摘要：大型公共建筑在商業(yè)、辦公、旅游、科教文衛(wèi)、通訊和交通等各個方面都有著不可替代的作用。但大型公共建筑的運維管理信息化平臺開發(fā)和應(yīng)用卻有一定技術(shù)難度。為降低這一難度，提出一種基于GIS的大型公共建筑輕量級運維管理平臺研發(fā)與應(yīng)用方法。大型公共建筑圖紙通過圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和編輯，轉(zhuǎn)換為地圖服務(wù);大型公共建筑屬性數(shù)據(jù)通過歸納總結(jié)，形成層次結(jié)構(gòu)，并賦予唯一標(biāo)識符，建立屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫;并以此為基礎(chǔ)，梳理大型公共建筑運維管理流程，形成運維管理標(biāo)準(zhǔn)流程和數(shù)據(jù)流程;通過搭建統(tǒng)一的平臺，完成上述4項結(jié)果的集成，并投入實際應(yīng)用。該方法在一座大型機場航站樓進(jìn)行了實際驗證，開發(fā)了一套輕量級運維管理平臺，實現(xiàn)了該航站樓運維管理的信息化，其結(jié)果驗證了方法的有效性和可操作性。

　　關(guān)鍵詞：建筑運維管理;大型機公共建筑;GIS;屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫;運維管理標(biāo)準(zhǔn)流程

　　建筑工程師論文投稿刊物：《北方建筑》Northern Architecture(雙月刊)2016年創(chuàng)刊，中文，大16開，出版地：吉林省長春市;北方建筑堅持為社會主義服務(wù)的方向，堅持以馬克思列寧主義、毛澤東思想和鄧小平理論為指導(dǎo)，貫徹“百花齊放、百家爭鳴”和“古為今用、洋為中用”的方針，堅持實事求是、理論與實際相結(jié)合的嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)，傳播先進(jìn)的科學(xué)文化知識，弘揚民族優(yōu)秀科學(xué)文化，促進(jìn)國際科學(xué)文化交流，探索防災(zāi)科技教育、教學(xué)及管理諸方面的規(guī)律，活躍教學(xué)與科研的學(xué)術(shù)風(fēng)氣，為教學(xué)與科研服務(wù)。

　　大型公共建筑一般是指單棟建筑面積在2萬平方米以上且采用中央空調(diào)的公共建筑[1]，可分為商業(yè)、辦公、旅游、科教文衛(wèi)、通訊和交通等類型。大型公共建筑均具有特殊的用途，合理的運維管理可保證其充分實現(xiàn)自身功能。建筑物的運維管理，是整合人員、設(shè)施、技術(shù)和管理流程，主要包括對人員工作和生活空間進(jìn)行規(guī)劃、維護(hù)、維修、應(yīng)急等管理[2]。由于運維管理時間跨度大、周期長、內(nèi)容多、涉及人員復(fù)雜，傳統(tǒng)的運維管理效率相對低下[2]。因而，引入信息技術(shù)改善大型公共建筑運維管理的效率和質(zhì)量，提升管理效率和服務(wù)水平，具有明顯的實用意義。建筑運維管理信息化的相關(guān)研究可以分為技術(shù)和應(yīng)用2個層次[2]。信息化技術(shù)在技術(shù)層面主要包括：建筑信息模型(buildinginformationmodeling,BIM)技術(shù)和移動終端技術(shù)2類。BIM作為新興技術(shù)，具有應(yīng)用在運維管理方面的潛能，并引起了管理人員對其利用的興趣[3]。

　　BIM作為建筑的虛擬承載體，包含建筑物所有物理、功能特性、使用情況等全生命周期的信息，可作為建筑運維管理完整的信息數(shù)據(jù)來源[4]。利用BIM模型的三維特性，實現(xiàn)運維管理的可視化，方便了管理人員的認(rèn)知和推理，從而可以直觀地解決問題[5]。利用BIM的語義結(jié)構(gòu)，可以將設(shè)備設(shè)施的檢測和運維記錄附加到BIM模型，同時分析各個維修任務(wù)的優(yōu)先級，便于管理人員合理地安排檢修計劃[6]。除維修信息外，該技術(shù)還可以支持其他更加豐富的屬性信息，完成諸如設(shè)施管理過程中路徑規(guī)劃的可應(yīng)用性[7]，或更高層次的設(shè)施設(shè)備運維管理的決策支持[8]。

