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基于BIM的城市综合管廓设施信息 管理研究

发布时间:2022-12-25 11:20
目录
摘要 I
Abstract II
目录 IV
1 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状 3
1.2.1综合管廊在国内外的建设概况 3
1.2.2城市综合管廊国内外研究现状 5
1.2.3BIM技术国内外研究现状 7
1.2.4国内外研究评述 9
1.3研究目的及意义 10
1.3.1研究目的 10
1.3.2研究意义 10
1.4研究内容 11
1.5研究方法和技术路线 12
1.5. 1研究方法 12
1.5. 2技术路线 12
2综合管廊设施管理概述 14
2.1 设施管理的定义和内容 14
2.1. 1 设施管理的定义 14
2.1.2 设施管理的内容 15
2.2综合管廊设施管理的定义和特点 16
2.2.1 综合管廊的特性 16
2.2.2综合管廊设施管理的定义 16
2.2. 3综合管廊设施信息管理的特点 17
2.3综合管廊设施信息管理现状 18
2.4 本章小结 20
3基于BIM的综合管廊设施信息管理优势分析 21
3.1 BIM 概述 21
3.1. 1 BIM 内涵 21
3.1. 2 BIM 特点 22
3.1.3BIM信息集成与存储 23
3.2基于BIM的综合管廊设施信息管理的优势 25
3.2. 1 基于FLM 理论分析 25
3.2.2基于价值管理理论分析 26
3.3 本章小结 28
4基于BIM的综合管廊设施信息管理系统设计 29
4.1 系统需求分析 29
4.1. 1 功能需求分析 29
4.1. 2 数据需求分析 30
4.2系统结构设计 33
4.2. 1 系统设计思路 33
4.2.2系统技术架构 35
4.2.3系统物理架构 36
4.2.4系统逻辑结构 37
4. 2. 5 系统工作流 38
4.3. 系统功能设计 39
4.4系统数据库构建和设计 42
4.4.1系统数据库构建 42
4.4.2数据库逻辑设计 43
4.5系统技术支持 47
4. 5. 1 Spring MVC 框架 47
4.5. 2. ODBC 数据接口 49
4.6 本章小结 50
5基于BIM的综合管廊设施信息管理系统实现 51
5.1 工程概况 51
5.2基于BIM的综合管廊设施信息管理系统数据库的构建 52
5.2.1 BIM数据库的构建 52
5.2. 2 SQL Server数据库的构建 56
5.3基于BIM的综合管廊设施管理系统功能实现 59
5.3. 1综合管廊设施信息系统登录 59
5.3.2入廊管线信息管理 60
5.3. 3 设备信息管理 63
5.3.4空间信息管理 68
5.3.5日常运维信息管理 71
5.3.6 管理方信息管理 74
5.4本章小结 77
6 结论与展望 79
6.1 结论 79
6.2 展望 80
参考文献 81
附录 84
致谢 98
1绪论
综合管廊是将多种地下管线(排水、电力、通信、天燃气等管线)集于一 体的市政设施⑴。在城市基础设施领域引入综合管廊可以有效提高城市地下空间 利用率,解决空中“蜘蛛网”、“马路拉链”、“城市内涝”等城市问题。作 为现代化智慧城市的重要组成部分及新型城市市政基础设施现代化的重要标 志,我国已经将综合管廊作为未来重点建设的领域。2013年以来,我国综合管 廊的建设逐渐提上日程。国务院、财政部、住建部等多个部门接连发布多项政 策文件,以规范和引导综合管廊的建设,具体政策文件汇总如表1.1所示⑵。在 我国政策推动和城市转型升级的双重驱动下,城市综合管廊的建设如火如荼。
表1.1综合管廊相关政策汇总
 
 
 
 
 
管廊试点城市的通知》
 
部门 年份 文件/会议 主要内容
2014 《关于开展中央财政支持地下综合 中央财政对满足要求的城市综合管廊
管廊试点工作的通知》 试点城市给予专项资金补助。
2016 《住房城乡建设事业“十三五”规 争取于2020年建成一批具有国际先进
划纲要》 水平的地下综合管廊,实现城市地面景
观的明显好转。
2018 关于征求行业标准《综合管廊运行 对有关综合管廊运行维护及安全技术
维护及安全技术标准(征求意见 标准的意见和建议进行征集。
稿)》
 
随着综合管廊建设经验的逐渐积累,综合管廊专业方面上的技术难题都已 经得到了很好的解决,而对建成后的综合管廊设施如何进行高效、全面的管理 还未引起高度重视。目前各专业市政管线入廊并投入运营的时间还比较短,但 全国各地均已出现因综合管廊内部环境过于潮湿导致的金属支架生锈甚至附属 设备损坏的现象,有些地区出现更为严重的其他情况。据业内相关统计,每年 因市政管线事故造成的直接经济损失就数以十亿,从2009年至2013期间,媒 体报道的市政管线安全事故就有75例,造成这些安全事故的主要原因包括:① 材料质量达不到国家标准;②施工过程中操作不当;③管廊内部管线连接处产 生的腐蚀、徐变和开裂等;④未对故障设备进行及时的维修处理⑶。从造成安全 事故的原因可以看出,有效的综合管廊设施管理对其安全运行也起着至关重要 的作用。综合管廊是一种狭长的地下隐蔽工程,其自身的特殊构造及作用使得 设施管理具有复杂性。对于已建成的综合管廊,单单依靠人工巡检管理模式已 经无法满足设施管理的要求,这种维护为主的被动管理模式也严重制约了综合 管廊的设施管理效率。
近年来,BIM技术被广泛应用于社会的众多行业领域中,该技术的深度应 用实现了建企项目的精细化、集约化管理。关于BIM技术相关政策文件也是相 继推出,住建部于2016年8月颁发了《2016〜2020年建筑业信息化发展纲要》, 并明确提出应将BIM、GIS等信息技术应用到综合管廊建设过程中,并借助这 些信息技术建立综合管廊集成管理系统,形成具有智能化、高效运营服务能力 的市政基础设施;2017年10月25日住建部在《建筑10项新技术》推广应用的
通知中,又将BIM技术列入其中。可以说,BIM技术与城市综合管廊信息化建 设己经密不可分。本文的重点是将BIM技术应用于综合管廊设施管理,建立基 于BIM的城市综合管廊设施信息管理系统,以改变综合管廊传统设施管理模式, 实现综合管廊设施信息的高度集成、提高设施管理效率,减少安全事故的发生。
1.2国内外研究现状
1.2.1综合管廊在国内外的建设概况
十九世纪30年代,法国巴黎政府决定在城市道路下进行大规模的建设地下 管网以解决排水不畅而导致的城市卫生问题,在进行大规模的地下管网规划建 设时,工程师们考虑到排水管的横截面积都比较大,创造性的将其他的市政管 线也纳入到地下规划中,这种创造性的举措使得他们建设的地下管网成为了世 界上最早意义上的综合管廊。在意识到综合管廊能给城市带来很多益处之后, 欧美各发达国家也纷纷开始兴建综合管廊⑷。1861年,英国在伦敦建设了第一 条属于自己的综合管廊,德国于1890年修建了一条长达455米的地下综合管廊。 20世纪以后,美国、日本等国家掀起了综合管廊建设的热潮。国土虽然辽阔但 城市却高度集中的美国和加拿大也非常重视综合管廊的建设,如美国的纽约将 大型的供水系统完全布置在了管廊内,实现供水系统的综合管理⑸。而日本更是 重视地下空间的开发利用,主要是因其国土面积狭小、人口密度大进而导致的 城市用地紧张。日本最早的综合管廊是在1926年开始建设的,当时为了方便推 广将综合管廊改称为“共同沟”,于1963年颁发了《综合管廊实施法》,明确 规定了综合管廊是城市道路附属设施,成为世界上第一个在该领域立法的国家 ⑹。值得一提的是东京临海地下综合管廊,该项目容纳了 9种专业市政管线,并 将这些管线科学、合理地分布在廊内,对地下空间进行了有效利用,是目前世 界上规模最大的管廊项目之一⑺。国外部分著名综合管廊容纳管线类型以及断面 形式如表1.2所示。
表1.2国外部分综合管廊建设概况
时间 管廊名称 入廊管线类别 截面形式及标准断面尺寸
1861 英国伦敦市盖特威 给水、燃气、电力、通信 半圆拱形,宽2.7m,高
克综合管廊 2.3m
1923 日本东京后火车站至昭 通信、电力、给水 矩形,宽4.0m,高2.6m
和街综合管廊
1940 瑞典斯德哥尔摩市综合 电力、电信、上水、下水、 圆形,直径8m
管廊 中水、暖气
1956 日本东京市福冈千代综 给水、电力、通信、下水 矩形,宽6.45m,高4.95m
合管廊
1997 日本东京市青山地下综 给水、排水、电力、通信、 圆形,外径5.07m,内径
合管廊 供暖、蒸汽 4.77m
2004 新加坡滨海湾综合管廊 垃圾回收、通信、给水 矩形,宽18m,高7m
与国外综合管廊建设情况相比,我国城市综合管廊建设起步较晚,最开始 只是在大型公共空间设置一些管线走廊或者电缆沟,天安门广场敷设的综合管 廊是我国开展最早的一条,长达1076米。此后,也有部分城市开始兴建综合管 廊,但这些都是比较早期的综合管廊,其结构比较简单,算是综合管廊的雏形⑹。 而1994年,上海浦东新区综合管廊的建设成为国内第一条规模较大、距离较长、 设备较完备的管廊,并配套了较为齐全的安全设施和中央计算机管理系统⑼。 近几年,随着综合管廊政策的相继发布,各地区掀起了综合管廊建设的热潮。 从2015年的包头、沈阳、哈尔滨等10个第一批综合管廊试点城市的入选到2016 年的郑州、广州、石家庄等15个第二批试点城市的入选,可以看岀,综合管廊 的建设在政策层面的推进和支持下全面展开,其中第一批各试点城市综合管廊 规划长度如图1.1所示。在成都举行的2017国际隧道及地下工程高峰论坛中, 英国皇家工程院院士马汀•奈茨谈到综合管廊在中国的应用时说:“中国虽然还 处于初步发展阶段,但已经有全方位的规划,十年之后,中国可能成为地下管 廊大国,届时,它将向世界介绍自己的经验。国家正积极展开管廊的探索建设 工作,以期带动城市发展,焕发城市新活力。所以,对于综合管廊的相关研究 也应重视起来。
 
 
1.2.2城市综合管廊国内外研究现状
(1)国外研究现状
国外学者对于综合管廊的研究主要体现在规划设计、可持续发展及监控系 统设计等方面,主要成果如下:
Hunt (2014)等人的研究得出了从全生命周期的角度来看,相比传统市政 管道,在城市规划过程中采用城市地下综合管廊是更加经济、更加持续的选择,
该研究将运维成本纳入经济评价体系中,将两种方式的经济性进行对比,最后 了该观点Z。
 
