CN112348707B - 一种基于bim模型的全息化智能建筑节能运维管理*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑能源管理***的技术领域，旨在提供一种基于BIM模型的全息化智能建筑节能运维管理***，包括：设备模块、数据获取模块、通讯模块和运维模块；还包括故障处理模块，连接于运维模块，用于设备模块的故障处理；运维模块获取数据获取模块的数据信息并进行分析判断；当运维模块的判断结果为设备发生故障时，运维模块自动生成故障处理方案并向故障处理模块发出控制信号；故障处理模块响应于运维模块的控制信号，处理设备模块的设备故障。解决了现有的运维管理***故障修复时间长、损失较多的问题，本发明具有自动进行设备故障修复，使得故障的恢复时间大大缩短，减少损失的效果。

Description

一种基于BIM模型的全息化智能建筑节能运维管理***

技术领域

本发明涉及建筑能源管理***的技术领域，尤其是涉及一种基于BIM模型的全息化智能建筑节能运维管理***。

背景技术

目前，建筑运维管理是指在建筑竣工验收完成并投入使用后，整合建筑内人员、设施及技术等关键资源，并通过运营，充分提高建筑的使用率，降低建筑的经营成本，增加投资收益，并通过维护尽可能延长建筑的使用周期而进行的综合管理。

随着经济的发展，建筑能耗已经占据社会总能耗很大一部分。因此，基于BIM模型的运维管理***，以物联网构建一条新的信息获取通道，为数据信息注入智能，以代替管理工作里重复机械的部分，利用大数据形成绿色、智能、综合的运维管理模式。

但当建筑内的设备发生故障时，现有的BIM模型运维管理***仅仅具有提醒、预警的功能，再通知人工进行检修，消除故障或让设备尽快恢复正常运作。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：现有的BIM模型运维管理***在发现设备故障时仅起到提醒、预警的作用，故障修复时间长，损失较多。

发明内容

本发明目的是提供一种基于BIM模型的全息化智能建筑节能运维管理***，具有故障修复时间较短的特点。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于BIM模型的全息化智能建筑节能运维管理***，所述***包括：

设备模块，用于实现建筑智能化；

数据获取模块，连接于所述设备模块，用于获取建筑物内设备模块的各种数据信息；

通讯模块，连接于所述数据获取模块，用于传输所述数据获取模块的数据信息；

运维模块，连接于所述通讯模块，用于接收所述数据获取模块的数据信息和和控制所述设备模块工作；

还包括故障处理模块，连接于所述运维模块，用于所述设备模块的故障处理；

所述运维模块获取所述数据获取模块的数据信息并进行分析判断；

当所述运维模块的判断结果为设备发生故障时，所述运维模块自动生成故障处理方案并向所述故障处理模块发出控制信号；

所述故障处理模块响应于所述运维模块的控制信号，处理所述设备模块的设备故障。

通过采用上述技术方案，设备模块使建筑智能化；数据获取模块获取设备模块的数据信息并经通讯模块传输至运维模块内，运维模块对设备模块的数据信息进行分析判断；当运维模块的判断结果为设备发生故障时，运维模块自动生成故障处理方案并向故障处理模块发出控制信号；故障处理模块响应于运维模块的控制信号，自动处理设备模块的设备故障；进而一种基于BIM模型的全息化智能建筑节能运维管理***在发现设备故障时能自动进行设备故障修复，以迅速在设备故障时做出修复响应，使得故障的恢复时间大大缩短，有利于迅速消除故障或让设备尽快恢复正常运作，减少经济损失。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述运维模块的判断结果为设备发生故障时，所述运维模块自动生成故障处理方案的具体步骤包括：

基于设备故障数据和对应的故障处理方案，建立一一对应的映射关系并形成故障方案列表；

获取所述数据获取模块的数据信息并与故障方案列表内对应的设备故障数据进行一一比对；

当数据获取模块的数据信息与对应设备故障数据的差值位于预设范围内时，输出设备故障信号并自动获取对应的故障处理方案数据。

通过采用上述技术方案，运维模块将已有的设备故障数据和对应的故障处理方案形成故障方案列表，作为后续故障数据分析的基础；基于故障方案列表，比较新获取的数据获取模块数据信息；当数据获取模块的数据信息与对应设备故障数据的差值位于预设范围内时，即检测到与故障列表内相同类型的故障数据，运维模块输出设备故障信号并自动获取对应的故障处理方案数据，以自动生成故障处理方案。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述运维模块内置有BIM模型，所述BIM模型模拟实体建筑物的全景并进行可视化展示；