　　移動終端技術(shù)，主要用于實現(xiàn)實時、準(zhǔn)確的錄入信息，是大型公共建筑運維管理的優(yōu)秀輔助工具。其主要包括條形碼(Barcode)[9]，二維碼(QRcode)[10]，WLAN[11]和RFID[11-12]等。在應(yīng)用層面，據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)調(diào)研，系統(tǒng)架構(gòu)開發(fā)是建筑運維研究的一個重要方面[2]。在系統(tǒng)架構(gòu)開發(fā)方面，用于運維管理的BIM平臺系統(tǒng)主要有3類[2]：①直接應(yīng)用商業(yè)軟件產(chǎn)品，如廣泛使用的Archibus，提供了資產(chǎn)設(shè)施管理相關(guān)的廣泛內(nèi)容，可有效管理不動產(chǎn)、設(shè)施設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施等[13];②基于商業(yè)軟件進(jìn)行二次開發(fā)，如Autodesk系列軟件中提供良好的二次開發(fā)支持的AutoCAD，Revit等，在基于Autodesk系列軟件進(jìn)行二次開發(fā)中，采用B/S架構(gòu)或C/S架構(gòu)，完成設(shè)施設(shè)備的管理工作[14-17];③研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的平臺系統(tǒng)，本文研發(fā)基于BIM的機電設(shè)備智能管理系統(tǒng)BIM-FIM[18]，該系統(tǒng)實現(xiàn)機電設(shè)備安裝過程和運維階段的信息共享，完成安裝后將實體建筑和虛擬的機電設(shè)備信息模型集成交付給業(yè)主;同時加強了運營期機電設(shè)備的綜合信息化管理[18]。

　　上述文獻(xiàn)從技術(shù)和實際應(yīng)用方面研究了大型公共建筑的運維管理。但BIM模型擁有大量的數(shù)據(jù)，對計算機的要求高，輕量化處理有實用意義[19]。本文提出了一種與文獻(xiàn)[19]不同的輕量級大型公共建筑運維管理平臺開發(fā)和應(yīng)用方法，即采用GIS技術(shù)，以大型公共建筑存檔圖紙為圖形數(shù)據(jù)源，以地圖服務(wù)的方式實現(xiàn)大型公共建筑可視化管理。通過歸納和梳理，完成運維管理的屬性數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)流程的標(biāo)準(zhǔn)化。可選用多種成熟軟件完成相關(guān)步驟，并以B/S架構(gòu)平臺的形式進(jìn)行實際應(yīng)用，地圖服務(wù)和運維管理平臺松耦合，可以獨立更新和維護(hù)，因而具有高度的可操作性和實用性。

　　1輕量級運維平臺構(gòu)建方法

　　本文著眼于大型共建筑運維的實際需求和條件，提出了一種符合實際，可操作性強的大型公共建筑運維管理的構(gòu)建方法，用于搭建輕量級的運維管理平臺，共分為5步。

　　第1步.圖形數(shù)據(jù)處理。GIS支持的圖形數(shù)據(jù)來源廣泛，各種矢量和格柵格式的圖形數(shù)據(jù)均可以作為GIS的圖形數(shù)據(jù)來源。圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GIS圖形數(shù)據(jù)后，一般需進(jìn)行校核，以保證圖形數(shù)據(jù)的質(zhì)量。驗證后的圖形數(shù)據(jù)經(jīng)過渲染和編輯，可用于發(fā)布地圖服務(wù)，而地圖服務(wù)是實現(xiàn)可視化運維管理的基礎(chǔ)。第2步.屬性數(shù)據(jù)處理。大型公共建筑運維管理中涉及的數(shù)據(jù)量大、面廣、格式各異、來源廣泛。將其屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，建立屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫，并賦予唯一標(biāo)識符。即能避免運維管理中因數(shù)據(jù)雜亂而造成的管理混亂，又能通過唯一標(biāo)識符與圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。第3步.運維管理流程處理。運維管理包含多方面的業(yè)務(wù)，在第2步建立的屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫的基礎(chǔ)上，可完成各項業(yè)務(wù)流程的標(biāo)準(zhǔn)化。而標(biāo)準(zhǔn)化的流程十分利于信息化。

