淺析BIM在消防設備管理中的應用

馬建龍

(同濟大學，上海 200092)

淺析BIM在消防設備管理中的應用

馬建龍

(同濟大學，上海 200092)

傳統方法中，建筑物中的消防設備運維信息主要來源于紙質的竣工資料，需要用到這些信息時，往往要從海量的紙質圖紙和文檔中去查找。如果能采用電子化手段有效地組織這些信息，使設計和施工階段的有效信息傳遞到運維期并輔助運維管理工作，那么建筑物的運維效率能得到很大的提升。本研究通過引入建筑信息模型和二維碼技術，開發基于BIM的消防設備智能管理系統，借助BIM模型庫和二維碼標識實現了消防設備的電子化集成交付以，并運用智能移動設備輔助建筑物運維期的維護維修管理，為保障所有設備系統的安全運行提供高效的手段和系統平臺支持。

消防設備;建筑信息模型;二維碼;移動設備

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.05.16

1 引言

消防設備是建筑物機電設備(Mechanical，Electrical and Plumbing，MEP)中的重要部分，是意外狀況下建筑物內人員生命財產安全的直接保障。因此，消防設備的維護管理是建筑物使用期日常維護工作的重要部分。

傳統的消防設備運維信息主要來源于紙質的竣工資料，在設備屬性查詢、故障設備定位以及對緊急事件的應急處理時，往往需要從海量紙質的圖紙和文檔中查找所需的信息，這一過程無疑是費時費力，效率低下。建筑信息模型(Building Information Modeling)技術通過3D數字化技術為運維管理提供虛擬模型，直觀形象地展示各個消防設備系統的空間布局和邏輯關系，并將其相關的所有工程信息電子化和集成化，對消防設備的運維管理起到非常重要的作用。其中BIM是以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，是對工程項目設施實體與功能特性的數字化表達。近十年來的研究和應用表明，對于支持傳統建筑業的技術改造、升級和創新具有巨大的應用潛質和經濟效益。

本研究基于設計和施工階段的建筑物空間信息，建立針對消防設備管理的消防設備全信息數據庫，用于信息的綜合存儲與管理。在此基礎上開發基于BIM的消防設備智能管理系統，借助二維碼技術作為信息標識手段，將建筑物內的消防設備進行空間定位并與BIM空間模型一一對應，并利用智能移動設備輔助消防設備的日常維護工作，建立一套完整的數字化智能系統。其目的是為了加強運營期消防設備的綜合信息化管理，為保障所有設備系統的安全運行提供高效的手段和技術支持。

2 相關研究

消防設備屬于工程項目MEP中的一部分，目前階段BIM技術在MEP工程中的應用大多集中在協同設計過程，在施工階段的應用較少。其中Korman等[1]提出基于MEP信息模型，開發協同設計平臺，實現沖突的自動分析和輔助決策，并結合相應的工作流程，提高協同設計效率。Leite等[2]在一個實際工程中應用NavisWorks進行MEP系統的自動碰撞檢測，通過自動檢測和手動檢測的結果對比指出，為檢測出所有沖突，用戶需要有針對性地建立詳細的模型并正確設置相關參數。Khanzode等[3]在一個保健中心項目中應用4D系統對設計方案進行碰撞檢測和可施工性分析，提出在施工階段應用MEP模型需明確建模需求和模型的詳細程度。Riley等[4]分析了MEP協同設計過程中，影響其成本的主要因素以及它們分別所引起的成本損失，輔助項目管理者分析MEP協同設計工作的成本效益比。