当数据获取模块的数据信息与已有的设备故障数据不对应时，所述BIM模型接收该数据信息，结合已有的故障方案列表，计算出新的设备故障数据；

所述BIM模型根据新的设备故障数据和故障方案列表,类比得到对应的故障处理方案数据，自动生成故障处理方案；

当数据获取模块的数据信息与新的故障数据的差值位于预设范围内时，所述运维模块输出设备故障信号并自动获取对应的故障处理方案数据。

通过采用上述技术方案，BIM模型模拟实体建筑物的全景并进行可视化展示，以得到与实体建筑物一样的虚拟的仿真三维模型；当数据获取模块的数据信息与对应设备故障数据的差值位于预设范围之外时，即获取的新数据不属于故障数据或者不属于已有的故障情况，需继续判断数据信息是否属于已有的设备故障数据；当数据信息与已有的设备故障数据不对应时，即获取的数据不属于已有的故障情况，此时，BIM模型接收该数据信息，结合已有的故障方案列表，计算出新的设备故障数据，即新计算的设备故障数据与获取的新数据属于同一种故障情况，可以进行差值预设范围比较；再根据新的设备故障数据和故障方案列表,类比得到对应的故障处理方案数据，自动生成新的故障处理方案；再次判断数据获取模块的数据信息与新的故障数据的差值是否位于预设范围内；是则使运维模块输出设备故障信号并自动获取对应的故障处理方案数据；进而一种基于BIM模型的全息化智能建筑节能运维管理***能发现更多的设备故障，设备故障修复的能力更强。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述BIM模型获取所述数据获取模块的数据信息并采用贝叶斯算法，以获取各组成设备的初始故障概率；

当接收到数据信息与已有的设备故障数据不对应时，结合已有的故障方案列表及对应的初始故障概率，采用贝叶斯算法滚动更新初始故障概率以及对应的设备故障数据，计算出新的设备故障数据。

通过采用上述技术方案，BIM模型采用贝叶斯算法，获取各组成设备的初始故障概率；当数据信息与已有的设备故障数据不对应时，结合已有的故障方案列表、对应初始故障概率和新的数据，计算获取与新数据相关的新的设备故障数据，实现了新的设备故障数据的计算；同时，计算结果涵盖了因复杂设备的不确定性和关联性引起的故障问题，计算结果更准确，有利于更精准地进行故障判断。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：将新的设备故障数据和类比得到的对应的故障处理方案建立一一对应的映射关系,同时存储至故障方案列表内,更新故障方案列表的内容。

通过采用上述技术方案，将新的设备故障数据和对应的故障处理方案存储至故障方案列表内,以更新故障方案列表的内容，进而在下一次遇到同类型故障时，无需BIM模型再次进行新的设备故障数据计算，判断方式更简便和快速。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述运维模块实时获取数据获取模块的数据信息并录入所述BIM模型内，以更新所述BIM模型。

通过采用上述技术方案，运维模块实时获取数据获取模块的数据信息并录入BIM模型内，以更新BIM模型，使得BIM模型实时模拟建筑物的实际情况，模拟的与实体建筑物一样的虚拟的仿真三维模型更贴合实际，有利于***进行更准确地故障判断。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述通讯模块包括OPC服务器和OPC客户端，OPC服务器通过数据线与OPC客户端通讯连接，所述设备模块通过数据线与所述OPC服务器通讯连接，所述数据获取模块通过数据线与所述OPC服务器相连接。

通过采用上述技术方案，OPC标准可以将不同厂商和不同型号的数据获取模块内的数据通过OPC服务器以统一的数据格式发布到互联网中，进而利于***集成，***的兼容性更强、应用更广泛。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述通讯模块还包括云服务器，所述云服务器通过数据线与所述OPC客户端通讯连接。

通过采用上述技术方案， OPC客户端解析来自OPC服务器的数据，并将其上传到云服务器中，以使得局域网中的运维数据能在广域网中共享，同时也利于借助云服务器对多个运维项目的协同管理，极大地提高了开发效率、极大地降低了数据运营的管理成本。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.一种基于BIM模型的全息化智能建筑节能运维管理***在发现设备故障时能自动进行设备故障修复，以迅速在设备故障时做出修复响应，使得故障的恢复时间大大缩短，有利于迅速消除故障或让设备尽快恢复正常运作，减少经济损失；

