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1基于IFC標準的建筑信息模型

1.1建筑信息模型

建筑信息模型(buildinginformationmodeling,BIM)是一個智能化的建筑物多維模型,它能夠連接建設項目全生命期不同階段的數據、過程和資源,是對建筑工程對象的完整描述。它支持建設項目全生命期的信息管理,使得生命期的信息能夠得到有效的組織和追蹤,保證信息從一階段傳遞到另一階段時不會發生信息流失,減少信息歧義和不一致[2]。

1.2IFC標準

標準的建立是解決信息交換與共享問題的關鍵。國際協同工作聯盟(InternationalAllianceforInteroperability,IAI)的建筑業國際工業標準IFC[3],作為建筑行業的數據交換標準,提供了建筑工程實施過程所處理的各種信息描述和定義的規范。這里的信息既可以描述一個真實的物體,如建筑物的構件,也可以表示一個抽象的概念,如空間、組織、關系和過程等。IFC大綱是IFC標準的主要內容,給出了IFC標準中各種實體的具體數據結構定義。IFC大綱的整體由信息資源層、信息核心層、信息共享層和領域層等4個層次構建[4]。在IFC大綱中,物業管理相關信息是IFC模型的一個關鍵組成部分。IFC物業模型分別有IfcShared-FacilitiesElements、IfcProcessExtension、IfcShared-MgmtElements和IfcFacilitiesMgmtDomain4個子模型。這些子模型定義了物業管理相關的共享信息類,提供給應用者使用。

1.3基于IFC的建筑物業信息模型的建立

本系統根據IFC2x2版本大綱定義的描述規則,使用C#語言在系統中定義物業相關標準類。系統實現了物業管理相關4個子模型中的實體類以及建筑三維模型的相關類。其中IfcShared-FacilitiesElements子模型定義了物業管理的基本元素,包括設備信息、設備分組、資產鑒定、對象數量等相關信息。IfcSharedMgmtElements定義了貫穿建筑生命期各個階段的共有基本信息。IfcFacilitiesMgmtDomain定義了物業管理的基本信息。IfcProcessExtension子模型則支持用戶自定義的各種擴展信息和根據需求建立起相對應的對象。本系統中的物業管理對象可以三維模型的方式描述,系統通過實現描述三維幾何信息的IfcProduct類,定義了物業管理對象的三維幾何模型。主要包括:建筑構件實體,如梁(IfcBeam)、板(IfcSlab)、墻(IfcWall)和柱(IfcColumn)等;建筑設施實體,如設備(IfcAsset)、管道(IfcFlowTerminal)等。本系統按照IFC標準定義類的結構和方法,使用C#語言建立物業管理信息和三維模型的相關IFC類,完成了相關物業數據對象的描述,從而建立起建筑物業信息模型。

2基于中間件技術的建筑設備集成

2.1樓宇自動化系統集成平臺

目前建筑領域里,廣泛應用著多種樓宇自動化系統(buildingautomationsystem,BAS)。這些樓宇自動化系統包含了不同廠家的各種設備。由于各設備子系統所采用的協議可能不同或不能兼容,實現眾多設備的集成,成為本研究的一個重點。當前的系統集成通常采用2種方法。一種是應用硬件技術來實現系統的集成,即使用硬件網關來實現通信協議的轉變。由于市場上使用的協議太多,硬件網關成本高,推廣不現實。另一種方法是使用開放的標準協議來規范樓宇自動化系統的集成,然而由于商業利益,導致私有協議仍占據著當前市場[5]。本研究應用中間件技術來實現樓宇自動化系統在網絡上的系統集成,基于軟件層面上的系統集成探索了一個可行的方法。

2.2集成平臺的實現

本系統采用COM/DCOM技術作為本集成系統的支撐平臺,以減少網絡通信方面的開發工作。OPC和WebServices具有不同的特性和應用環境,都是用于系統集成和交互操作的新技術。OPC提供了靈活通用的接口,具備良好的通訊功能,可以方便地實現局域網內的設備集成。而WebServices可以實現基于Internet廣域網的數據服務[6]。選用OPC作為設備子系統端的接口標準。同時考慮到系統和設備子系統在Internet上連接的需求,則采用WebServices技術支持一些服務的公開調用,并實現Internet上的集成管理。本系統使用中間件技術將COM/DCOM和WebServices有機結合起來,充分發揮OPC在現場設備集成的優勢和WebServices在Internet上提供服務的特點,實現分布式系統的集成以及基于Internet的數據服務。樓宇自動化各設備子系統通過OPC驅動接口接入到本集成平臺,由IBServer服務器負責處理從底層設備獲取的數據。IBServer服務器通過COM/DCOM的方式提供了一系列服務接口。位于局域網的BMS工作站可以直接調用這些接口與各設備子系統通信,形成一個基于局域網的集成管理工作站,為物業管理功能模塊提供數據交換。同時WebServices服務器通過調用IBServer的COM/DCOM接口,并將之轉換成WebServices接口向外公布,為網絡用戶提供數據服務。

3智能物業管理系統

3.1系統的總體結構

本研究開發的物業管理系統通過建立基于IFC標準的建筑物業信息模型、IFC解析器以及數據接口,實現了建筑設計、施工與物業管理信息的共享和交換。同時應用中間件技術建立樓宇自動化系統(BAS)集成平臺,實現了建筑設備的監控和集成管理。

3.2系統的數據交換

本智能物業管理系統通過IFC數據文件和數據交換接口,實現基于IFC標準信息模型的數據共享和交換。IFC數據文件是專門格式的ASCII碼順序文件,采用WSN(WirthSyntaxNotation)形式化語法,易于計算機處理。IFC標準的對象實體則按照STEP(standardsforexchangeofproductdata)標準在數據文件中進行記錄。本系統建立IFC解析器,可實現對IFC數據文件的讀取,并在系統中生成基于IFC標準信息模型的數據類實體。同時還可以將信息模型的數據類實體保存為IFC數據文件,其他系統通過讀取并識別該文件內容,提取出相關的數據信息,從而實現不同系統之間的數據交換。

3.3系統功能

基于IFC標準和建筑設備集成的物業管理系統,相比一般物業管理系統具備更多優勢。系統除具有常規管理功能之外,還具備了智能化的設備管理功能。系統的常規物業管理功能包括系統管理、日常維護、服務管理和財務管理等。其中系統管理實現系統的用戶管理和權限配置管理;日常維護包括房產資源管理、住戶管理、人員管理、供應商管理、庫存管理等;服務管理包括信息服務、投訴管理、預定代辦等;財務管理包括各項收費管理、租賃管理等。本系統基于建筑設備集成的智能化設備管理包括如下主要功能:設備管理及維護、設備數據實時顯示、設備控制策略配置、設備任務管理、設備監控報警、日志管理、歷史數據記錄、設備故障預警預報、專家知識庫。

4結論

本研究通過建立基于IFC標準的建筑物業信息模型和IFC數據交換接口,實現了建筑物業管理階段與設計、施工階段的信息交換和共享。本研究基于中間件技術建立了樓宇自動化系統集成平臺,通過此平臺可對建筑設備進行監控和集成管理。本研究將建筑設備的智能管理和物業管理系統有機結合,實現了具有集成性、交互性和動態性的智能化物業管理。本系統應用于香港國際商業中心(InternationalCommerceCenter)的“智能優化控制、故障診斷及節能”項目,對該商業中心大廈的暖通、空調系統進行監控、優化控制和管理,達到節能優化控制的要求。本系統的其他智能物業管理功能也將在該項目中實施應用。