Canto-Perello等人(2016)主要分析了影响综合管廊规划的内外部影响因素, 并采用SWOT分析法和AHP分析法对这些影响因素进行综合对比分析,并计算 出各影响因素在规划决策阶段所占的比重[12]。
Kang Jin A (2011)等人提岀通过安装监控设备和处理闭路电视(Closed Circuit Television, CCTV)图像,对综合管廊进行实时监控,以应对综合管廊管 理过程中的突发状况[⑶。
AliS (2015)主要研究了将物联网技术(IOT)应用到综合管廊,采用现场 温度、湿度等现场传感器对综合管廊内的环境以及入廊管线数据进行采集和获 取,在一定程度上实现了综合管廊设施信息化的管理Ml。
Nakano (2011)等人主要是对综合管廊的监控系统进行了研究,并结合光 纤传感器自身的优点(测量距离长,不需要额外的电力支持等),适合用于城 市综合管廊的远距离监控,提出了在综合管廊中应该使用光纤传感器和监视摄 像头构成的结构化监控系统2】。
(2)国内研究现状
通过查阅国内大量有关综合管廊的文献,并对这些资料进行深入研究,发 现目前国内学者对于综合管廊的研究主要体现在两方面:一方面是针对综合管 廊规划设计阶段的研究;另一方面是综合管廊的推广策略和后期运维模式的研 究。
刘云龙(2017)等人在综述了国内外综合管廊的发展现状的基础上,分析 了综合管廊的特点,并提出了综合管廊在设计及规划上的要点,同时针对附属 设施设计也做了深入研究[⑹。
张女青,张欣慧(2017)研究了从政府管理决策视角下,综合分析了影响综 合选线的因素,总结出了四个因素,分别是:计划性、利用率、管廊成本、管 廊效益,并在这四个影响因素的基础上建立了层次结构模型,确定了相关因素 的权重,同时也对各因素指标进行了评估"I。
王蕾、李锐(2017)通过分析影响综合管廊路径规划的主要因素,基于脆 弱性视角提出了地质脆弱性与脆弱路段的概念,阐述二者与综合管廊建设之间 的密切联系。并基于脆弱性视角分别建立多约束单目标规划模型和多约束多目 标规划模型,采用不同算法求解,形成多种具体的路径方案[国。
李长飞、李顺龙(2017)根据济南市工业北路综合管廊建设工程实例,参 考国家颁发的一系列综合管廊标准、规范,进行了较为系统的设计计算"I。
蒲贵兵(2016)等人对重庆市的新区综合管廊设计、施工及运营等各个阶 段进行了分析,针对该市的情况,总结了综合管廊存在的问题,并从宏观层面 提出了相关建议,如国家应出台相关政策以加强和规范综合管廊的建设,同时 应该岀台相关配套政策以确保综合管廊的后期运营,并应合理制定入廊管线种 类相关规定㈤]。
于笑飞(2013)针对己建青岛高新区综合管廊存在的维护和运营管理等问 题,从综合管廊的建设及投融资,维护管理工作体制机制等多个角度进行分析, 并总结了该区存在实际管理经验不足、缺乏专业人才等问题,同时也提岀了相 应的对策0]。
和晓丹(2017)构建了我国城市综合管廊PPP项目运维管理的评价指标体 系,该体系一级指标主要包括五个方面,包括:管理组织、管理制度、运营收 费及法律环境,并采用了层次分析法(AHP)识别了综合管廊运维管理的关键 指标,并对这些关键指标深入分析©I。
钱诚、付光辉(2016)从综合管廊的可持续发展的角度出发,剖析了我国 岀台的关于综合管廊相关的政策文件及技术的应用情况,总结了影响国内推广 综合管廊的制约因素,并通过建立模型详细对这些影响因素之间的关系进行分 析,并找出关键因素,提出相应的建设性意见,该研究为我国综合管廊的推广 推广提供了新思路[羽。
此外,近几年国家层面也出台了许多有关综合管廊的政策、规范等文件, 从法律层面上确保城市综合管廊建设工作的有序进行。其中2015年《城市综合 管廊工程技术规范》(GB50838—2015)的发布对综合管廊建设的规划,主体结 构、各专业入廊管线的设计及后期设施维护等方面进行了详细的规定,再次对 我国城市综合管廊的全面发展起到促进作用。
1.2.3 BIM技术国内外研究现状
结合本文主题,该部分着重阐述BIM技术在设施管理中的研究现状。
(1)国外研究现状
Becerik-Gerber (2012)等人先是通过网络调查和面对面访谈这两种方式评 估了 BIM应用到设施管理的可能领域及应用地位,然后,对基于BIM的设施管 理系统的数据需求进行分析并将这些数据分类,该研究为后续的进一步研究打 下了良好的基础a】。
Akcamete (2010)等人通过研究发现,设施运营阶段产生的费用远远大于 设计、施工等阶段,且设施运维阶段产生的费用占其生命周期总成本的60%以 上,他们认为BIM技术在设施管理的作用并不局限于设计、施工阶段的集成, 更重要的是要将集成信息作为设施管理的基础数据源,并根据BIM自身的特点 对设备的可视化管理和空间关系进行分析,该研究论证了 BIM技术在设备管理 方面应用的潜力©1。
Bourdeau (2012)等人利用BIM技术,为新建和既有建筑开发了一种创新 的能源管理系统。该系统能够预测能源需求,同时能够通过用户行为的改善来 降低能源的使用量,从而提高能源的使用效率[26】。
Deng(2016)等人基于实例的方法生成了 IFC和City GML之间的映射关系, 实现了 BIM和GIS这两个领域之间不同细节层次(Level of Detail)之间的信息 转换,这两种技术之间的信息转换进一步促进了信息的集成和综合利用0]。
Liu和Issa (2012)开发了一种BIM软件的附加工具,这个工具可以在项目 设计阶段就能预测设施运营维护阶段可能出现的问题。另外,他们为了更方便 检查和定位建筑管线信息,将BIM和GIS (地理信息系统)进行集成,实现了 建筑管线设施管理过程的可视化%]。
(2)国内研究现状
胡振中(2013)等人将BIM技术与二维码技术进行结合,开发了设备管理 系统,该系统实现了设备的维护维修、设备识别和应急管理的功能[29】。
王廷魁和张睿奕(2013)将BIM技术应用到建筑设备管理,认为BIM模型 作为设备可视化的工具,能够对更复杂管线信息的全面有效的管理,实现设备 管理的信息化程度,提高管理效率卩°】。
过俊和张颖(2013)研究了将BIM技术应用到建筑设施管理的日常管理模 块,并开发了基于BIM的建筑设备运维管理系统,实现了设备基本信息查询及 保修维护等的日常管理功能,该研究初步探索了 BIM技术在建筑设备运维阶段 的应用卩1]。
张建平、郭杰(2008)等人在IFC标准的基础上,开发了建筑设备集成的 智能物业管理系统,该系统综合运用了 IFC标准与BIM标准,实现了建筑物业 管理阶段对设计、施工阶段信息的集成与继承,在一定程度上实现了项目信息 的交换和共享[辺。
余文婷和李希胜(2016)综合应用了 BIM技术和数据库管理技术,开发了 基于BIM的建筑设施管理系统,实现了 BIM信息数据向数据库管理系统的流转, 该研究在一定程度上提高了 了建筑设施管理效率⑴】。
BIM技术应用于城市综合管廊的主要研究成果:
郑思龙(2017)研究了 BIM技术应用到综合管廊工程设计的必要性及可行 性,并根据BIM技术的特点及技术落地的客观要求,构建了 BIM协同设计模式 框架体系厲]。
李飞(2017)通过理论分析应用BIM技术能够解决综合管廊建设过程中的 存在的工程质量、进度、成本中一些难以使用传统方式进行有效控制的难题, 并通过实际案例证实了 BIM技术确实能够解决综合管廊建设过程存在的一些问 题,在一些常规手段难以解决的地方大放异彩3】。
陈萌(2017)探讨了 BIM和GIS这两种信息技术融合应用的具体情况,并 阐述了这两者深入应用到综合管廊的难点,为以后同类研究提供参考卩叭
郑立宁(2016)提出了将云技术应用到综合管廊信息管理的思路,构建了 基于云计算技术的综合管廊运营管理系统框架,并对系统需求及系统实现进行 了理论上的分析卩I
曹茂春、张东霞(2016)提出了智慧综合管廊信息化的两种建设方案…工 业控制和基于管道信息化,并在这两种思路的基础上,提出综合管廊信息化建 设的目标,构建了综合管廊信息化的总体架构,阐述了智慧化管廊建设包括的 主要内容,同时也分析了 BIM和GIS技术相结合在综合管廊的应用前景與]。
1.2.4国内外研究评述
国外学者对城市综合管廊的研究侧重综合管廊的整体规划及综合管廊的建 设对环境社会的影响,可持续性是他们关注的重点;国内学者对综合管廊的研 究则主要体现在设计和施工阶段。
BIM技术在设施管理的应用方面,国外学者的研究内容比较广泛,既有基 于BIM平台的设施管理信息化的研究,也有关于BIM技术与其他系统之间集成 的研究;基于BIM的综合管廊的应用方面,国内学者的研究主要集中在设计、 施工阶段,也有少数学者提岀了综合管廊智能信息化建设的理论框架。
从上述分析可以看出,综合管廊是城市市政基础设施未来发展的重要方向, 学界对它的研究大多还停留在规划、设计及建设环节,而成本消耗最大,持续 时间最长的综合管廊运营维护阶段的研究则相对较少。综合管廊设施管理正是 处于全生命周期最长的阶段…维护阶段,更需要利用信息化技术进行高效管理。 同时BIM的研究也是以房建中的应用为主,在市政工程尤其是综合管廊的应用 研究也只是停留在在规划、设计和施工阶段。经过对上述相关研究的深入分析 可以发现,BIM应用于综合管廊设施管理的研究相对缺乏,需要做进一步研究。
1.3研究目的及意义
1.3.1研究目的
本研究的目的并不是为了设计和开发一个完善的、供业主或综合管廊运营 管理方直接使用的商业运行维护管理软件,而是提出了一个基于BIM技术的综 合管廊设施信息管理集成的思路。目前综合管廊设施信息管理主要以维护为主 的被动式管理模式,这种管理方式存在滞后性,无法实现综合管廊设施维护的 及时性和完好性,影响设施设备维护保养质量。综合管廊的构造具有隐蔽性, 致使综合管廊设施管理过程中具有复杂性及发生灾害时的连锁性等特点,同时 也增加了综合管廊设施管理的难度。综合管廊是服务于整个城市运行的“生命 线”,在设施管理过程中,一旦处理不当,都有可能导致严重甚至是灾难性的 后果。因此,及时采集综合管廊内温度、湿度等环境相关参数信息,实时掌握 综合廊内设施的运行状态也是保证综合管廊正常运行的关键。本文旨在综合应 用BIM技术和数据库技术,整合分析综合管廊设施信息,开发基于BIM的综合 管廊设施信息管理系统,实现入廊管线信息管理、附属设施信息管理、空间信 息管理、日常运维信息管理和管理方信息管理五个功能模块,为综合管廊设施 信息有效管理提供借鉴和指导。
1.3.2研究意义
1.3.2.1 理论意义
(1)提出一种可行的综合管廊设施信息管理的思路,从理论上实现了综合 管廊设施全过程的信息集成与共享,为提高综合管廊设施信息管理水平和管理 效率的研究提供参考。
(2)分析BIM应用于综合管廊设施信息管理的优势,扩大了 BIM理念。 将BIM技术扩展到城市综合管廊的设施管理领域,进一步发挥了 BIM技术的应 用价值。
(3)BIM技术与数据库管理系统的集成研究,可为以后BIM技术与其他 多种系统的进一步集成研究做铺垫。
1.3.2. 2 实践意义
(1)相较于房屋建筑项目,综合管廊项目地下隐蔽工程较多,涉及的设备 和管线也更加复杂,通过BIM提供的可视化操作及展示平台,可以快速定位故 障设备,分析故障设备相关参数,并做出有针对性的维修方案,大大节省了设 施管理人员查找信息的时间。
(2)本系统通过WEB的方式提供人机交互的界面,便于用户在局域网内 随时通过网络登录系统平台访问数据库,实现了系统信息的查询、更新、删除 等功能操作,在一定程度上提高了综合管廊设施信息管理效率。
1.4研究内容
本文共分为六章,各章的主要研究内容如下:
第1章:绪论。首先分析了综合管廊国内外建设概况、综合管廊国内外研 究现状及BIM技术在相关领域的应用情况,在此基础上,引出本文的研究思路 和研究意义,并对文章的研究方法和技术路线进行梳理。
第2章:综合管廊设施管理概述。本章主要依据设施管理的内涵,并结合 综合管廊自身的特性,确定了综合管廊设施管理的定义及其信息管理的特点, 在此基础上详细分析了综合管廊设施信息管理的现状。
第3章:基于BIM的综合管廊设施信息管理优势分析。本章首先阐述了 BIM 的内涵和特点,提出了实现基于BIM的综合管廊设施信息集成和数据存储平台 的关键要素;其次,从FLM理论和价值管理理论的角度,对BIM应用于综合管 廊设施管理进行优势分析。
第4章:基于BIM的综合管廊设施信息管理系统设计。本章首先对系统功 能需求进行分析,在确定系统要实现的功能之后,倒推出系统所需要的数据, 并对需求的数据和获取方式分别进行分类和分析;其次,以需求分析的成果作 为目标对系统进行了结构设计、功能设计及数据库设计。其中功能模块主要包 括入廊管线信息管理、设备信息管理、空间信息管理、日常运维信息管理和管 理方信息管理。此外,详细介绍了实现系统功能的SpringMVC及ODBC接口的 技术原理。
第5章:基于BIM的综合管廊设施信息管理系统实现。在IntelliJ IDEA平 台下,开发建立基于BIM的综合管廊设施信息管理系统,对系统功能实现过程 采用Java语言编程,使用户能够以WEB的方式在局域网内随时通过网络登录 系统平台访问数据库,并结合实际案例,对系统进行测试,验证了该系统的可 行性。
第6章:结论与展望。总结全文的主要结论,并根据本文的不足对后续研 究进行展望。
1.5研究方法和技术路线
1.5.1研究方法
本文主要采用的研究方法归纳如下:
(1)文献研究法
搜集国内外综合管廊和BIM技术的相关文献进行深入研究并加以总结,以 理清论文思路并确定论文的理论框架和具体研究内容。
(2)定性分析法
根据目前综合管廊设施信息管理存在的问题,从FLM理论和价值管理理论 的角度出发,定性分析BIM技术应用于综合管廊设施信息管理的优势,进一步 证明了 BIM技术应用于综合管廊设施信息管理这一思路合理性。
(3)案例研究法
通过实际案例的模拟,验证基于BIM的综合管廊设施信息管理系统的可行 性。
1.5.2技术路线
本研究的技术路线如图1.2所示:
 
 
图1.2技术路线图
2综合管廊设施管理概述
2.1设施管理的定义和内容
2.1.1设施管理的定义
设施管理(Facility Management,简称FM)是一门交叉学科,它综合了建 筑科学、管理科学、行为科学和工程技术的基本原理。自上世纪八十年代以来, 各个国家渐渐认识到了设施管理对组织的重要性,纷纷建立起了专业的设施管 理机构,如美国的IFMA,英国的BIFM等。目前设施管理正在全球快速发展, 但对于它的术语和解释,不同机构和个人都有不同的认识,至今对这个概念还 没有形成统一的定论。下面总结几个主流协会对设施管理的认识,详见表2.1。
表2.1设施管理定义
协会 定义
国际设施管理协会(IFMA) [39】
英国设施管理协会(BIFM) [40]
澳大利亚设施管理协会(FMAA)
[41]
德国设施管理协会(GEFMA) [42】
香港设施管理学会(HKIFM) [43] 设施管理是一门包含多种学科的专业,它通过人员、 空间、过程和技术的集成来确保建成的建筑环境功能 的实现。
设施管理是对组织中约定的服务进行维护和发展的 过程的集成,能够促进组织的基本活动的效益。 设施管理是一种商业实践,它通过优化人、资产和工 作环境来实现企业的商业目标。
设施管理是利用设施来满足人们工作的基本需求、支 持核心组织流程、并提高资本回报率的管理学科。
设施管理是一个机构,将其人力、运作及资产整合以 达到预期战略性目标的过程从而提升企业的竞争能 力。
根据上表可以看出,虽然不同的主流协会站在不同的角度给设施管理做出 了不同的解释,但体现的思路都是一致的。设施管理的核心即以设备及其组成 的整个系统作为研究对象,运用各种技术、经济和组织措施,对整个设备的全
寿命期进行全面、全过程的高效管理,它的目的在于充分发挥设备功能的同时, 实现最佳的设备投资效果屮]。
2.1.2设施管理的内容
虽然设施管理的发展至今已有几十年,但因其涉及的内容非常广泛,目前 各个国家对于设施管理内容的划分尚未统一。
国际设施管理协会(IFMA)提出设施管理的内容主要包括八个方面:不动 产、规划、预算、空间管理、室内规划、建筑工程服务与建筑物的维护和运作。 威尔逊将这八方面的内容减少了三个方面,他将设施管理内容划分为从不动产、 长期规划、建筑项目、建筑物管理和办公室维护五个方面。其他学者也从不同 的角度对设施管理的内容进行划分。其中比较典型的是Quah提出的设施管理内
 