2.使BIM模型采用贝叶斯算法，计算出新的设备故障数据，以发现更多的设备故障，同时，计算结果涵盖了因复杂设备的不确定性和关联性引起的故障问题，计算结果更准确，有利于更精准地进行故障判断；

3.实时更新故障方案列表的内容，进而在下一次遇到同类型故障时，无需BIM模型再次进行新的设备故障数据计算，判断方式更简便和快速；

4.实时更新BIM模型，使得BIM模型实时模拟建筑物的实际情况，模拟的与实体建筑物一样的虚拟的仿真三维模型更贴合实际，有利于***进行更准确地故障判断；

5.通讯模块使用OPC标准利于***集成，***的兼容性更强、应用更广泛；同时，借助云服务器使得局域网中的运维数据能在广域网中共享，同时也利于对多个运维项目的协同管理，极大地提高了开发效率、极大地降低了数据运营的管理成本。

附图说明

图1是本发明其中一实施例的一种基于BIM模型的全息化智能建筑节能运维管理***的结构框图。

图2是运维模块获取的故障数据位于已有故障方案列表内时自动生成故障处理方案的流程示意图。

图3是利用BIM模型计算新的故障数据的原理示意图。

图4是运维模块获取的故障数据不属于已有故障方案列表内的故障数据时自动生成故障处理方案的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

参照图1，本发明实施例提供一种基于BIM模型的全息化智能建筑节能运维管理***，包括设备模块、数据获取模块、通讯模块、运维模块、终端模块和故障处理模块。

设备模块，用于实现建筑智能化。本实施例中，设备模块包括智能水电表、智能照明灯、智能窗帘、智能投影幕布等，且需要选择能够支持OPC标准的设备模块。

数据获取模块，连接于设备模块的输出端，用于获取建筑物内设备模块的各种数据信息。各种数据信息主要包括各个设备模块的日常维护数据、运行日志数据、设备型号、设备安装位置、设备运行参数、设备占用空间体积等。其中，运行日志数据包括在历史记录中设备运行维护对应的数据，如设备故障数据和故障类型数据。本实施例中，数据获取模块可以为布设于建筑物内的各种传感器设备，如温度传感器、湿度传感器、空气检测传感器等，且需选择可以支持OPC标准的传感器设备，以方便进行集成。

通讯模块，连接于数据获取模块的输出端且与设备模块通讯连接，用于传输数据获取模块的数据信息。通讯模块包括OPC服务器和OPC客户端，设备模块通过数据线与OPC服务器通讯连接，数据获取模块的输出端通过数据线与OPC服务器相连接。OPC服务器还通过数据线与OPC客户端通讯连接。OPC标准可以将不同厂商和不同型号的传感器数据通过OPC服务器以统一的数据格式发布到互联网中，利于***集成，***的兼容性更强、应用更广泛。

通讯模块还包括云服务器。OPC客户端通过数据线与云服务器通讯连接。 OPC客户端解析来自OPC服务器的数据，并将其上传到云服务器中。云服务器使得局域网中的运维数据能在广域网中共享，同时也利于对多个运维项目的协同管理。通过云服务器极大地提高了开发效率以及极大地降低了数据运营的管理成本。

云服务器通过数据线反向连接有VPN网关。同一局域网中的设备模块通过数据线与VPN网关连接。由于同一局域网中的设备模块采用的局域网服务器属于企业内部服务器，将同一局域网中的设备模块和云服务器之间的通讯通过VPN网关进行，实现加密通讯，以保障数据交换时的安全性。

运维模块，通讯连接于通讯模块，用于接收数据获取模块的数据信息。和控制设备模块工作。运维模块通过数据线与云服务器通讯连接。OPC客户端将来自运维模块的控制信号以OPC数据的形式推送到OPC服务器中，经OPC服务器下发至设备模块，实现设备模块的智能化，进而使得建筑智能化。本实施例中，运维模块可以为集成控制芯片。

终端模块，连接于运维模块的输出端，用于管理人员远程查看运维数据和操作运维模块。本实施例中，终端模块可以为电脑终端或移动设备终端。

故障处理模块，连接于运维模块的输出端，用于设备模块的故障处理。

本发明实施例中，运维模块获取数据获取模块的数据信息并进行分析判断；当运维模块的判断结果为设备发生故障时，运维模块自动生成故障处理方案并向故障处理模块发出控制信号；故障处理模块响应于运维模块的控制信号，处理设备模块的设备故障。本实施例可以为智能降温模块、智能消防模块、控制窗户开启与关闭等等。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面对本发明实施例作进一步详细描述。