　　第4步.運維管理數(shù)據(jù)流程處理。大型公共建筑多種運維管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)生成流程的規(guī)范化，及在該流程中，圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)集成應(yīng)用方式的整合，以形成各項業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)流程。第5步.開發(fā)及應(yīng)用。選用現(xiàn)有技術(shù)和工具完成輕量級管理平臺的開發(fā)，并投入實際應(yīng)用，實現(xiàn)大型公共建筑的信息化運維管理。在此過程中，根據(jù)實際應(yīng)用反饋情況，對圖形數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫進(jìn)行更新和完善，對管理流程作修改。同時，平臺也需要在長期的應(yīng)用中進(jìn)行維護(hù)。

　　2數(shù)據(jù)處理

　　數(shù)據(jù)處理是指圖形數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化、校核、發(fā)布和部署;各種屬性數(shù)據(jù)的歸納總結(jié)和形成層次結(jié)構(gòu)等。

　　2.1圖形數(shù)據(jù)

　　圖形數(shù)據(jù)是大型公共建筑可視化運維管理的基礎(chǔ)。圖形數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換包含5個步驟。步驟1.數(shù)據(jù)源。圖形數(shù)據(jù)的來源是大型公共建筑在施工階段的圖紙。圖紙一般需存檔，因而數(shù)據(jù)來源有保證。步驟2.數(shù)據(jù)導(dǎo)入及校核。根據(jù)管理需要，可分別提取不同的數(shù)據(jù)，以便形成相互獨立的GIS地圖數(shù)據(jù)，如土建數(shù)據(jù)、機電設(shè)備數(shù)據(jù)等;也可以按照樓層為單位提取。GIS支持各種圖形數(shù)據(jù)，但由于其圖形數(shù)據(jù)格式往往與數(shù)據(jù)源并不相同，因而導(dǎo)入圖形數(shù)據(jù)后還需校核。圖形校核的內(nèi)容包含去除偽節(jié)點、突出點、多邊形閉合等內(nèi)容。步驟3.數(shù)據(jù)渲染和唯一標(biāo)識符錄入。圖形數(shù)據(jù)校核完畢后，需進(jìn)行圖形渲染，即重新對圖形的線型、線寬、顏色、填充圖樣等進(jìn)行配置。除此之外，最重要的是對部分圖元設(shè)置可見/隱藏的比例，即不同的圖元需要在不同的比例尺中有選擇性的顯示或隱藏。

　　例如，針對機電設(shè)備可設(shè)置一個顯示的比例尺區(qū)間，只有當(dāng)比例尺處于該區(qū)間時，才顯示;反之均隱藏。唯一標(biāo)識符錄入是指將與圖元對應(yīng)的唯一標(biāo)識符錄入地圖數(shù)據(jù)中，用于索引該圖元。步驟4.地圖服務(wù)發(fā)布。由于圖形數(shù)據(jù)可在一定時間內(nèi)保持不變，因而非常適合以切片的方式通過GISServer進(jìn)行地圖服務(wù)發(fā)布。發(fā)布的關(guān)鍵是根據(jù)步驟3中的可見/隱藏比例尺選定切片的層級和各層級的比例尺。在發(fā)布的過程中，步驟2所獲地圖數(shù)據(jù)作為生成切片的后臺數(shù)據(jù)源一并發(fā)布，并作為地圖服務(wù)的組成部分。步驟5.調(diào)用地圖服務(wù)。在信息系統(tǒng)中調(diào)用地圖服務(wù)，根據(jù)設(shè)定的切片層級及對應(yīng)的比例尺，有選擇性的顯示/隱藏大型公共建筑土建結(jié)構(gòu)及內(nèi)部包含設(shè)施設(shè)備等，并支持圖元選中操作。上述的步驟3和步驟4需要根據(jù)運維管理的實際需要設(shè)定特定圖元的顯示/隱藏比例尺，進(jìn)而確定切片的層級及對應(yīng)比例尺。該2步操作可以實現(xiàn)類似LoD(levelsofdetail)效果，實現(xiàn)不同細(xì)節(jié)層次的運維管理。

