
将功率p、用电量l代入公式，得出机器用电安全指数D:
其中α为机器用电安全指数影响因子，D为机器用电安全指数。
将关键零件温度t、设备温度T代入公式，得出机器温度安全指数Z:
其中λ1、λ2...λi为关键零件温度影响因子，Z为机器温度安全指数。
所述建筑参数预警模块具体分析方式为：
将机器故障分为良好，故障，报废三个标准，接收机器故障指数数值，并与预设的机器故障指数阈值对比,判断机器的故障标准，将数据对接给BIM模型并发送至对应的操作人员。
接收用电安全指数数值，并与预设的用电安全指数阈值进行对比，若D>ΔD,则该机器存在安全隐患，将数据对接给BIM模型并发送至对应的操作人员。
接收机器温度安全指数数值，并与预设的机器温度安全指数阈值进行对比，若Z>ΔZ,则该机器温度过高，将数据对接给BIM模型并发送至对应的操作人员。
所述建筑参数评估模块的具体评估方式为：
将机器故障指数Q、机器用电安全指数D、机器温度安全指数Z代入公式，得出建筑安全评估系数θ：
其中λ为机器故障指数影响因子，γ为机器用电安全指数影响因子，β为机器温度安全指数影响因子，θ为建筑安全评估系数。
所述建筑安全评估分析模块的具体分析方式为：
将目标建筑物的建筑安全评估系数θ与预测的建筑安全评估系数Δθ进行对比，若θ>Δθ，表明目标建筑物有潜在安全隐患，匹配安全评估处理措施并发送至对应的操作人员，将数据对接给BIM模型进行展示，若没有匹配的处理措施则传输至建筑评估统计模块。
所述建筑评估统计模块的具体方式为：
接收并储存建筑安全评估分析模块的实时评估数据，将匹配不到处理措施的数据记录在BIM模型的服务器中，生成报告并发送给管理人员。
在本实施例中，在本发明通过通过BIM模型及时了解到建筑物实时变化情况，从而提高管理者对潜在安全隐患评估的准确性，通过记录和更新历史安全评估系数，提高处理措施匹配的有效性，实现建筑安全可视化，提高建筑管理人员的工作效率。
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于BIM模型的物联网设备管理的方法与系统，包括，其特征在于：
建立BIM模型模块：用于根据采集的目标建筑物的建筑信息、设备信息，整理建筑、设备类别，上传并建立建筑物的BIM模型；
数据对接模块：用于将建筑物的BIM模型的服务器与建筑物物联网服务器数据相连接；
建筑区域划分模块：用于将目标建筑物的BIM模型按照等面积划分方式划分成个各监测子区域，并将目标建筑物的BIM模型各监测子区域标记为1,2,...,i,...,n；
建筑参数获取模块：用于将目标建筑物各监测子区域按照需要监测的参数设置观测点，采集设备工作时关键设备的工作参数，并且录入操作人员的信息，并将参数传输到建筑参数预处理模块；
建筑参数预处理模块：用于接收建筑参数获取模块传输的三组数据，根据机器故障观测点获取的设备工作周期内机器检修次数、关键零件的工作参数，计算出机器故障指数，根据用电量观测点获取的设备工作周期内关键零件的功率、用电量，计算出机器用电安全指数，根据机器温度观测点获取的设备工作周期内关键零件的温度、设备温度，计算出机器温度安全指数，并将处理后的结果传输至建筑参数预警模块；
建筑参数预警模块：用于接收建筑参数预处理模块传输的三组数据，通过各项指数数值分析，达到预警标准进行预警处理；
建筑参数评估模块：用于根据目标建筑物各监测子区域的机器故障指数、机器用电安全指数、机器温度安全指数计算出建筑安全评估系数；
建筑安全评估分析模块：用于根据目标建筑物各监测子区域的建筑安全评估系数与预设的建筑安全评估阈值进行对比分析，并将结果发送至对应的操作人员，由操作人员进行对应的处理措施；
建筑评估统计模块：用于储存目标建筑物各监测子区域的历史安全评估系数，记录并更新建筑安全评估模块对应的处理措施，将匹配不到处理措施的进行特殊标记。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM模型的物联网设备管理的方法与系统，其特征在于：所述建立BIM模型模块具体实施方式为：