参照图2，本发明实施例提供一种基于BIM模型的全息化智能建筑节能运维管理***的主要实现步骤描述如下。

运维模块经通讯模块获取数据获取模块的数据信息。历史数据信息包含设备故障数据，并将对应的故障处理方案录入存储于运维模块内。

基于设备故障数据和对应的故障处理方案，建立一一对应的映射关系并形成故障方案列表，存储至运维模块内。本实施例中，如某个建筑物中的空调***的故障列表，主要包括机械性故障、空气处理过程故障和配电自动控制故障。每种故障类型分别对应故障因子。机械性故障包括润滑故障因子、密封故障因子和机械故障因子。润滑故障因子具体表现为缺润滑油、润滑油脏等。密封故障因子具体表现为冷冻水故障、水泵轴向不严、空气渗入等。机械故障因子具体表现为冷动装置故障、蒸发器故障、油泵故障、阻尼发动机故障等。

当运维模块获取到数据信息时，将获取的数据信息与故障方案列表内对应的设备故障数据进行一一比对。当数据信息与故障方案列表内对应的设备故障数据属于同种类型数据时可以进行比较，否则无法比较。

当数据获取模块的数据信息与对应设备故障数据的差值位于预设范围内时，即此时设备模块的数据情况和故障数据情况相近或相同，初步判断为故障数据，此时，运维模块输出设备故障信号并自动获取对应的故障处理方案数据。

参照图3，运维模块内置有BIM模型，BIM模型模拟实体建筑物的全景并进行可视化展示。BIM模型的建立方法在建筑领域较为常规，在此不再赘述。

BIM模型可以直观了解建筑物中各设备位置、各设备运行参数以及各设备之间的关联关系等信息。如智能饮水机的属性信息包含电力负荷、设备型号、制造商、产品说明，正常工作功率、故障工作功率等一系列数据。

BIM模型接收运维模块获取的数据信息并录入存储至BIM模型内，实时更新BIM模型，使得BIM模型实时模拟建筑物的实际情况，模拟的与实体建筑物一样的虚拟的仿真三维模型更贴合实际，进而有利于基于BIM模型的全息化智能建筑节能运维管理***进行更准确地故障判断。

BIM模型对已获取的数据获取模块的数据信息采用贝叶斯算法，利用贝叶斯网络里的贝叶斯公式进行概率推理。一个贝叶斯网络是一个有向无环图,由代表变量结点及连接这些变量结点有向边构成。结点代表随机变量，结点间的有向边代表了结点间的互相关系，父结点和子结点用条件概率进行表达关系强度。没有父结点的用先验概率进行信息表达。结点变量可以是任何问题的抽象，如测试值、观测现象、意见征询等。BIM模型对已获取的数据信息采用贝叶斯算法，以获取各组成设备的初始故障概率，解决了不定性和不完整性问题，在确定复杂设备不确定性和关联性引起的故障方面有很大的优势。

参照图4，当数据获取模块的数据信息与对应设备故障数据的差值位于预设范围之外且当数据获取模块的数据信息与已有故障方案列表的设备故障数据不对应时，即可能存在故障数据不属于已有故障类型的情况，BIM模型接收该数据信息，结合已有的故障方案列表和对应的初始故障概率，采用贝叶斯算法滚动更新初始故障概率以及对应的设备故障数据，计算出新的设备故障数据，以全面获取建筑物中各组成设备的故障数据，进而有利于基于BIM模型的全息化智能建筑节能运维管理***进行更准确地故障判断。

BIM模型根据新的设备故障数据和故障方案列表,类比得到对应的故障处理方案数据，自动生成故障处理方案。如类比电脑CPU运行温度过高时采用内置风扇降温方案，监控摄像头温度过高时，采用对应区域通风***降温方案。

再次判断数据获取模块的数据信息与新的故障数据的差值是否位于预设范围内。

当数据获取模块的数据信息与新的故障数据的差值位于预设范围内时，运维模块输出设备故障信号并自动获取对应的故障处理方案数据。

将新的设备故障数据和类比得到的对应的故障处理方案建立一一对应的映射关系,同时存储至运维模块的故障方案列表内,更新故障方案列表的内容，进而在下一次遇到同类型故障时，无需BIM模型再次进行新的设备故障数据计算，故障判断方式更简便和快速。

当运维模块的判断结果为设备发生故障时,终端模块上可视化故障数据。不同故障类型数据在终端模块上以BIM形式显示出不同的颜色或亮度，并且把故障数据中的故障概率、故障原因等一并显示出来。