 
 
图2.1 Quah界定的设施管理内容
2.2综合管廊设施管理的定义和特点
2.2. 1综合管廊的特性
相较于房屋建筑项目,综合管廊属于狭长的地下构筑物,地下隐蔽工程较 多,涉及的设备和管线也更加复杂,具有自身的特性QI。
(1) 隐蔽性。综合管廊通常布置在城市主干道路下方,属于隐蔽工程。在 城市规划过程中,可能会将电力、通信及燃气等多种管线统一容纳到综合管廊 内,而这些管线置于廊内具有一定的危险性,且综合管廊一般埋深都比较浅, 一旦发生燃气泄漏、爆炸等事故,将对周围居民和地上建筑物造成严重的伤害。
(2) 复杂性。综合管廊容纳的管线多则能达十几种,涉及的专业也非常复 杂,如自来水、电力、热力、天然气等专业管线,且每一类专业管线在施工和 管理方面都有自身的特点和管理方式。配套附属设施(如通风、排水、消防及 监控等)的敷设更是增加了综合管廊的复杂性。综合管廊容纳管线及附属设施 的多样性也决定了其建设和维护管理过程的复杂性。
(3) 连锁性。综合管廊内敷设的管线是服务于城市运行的“生命线”,它 的运行状态关系着城市供水、供电、燃气、热力、通信等生活必需品的供给状 况,一旦运维管理过程中处理不当,都可能会发生严重甚至是灾难性的后果, 而且发生灾害的危险源通常是不确定的。如管廊内电力管线的引起的火灾,会 造成其他管线的损坏,甚者会引起燃气爆炸,进而影响城市居民的正常生活; 综合管廊内的环境(温度、湿度、含氧量等)参数不达标也会直接或间接地对 综合管廊入廊管线及设施造成损害。这种灾害的连锁性也会给事故之后的救援 和处理带来非常大的困难。
综合管廊自身的这些特性,大大增加了设施管理的难度。因此,在进行综 合管廊设施管理过程中,不能将其完全等同于建筑设施管理,而应根据这些特 性对综合管廊进行针对性的管理。
2.2.2综合管廊设施管理的定义
综合管廊是集多种市政管线于一体的地下构筑物,其设施主要包括主体结 构、各专业入廊管线及附属设施。其中主体结构主要包括:构成综合管廊的梁、 板、柱等;各专业入廊管线包括:给水管线、热力管线、电力管线、通信管线 及中水管线等;附属设施主要是指为保证综合管廊的正常运行设置的专业配套 设施,如通风系统、排水系统、监控系统、消防系统及监控系统等。
对于综合管廊设施管理的定义目前还没有明确的解释,在此本文依据设施 管理的内涵,并结合综合管廊自身的特性为综合管廊设施管理做如下解释:综 合管廊运营单位及入廊管线单位依据设施管理需求,通过人员、空间、过程和 技术的集成实现管廊环境功能的实现,在发挥设备功能的同时,达到设备的最 佳投资效果。从设施全生命周期的角度来看,综合管廊设施管理应该在其规划、 设计阶段就将未来设施管理的多方面需求考虑在内,实现全过程、全方位的管 理。
2.2. 3综合管廊设施信息管理的特点
综合管廊自身的特性也决定了其管理过程中信息的复杂性。综合管廊设施 信息除了涵盖本阶段的产生的信息,还包含项目全寿命周期其他各阶段的信息, 如施工阶段设备安装信息、合同管理信息,竣工阶段的验收资料等。结合综合 管廊建设项目自身的特点,可总结综合管廊设施管理过程中设施信息主要以下 四个特点跑:
(1)信息数量庞大
综合管廊设施管理涉及的信息包括本阶段产生的信息及项目全生命周期其 他各阶段产生的信息,信息量相当庞大。据相关统计,随着项目的不断开展, 建设项目的信息是急剧增加的,一个大型建设项目在实施过程中,产生的文档 如果用纸张表现的话,可达几十吨。庞大的数据信息也导致信息类型、存储格 式的不一致等问题,难以实现信息集成与共享。
(2)信息类型复杂,不利存储和获取
综合管廊设施信息按照不同的方式可以划分不同的类型。按照建设阶段划 分,设施信息主要包括决策阶段设施信息、设计阶段设施信息、施工阶段设施 信息、运维阶设施段信息,且由于各参与都是将信息储存到自身的管理系统中, 系统之间往往是不兼容的,信息格式也不同;若按照存储形式划分,设施信息 主要包括两类:一类是结构化信息,能够用数据或统一的结构加以表示,主要 是存储在数据库中便于进行管理,如构件尺寸、投资、进度、质量等规则数据; 另一类是非结构化信息,主要是指工程上的文档、图片、各种合同、施工录像 等,而通常情况下,综合管廊项目建设过程中大部分信息属于非结构化的,结 构化的信息是占少数的。
(3) 信息源多,存储分散
综合管廊项目建设过程中,施工单位及各专业管线单位等都会参与其中, 信息来源很多,且各参与方都会将参与过程中产生的信息储存到各自的信息系 统中,进而使得信息存储极度分散。同时由于各参与方存储信息时使用的软件 不同,致使信息之间不能进行有效传递,无法实现信息的共享。
(4) 信息的动态性
从项目全生命周期的角度来看,运维阶段所持续的时间是整个生命周期中 最长的,而综合管廊设施管理也主要集中在该阶段。综合管廊设施信息管理主 要是针对设备或与设备相关的设施进行维修、预防性维护,期间会产生很多与 设施相关的信息,且设施在不同的时间点,产生的信息也不同。设施信息的这 种动态性,有助于分析设施的运行状态,进而做出决策。信息的动态性对有效 的设施管理非常关键,正是这种动态性大大增加了综合管廊设施管理的难度。
2.3综合管廊设施信息管理现状
目前综合管廊设施信息管理主要有两种方式:人工信息管理模式和利用软 件管理系统的信息管理模式Hl人工信息管理模式是一种通用的管理模式,主 要依靠人工对综合管廊信息进行输入、修改、添加、更新等操作来实现管廊设 施信息的管理;软件管理系统的设施信息管理是人工信息管理模式的上升,如 目前的综合管廊监控报警系统。该系统主要监测管廊内有害气体、空气含氧量、 温度、湿度等环境参数,并能够在紧急情况对各系统进行控制,但是此种管理 仍然是以维护为主的被动管理模式,工作效率较低。尤其是当综合管廊内发生 设备故障时,仍然需要查找分析图纸、翻阅设备参数信息,并要综合考虑上下 游相关设备的联系,最后要结合相关经验才能在现场尝试解决设备故障问题。 这种依赖专业管理软件的管理模式,只能实现管廊运维这一阶段的信息管理, 不能集成综合管廊规划、设计、施工等其他阶段的前期信息,而这些前期信息 又是实现综合管廊设施信息全面管理的基础和前提。目前国内综合管廊设施信 息管理过程中存在的问题主要体现在以下三个方面:
(1)信息缺失严重
传统的综合管廊设施信息仍通过纸质文档进行信息存储,这些信息大多由 综合管廊设计方、施工方等各参与方提供,且各阶段之间是分离的,信息也处 于分散状态,当上一阶段的信息传递到下一阶段时,由于各种原因会导致信息 在传递过程中发生信息丢失或错误。例如,综合管廊项目实施过程中,图纸设 计经过多次修改和调整后形成的最终设计蓝图递交给施工单位,施工阶段产生 的信息文件也一并交给运维管理人员,最后管廊运维管理人员将设计、施工阶 段产生的大量信息手工输入至专业的管廊运维管理软件中,期间信息传递和沟 通的环节较多,会不可避免的产生信息遗漏和缺失。
虽然现阶段电子文档或计算机应用软件的出现可以解决部分纸质文件信息 存储带来的缺陷,但由于不同软件的数据储存格式不一致,管廊信息在各个阶 段进行传递时因信息兼容性问题,也会产生大量信息的缺失。而综合管廊设施 信息管理主要处于项目运维阶段,是项目的最后环节,信息缺失最为严重,这 也给综合管廊设施信息的有效管理带来了巨大困难。
(2)信息不能有效共享
综合管廊建设是多专业参与的综合性工程活动,项目实施过程中各阶段参 与方较多,且各参与方在进行项目管理过程中都服务于本阶段的管理目标。项 目管理过程中各参与方采用的应用软件来自不同的软件商,不同的软件在开发 时遵循不同的模型数据标准,给数据储存与管理带来一定的障碍,致使管廊各 阶段信息无法进行共享和交互,造成“信息孤岛”的局面。综合管廊设施信息 管理过程中不仅需要设计图纸信息,还需要各种变更信息、现场签证、竣工图 纸信息,也需要生产商提供入廊管线、附属设施等相关信息。由于各个阶段的 管廊项目管理目标不同,各参与方信息所需的类型也不相同,所以很难对信息 进行整合,而“信息孤岛”导致管廊信息无法在运维阶段继承,从而增加大了 管廊设施信息管理难度。
(3)信息管理成本高
综合管廊项目实施过程中各参与方使用的应用软件数据存储格式不一致、 信息传递环节较多造成的信息传递不流畅、信息丢失等问题导致信息集成度低, 进而增加了管廊设施信息管理成本。理论上,管廊设施运维人员应在项目前期 就参与其中,设计、施工等阶段均应服务于管廊设施管理,各阶段产生的信息 也应该满足管廊设施运维的需求。而在实际操作中,管廊项目各参与方都服务 于本阶段的项目管理目标,缺乏有效沟通,无法保证设施信息的完备性,致使 设施管理人员在对综合管廊进行维护时无法及时得到所需要的数据,影响设施 信息管理效率,信息管理成本也大幅度增加。
通过上述综合管廊设施信息管理现状可以看出,目前我国综合管廊设施管 理没有统一的信息集成平台,信息化程度较低。综合管廊管理理念仍停留在面 向对象的传统物业管理方式上,设施管理人员主要依靠大量的表单或表格,进 行维护管理,维修的信息通常只是作为结果搁置,这种以维护为主的“被动” 式管理模式己经无法满足综合管廊设施管理的要求。而BIM技术作为实现项目 信息化管理不可或缺的信息技术支撑,其深度应用呈现的集成化、多阶段化、 协同化等特点,为项目各参与方提供了一个信息共享平台。基于BIM的综合设 施管理可以充分利用项目各阶段的数据和资料,并对设施相关信息进行整合, 能够避免传统设施管理模式存在的信息流失、“信息孤岛”和信息无法集成等 问题,实现建筑项目全生命周期内的信息共享、协同工作的目标,加快设施管 理信息化的进程。
2.4 本章小结
本章首先对设施管理的定义和内容进行了阐述;其次,对综合管廊的特性 进行分析,主要包括隐蔽性、复杂性及连锁性。在此基础上结合设施管理内涵, 明确了综合管廊设施管理的定义及信息管理的特点;最后,对目前综合管廊设 施信息管理的现状进行分析,发现其中存在信息缺失严重、信息无法集成及信 息管理成本高等问题,并提出将BIM技术应用于综合管廊设施信息管理的思路。 本章问题及观点的提出为下文基于BIM技术的综合管廊设施信息管理的优势分 析做铺垫。
3基于BIM的综合管廊设施信息管理优势分析
3.1 BIM概述
3.1. 1 BIM 内涵
BIM (Buiding Information Modeling)是建筑信息化的统称。作为一种先进 的理念,它集成了建设项目前期规划、设计、施工等全寿命周期的信息,为建 筑信息提供了基本承载框架。BIM高度集成的信息模型能够为项目各参与方提 供各种3D视图及精确的数字信息,有利于整个建设项目的运营流程。
BIM的最初构想是由乔治亚理工大学的查克伊士曼博士(Chuck Eastman, Ph.D)提岀的。他在研究“建筑描述系统”这个课题时提出了 “基于计算机的 建筑描述”的理念,以实现建设工程的可视化和量化分析,提高建设效率o Chuck Eastman, Ph.D也因此被称为“BIM之父” [48]O
虽然BIM技术被广泛应用于各行各业,但是对于它的概念至今并没有一个 统一的定义,下面给出目前比较认可的两种定义。美国国家BIM标准(The National Building Information Modeling Standards Committee)对 BIM 的定义如下:
BIM是一种信息模型,集成了项目的全生命周期的信息,实现了设施(建 设项目)和功能属性的数字化表达,支持各参与方在BIM平台进行信息的插入、 提取及更新等操作以支持和反应出项目各参与方的职责[49]。
国际标准组织设施信息委员会(Facilities Information Council)对BIM的定义 为:BIM是在开放的工业标准下,对项目的物理特性和功能特性以及项目全寿 命周期中的各种信息的集成表现,为决策提供依据,从而更好地实现项目的价 值叫
从上述定义中,可以看岀BIM是一种贯穿项目全生命周期的思想,这正是 BIM的价值点所在,也注定了 BIM是一种过程管理。BIM作为过程,目前在项 目各个阶段的应用如表3.1所示。
表3.1 BIM技术在项目各阶段的应用
规划阶段 设计阶段 施工阶段 运营阶段
现状建模
成本预算
阶段规划 规划文本编制 场地分析 设计方案论证
设计建模
能耗分析
结构分析
LEED分析
规范验证 3D协调
数字化加工 施工系统设计 三维控制和规划 空间管理
资产管理
灾害管理
维护管理
建筑系统分析
 