在運維階段的應用，Foms-Samso等[5]通過對125名物業管理者的調研表明一半以上的物業管理者認為在物業管理中應用BIM可節省信息查詢的時間，并且3D可視化對物業管理有用，但對現有流程的改變和較大的投資將在一定程度上阻礙BIM在物業管理中的應用。Yu等[6]通過分析設施管理的功能和涉及的主要構件，建立了物業管理數據模型FMC，與IFC類似，但在運維管理方面進行了很多擴展。EI-Ammari[7]研究了基于IFC的物業管理模型，通過IFC-XML實現在運維中共享設計和施工模型，并應用虛擬現實平臺為物業管理提供三維真實場景支持。Hassanain等[8]通過分析運維管理的過程模型和對象模型，對IFC2X進行擴展，建立了集成維護管理模型，可描述建筑設備及其功能需求、運行狀況等信息和運維管理的檢測、維修、替換等工作。

從上述研究內容可以看出，目前大多數研究和應用主要集中于如何從設計、施工階段的信息中提取設備管理階段使用的BIM模型及信息，而對于運維階段如何有效利用BIM模型信息的研究則很少，因此，在運維階段如何利用BIM技術輔助設備管理工作成為接下來的研究重點。

3 基于BIM的消防設備智能管理系統

3.1 系統架構

系統采用B/S架構，服務器端運行3D模型展示系統、MySQL數據庫，通過可配置方案提供服務； 設備管理員通過普通瀏覽器接入，以網頁形式訪問管理系統； 對于外業維護人員，提供了基于智能手機的輔助App，通過掃描二維碼訪問系統。

3.2 功能模塊

本系統由服務器端、瀏覽器端、移動App端及Unity3D輔助組件四部分組成，主要提供以下幾點功能：

1)設備信息管理：為運維人員查詢設備信息、修改設備狀態、追溯設備歷史等需求，提供方便快捷的查詢、編輯和分析工具以及列表和圖表等綜合報表功能，所有設備的查詢查看都提供3D可視化方案。

2)維護維修管理：為運維人員提供消防設備維護管理平臺，輔助設備檢修人員定期檢查設備狀況并及時上報系統，系統及時提醒維修人員需要維修的設備以及其定位信息，同時記錄設備維護的歷史紀錄。

3)公告系統：聯通B/S端機移動端，及時發布重要信息，加強維護人員溝通協作。

4)人員管理：對建筑物維護作業人員進行有效管理，明確其職責義務。

4 系統應用案例

西南交通大學犀浦校區新建綜合樓，占地面積21 000m2，總共9層，是犀浦校區近年新建的綜合辦公區，有校教務處、學生工作組等多個部門。建筑物內總共有消防設施150多處，由于是綜合辦公區，其消防安全工作極其重要，本系統以此建筑為試點進行布置實施，能全面發揮系統優勢。

4.1 系統基礎數據建立及信息標識

4.1.1 BIM模型及設備數據庫

本建筑為已有建筑，借助設計、施工階段的圖紙，利用Autodesk Revit軟件完成了建筑物BIM建模，建筑物幾何構件部分在本系統中不是重點，故而精度按照BIM建模要求，只做到了2級，即只保證建筑物主要構件尺寸準確，誤差在1cm內。而消防設備部分，則按3級要求進行建模，空間精度達到mm級。

完成BIM建模后，以FBX格式導出整個建筑物幾何模型，并導入到Unity3D中，利用自主開發的腳本系統將BIM模型轉換為可交互式的3D場景，并最終導出至B/S系統中。之后，借助本系統提供的設備管理功能，將各個消防設備的各項屬性錄入到數據庫中，為后續工作準備。

4.1.2 信息標識

本系統是通過二維碼作為標識，將實際消防設備和3D模型一一對應的，因此，基礎數據建立之后，需利用系統提供的功能生成各個設備對應的唯一標識二維碼，并將其貼在實際設備的表面，用于之后的設備查詢維護。

4.2 信息的利用

4.2.1 設備信息查詢、編輯

本系統通過二維碼將實際設備和設備信息建立對應關系，當運維人員需要查看設備信息時，只需利用智能移動設備中的App掃描設備表面的二維碼即可獲取當前設備的信息。同時，具有管理權限的人員，通過瀏覽器登陸系統接口，可查詢所有設備的信息，并及時進行修改編輯。