基于BIM模型的全周期应用和可视化管理，直观了解了建筑隐蔽工程信息，便于二次装修，快速响应维修需求，减少安全隐患；全面记录建筑历史过程，实现真实建筑到虚拟建筑的全面投影，以得到一个与线下一致的可以感知的虚拟空间的全景展示平台，高效集成各智能***各个管理部门数据，提升协作效率，缩短工期、降低开发成本；利用BIM中海量的信息和大数据进行处理与分析，基于历史运行数据，形成全面数据分析结果，完整集成运营阶段内全部数据进行数字化管理，提升物业运维管理水平，提高新能源使用效率，并实现低碳环保的目的，同时降低用户日常物理空间的使用成本。

进而一种基于BIM模型的全息化智能建筑节能运维管理***在发现设备故障时能自动进行设备故障修复，以迅速在设备故障时做出修复响应，使得故障的恢复时间大大缩短，有利于迅速消除故障或让设备尽快恢复正常运作，减少经济损失。

Claims (3)

1.一种基于BIM模型的全息化智能建筑节能运维管理***，所述***包括：设备模块，用于实现建筑智能化；数据获取模块，连接于所述设备模块，用于获取建筑物内设备模块的各种数据信息；通讯模块，连接于所述数据获取模块，用于传输所述数据获取模块的数据信息；运维模块，连接于所述通讯模块，用于接收所述数据获取模块的数据信息和和控制所述设备模块工作；其特征在于，

还包括故障处理模块，连接于所述运维模块，用于所述设备模块的故障处理；所述运维模块获取所述数据获取模块的数据信息并进行分析判断；当所述运维模块的判断结果为设备发生故障时，所述运维模块自动生成故障处理方案并向所述故障处理模块发出控制信号；所述故障处理模块响应于所述运维模块的控制信号，处理所述设备模块的设备故障；

所述运维模块内置有BIM模型，所述BIM模型模拟实体建筑物的全景并进行可视化展示；

所述运维模块实时获取数据获取模块的数据信息并录入所述BIM模型内，以更新所述BIM模型；

所述BIM模型获取所述数据获取模块的数据信息并采用贝叶斯算法，以获取各组成设备的初始故障概率；

当所述运维模块的判断结果为设备发生故障时，所述运维模块自动生成故障处理方案的具体步骤包括：基于设备故障数据和对应的故障处理方案，建立一一对应的映射关系并形成故障方案列表；获取所述数据获取模块的数据信息并与故障方案列表内对应的设备故障数据进行一一比对；判断数据获取模块的数据信息与故障方案列表内对应的设备故障数据的差值是否位于预设范围内；当数据获取模块的数据信息与故障方案列表内对应的设备故障数据的差值位于预设范围内时，输出设备故障信号，并选取故障方案列表内与设备故障数据对应的故障处理方案数据，自动生成故障处理方案；

当数据获取模块的数据信息与故障方案列表内对应的设备故障数据的差值不位于预设范围内时，判断数据获取模块的数据信息是否与已有的设备故障数据对应，当数据获取模块的数据信息不与已有的设备故障数据对应时，所述BIM模型获取数据获取模块的数据信息，结合已有的故障方案列表及对应的初始故障概率，采用贝叶斯算法滚动更新初始故障概率以及对应的设备故障数据，计算出新的设备故障数据；

所述BIM模型根据新的设备故障数据和故障方案列表，类比得到对应的故障处理方案数据，自动生成故障处理方案；再次判断数据获取模块的数据信息与新的设备故障数据的差值是否位于预设范围内；当数据获取模块的数据信息与新的设备故障数据的差值位于预设范围内时，所述运维模块输出设备故障信号并自动获取对应的故障处理方案数据，自动生成故障处理方案；

将新的设备故障数据和类比得到的对应的故障处理方案建立一一对应的映射关系，同时存储至故障方案列表内，更新故障方案列表的内容。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM模型的全息化智能建筑节能运维管理***，其特征在于，所述通讯模块包括OPC服务器和OPC客户端，OPC服务器通过数据线与OPC客户端通讯连接，所述设备模块通过数据线与所述OPC服务器通讯连接，所述数据获取模块通过数据线与所述OPC服务器相连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于BIM模型的全息化智能建筑节能运维管理***，其特征在于，所述通讯模块还包括云服务器，所述云服务器通过数据线与所述OPC客户端通讯连接。