通过线框建模、实体建模、面片建模以及参数化建模方法将采集到的施工信息包括设计师绘制的建筑设计图、施工图的CAD文档和设备信息创建对应的BIM模型。
3.根据权利要求1所述的一种基于BIM模型的物联网设备管理的方法与系统，其特征在于：所述建筑区域划分模块中目标建筑物按照等面积划分成各监测子区域需大于三份，在各监测子区域设置机器故障观测点、用电量观测点、机器温度观测点。
4.根据权利要求1所述的一种基于BIM模型的物联网设备管理的方法与系统，其特征在于：所述建筑参数获取模块的获取方式为：
对目标建筑物各监测子区域设置观测点，采集关键设备的工作参数时间周期不少于一周；
通过机器故障观测点获取设备工作周期内机器的检修次数、关键零件的工作参数，分别标记为ai、qi，其中i＝1,2，...,n，i表示为第i个监测子区域编号；
通过用电量观测点获取设备工作周期内的功率、用电量的各项参数，分别标记为pi，li，其中i＝1,2，...,n，i表示为第i个监测子区域编号；
通过机器温度观测点获取设备工作周期内的关键零件温度参数、设备温度，分别标记为ti、Ti，其中i＝1,2，...,n，i表示为第i个监测子区域编号。
5.根据权利要求1所述的一种基于BIM模型的物联网设备管理的方法与系统，其特征在于：所述建筑参数预处理模块中的具体分析方式为：
将机器的检修次数a、关键零件的工作参数q代入公式，得出机器故障指数Q：
其中λ1、λ2...λi为关键零件的工作参数影响因子，β为机器的检修次数影响因子，Q为机器故障指数；
将功率p、用电量l代入公式，得出机器用电安全指数D:
其中α为机器用电安全指数影响因子，D为机器用电安全指数；
将关键零件温度t、设备温度T代入公式，得出机器温度安全指数Z:
其中λ1、λ2...λi为关键零件温度影响因子，Z为机器温度安全指数。
6.根据权利要求1所述的一种基于BIM模型的物联网设备管理的方法与系统，其特征在于：所述建筑参数预警模块具体分析方式为：
将机器故障分为良好，故障，报废三个标准，接收机器故障指数数值，并与预设的机器故障指数阈值对比,判断机器的故障标准，将数据对接给BIM模型并发送至对应的操作人员；
接收用电安全指数数值，并与预设的用电安全指数阈值进行对比，若D>ΔD,则该机器存在安全隐患，将数据对接给BIM模型并发送至对应的操作人员；
接收机器温度安全指数数值，并与预设的机器温度安全指数阈值进行对比，若Z>ΔZ,则该机器温度过高，将数据对接给BIM模型并发送至对应的操作人员。
7.根据权利要求1所述的一种基于BIM模型的物联网设备管理的方法与系统，其特征在于：所述建筑参数评估模块的具体评估方式为：
将机器故障指数Q、机器用电安全指数D、机器温度安全指数Z代入公式，得出建筑安全评估系数θ：
其中λ为机器故障指数影响因子，γ为机器用电安全指数影响因子，β为机器温度安全指数影响因子，θ为建筑安全评估系数。
8.根据权利要求1所述的一种基于BIM模型的物联网设备管理的方法与系统，其特征在于：所述建筑安全评估分析模块的具体分析方式为：
将目标建筑物的建筑安全评估系数θ与预测的建筑安全评估系数Δθ进行对比，若θ>Δθ，表明目标建筑物有潜在安全隐患，匹配安全评估处理措施并发送至对应的操作人员，将数据对接给BIM模型进行展示，若没有匹配的处理措施则传输至建筑评估统计模块。
9.根据权利要求1所述的一种基于BIM模型的物联网设备管理的方法与系统，其特征在于：所述建筑评估统计模块的具体方式为：
接收并储存建筑安全评估分析模块的实时评估数据，将匹配不到处理措施的数据记录在BIM模型的服务器中，生成报告并发送给管理人员。
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