3.1.2 BIM 特点
BIM主要有以下几个特征:可视化、协同性、一致性和关联性。
(1)可视化
可视化是BIM的一个重要特征。可视化能够使得BIM模型中的构件之间形 成互动性和反馈性的可视。在建设项目设计阶段,可视化实现了 BIM模型以三 维立体的形式描述建筑物,同时能够在可视化的状态下查询、定义项目中的构 件及设备;在施工阶段,可视化能够实现项目各参与方在同一个可视化平台下 对项目建设管理过程中出现的问题进行及时的沟通、讨论和决策;在运维阶段, 运维管理人员可以根据竣工三维模型的可视化快速定位故障设备,提高设施管 理效率。BIM的可视化在项目的全生命周期管理过程起到了很关键的作用。
(2)协调性
协调也是项目建设过程中的重要内容。项目的顺利实施需要业主、设计单 位、施工单位等众多参与方之间的协调配合,而BIM恰能为建设项目提供可视 化的协调平台。各参建单位通过BIM平台对项目实施过程出现的问题(如管道 与结构冲突,未留预留口等)进行协调会避免不合理变更方案的产生。
(3)模型信息的完备性
基于BIM平台的三维模型不仅描述了项目的3D几何信息和拓扑关系,而 且集成了项目各阶段信息,实现了项目全生命周期信息的存储。模型信息的完 备性除了能在设计、施工阶段为管理人员提供决策信息,还能使得设施管理人 员在建设项目运维阶段快速查询相关设施信息,提高设施管理效率和管理水平。
(4)一致性和关联性
一致性和关联性是当BIM模型的某一个参数或对象发生变动时,构件属性
(几何尺寸、空间位置等)也会发生相应的变动,即一处变动处处变动。该特 性使得建设项目信息在各个阶段都是统一的,各参建单位不需要重复建模,只 需要根据经过锁定的信息在同一模型上进行简单的扩展和修改,统一了三维信 息模型,也保证了模型数据的准确性和完整性。
3.1.3 BIM信息集成与存储
BIM技术能够支持建筑项目全生命周期的信息管理,使种类复杂、格式各 异的信息得到有效的组织和追踪,有效避免建设项目从上游阶段向下游阶段传 递过程中信息流失的现象。而要实现这一目标,需要建立一个完善的BIM信息 集成和数据储存共享机制。
其中,在建立BIM共享机制时,BIM数据格式及类型是需要考虑的关键点, 有必要对BIM的数据进行分析。由建设项目自身具有规模庞大、施工工艺复杂、 建设周期长等特点可知,BIM数据产生的种类和类型也是非常复杂。从项目建 设顺序的角度,BIM数据可划分为设计阶段的BIM数据、施工阶段的BIM数据 及运营维护阶段的BIM数据,如图3.1所示。仅就设计阶段而言,BIM数据又 可按照专业划分为建筑、结构及机电等专业BIM数据。
 
图3.1 BIM数据按工程阶段进行分类
 
从文件格式或数据标准的角度又可将BIM数据划分为结构化和非结构化数 据(如图3.2所示)。结构化数据通常是指能够通过模型数据库进行存储的数据, 该类型也是BIM数据的核心内容。非结构化数据通常是指CAD图纸、合同文 档、会议纪要、现场照片或者视频等不能用二维表结构来逻辑表达的文档信息。 而实际建设项目的全生命周期内非结构化信息也占有很大比例,它们通常是以
 
文档的形式存储和交换的,对业主或运营管理公司的设施等资产运营、维护及 管理具有重要的指导意义卩习。因此,如何对数据类型复杂、格式各异的BIM数
 
 
 
要建立BIM信息集成平台及BIM数据存储机制,实现建设项目全生命周期
的工程信息共享这一目标[刃,需要从以下几个技术要素解决,如图3.3所示。
 
3. 2基于BIM的综合管廊设施信息管理的优势
3.2.1基于FLM理论分析
设施全生命周期信息管理(FLM, Facility Lifecycle Management)理论是在 产品生命周期信息管理(PLM)理论与建筑工程全寿命信息管理(BLM)理论 的基础上提出的。FLM理论体系是由设施全生命周期管理、设施相关方全方位 管理和设施管理要素三部分组成的集成化信息系统[52JFLM的核心是信息管理, 利用科学的技术对设施全生命周期中产生的所有数据信息进行采集、传输、存 储和共享,从根本上来优化项目实施过程中产生的信息流,解决传统设施管理 信息存储、共享和管理方式等方面的问题,其中,BIM技术和IOT (物联网信 息技术)被认为是实现FLM最主要的两种信息手段,这两种技术能够对设施管 理过程中设施信息的采集、传递和交互共享起到很大的支撑作用。BIM技术和 IOT技术在设施管理过程中发挥着不同的作用。其中,IOT技术在综合管廊设施 信息管理过程的主要作用是实现设施设备的采集、传输和接收,以形成FLM系 统中的端口 ; BIM技术主要是通过信息的交互共享形成FLM系统的中心数据库o BIM技术以数字化、集成化的特征呈现,达到信息的共享,能够使传统管廊项 目信息管理由单一的点对点式转变为集中管理和共享式(如图3.4所示),这种 管理方式集成了综合管廊项目在各个阶段产生的信息,并在同一平台下进行协 调,由各参与方根据自己对信息的需求进行管理,避免了 “信息孤岛”现象及 信息在传递过程中的丢失和遗漏,同时综合管廊设施管理人员在进行设施管理 过程中,可以将继承的管廊信息作为设施管理的重要基础数据,如设施管理人 员查询管廊中某管线的基本信息时,可以通过BIM管廊模型进行快速定位,这 样大大提高了管廊设施信息管理的效率。BIM的深度应用能够快速实现设施全 生命周期的信息管理。
 
 
图3.4 BIM改变传统综合管廊项目信息管理方式
3.2.2基于价值管理理论分析
“价值”体现了项目功能与成本之间的关系,价值的最大化即是以最低的 成本来满足功能性需求或者是以固定成本实现项目功能最高水平。从设施信息 管理的角度来看,价值管理是在满足建设项目需求的基础上,考虑业主或者用 户的满意度,对人员、技术、设备等资源进行整合,提供最优解决方案,以最 佳成本实现设施资源价值的最大化,并使其价值不断增加的过程。设施的价值 管理过程如图3.2所示,其中先进的科学技术在设施价值管理过程中起着非常重 要的作用[利。传统的综合管廊设施信息管理过程中,项目设计、施工阶段的相 关信息需要由设施管理人员手动并重复输入到设施管理软件中,这些信息与综 合管廊运维阶段的信息类型往往并不一致,导致后期运维管廊过程中成本增加 且不能满足管理要求,而运用BIM理念可以改变这一现状。在综合管廊项目实 施过程中,通过BIM建模软件输入相关数据信息,可以继承设计、施工等阶段 的所有信息,再根据综合管廊设施信息管理要求,并将模型信息与运维管理信 息进行整合,既能满足管廊设施信息管理的可视化,又能提高管理效率,实现 资源使用的最优化。从价值管理角度分析,基于BIM的综合管廊设施信息管理 的优势有以下几点:
(1)降低成本。在综合管廊项目实施过程中,运用BIM技术可以将综合管 廊相关信息整合到一个平台,并逐步完善模型信息,项目各参与方可以根据自 身对数据信息管理的需求对模型信息进行查询和调取,提高了项目信息对称度, 从而减少了因获取信息所需要额外花费的成本;将综合管廊BIM平台与RIFD (无线射频技术)、电子监控等先进信息技术融合,管理人员无需现场巡逻便 可掌握管廊内设备实时运行状态,并对运行状态迅速做出相关决策,同时能实 时检测管廊内有害气体、空气含氧量、温度、湿度等环境参数,并对检测设备 进行控制,这样减少了管廊巡检人员数量,进而降低了劳务成本。
(2) 提高管理效率。基于BIM平台的综合管廊设施信息管理,设施管理人 员可以根据可视化模型对综合管廊内任意构件精确定位,查看该构件的相关属 性,提高设施管理效率。如当管廊内发生设备故障时,设施管理人员不需要像 传统方式那样查找分析图纸、翻阅设备参数信息,综合考虑上下游相关设备的 联系,还要结合相关经验才能在现场尝试解决设备故障问题,而是直接利用集 成的信息BIM可视化模型,先快速定位故障构件或设备并切换至三维视图进行 分析决策。基于BIM平台的设施信息管理改变了传统综合管廊设施管理方式, 大大提高了管理效率。
(3) 实现了管廊设施管理过程中信息资产的积累。综合管廊设施管理资产 的积累最重要的就是信息集成、整合,也即是信息资产的积累。传统综合管廊 设施信息管理很难做到这一点,而BIM技术可以实现综合管廊规划、设计、施 工、运营等全过程中信息的集成,并对集成的信息进行分析、整合,最终存储 到数据库中,实现了信息资产积累。信息资产的积累便于设施管理者查找和掌 握管廊构件信息,为设施管理人员提供管理依据,提高管理效率。
 
基于BIM技术的综合管廊设施信息管理,符合FLM理念,提高了信息对称 度,减少了因获取设施信息所需要额外花费的成本,实现了综合管廊设施管理 过程中信息资产的积累。可见,将BIM技术应用于综合管廊设施信息管理在技 术、经济上都是合理、可行的。
3.3本章小结
本章首先对BIM的内涵进行深入分析,并总结BIM具有可视化、协调下、 模型信息的完备性、信息的一致性及关联性等特点。在此基础上,提出了建立 基于BIM的设施管理信息集成与存储平台的关键要素;其次,从FLM理论和价 值管理理论的角度出发,阐述了 BIM应用于综合管廊设施信息管理的优势。BIM 技术应用于综合管廊设施信息管理,提高了信息对称度,减少了设施管理人员 因获取设施信息所额外花费的成本,实现了综合管廊设施管理过程中信息资产 的积累。本章的研究为下文基于BIM的综合管廊信息管理系统设计的可行性提 供理论依据。
4基于BIM的综合管廊设施信息管理系统设计
4.1系统需求分析
4.1. 1功能需求分析
综合管廊中敷设的管线是服务于城市运行的“生命线”,它的运行状态关 系着城市供水、供电、燃气、热力、通信等生活必需品的供给状况,一旦运维 管理过程中处理不当,都可能会发生严重甚至是灾难性的后果。因此,在规划、 设计、施工阶段综合管廊设施信息集成的完备性是其后期运维有效管理的依据 和基础;及时采集综合管廊内温度、湿度等环境相关参数信息,实时掌握综合 廊内设施的运行状态是保证综合管廊正常运行的关键[刑。传统的以人工巡检和 监控系统相结合的综合管廊设施管理模式,存在信息缺失、信息集成度低及信 息管理成本高等问题,无法保证综合管廊安全、高效的运行。综合管廊运维管 理主要通过现场不同监控系统的传感器采集管廊内主体结构、设备、环境参数 等信息,而这些监控系统之间是相互独立的,系统之间无法很好的集成,这种 管理模式在很大程度上制约了综合管廊设施信息管理水平和管理效率的提升。 应用BIM技术能够将监控系统集成到BIM模型中,实现监控系统监测的信息与 综合管廊设施信息的一一对应,实现可视化的设施管理。
基于上述分析,并结合综合管廊设施自身的特点,总结基于BIM技术的综 合管廊设施管理功能需求如下:
(1)有效的信息集成与共享。这里的信息集成和共享体现在两方面。一方 面是能够集成、存储综合管廊规划、设计、施工阶段产生的信息,并将集成的 三维模型作为项目各参与方信息共享的平台,同时也为后期综合管廊运维过程 中设施管理提供基础信息。另一方面是能够集成和共享综合管廊运营单位对管 廊设施信息管理过程产生的信息。目前大多数城市综合管廊的运维通常由各专 业入廊管线单位(电力公司、通信公司等)和综合管廊运营公司共同承担。各 专业管线公司负责本专业的管线和设备的维护,综合管廊运营公司负责管廊公 共空间和管廊附属设备(通风、排水、照明、供电系统等)的维护,而各部门 在进行设施管理过程中信息存在交叉,既存在属于本单位的专业信息,也存在 需要共享的公共设施信息,不能因为公共环境或者某个专业管线而影响综合管 廊的正常运行。因此,基于BIM平台要能够实现对各部门之间的信息集成与合 理共享。
(2) 可视化的信息管理。能够将入廊管线、附属设施等构件信息进行可视 化的表达,不仅要求展示出设施三维空间位置,还要实现构件基本信息的快速 查询,并要可视化的展示管廊内管线、设备的运行状态、合同纠纷状态、成本 控制状态等信息;能够将监控信息与BIM三维模型信息是一一对应的关系,方 便设施管理人员清晰地了解管廊内各构件、设备的运行状态。
(3) 综合管廊信息的实时采集。综合管廊运维过程中设施信息采集主要有 人工巡检和监控系统两种方式。巡检人员、维修人员、成本管理人员及时上传 相关信息供设施管理人员参考。监控系统及时采集综合管廊结构内部、入廊管 线和各专业设备的信息,保证综合管廊设施正常的运行状态,同时也要确保BIM 模型信息也随着管廊的维修、维护及时更新。
(4) 安全监测和报警。综合管廊是一种封闭狭长的地下构筑物,廊内敷设 了多种市政管线,内部发生异常情况不易察觉,一旦运维管理过程中处理不当, 不仅会影响综合管廊设施的正常运行,甚至对整个城市生活造成严重后果,如 管廊内发生火灾时,会产生高温烟雾及有害气体,这些有害物质积聚于廊内, 对设施管理人员和设施设备都会造成危害。此外管廊内的温度、湿度等环境参 数也都会影响管廊设施的正常运行。基于BIM平台的管廊设施管理要能够依靠 环境监控系统的探测器实时采集管廊内温、湿度等环境参数,依靠设备监控系 统及时采集设备运行参数,并对这些参数进行监测,一旦参数超出阈值,能够 及时报警并提供给设施管理人员,设施管理人员再通过设施管理平台及时掌握 故障设备信息(故障设备位置、灾害程度、设备信息、对应的维修人员和维护 单位),以制定相应的应急对策。
4.1.2数据需求分析
在建筑设备管理领域,设施管理通常按照设施管理的内容进行划分,比较 典型的是Quah给出的设施管理内容,包括空间管理、财务管理、运营管理和行 为管理四大类[48]o城市综合管廊设施信息管理主要是针对管廊的内部环境及入 廊管线/附属设备的管理,本文借鉴建筑设施管理内容,并考虑到综合管廊自身 的特殊构造及其设施具有的隐蔽性、复杂性和发生灾害时的连锁性等特点,提 出基于BIM的综合管廊设施信息管理的主要内容包括以下几个方面:入廊管线 管理、附属设施管理、空间管理、应急管理、设施成本管理、日常运维信息管 理、管理方信息管理。
针对以上系统的功能需求分析及综合管廊设施管理内容的分类,每部分设 施管理内容都需要的相应数据支持,基于BIM技术的综合管廊设施管理数据需 求主要包括BIM管理平台信息和监控系统采集的信息少]。
4.1.2. 1 BIM管理平台数据
BIM管理平台信息包括三维模型数据、入廊管线数据、各专业设备数据和 管理方信息,如表4.1所示
表4.1综合管廊BIM管理平台信息数据
BIM平台信息数据分类 具体信息
建筑部分 长、宽、高等空间尺寸;人员出入口、投料口、进 风口、排风口等安装位置信息
结构部分 基础、梁、板、柱几何尺寸信息
机电部分 照明、通风、排水、标识、消防、监控系统等
入廊管线/设备 设备编号(ID)、设备名称、材质、供应商、安装位 置和性能等
其他设备信息 维护状态、维护历史等运行维护信息
设备供应商和保修期、入廊管线所属单位等合同信 息
购置成本、安装成本、维护成本和折旧额成本信息
管理方信息 管理平台各参与方的管理人员信息,包括管理人员 编号、姓名、简历、照片、所属单位
理想状态下,以上数据是伴随着综合管廊建设的过程中逐渐积累的,由各 参与方在同一个平台下进行设施相关信息的输入,为后续运维阶段设施信息管 理提供基础数据。
4.1.2.2综合管廊监控数据
综合管廊监控系统主要由火灾监控系统、视频监控系统、设备监控系统、 环境监控系统及安全防范系统五大系统构成。每个子系统会根据自身的功能采 集管廊设施运行的现场数据,各个系统数据采集总结如下:
(1)火灾监控系统主要通过终端的感烟探测器对现场数据信息进行采集,
根据《城市综合管廊工程技术规范GB 50838-2015》的规定,每200m设置一个 防火分区,每个防火分区间隔14m要布置一个感烟探测器。通常情况下,管廊 内还会设置手动火灾报警按钮,便于巡检人员在发现火灾时第一时间报警。火 灾监控系统信息如表4.2所示。
表4.2火灾监控系统数据收集表
摄像头编号 位置(m) 是否报警(0/1)
1 0
2 14
3 28
(2)视频监控系统主要作用是收集管廊内视频信息,为控制中心管理员提 供管廊设备运行、安全等方面的视觉信息,同时管理人员也可以根据自己的需 求自由切换监控中心呈现的界面,实时关注管廊设施运行状况。表4.3呈现了视 频监控系统数据收集表。
表4.3视频监控系统数据收集表
摄像头编号 位置(m) 是否切换(0/1)
1 0
2 14
3 28
(3)环境监控系统主要采集管廊内的温度、湿度、含氧量等环境指标信息, 以保证管线/各专业设备的正常运行及巡检人员的安全。探测器将探测的环境信 息一方面传至控制中心,一方面传至PLC控制器,由PLC控制器判断是否需要 启动通风装置。另外,每个防火分区会安装液位开关,来监测水位信号,当水 位超过设定值时,进行报警并开启排水泵进行排水,环境监控数据收集表如表 4.4所示。
表4.4 环境监控数据收集表
探测器 编号 位置 温度(°C) 湿度(%)含氧量(%) 液位(cm)是否切
换(0/1)
1
2
3 a
b
c
 
