基于IFC 标准和建筑设备集成的智能物业管理系统(一)

发布时间:2010-04-15 22:11:32 来源:清华大学学报
摘要:

基于IFC标准和建筑设备集成的智能物业管理系统 张建平1, 郭 杰1, 王盛卫2, 徐正元2 (1.清华大学土木工程系,北京100084;2.香港理工大学屋宇设备工程学系,香港) 摘 要:为实现现代建筑中众多楼宇自动化

摘 要: 为实现现代建筑中众多楼宇自动化设备的集成和智能化物业管理, 开发了一种智能物业管理系统。该系统综合应用了建筑业国际工业标准( indust ry foundat ion classes,IFC)、信息模型、中间件、W eb Service、系统集成等技术,建立基于IFC 标准的建筑物业信息模型和IFC 数据交换接口, 实现了建筑物业管理阶段与设计阶段、施工阶段的信息交换和共享。基于中间件技术, 建立了楼宇自动化系统集成平台, 对建筑设备进行监控和集成管理, 并与常规物业管理相结合, 实现了具有集成性、交互性和动态性的智能化物业理。 

关键词: 物业管理; 建筑物业信息模型; IFC 标准; 建筑设备集成
中图分类号: TU 8; TP 319 文献标识码: A
文章编号: 100020054 (2008) 0620940203

        建筑的智能物业管理应该综合应用信息技术、网络技术和自动化技术, 将楼宇自动化系统与物业管理系统集成一体, 实现具有集成性、交互性、动态性的智能化物业管理模式[ 1 ]。

        智能物业管理的一个重要任务是提供房屋与设备维护管理功能。维护管理过程需要利用大量的原有设计、施工数据和图纸, 这种方式形成各专业系统间的信息断层, 使信息难以直接再利用, 甚至造成信息的延误、缺损或丢失[ 2 ]。
      本文利用中间件技术构造一个楼宇自动化系统集成平台, 实现对多种楼宇自动化系统的集成。并基于该集成平台, 通过对各种设备的监控和集成管理,实现智能化的物业管理功能。
1 基于IFC 标准的建筑信息模型
1. 1 建筑信息模型
        建筑信息模型(bu ilding info rm at ion modeling,B IM ) 是一个智能化的建筑物多维模型, 它能够连接建设项目全生命期不同阶段的数据、过程和资源, 是对建筑工程对象的完整描述。它支持建设项目全生命期的信息管理, 使得生命期的信息能够得到有效的组织和追踪, 保证信息从一阶段传递到另一阶段时不会发生信息流失, 减少信息歧义和不一致[ 2 ]。
 1. 2 IFC 标准
        标准的建立是解决信息交换与共享问题的关键。国际协同工作联盟( In ternat ional A lliance for Interoperab ility, IA I) 发布的建筑业国际工业标准IFC[ 3 ] , 作为建筑行业的数据交换标准, 提供了建筑工程实施过程所处理的各种信息描述和定义的规范。这里的信息既可以描述一个真实的物体, 如建筑物的构件, 也可以表示一个抽象的概念, 如空间、组织、关系和过程等。IFC 大纲是IFC 标准的主要内容, 给出了IFC标准中各种实体的具体数据结构定义。IFC 大纲的整体由信息资源层、信息核心层、信息共享层和领域层等4 个层次构建[ 4 ]。在IFC 大纲中, 物业管理相关信息是IFC 模型的一个关键组成部分。IFC 物业模型分别有IfcShared2 Facilit iesElemen t s、IfcP rocessEx ten sion、IfcSharedM gm tElemen t s 和IfcFacilit iesM gm tDomain 4 个子模型。这些子模型定义了物业管理相关的共享信息类, 提供给应用者使用。
1. 3 基于IFC 的建筑物业信息模型的建立
本系统根据IFC2x2 版本大纲定义的描述规则,使用C# 语言在系统中定义物业相关标准类。系统实现了物业管理相关4 个子模型中的实体类以及建筑三维模型的相关类。其中IfcShared-Facilit iesElem en t s 子模型定义了物业管理的基本元素, 包括设备信息、设备分组、资产鉴定、对象数量等相关信息。IfcSharedM gm tElem en t s 定义了贯穿建筑生命期各个阶段的共有基本信息。IfcFacilities M gm tDom ain 定义了物业管理的基本信息。IfcP rocessEx ten sion 子模型则支持用户自定义的各种扩展信息和根据需求建立起相对应的对象。
        本系统中的物业管理对象可以三维模型的方式描述, 系统通过实现描述三维几何信息的IfcP roduct 类, 定义了物业管理对象的三维几何模型。主要包括: 建筑构件实体, 如梁( IfcBeam )、板( IfcSlab )、墙( IfcW all) 和柱( IfcCo lumn ) 等; 建筑设施实体, 如设备( IfcA sset )、管道( IfcF low Term inal) 等。本系统按照IFC 标准定义类的结构和方法, 使用C# 语言建立物业管理信息和三维模型的相关IFC 类, 完成了相关物业数据对象的描述, 从而建立起建筑物业信息模型。
 2 基于中间件技术的建筑设备集成
2. 1 楼宇自动化系统集成平台
        目前建筑领域里, 广泛应用着多种楼宇自动化系统(bu ilding au tom at ion system , BA S)。这些楼宇自动化系统包含了不同厂家的各种设备。由于各设备子系统所采用的协议可能不同或不能兼容, 实现众多设备的集成, 成为本研究的一个重点。
        当前的系统集成通常采用2 种方法。一种是应用硬件技术来实现系统的集成, 即使用硬件网关来实现通信协议的转变。由于市场上使用的协议太多,硬件网关成本高, 推广不现实。另一种方法是使用开放的标准协议来规范楼宇自动化系统的集成, 然而由于商业利益, 导致私有协议仍占据着当前市场[ 5 ]。
       本研究应用中间件技术来实现楼宇自动化系统在网络上的系统集成, 基于软件层面上的系统集成探索了一个可行的方法。
2. 2 集成平台的实现
       本系统采用COM öDCOM 技术作为本集成系统的支撑平台, 以减少网络通信方面的开发工作。O PC 和W eb Services 具有不同的特性和应用环境,都是用于系统集成和交互操作的新技术。O PC 提供了灵活通用的接口, 具备良好的通讯功能, 可以方便地实现局域网内的设备集成。而W eb Services 可以实现基于In ternet 广域网的数据服务[ 6 ]。
        选用O PC 作为设备子系统端的接口标准。同时考虑到系统和设备子系统在In ternet 上连接的需求, 则采用W eb Services 技术支持一些服务的公开调用, 并实现In ternet 上的集成管理。
        本系统使用中间件技术将COM öD COM 和W ebServices 有机结合起来, 充分发挥O PC 在现场设备集成的优势和W eb Services 在In ternet 上提供服务的特点, 实现分布式系统的集成以及基于In ternet的数据服务, 系统结构如图1 所示。

图片1.jpg

图1 楼宇自动化系统集成平台结构图

        楼宇自动化各设备子系统通过O PC 驱动接口接入到本集成平台, 由IBServer 服务器负责处理从底层设备获取的数据。IBServer 服务器通过COM /DCOM 的方式提供了一系列服务接口。位于局域网的BM S 工作站可以直接调用这些接口与各设备子系统通信, 形成一个基于局域网的集成管理工作站,为物业管理功能模块提供数据交换。同时W eb Services 服务器通过调用IBServer 的COM /D COM接口, 并将之转换成W eb Services 接口向外公布, 为网络用户提供数据服务。