　　(1)一般存檔圖紙分為紙質(zhì)和電子格式。紙質(zhì)圖紙可以通過掃描形成格柵格式，或重新繪制成矢量格式，如DWG;而電子格式的圖紙本身即為格柵或矢量格式。2種格式均可作為GIS的數(shù)據(jù)源。(2)多種GIS軟件均支持Shapefile文件格式，因而Shapefile文件可以作為地圖數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)格式。(3)多種GIS軟件均可以完成對Shapefile文件的渲染和編輯等操作，并進(jìn)一步完成地圖服務(wù)的發(fā)布和部署。(4)地圖服務(wù)在部署時的數(shù)據(jù)源仍可直接采用已有的Shapefile文件，同樣也被多種GISServer軟件支持。(5)有多種GISServer開發(fā)框架和SDK可供用于平臺的開發(fā)。

　　2.2屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫

　　完成圖形數(shù)據(jù)是可視化運維管理的基礎(chǔ)，但要實現(xiàn)具體的運維管理業(yè)務(wù)，還需要將相關(guān)的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，用豐富的屬性數(shù)據(jù)對圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行支撐。屬性數(shù)據(jù)是指大型公共建筑運維管理涉及的各種數(shù)據(jù)。大型公共建筑由于面積大、管理業(yè)務(wù)多，內(nèi)部包含的設(shè)施設(shè)備種類繁多、數(shù)量大等原因，往往會導(dǎo)致在日常運維管理過程中，出現(xiàn)數(shù)據(jù)混亂，導(dǎo)致管理混亂情況的出現(xiàn)。例如，名稱(如公司名稱)可用全稱，也可用簡稱。而運維管理過程中經(jīng)常需要各種“周報”、“月報”、“季度報”和“年報”等。名稱用詞混亂可導(dǎo)致各種統(tǒng)計報表的混亂，且易產(chǎn)生疏漏和錯誤。針對上述問題，一種簡單可行的方法是將這些屬性數(shù)據(jù)制作成屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫，即將日常運維管理中涉及到的各種屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，并建立層次結(jié)構(gòu)和索引。由大型公共建筑特點所決定，多種設(shè)施設(shè)備經(jīng)常會發(fā)生各種損壞，因而報修業(yè)務(wù)是其運維管理的一項基本業(yè)務(wù)。

　　航站樓報修業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)可形成一個巨大的樹結(jié)構(gòu)，僅選取5個層次共6類數(shù)據(jù)(第5和第6類數(shù)據(jù)為1個層次)。為保證完備性，適當(dāng)在各個層次增加“其他”選項。第1類為業(yè)務(wù)層，即報修業(yè)務(wù);第2類為根據(jù)航站樓實際情況劃分的子類;第3類為每個子類包含的設(shè)施設(shè)備種類，“航站區(qū)服務(wù)設(shè)施設(shè)備”為例。該層并不具體到單個的設(shè)施設(shè)備，單個的設(shè)施設(shè)備均由其設(shè)施設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)庫負(fù)責(zé)維護(hù);第4類為常見的故障種類，與設(shè)施設(shè)備種類存在“多對多”的關(guān)系;第5和第6類是故障的維修時限和對應(yīng)的扣分標(biāo)準(zhǔn)，用于監(jiān)管維修單位。對該航站樓日常運維管理業(yè)務(wù)中涉及到的各種設(shè)施設(shè)備、企業(yè)、人員等、一段時間內(nèi)保持不變的各種規(guī)章制度等等，也制定相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫。各個屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫并不是相互獨立存在的，其有“一對一”、“一對多”和“多對多”的連接關(guān)系。