 
(4)安全防范系统主要目的是防止外来人员进入综合管廊,安防装置通常 设置在每个投料口和通风口位置。如有外来人员进入时,探测器会向监控中心 发出报警信号。安防系统数据收集表如表4.5所示。
表4.5安全防范系统数据收集表
 
 
 
 
 
 
(5)设备监控系统主要是对管廊内的用电设备开关柜、照明系统控制柜等 的开关以及运行状况进行监控。表4.6是设备监控系统数据收集表。
表4.6设备监控系统数据收集表
 
4.2系统结构设计
4. 2. 1系统设计思路
要实现基于BIM的综合管廊设施的有效管理,信息是管理的依据和基础, 综合管廊设施信息涵盖了前期的规划、设计、施工及后期运维的整个生命周期 的。综合管廊在建设过程中需要业主、设计单位、施工单位、安装单位等多方 参与,期间会产生大量与设施相关的信息、且信息来源多、类型复杂、易造成 “信息断流”、信息丢失等问题。本文首先通过构建综合管廊BIM模型来集成 规划、设计、施工等阶段信息,并将模型存储的基础信息通过开源数据库接口 (ODBC)传递到MMS SQL Server数据库中,形成管廊设施信息管理的基础数 据库,然后添加运维阶段设施日常运维信息及管理方信息到SQL Server数据库 中,并根据综合管廊设施信息管理功能需求,对两部分的信息进行整合,最终 实现综合管廊设施信息管理的功能目标[他。具体从以下四个方面来阐述设计思 路:
(1)信息的储存、提取
综合管廊设施信息的储存主要包括两阶段:模型建立阶段及管廊运维阶段。 管廊模型建立是将综合管廊建设过程中所涉及的设施等相关信息进行集成,也 是设施信息逐步完善的过程。综合管廊运维过程同样会产生大量的运维信息。 综合管廊设施信息的提取主要分两个步骤来完成:综合管廊模型信息的提取主 要通过开源数据接口(ODBC)来实现;运维阶段信息的提取主要是参照系统功 能需求添加至系统数据库。
(2)数据库的构建
本系统的后台数据库采用MMS SQL Server,综合管廊设施信息存储至该数 据库。从模型提取出来的数据信息格式跟运维过程产生的信息格式往往并不一 致,不能直接作为系统的数据源,因此要在这些信息的基础上进行整合,形成 管廊设施管理系统数据库,以满足综合管廊设施系统管理对数据信息的要求。
(3)功能目标的实现
将BIM技术应用到综合管廊设施信息管理中的最终目的就是实现管廊设施 信息管理功能目标。本文基于综合管廊设施数据库的开发主要实现以下五个功 能模块:入廊管线信息管理、附属设施信息管理、空间管理、日常运维信息管 理、管理方信息管理。每个管理模块下还有详细的子模块,以满足综合管廊设 施信息系统管理的具体要求。
(4)权限管理
目前,综合管廊运维阶段的设施信息管理主要由各专业入廊管线公司和管 廊运营公司共同负责。其中各专业入廊管线公司负责本专业的管线和设备的维 护,管廊运营公司负责管廊公共空间和管廊附属设备(通风、照明、排水、供 电系统等)的维护,而且在对综合管廊设施信息进行管理的过程中,涉及到设 施信息的增加、添加、删除等操作。因此,确保设施信息的安全和保密是十分 必要的。系统管理人员应根据各专业单位维护的范围限定用户所允许访问的数 据内容,有的用户只能进行对信息进行浏览,只有“只读”的权限;有的用户 具有编辑信息的权限。例如,通信公司的管理人员根据权限管理设置的账号密 码登录该设施管理系统时只能获得通信管线和相关设备的管理信息,而对于其 他单位的管线信息或者公共区域的设施信息则无权访问。所以对综合管廊管理 方信息进行权限划分,也是本系统设计的重要部分。
 
4.2.2系统技术架构
目前在数据库管理信息系统中,主要有两种架构模式:一种是Client/Server
(客户/服务器),一种是Browser/Server (浏览器/服务器)。C/S模式属于两 层结构,由客户应用程序、服务管理程序和中间件这三个部件构成,而B/S模 式是一种网络结构模式,是继Web技术之后兴起的,这种模式中,浏览器作为 最主要的系统客户端,统一了客户端,并将系统功能实现的核心部分集中到服 务器,简化了系统的开发和维护,C/S与B/S模式架构对比如表4.7所示。按照 业务逻辑功能进行划分,B/S模式通常划分为表示层、逻辑层和数据层。其中表 示层客户机就是用户与系统的接口,只需在客户机上安装一个通用的浏览器
(Brower),女0 Internet Explore> Google Chrome等,就能实现满足用户的功能 操作,其结构如图4.1所示。这种模式下的客户端在操作时不用参与数据的运 算,只起到展示结果的作用,所以客户端的开发不需要考虑各种算法,只要根 据业务的需求灵活变动即可,这就减少了开发时间,同时降低开发成本册。基 于B/S模式的维护简单、成本低等优点,本文在对综合管廊设施信息管理系统
进行开发时,选择了这种模式。
 
 
 
表4.7 C/S架构和B/S架构特征对比
性能 C/S架构 B/S架构
系统将任务分配到客户端和服务 系统将功能实现的核心部分集中在
资源分配 器端共同完成,减轻服务器负担。 服务器端,客户端只需安装浏览器。
安全性 连接方式为点对点连接,能够对权 连接方式为单点对多点和多点对多
限进行多层次校验,安全性容易保 点,需要花费巨大的设计成本来保
证。 证系统安全。
用户接口 建立在window平台上,拥有有限 建立在浏览器上,拥有丰富的表现
的表现方式。 方式。
事件处理 具备较强的事务处理能力,能够实 功能弱化,很难实现传统模式下的
现复杂的业务流程。 一些特殊功能要求。
维护成本 系统维护成本较高,软件升级时, 系统维护成本较低,便于局部更换
需要改变客户端程序。 编程构件,实现无缝升级系统。
 
4.2.3系统物理架构
根据上述系统的设计思路,建立了基于BIM的综合管廊设施信息管理系统 物理架构,如图4.2所示。
 
4. 2. 4系统逻辑结构
本系统的逻辑结构体系共分为五层,包括模型层、信息层、数据库层、系 统应用层和用户层,如图4.3所示。
模型层是综合管廊在规划、设计、施工过程中将各类信息进行集成形成的 数据库,是综合管廊设施信息管理的前提和基础;信息层是管廊信息进行整合 的一个过程,由于管廊设施信息不仅包括规划、设计、施工等信息,还包括后 期运维过程中产生的大量信息,所以为实现综合管廊设施信息的统一管理,需 要将模型信息和运维相关信息进行整合、集成,形成满足系统功能目标的信息;
数据库层包括初始数据库和整合数据库,是将满足系统功能目标的信息按照一 定的数据架构存储的过程,本文选择的是MMSQL Server默认的dbo架构。数 据层的确定为综合管廊设施信息管理系统提供了数据源和数据支持;系统应用 层在综合管廊设施信息管理需求的基础上,对数据库进行开发,进而实现管廊 信息管理的功能,系统应用层也是综合管廊设施信息管理系统开发的最终目的。 本文对综合管廊设施信息管理系统进行开发主要实现以下功能:入廊管线信息 管理、设备信息管理、空间信息管理、日常运维信息管理、管理方信息管理; 用户层是系统整体框架的最上层,为不同权限的用户或管理人员提供信息管理 平台。
理人员
4.2.5系统工作流
系统工作流的整体思路:首先建立综合管廊BIM三维模型,集成综合管廊 规划、设计、施工阶段产生的信息,然后根据综合管廊设施信息管理目标检查 竣工BIM模型信息是否符合要求,如果符合,将模型利用ODBC开放式数据接 口导入到MMSql Server2008数据库,形成初始数据库,如果不符合,则返回前 面继续对模型信息进一步挖掘。接着将综合管廊运维过程的信息通过格式转化、 整理,链接到MMSQL Server数据库中,此时,结合综合管廊设施信息管理需 求,对导入到数据库中的模型信息及运维信息进行数据整合和存储,形成符合 设施信息管理要求的数据库,再次对比综合管廊设施管理系统要求,检查数据 库中的信息是否满足,若信息内容已经完备,则进行最后一步建立综合管廊设 施管理系统,实现功能目标;若信息内容不够完备,返回上步,继续对运维信 息进行整合和完善,直至符合管理目标的要求。该系统设计的具体工作流程如 图4.4所示。
 