4.2.2 設備維護維修

運維階段的主要工作就是設施設備的日常維護，對于消防設備來說，即是設備的日常檢查以及問題設備的及時維修。在本系統中，首先是檢修人員利用智能移動設備中的App掃描消防設備，并按實反饋設備的當前狀況，系統記錄所有設備的狀況，并將需維修設備的信息作為通知發送到維修人員的App中，維修人員按照系統提示及時維修并將維修結果及時上報至系統。

4.2.3 設備可視化查詢及信息通告

本系統瀏覽器端是所有設備的信息錄入、管理以及維修公告發布和人員管理的集成端，為了提高設備管理的針對性和有效性，我們集成了3D可視化方案，使管理人員操作設備信息時，可及時在3D視口中看到整個建筑物及設備所處方位，并提供了必要的3D操作來保證其有效性。

設備的日常維護工作通常是訂立維護計劃并實施，本系統通過信息公告的方式來保證維護人員能夠及時獲取任務計劃，借助移動互聯網的優勢，可以在任何時間地點使維護人員與系統本身位于統一的計劃中。

5 總結

本系統綜合利用BIM技術、計算機輔助工程技術、虛擬現實技術、移動互聯網技術等，通過建立消防設備BIM模型庫，實現設備信息共享，同時作為建筑物使用期輔助工具，為運維人員提供了高效的運維手段，以保證所有消防設備的正常運行。

[1]Korman T M，Fischer M A，Tatum C B，Knowledge and reasoning for MEP coordination.Journal of Construction Engineering and Management， 2003, 129(6): 627-634.

[2]Lite F，Akcamete A，Akinci B，et al.Analysis of modeling effort and impact of different levels of detail in building information models.Automation in Constraction， 2011, 20(5): 601-609.

[3]Khanzode A，Ficher M，Reed D.Benefits and lessons learned of implementing Building Virtual Design and Construction(VDC)technologies for coordination of Mechanical，Electrical，and Plumbing(MEP)system on a large Healthcare project，Electronic Journal of Information Technology in Construction， 2008， 13： 324-342.

[4]Riley D R，Varadan P，James J S，el-al.Benefit-cost metrics for design coordination of mechanical，electrical and plumbing system in multistory buildings.Journal of Construction Engineering and Management， 2005, 131(8): 877-889.

[5]Foms-Samso F，Bogus S M，Migliaccio G C.Use of Building Information Modeling(BIM)in facilities management.Ottawa，Canada， 2011.

[6]Yu K，Froese T，Grobler F.A development framework for data models for computer-integrated facilities management.Automation in construction， 2000, 9(2): 145-167.

[7]EI-Ammari K H.Visualization，data sharing and interoperability issues in model-based facilities management system.Montreal，Canada， 2006.

[8]Hassanain M A，Froese T M，Vanier D J.Development of a maintenance management model based on IAI standards.Artificial Intelligence in Engineering， 2001, 15(2): 177-193.

Feasibility Study on BIM Technology in Fire Equipment Management

Ma Jianlong

(TongjiUniversity,Shanghai200092,China)

In the traditional method, the fire equipment operation and maintenance information of the building mainly comes from the completion data of the paper, that oftenwas searched from the mass of paper drawings and documents to find information you need.If do use electronic means to effectively organize the information, make usefulinformation of design and construction phase transfer to the operation period toassist operation and maintenance management, so the efficiency of operation and maintenance of buildings can be greatly improved.This study by introducing the building information model and QR code technology, developedan intelligent management system of fire protection equipment based on BIM, using the BIM model database and QR code identification realize the electronic fire equipment integrated delivery to mobile devices, and use intelligent mobile devices to assistmaintenance and management in operation period of building, provide efficient means and platform support system to ensure the safe operation of all equipment.

Fire Equipment; BIM; QRCode; Mobile Device

馬建龍(1990-)，男，碩士研究生。主要研究方向：鋼結構工程。

TU17;TU998.13

A

1674-7461(2016)05-0086-04