 
4. 3.系统功能设计
目前,综合管廊运维阶段的设施信息管理主要由各专业入廊管线公司和综 合管廊运营公司两部分组成。综合管廊运营管理公司通常是由政府、入廊管线 单位、社会投资公司等的一方或多方岀资组建。各专业管线公司负责本专业的 管线和设备的维护,综合管廊运营公司负责管廊公共空间和管廊附属设备(通 风、照明、排水、供电系统等)的维护。本系统功能设计以系统需求分析为基 础,并结合目前综合管廊设施管理的情况,对五个功能模块进行设计包括:入 廊管线信息管理、设备信息管理、空间管理、日常运维信息管理及管理方信息 管理。并对各功能模块进行详细阐述信息如表4.8所示。
表4.8综合管廊设施管理功能设计
综合管廊设施功能管理模块 功能描述
功能管理总模块 子模块
入廊管线信息管理 实现入廊管线信息及管线控制设备信 息的添加、删除、添加、查询、打印等 操作
设备信息管理 设备基本信息 实现附属设施信息的添加、删除、修改、 查询、打印等操作
供应商信息
设备合同信息
安装单位信息
日常运维信息管理 维护保养信息 实现综合管廊日常运维信息的添加、删 除、修改、查询、打印等操作
设备运行状态信息
维修资料信息
空间管理 设施定位信息 与RFID、IOT等信息技术相结合,对 综合管廊设施进行精确定位,便于查找 隐蔽设施
管理方信息 员工信息 实现管廊运营单位员工及部门信息的 添加、修改、删除、查询、打印等操作
部门信息
(1)入廊管线管理功能模块
专业入廊管线单位在系统授权的情况下,管线单位人员能够通过系统Web 端,实现对综合管廊管线信息的查询、添加、编辑和删除等功能操作,这些操 作能够反馈到后台数据库中。同时,也可基于BIM可视化平台,根据管线的唯 一编号及廊区的坐标编号,快速定位所要查询的管线,并且能查询到管线的材 质信息、几何信息、安装单位等信息,为入廊管线的日常维护提供基本信息。
(2)设备信息管理功能模块
设备信息管理包括设备基本信息、供应商信息、设备合同信息、安装单位 信息。设施管理人员输入账号以及密码,经系统授权之后进入系统界面,进行 登录。登录成功后,即可按照需求进行操作,如通过设备合同编号,查询设备 合同信息,并可实现合同文件的在线浏览和下载。
(3) 日常运维管理功能模块
巡检人员及维修人员将日常维护信息上传至系统平台,由设施管理人员对 运维信息进行统计。日常运维信息主要包括日常运行信息和日常维护信息。基 于BIM平台的综合管廊日常运行信息主要通过巡检和监控系统两种方式获取。 巡检人员和监控中心管理人员通过BIM平台的可视化和设施故障的初级信息, 对出现故障的设施进行分析,使得对设备维修时更有目的性和方向性。基于BIM 的综合管廊设施维护管理通常是管廊运维管理人员通过巡检和检测的结果来确 定管廊设施运行状态,使用状况、故障规律,进而制定一个合理的综合管廊设 施维护策略,从而降低维护成本、提高综合管廊设施运行效率。
(4) 空间信息管理功能模块
该系统可以实现设备的快速定位,并可以在三维可视化的情况下,查询设 备的属性信息,为设备管理提供依据。基于BIM平台的空间信息管理主要应用 于照明、消防系统和设备空间的定位。如消防报警时,在BIM模型上能快速定 位其所在位置。空间信息管理功能缩短了管理工作流程,提高了设施管理效率, 为设施管理提供了良好的环境。
(5) 管理方信息功能模块
综合管廊管理方信息主要包括各专业入廊管线单位管理方信息和管廊专业 运营公司管理方信息,而对应的管理方信息管理由管理人员登录和管理单位员 工信息两部分构成。基于BIM的综合管廊设施管理,管理人员负责划分管理单 位员工访问数据平台的权限,同时还可以管理不同单位内部工作人员信息,方 便管理者对工作人员的调配和工作安排。
基于上述的系统功能设计,本文提出了该系统功能实现的过程模型,如图 4. 5所示。
 
 
4. 4系统数据库构建和设计
4. 4. 1系统数据库构建
数据库的构建是数据库信息管理系统的核心和基础,是实现设施管理功能 模块的前提条件。数据库中的内容就是综合管廊设施信息管理系统所需要信息 的集合,综合管廊设施信息来源包括两方面:一是BIM模型信息;二是添加的 运维信息。因此,综合管廊设施信息数据库的构建也包括两方面的内容:BIM 数据库的构建和SQL Server数据库的构建。
(1)数据库的选择
SQL Server 2008是目前发展较为成熟,应用最广泛的关系型数据库管理系 统,且是当前微软公司开发最强大,最全面的Microsoft SQL Server版本,由于 其易操作性及友好的界面,赢得很多用户的青睐,并且支持ODBC (Open Data Base Connectivity,开放式数据库互联),能够与BIM模型数据库实现互联,实 现信息的高效传递。该数据库管理系统能够实现结构化、半结构化、非结构化 等不同的数据类型的存储,且采用SQL (Structured Query Language,结构化查 询语言)语句能够实现对综合管廊中入廊管线、设备、供应商、安装单位、部 门、员工等信息的更新、删除、添加等操作。同时,该数据库管理系统可以控 制存储在数据中心服务器、桌面计算机、移动设备等各种设备的数据。基于上
述SQL Server 2008的特点及优点,本文认为该数据库适合本研究的开发。
(2)BIM数据库的构建
BIM数据库的构建是综合管廊设施信息管理系统进行数据添加、筛选、交 互和应用的基础。BIM数据库的构建随着管廊建设项目的实施逐步完善,最终 形成竣工模型。竣工模型中包含着海量信息,需要依据综合管廊设施管理需求 对BIM数据库中的信息进行初步筛选,最终将模型中的信息输出。
(3)SQL Server数据库构建
SQL Server数据库是综合管廊设施信息管理系统的信息集,SQL Server数据 库的构成包括两部分:一是BIM模型输出的信息,形成的管廊设施管理的初始 数据库;二是综合管廊设施运维过程中产生信息。最后,依据系统功能模块的 功能设计,对这两部分信息进行整合,形成综合管廊设施信息管理的数据源, 并作为系统开发的数据库。
4. 4.2数据库逻辑设计
在完成数据库需求分析和功能模块设计之后,需要利用MSSQL Server2008 完成数据库结构设计。本文使用该数据库默认的dbo表架构,综合管廊设施信 息数据库中的表不仅包括基于BIM平台导出的各种数据库表,还包括综合管廊 运维过程中产生的各种类型的数据信息表。例如,为实现入廊管线及附属设施 信息管理功能所添加的信息表:入廊管线基本信息表、设备基本信息表、设备 合同信息表、供应商信息表、安装信息表;为实现管廊设施日常运维管理功能 所添加的信息表:维护保养信息表、维修资料表、设备月度运行状态表;为实 现管廊空间管理所添加表:空间信息表;为实现员工管理所添加表:员工信息 表、部门信息表。以下是管廊设施管理信息表的逻辑结构:
(1)入廊管线基本信息表
入廊管线基本信息表"tb_gallery"字段设计如下表4.9所示: 表4.9入廊管线基本信息表tb_gallery
-字段名 ±1 允许空 数据类型 ~
 
(2)设备基本信息表
设备基本信息表“tb_device”字段设计如下表4.10所示:
表4.10设备基本信息表tb gallery
字段名 ±1 允许空 数据类型 注释
ID
devicename
devicetype
devicemaker
install address
是否否否否
否是是是是
int
varchar(50)
varchar(max)
varchar(max)
varchar(max)
编号
设备名称
设备型号
生产厂商
安装位置
 
 
 
 
(3)设备合同信息表
设备合同信息表"tb_contract"字段设计如下表4.11所示:
表4.11 设备合同信息表tb contract
字段名 ~ 允许空 数据类型 注释
 
(4)安装单位信息表
安装单位信息表"tb_ install"字段设计如下表4.12所示:
表4.12 安装单位信息表“tb_ install”
-字段名 ~ 允许空 数据类型 注释
 
(5)供应商信息表
供应商信息表"tbprovider"字段设计如下表4.13所示:
表4.13 供应商信息表“tb_provider”
 
(6)空间信息表
空间信息表“tb_space”字段设计如下表4.14所示:
表4.14空间信息表“tb_space”
字段名 主键 允许空 数据类型 注释
ID int 编号
name varchar(50) 名称
partitionarea varchar(max) 防火分区面积
partitionvolume varchar(max) 防火分区容积
fire extinghuisher int 灭火器(具)
sol fire extinguisher int S型气溶胶灭火装置
 
(7)设备月度运行状态表
设备月度运行状态表"tb_running"字段设计如下表4.15所示:
表4.15设备月度运行状态表“tb_ running"
字段名 主键 允许空 数据类型 注释
 
(8)维护保养信息表
维护保养信息表“tb maintenance"字段设计如下表4.16所示:
 
 
(9)维修资料表
维修资料表"tb_ repair"字段设计如下表4.17所示:
表4.17 维护保养表“tb_ repair"
¥11 ~ 杰在 数据类型— 注释
 
(10)员工信息表
员工信息表"tb employee"字段设计如下表4.18所示:
表4.18 员工信息表“tb_employee”
 
(11)部门信息表
部门信息表"tb_dept"字段设计如下表4.19所示:
表 4.19 部门信息表 “tb_dept”
字段名 主键 允许空 数据类型 注释
ID int 编号
deptname varchar(50) 部门名称
depttel varchar(max) 部门电话
deptmanager varchar(max) 部门负责人
同时为避免数据存储冗余现象,可以建立表间的E・R关系图,如图4.6所示。
思设备编号 设备名称 设备型号 生产厂商
4. 5系统技术支持
4.5. 1 Spring MVC 框架
MVC是一种设计理念,已被广泛应用于web系统开发。MVC是Model、
View、Controller三个英文字母的缩写,与之对应的是MVC分层理念中三个核 心的组件即模型、视图、控制器,它们一方面独立负责对应层级数据处理,另 一方面彼此之间又相互协作与数据交互。MVC模式能够实现前端显示、后台业 务逻辑以及持久层的数据操作的分层,在提高程序可扩展性、可维护性、可移 植性的同时,也大大降低了软件代码的开发难度3]。
MVC数据处理的主要流程见图4.7,首先控制器接受用户请求并根据用户 输入的指令和数据传递给模型层,模型层再根据业务逻辑判断,进行相应的数 据处理,同时根据将处理结果返回至视图层,最后控制器调用相应的视图来格 式化模型返回的结果,并通过视图的形式呈现给用户冬1。
 
 
MVC设计模式实现的技术框架有多种,如Stmts、Spring. ZF (Zend Framework)和.NET等。其中Spring MVC框架是一种基于Java语言实现了 Web MVC设计模式的请求驱动类型的轻量级Web框架。SpringMVC主要是通过 DispatcherServlet这个前端控制器(也叫中央调度器),来调用MVC的三大组件 件:Controller^ Models View。这样就保证 MVC 的每一个组件只与 DispatcherServlet 耦合,而彼此之间独立运行,大大降低了程序的耦合性网。本系统拟采用Spring MVC设计框架,前端用户进行访问时首先会通过接口进入Controller,此处的接 口即是URI中的地址,Controller将访问需求交由模型层(Model)也就是代码 中的Service层,这一层主要就是对业务逻辑进行处理,并调取数据库中的数据, 并将结果返回至视图层(View) , SpringMVC I作处理的具体流程如图4.8所 zK o
 
图4.8 Spring MVC处理流程
 
通过上述Spring MVC框架业务处理流程可以看出,采用该设计模式能够很 好的实现前端用户对后台数据库的访问,满足综合管廊设施管理人员的各种操 作需求,是系统开发实现的关键技术部分。
4.5.2.ODBC 数据接口
ODBC (Open Data Connectivity,开放式数据库互联)是为多种数据库管理 系统(DBMS)设计的一种统一数据库应用接口(API),该接口能够实现对多 个数据库的连接。ODBC体系结构主要由四个组件组成,分别是应用程序 (Application)>驱动程序管理器(Driver Manager)>驱动程序(Driver)和数据源(Data Source)o其中数据源是由用户要访问的数据及相关的操作系统、DBMS和用于 访问DBMS的网络平台组成;应用程序通过驱动程序管理器装入的驱动程序与 相应的数据源交互,即是在建立数据源时,应用程序将数据源名称提供给ODBC, 从而建立起与相应数据库的连接[创。ODBC具有开放性和标准化等优点,己是 广为接受的标准。目前常见的如SQLServer、Sybase > Oracle > Access等数据库 管理系统都提供了相应的ODBC驱动程序。
BIM信息模型本身也是一种承载了丰富信息的数据库,ODBC这种开放式
数据应用接口,为BIM软件与数据库管理系统的数据互联提供了技术支撑。
4.6 本章小结
本章的主要工作是BIM综合管廊设施信息管理系统的详细设计。首先进行 系统功能需求分析,在确定系统要实现的功能之后,倒推出系统所需要的数据, 并对需求的数据进行分类;其次,以需求分析的成果为目标对系统系统进行了 结构设计、功能设计、数据库设计及数据库构建,其中系统结构采用了 B/S架 构。功能设计总要包括入廊管线信息管理、附属设施信息管理、空间信息管理 及日常运维管理。数据库设计主要针对功能信息的字段进行设计,并明确了表 间关系建立E・R模型图。数据库构建主要对BIM数据库和SQL Server数据库 进行了详细阐述。此外,详细分析了 Spring MVC和ODBC两个关键技术原理。 本章系统的详细设计为下文系统实现奠定了基础。
5基于BIM的综合管廊设施信息管理系统实现
本文选用SQL Server 2008平台作为基于BIM的综合管廊设施信息管理系统 的数据库平台,用于存储和及时更新综合管廊设施信息数据,并选取IntelliJ IDEA作为系统开发设计平台。本节选取的案例从建模开始到系统运行实现的基 本原理与本文基于BIM的综合管廊设施信息管理的思想是一致的。
5.1工程概况
本案例选取的是某地区综合管廊工程项目,该管廊主体结构类型为地下钢 筋混凝土矩形管道,工程防火等级为二级,管廊全长1.3km。该管廊主干线分别 位于宝山路(道路桩号:BS-K0+225.35〜BS-K0+332.23)及学府北街(道路桩号: XF-K0+33.04〜XF-K1+174.48)。宝山路综合管廊标准横断面尺寸为Bx H=7.0x3.5 (如图5.1所示),学府街综合管廊标准横断面尺寸为(如图5.2所)BxH=5.8x3.0。 该综合管廊由电力舱和管道舱两舱室构成,共容纳五种管线。电力舱容纳的入 廊管线包括电力管线和通信管线;管道舱容纳的入廊管线包括给水管线、中水 管线和热力管线。在Revit2016中建模后整体效果如图5.3所示。
 
 
 
图5.3综合管廊BIM模型效果图
5.2基于BIM的综合管廊设施信息管理系统数据库的构建
5.2.1 BIM数据库的构建
该综合管廊BIM数据库构建首先需要对模型实例属性和类型属性进行定 义,然后按照管廊图纸信息逐步完成综合管廊设施信息的赋值,如将热力管线、 给水管线等五种管线的几何尺寸、安装位置等属性进行赋值,同时也可以将设 备合同信息、供应商等信息添加到模型中。添加信息的过程中可以通过共享参 数的形式定义数据,然后应用到项目参数中,如图5.4、5.5所示。当以共享参 数的形式定义数据,应用到项目参数之后,在Revit软件中模型中,点选综合管 廊内某一设备即可查看该设备的相关属性信息,如图5.6所示,该综合管廊工程 项目部分设施信息如表5.1所示。
图5.4共享参数定义
扁短共享参数
共享蜃數文件E):
C: \UEers\Admini Etrator\DeEktop\辽,| 測览 g). 埜數组⑥:
|供应商信息
埜數E):
| 确定 ][ 取消 ][帮助⑪
 
 
图5.6入廊管线实例信息查询
 
 
表5.1部分综合管廊设施信息
设施类型 名称 型号(规格) 材质
中水管 DN300 钢管
热力管 DN800 钢管
排气三通 DN200*100 钢管
手动蝶阀 DN100
D941X-10电动蝶阀 DN600
SZ45-X闸阀 DN200 /
 
 
续表5.1部分综合管廊设施信息
设备类型 设备名称 型号(规格) 材质
280摄氏度防火排烟阀 DN500 /
圆形风管 DN700 镀锌钢板
圆形风管 DN500 镀锌钢板
液位计 DJVPVP・4*2*1.5 /
消防用双速轴流风机 Q=13400/6800m3/h
P=1300/325Pa W=8/2KW /
风控阀 DN400 /
排风口一 B*H=200*200 /
排风口二 B*H=160*160 /
合流三通 DN500 /
温度检测仪 DJVPVP・2*2*1.5 /
排风排烟机控制箱 W*H*D=500*700*250 不锈钢箱体
排水泵控制箱 W*H*D=560*600*250 不锈钢箱体
湿度检测仪 DJVPVP・2*2*1.5 /
热力管道控制箱 W*H*D=550*600*250 不锈钢箱体
远程I/O控制箱 W*H*D=550*600*250 不锈钢箱体
含氧检测仪 DJVPVP・2*2*1.5 /
给水管道控制箱 W*H*D=500*700*250 不锈钢箱体
5.2. 2 SQL Server数据库的构建
SQL Server数据库构建的过程就是对综合管廊设施内容进行整合和更新的 过层,具体分为以下步骤:
(1)ODBC数据源的建立。要实现Revit模型中的信息向SQL Server数据 库的传递,首先,需要通过TCP/IP的方式将两者对应起来;其次,在Windows 的ODBC中对数据源进行配置,并建立数据源,如图5.7所示
詞ODBC数肴谆匪器
用户II站系DSN文件ii站驱动程序跟踪 连接池关于
系统数据源:
名称 岖动程序
BIM-database SQL Server
Sample Model SQL Server Native Cli ent 10. 0
 
[ 确定][取消 应用帮助
 
图5.7 ODBC数据源的建立
(2)整合综合管廊模型信息。这里模型信息整合是将Revit2016建立的该 综合管廊工程的三维模型包含的所有信息通过ODBC接口导入到SQL Server数 据库中,此外若BIM模型中信息如果有所更改时,也可直接更新到SQL数据库 中,其中Revit软件自身提供的ODBC接口如图5.8所示,数据源连接界面如图 5.9所示,数据源返回结果如图5.10所示。导入到SQL数据库中的信息是按照 族类型进行划分的,以多个子表的形式存在。同时为便于直观显示这些子表界 面及对这些子表中的信息高效管理,本文通过Navicat数据库管理工具连接SQL Server 2008,对综合管廊信息进行整合,如图5.11所示。当然,这些子表中所
 
包含的信息内容并不是管廊设施管理全部需要的,可以根据综合管廊设施信息 管理系统的需求,对于不需要的信息可以删除;对于没有任何内容的字段进行 数据信息补充,最终形成综合管廊设施信息管理的初始数据库。
 
 
 
创建题文件井设昼选项’
 
 
 
,DWF/DWFx
匸 创建DWF或DWFx文件”
建筑扬地
导出AD5K交换丈件°
另存为
 
图5.9 ODBC数据源连接界面
ODBC消息
豐鑼酸聲隰霰:
[01000] [Microsoft] [ODBC SQL Server Driver] [SQL Server]已将數据 巫 库上下文更改为 J Utility tuimel- database" o (J5701) _
[01000] [Microsoft] [ODBC SQL Server Driver] [SQL Server]已将语言 设置更改为简体中文。(5703)
图5.10 ODBC数据源结果返回
 
BIM数据库传递到SQL Server数据库的初始数据集
(3)添加运维信息。由于BIM模型包含的信息主要集成了综合管廊规划、 设计、施工这三个阶段的信息,所以BIM数据库几乎不涉及运维信息,但 运维信息是设施管理人员对综合管廊高效、全面管理的重要依据,更是综合管 廊运维管理的关键依据。因此,管廊运维信息的添加也是SQL Server数据库构 建的重要环节。综合管廊运维信息主要依靠监控系统及人工巡检(机器人巡检) 的方式获取,并由设施管理人员按照设施信息的管理需求将能够为后期运维提 供决策及依据的信息输入至设施信息管理系统中,逐步完善综合管廊设施信息。
(4)信息整合。将综合管廊BIM模型信息形成的初始数据库、添加的运维 信息这两部分按照综合管廊设施信息管理的需求及数据库功能结构的设计进行 整合,同时利用SQL语句可以实现数据的快速调取与整合,最终形成满足综合 管廊设施管理需求的数据源,本案例给岀了整合的后台数据库中部分附属设备 基本信息,如图5.12所亦。
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11 XFBJ^AC-GR 摊51和陽屠權 500h70G^50 又设■■赠醫司 KO+733XM
12 XFBJ ^AC-CF4 MCT7(Kr25i3i 惑■祁必司 K0+731M
1ft XFBJ-G-01 盘拥世硼 QBatKON 4-20mAH(i±| 亠嗨子糾珅1腔司 K3+10&M
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5.12部分综合管廊附属设备信息
5.3基于BIM的综合管廊设施管理系统功能实现
5.3.1综合管廊设施信息系统登录
以IntelliJ IDEA平台作为系统运行环境,在通用浏览器中输入局域网的IP 地址,通过web前端访问即可访问本系统,并对数据中的数据按照设施管理功 能需求进行相关操作。综合管廊设施信息系统登录界面如图5.13所示:
 
 
5.3.2入廊管线信息管理
入廊管线信息管理功能模块主要实现了对入廊管线的几何信息、材质信息、 安装单位、安装位置的查询,同时能对查询的信息进行修改、删除,以及时更 新数据库中的数据,实现快速掌握入廊管线的基本信息,为管理人员提供可靠 的决策依据。以该综合管廊工程的给水、中水及热力管线为例,查询结果分别 如图 5.14、5.15、5.16 所示。
管贱编号: 001
管线8称: 给水管
材质信息:
几何信层: DN600
安装位賈: BS-KD+225.35-BS-K0+332.23
安装肖立: A公司
图5.14给水管线基本信息
 
管廊管霍息
穹找编号: 002
管钱笆称: 中水管
材质信息:
几何信息.: □N60D
XF-K0+33.O4-XF-K174.48
安装亘位: A公司
图5.15中水管线基本信息
 
 
管籟轴息
胃般号: 003
管住色称: 熱力管
材质信息: 钢管
几何信息: □N80D
BS-KD+225,35'BS-KQ+332.23
安装苣位: A公司
图5.16热力管基本信息
 
实现入廊管线信息管理功能过程中控制器的部分关键源代码如下: public class GalleryController {
@Autowired
private CompanyService companyService;
private GalleryService galleryService;
*跳转到入廊管线列表页
*@return
*/
@RequestMapping(n/toGalleryInfbListPage.jsonn)
public String toGalleryInfoListPage(ModelMap map){ map.put(ncompanyListn, companyService.getAllCompanyInfoList()); return ngallery/galleryInfoListn;
}
该功能模块实现过程中模型层业务逻辑处理部分关键代码如下:
public interface GalleryService {
/**
*根据条件分页查询管廊管线信息列表
*@param gallery Info
*@param page
*@return
*/
List<GalleryInfo> getGalleryInfoListByCondition(GalleryInfo gallery Info, Pagelnfo page);
/**
*根据条件查询管廊管线总数
*@param gallery Info
*@return
*/
Integer getGalleryInfoCountByCondition(GalleryInfb gallery Info);
/**
*根据id查询管廊管线信息
*@param id
*@return
*/
Gallery Info getGalleryInfoById(Integer id);
}
该功能模块实现过程中视图层关键代码如下:
public interface GalleryMapper {
List<GalleryInfo> getGalleryInfoListByCondition(@Param(,,galleryn) Gallery Info gallery Info, @Param(npagen) Pagelnfo page);
Integer getGalleryInfbCountByCondition(GalleryInfb gallery Info);
void addGalleryInfb(GalleryInfo gallery Info);
Gallery Info getGalleryInfoById(Integer id);
void delGalleryInfoById(Integer id);
void updateGalleryInfb(GalleryInfo gallery Info);
}
5.3.3设备信息管理
本文开发的综合管廊设施信息系统对设备的信息管理主要包括管廊附属设 备的基本信息、供应商信息管理、设备合同信息及设备安装单位的信息管理。 通过查询设备编号,系统便可从后台数据库调取数据,并显示出设备名称、设 备型号、安装位置、安装单位、生产厂商信息。同时为避免数据存储冗余现象, 该系统通过数据表的主外键引用,实现了表间关联,如在查询综合管廊设备基 本信息的同时,也可显示此设备对应的供应商、安装单位、设备合同的相关信 息,如图 5.17、5.18、5.19、5.20 所示。
设刍编号: BSL-AC-GF1
设备名祢: 排凤排烟矶控制箱
500*700*250
设备厂商: 粹杯通风设备有限公司
安装位賈: K0+29D.00
位: A安装公司
供应商: A供应商
图5.17排风排烟控制箱基本信息
 
ms信息
供应尋编号 001
供应商名称 A供应商
设备类型 j非凤H軀设备
联系人 砺明
鬲电话 13646057&67
验收日朋 2017-D2-02
图5.18排风排烟设备供应商信息
 
 
A安装公司
单位地址 何南會郑州左高新区科学大道100号
排冈艇设>
联系部门
联索人 李确
15613845326
交接曰朗 2017-03-01
 
图5.19排风排烟设备安装单位信息
设备合同信息
签约文件 151 &00666 4373-usingttiy meleaf. pdf
日 El_--AC-GF1
签约方
签约日期 2016-12-01
签豹价格
图5.20排风排烟设备合同信息
 
该部分功能实现过程中控制器的部分关键代码如下:
public class DeviceController {
private Providerservice providerService;
@Autowired
private CompanyService companyService;
@Autowired
private DeviceService deviceService;
/**
*跳转到部门管理列表页
* @return
*/
@RequestMapping(n/toDeviceInfoListPage.jsonn)
public String toDeviceInfdListPage(ModelMap map){
map.put(nproviderListn, providerService.getAllProvicerInfbList()); map.put(ncompanyListn, companyService.getAllCompanyInfoList()); return ndevice/deviceInfdListn;
}
*跳转到设备详情页
*@return
*/
@RequestMapping(n/toDeviceInfoNewPage.jsonn) public String toDeviceInfoNewPage(ModelMap map){ map.put(nproviderListn, providerService.getAHProvicerInfoList()); map.put(ncompanyListn, companyService.getAllCompanyInfoList()); return ndevice/deviceInfoNewn;
}
/**
*修改设备信息
*@param deviceinfo
*@return
*/
@RequestMapping(n/updateDeviceInfd.jsonn)
@ResponseBody
public boolean updateDeviceInfo(DeviceInfo devicelnfb){ deviceService.updateDevicelnfo(devicelnfo);
return true;
}
@RequestMapping(n/delDeviceInfoById.jsonn)
@ResponseBody
public boolean delDeviceInfoById(Integer id){
deviceService.delDevicelnfoByld(id);
return true;
}
@RequestMapping(,7getDeviceInfoListByCondition.jsonn) @ResponseBody
public ActionResult getDeviceInfoListByCondition(DeviceInfo devicelnfo, Pagelnfo page){
ActionResult actionResult = new ActionResultQ;
actionResult.setData(deviceService.getDeviceInfbListByCondition(deviceInfo, page));
actionResult.setCount(deviceService.getDeviceInfbCountByCondition(deviceInfo)); return actionResult;
}
该功能实现过程中业务逻辑处理部分关键代码如下:
public interface DeviceService {
List<DeviceInfb> getDeviceInfoListByCondition(DeviceInfo deviceinfo,
Pagelnfo page);
*@param deviceinfo
*@return
*/
Integer getDeviceInfoCountByCondition(DeviceInfo deviceinfo);
/**
*根据设备编号查询设备信息
*@param deviceCode
*@return
*/
Deviceinfo getDeviceInfoByDeviceCode(String deviceCode);
/**
*新增设备信息
*@param deviceinfo
*/
void addDeviceInfo(DeviceInfo deviceinfo);
/**
*修改设备信息
*@param deviceinfo
*/
void updateDeviceInfo(DeviceInfo devicelnfo);
*根据id删除设备信息
* @param id
*/
void delDeviceInfoById(Integer id);
}
该部分功能实现过程中视图层的关键代码:
public interface DeviceMapper {
List<DeviceInfb> getDeviceInfoListByCondition(@Param(ndevicen) Devicelnfo devicelnfo, @Param(',pagen) Pagelnfo page);
Integer getDeviceInfoCountByCondition(DeviceInfo deviceinfo);
Deviceinfo getDeviceInfoByDeviceCode(String deviceCode);
void addDeviceInfo(DeviceInfo devicelnfo);
void updateDeviceInfo(DeviceInfo devicelnfo);
void delDeviceInfoById(Integer id);
}
5.3.4空间信息管理
本系统空间信息管理主要是依据后台数据库设备安装信息,并结合BIM模 型的三维可视化,实现对设施的快速定位。同时也实现了对该项目防火分区的 面积、容积及各个分区布置的灭火器的统计,该综合管廊按照《城市综合管廊 工程技术规范GB 50838-2015》每200米设置了一个防火分区,并在每个防火分 区的不同舱设置了不同的灭火装置,管道舱设置了泡沫灭火器,电力舱设置了 S 型气溶胶灭火装置。防火分区的空间信息统计如图5.21、5.22所示。该系统的 空间信息管理在一定程度上提高了设施管理人员维护管理效率,避免了传统管 理过程中翻查二维图纸查找设备信息的问题。
 
 
图5.21防火分区空间信息
空间信息
 
 
图5.22防火分区一空间信息
该功能实现过程中控制器层部分关键部分代码如下: public class SpaceController {
private SpaceService spaceService;
/**
*跳转到空间管理列表页
* @return
*/
@RequestMapping(n/toSpaceManagePage.jsonn)
public String toSpaceManagePage(){
return f,space/spaceInfoListn;
}
/**
*根据条件分页查询空间管理信息列表
*@param spacelnfo
*@param page
*@return
*/
@RequestMapping(,7getSpaceInfbListByCondition.jsonn) @ResponseBody
public ActionResult getSpaceInfoListByCondition(SpaceInfo spaceinfo, Pagelnfo page){
ActionResult actionResult = new ActionResultQ;
actionResult.setData(spaceService.getSpaceInfoListByCondition(spaceInfd, page));
actionResult.setCount(spaceService.getSpaceInfdCountByCondition(spaceInfo));
return actionResult;
}
空间信息管理业务逻辑处理部分关键代码如下:
public interface SpaceService {
/**
*分页根据条件查询空间管理信息
*@param spaceinfo
*@param page
*@return
*/
List<SpaceInfo> getSpaceInfoListByCondition(SpaceInfo spacelnfo,
Pagelnfo page);
*根据条件查询空间管理信息的总数
*@param spacelnfo
*@return
*/
int getSpaceInfoCountByCondition(SpaceInfo spaceinfo);
严*
*根据空间编号删除空间管理信息
*@param spaceCode
*@return
*/
void delSpaceInfoBySpaceCode(String spaceCode);
/**
*根据编号查询出空间管理信息
*@param spaceCode
*@return
*/
Spacelnfo getSpaceInfbBySpaceCode(String spaceCode);
}
该部分功能实现过程中视图层关键代码如下:
public interface SpaceMapper {
List<SpaceInfd> getSpaceInfoListByCondition(Map map); int getSpaceInfoCountByCondition(SpaceInfo spacelnfo); void delSpaceInfoBySpaceCode(String spaceCode);
Spacelnfo getSpaceInfbBySpaceCode(String spaceCode);
void updateSpaceInfoByCode(SpaceInfo spacelnfo);
void addSpaceInfb(SpaceInfo addSpacelnfo);
}
5.3.5日常运维信息管理
本文开发的综合管廊设施信息系统的日常运维信息管理主要实现了对管廊 设备的运行状态、维护保养信息及维修资料信息的查询、更新等操作。
(1)设备运行状态
综合管廊设备日常运行状态信息的收集是管廊设施维护管理的前提。设备 运行状态信息通过人工巡检及监控系统相结合的方式进行获取,设施管理人员 可以根据巡检或者监控系统采集的信息对设施的日常运行状态进行定期统计,
(如图5.23所示),并录入综合管廊设施信息管理系统中,作为综合管廊设备
 
维护的依据。
月度运行状态信息 一罔X
设普编号 触入设备编号 设备名称 请输入设备名称
曇适 请输入蘑 运行时间 请输入运行时间
月度时间 请输入月度时间 运行平率 歸心行平率
立即提交
图5.23设备月度运行状态信息表
(2)维护保养信息
设施信息管理人员统计综合管廊设备的日常运行状态信息,并对统计信息 进行分析,进而判断设备是否出现故障。若设备出现故障,设施管理人员便安 排相关人员进行维护和维修,维修人员再将维修的结果反馈给管理人员,作为 维护保养历史记录,最终录入到管廊设施信息系统中。同时,管理人员还可以 将设施维护保养记录作为综合管廊设施后期维护保养的参考依据,实现管廊设 施的预防性维护,保证设备处于良好的工作状态,降低管理成本。维修资料信 息界面如图所示5.24所示。
信息
 
设备名称 排财胭机控制箱
 
维修原因 无法正津运行
维修成本 応00元
维修时间 2016-10-16
图5.24设备维修资料信息
该功能实现过程中,控制器层的关键部分代码如下:
public class RunningController {
@Autowired
private RunningService runningService;
/**
*跳转到供应商信息列表页
* @return
*/
@RequestMappmg(n/toRunningInfbListPage.jsonn)
public String toRunningInfbListPage() {
return nrunning/runningInfoListn;
}
该功能实现过程中,模型层业务逻辑处理的部分关键代码如下:
public interface RunningService {
*根据id查询运行状态信息
*@param id
*@return
*/
Runninglnfo getRunningInfbById(Integer id);
/**
*修改运行状态信息
*@param runninginfo
*/
void updateRunningInfo(RunningInfb runninglnfo);
}
该功能实现过程中,视图层部分关键代码如下:
public interface RepairMapper {
Repairlnfo getRepairInfbById(Integer id);
void updateRepairInfo(RepairInfo repairlnfo);
List<RepairInfo> getRepairInfoListByCondition(@Param(nrepairn)
Repairinfo repairinfo, @Param(npagen) Pagelnfo page);
Integer getRepairInfoCountByCondition(RepairInfo repairlnfo);
void addRepairInfd(RepairInfo repairinfo);
void delRepairInfoById(Integer id);
}
5.3.6管理方信息管理
管理方信息管理主要包括对员工信息和部门信息的管理。图5.25、图5.26 分别显示了员工信息管理、部门信息管理的查看界面。基于该系统的管理方信 息管理,可以实现管理人员快速查看和了解员工的相关信息,有针对性的安排 员工展开综合管廊设施维护管理工作,节约了时间、提高了综合管廊设施管理 效率。
 
员工信息
辰工编号: 0D1
: 徐旭
圖:
虧电话: 1361985678
所属部门: 维歸E
图5.25员工信息
 
 
部门信息
郡门编号 001
郡门名妳 维跻
部门负気人
部门电话 0371&612494D
图5.26部门信息
 
管理方信息管理实现过程中控制器的部分关键代码如下: public class Employeecontroller {
private Departmentservice departmentservice;
private EmployeeService employeeService;
*跳转到员工信息管理页
*@param map
*@return
@RequestMapping(n/toEmpManagePage.jsonn)
public String toEmpManagePage(ModelMap map){ map.addAttribute(ndepartmentListn,departmentService.getAllDeptInfoList());
〃查询所有部门信息
return nemployee/employeeInfoListn;
}
@RequestMapping(n/toEmpInfdNewPage.jsonn)
public String toEmpInfoNewPage(ModelMap map){
map.addAttribute(ndepartmentListn,departmentService.getAllDeptInfoList()); return nemployee/employeeInfoNewn;
}
@RequestMapping(,7toEmpInfoDetailPage.jsonn)
public String toEmpInfbDetailPage(ModelMap map,String empld){ map.addAttribute(ndepartmentListn,departmentService.getAllDeptInfoList()); map.addAttribute(nempn,employeeService.getEmpInfdByEmpId(empId));
return nemployee/employeeInfoDetailn;
}
/**
*跳转到员工信息编辑页
*@param map
*@param empld
*@return
*/
@RequestMapping(n/toEmpInfoEditPage.jsonn)
public String toEmpInfoEditPage(ModelMap map,String empld) { map.addAttribute(ndepartmentListn,departmentService.getAllDeptInfoList()); map.addAttribute(nempn,employeeService.getEmpInfdByEmpId(empId));
return nemployee/employeeInfoEd卍';
}
管理方信息管理功能实现过程中模型层的业务处理部分关键代码如下:
public interface User Service {
User getUserById(int id);
List<User> getUserListByCondition(User user);
}
部门信息管理实现过程中,视图层的关键代码如下:
public interface DepartmentMapper {
List<Department> getDeptInfoListByCondition(Map<String, Object> map);
int getDeptInfoCountByCondition(Department department);
Department getDeptInfoByDeptId(String deptld);
void updateDeptInfoByDeptId(Department department);
void delDepartmentInfoByDeptId(String deptld);
void addDepartmentInfb(Department department);
List<Department> getAHDeptInfoList();
}
上述实际案例的模拟及相关功能界面的展示,表明了本系统开发的可行性。 系统利用BIM技术集成了综合管廊设施全生命周期的信息,设施管理人员能够通 过可视化平台快速定位故障设备并做出决策,实现了综合管廊设施管理过程的 可视化。此外,设施管理人员能够在局域网内通过WEB端快速、高效地对综合 管廊设施信息进行编辑、更新等操作,并支持相关文件的在线浏览和下载,提 高了综合管廊设施管理效率和水平。可见,本文开发的系统在一定程度上解决 了传统综合管廊设施管理模式存在的信息相互割裂、信息缺失、信息集成度低 等问题,也为综合管廊设施管理信息化提供了新思路。
5.4本章小结
本章选取了综合管廊工程实例,首先建立了该项目的BIM模型;其次详细 阐述了综合管廊BIM数据库及SQL Server数据库的构建过程,并对形成的数据 库信息进行整合;最后,基于IntelliJ IDEA平台,采用Java编程语言,开发了 基于BIM的综合管廊设施信息管理系统,并结合本案例,对系统功能实现过程 进行测试,展示了系统功能界面,并对关键代码进行介绍,验证了该系统具有 可行性。
6结论与展望
6.1结论
随着我国综合管廊的快速发展,其设施管理的信息化、智能化需求愈加强 烈。将BIM技术应用到综合管廊设施管理中,能够突破传统综合管廊设施管理 模式的局限性,为项目各参与方提供一个信息共享平台,在很大程度上提高了 综合管廊设施信息管理的效率及集成度,实现综合管廊设施管理信息化的快速 发展。本文综合应用了 BIM技术和SQL Server数据库技术,基于IntelliJ IDEA 平台,采用Java语言,开发了基于BIM技术的综合管廊设施信息管理系统。该 系统通过Web的方式提供了人机交互的界面,实现了局域网内用户通过网络登 录系统平台访问数据库,在一定程度上提高了综合管廊设施信息管理效率和管 理水平。本研究的主要工作和成果包括以下四个方面:
(1)对设施管理的内涵进行了深入研究,结合综合管廊自身的隐蔽性、复 杂性和连锁性等特性,明确了综合管廊设施管理的定义及其信息管理的特点, 并在此基础上分析了目前我国综合管廊设施信息管理的现状,发现主要存在信 息缺失严重、信息不能有效集成及信息管理成本高等问题,进而提出了将BIM 技术用于综合管廊设施信息管理的思路。该思路弥补了传统综合管廊设施管理 方式的不足,为实现高效、安全、经济的综合管廊设施信息管理目标寻找到了 突破点。
(2)从FLM理论、价值管理理论的角度出发,对BIM技术应用于综合管 设施信息管理的优势进行了详细分析。BIM技术应用于综合管廊设施信息管理, 提高了信息对称度,减少了设施管理人员因获取设施信息所额外花费的成本, 实现了综合管廊设施管理过程中信息资产的积累。
(3)对基于BIM的综合管廊设施信息管理系统需求进行深入挖掘。并以需 求分析的成果作为目标对系统进行结构设计、功能设计及数据库设计。其中功 能设计主要包括入廊管线信息管理、设备信息管理、空间信息管理、日常运维 信息管理和管理方信息管理。此外,对实现系统功能的Spring MVC关键技术及 ODBC接口也进行了阐述。该系统的设计从理论上实现了综合管廊全生命周期 的设施信息集成,为综合管廊设施信息管理提供了数据源。
(4)基于IntelliJ IDEA平台,采用Java编程语言,开发了基于BIM的综 合管廊设施信息管理系统。引入实际案例,对系统功能实现过程进行测试,展 示了系统功能界面,验证了该系统具有可行性。
6.2展望
本文开发的系统能够通过WEB的方式提供人机交互界面,实现局域网内用 户通过网络登录系统平台访问数据库,但由于研究时间及个人研究能力有限, 本文在研究深度和研究广度上都还存在有待改进和完善的地方,在此,对本研 究做以下展望:
(1)虽然本文提出了基于BIM的综合管廊设施信息管理系统设计思路并进 行了系统开发,但仍有部分功能没能实现,需要在以后的研究中继续对功能模 块进行扩展研究,进一步完善综合管廊设施信息系统。
(2)本文是在BIM数据库与SQL Server数据库的集成基础上开发的系统 平台,而综合管廊日常运维还包含多种监控系统,要将这些系统与本系统集成, 还涉及数据接口(API)大量编程与设计工作,后续需要进一步研究。
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