　　報修屬性數(shù)據(jù)中第3類需要和單個的設(shè)施設(shè)備有連接，為一對多連接;而第4類需與常見故障及維修方法連接，為多對多連接(即一種故障可以有多種維修方式，而一種維修方式也可以處理多種故障)。因而需要為每個數(shù)據(jù)均賦予唯一標(biāo)識符，通過唯一標(biāo)識符索引屬性數(shù)據(jù)。同時，圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)使用唯一標(biāo)識符匹配完成。例如，對于設(shè)施設(shè)備，需要完成對應(yīng)的唯一標(biāo)識符的輸入，用于在3.2節(jié)進(jìn)行集成應(yīng)用。第4期文橋，等：基于GIS的大型公共建筑輕量級運維管理平臺研發(fā)與唯一標(biāo)識符采用編碼：部分需要新增編碼，而已有編碼的部分可以直接采用。例如，航站樓在采購設(shè)施設(shè)備時，需賦予固定資產(chǎn)編號、企業(yè)納稅人識別號、個人身份證號等。這些已有的編號均可作為相應(yīng)屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫唯一標(biāo)識符。

　　3流程處理

　　完成數(shù)據(jù)處理后，在形成的屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫的基礎(chǔ)上，完成各項運維管理業(yè)務(wù)流程的標(biāo)準(zhǔn)化，以及在生成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的過程中，各項數(shù)據(jù)的應(yīng)用流程。

　　3.1運維管理標(biāo)準(zhǔn)流程

　　大型公共建筑日常運維管理中包含多種業(yè)務(wù)，并具有各自的工作流程。因其流程不嚴(yán)格規(guī)范會出現(xiàn)：有些步驟的作用相互重疊，有些步驟可有多種操作方法，及不同步驟之間的順序也不統(tǒng)一。上述情況的存在，不利用運維管理的信息化。在2.2節(jié)的基礎(chǔ)上，完成各項管理流程的標(biāo)準(zhǔn)化，使各項管理均有且僅有一個標(biāo)準(zhǔn)流程，即有利于運維管理工作的開展，也是實現(xiàn)信息化運維管理的基礎(chǔ)。以航站樓運維管理工作中的報修業(yè)務(wù)為例，設(shè)施設(shè)備報修流程總體上分為8步，其第6~8步涉及倉庫管理，屬于另一個管理流程，在此不做詳述。

　　4結(jié)論

　　由于我國建筑行業(yè)普遍存在的重視設(shè)計和施工，而輕視運維的現(xiàn)象，大型公共建筑的運維管理的信息化程度普遍不高。針對此情況，本文著眼于運維管理的實際條件，提出了基于GIS的大型公共建筑輕量級運維管理研發(fā)和應(yīng)用方法。利用成熟的GIS技術(shù)，將大型公共建筑存檔圖紙轉(zhuǎn)化為地圖數(shù)據(jù)，針對部分或全部圖元輸入唯一標(biāo)識符。通過設(shè)定顯示/隱藏的比例尺范圍，實現(xiàn)類似LoD的層次效果。將完成編輯和渲染的地圖數(shù)據(jù)發(fā)布成地圖服務(wù)并部署，為大型公共建筑的輕量級運維提供可視化基礎(chǔ)。通過實際調(diào)研，歸納總結(jié)大型公共建筑涉及的各種屬性數(shù)據(jù)，根據(jù)層級關(guān)系建立屬性數(shù)據(jù)的樹結(jié)構(gòu)，為每個節(jié)點賦予唯一標(biāo)識符，形成屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫。其屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)通過唯一標(biāo)識符關(guān)聯(lián)。在屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫的基礎(chǔ)上，形成了標(biāo)準(zhǔn)的運維管理流程和數(shù)據(jù)流程。屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫和運維管理標(biāo)準(zhǔn)流程均十分便于信息化;而數(shù)據(jù)流程保證了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的有序生成。

　　通過GISServer技術(shù)支持的開發(fā)框架和SDK，完成B/S架構(gòu)的輕量級平臺開發(fā)，將上述結(jié)果進(jìn)行集成，并投入到了昆明長水國際機場航站樓運維管理中，實現(xiàn)了該航站樓的信息化運維管理。驗證了本文提出方法的有效性和可操作性。大型公共建筑的運維數(shù)據(jù)往往蘊含著大量有價值信息。由于采用了屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫和運維管理標(biāo)準(zhǔn)流程，收集的運維管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)高度結(jié)構(gòu)化，可直接或簡單處理即可用于數(shù)據(jù)挖掘等方面的應(yīng)用。在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)積累到一定程度后，將進(jìn)一步研究采用合適的數(shù)據(jù)挖掘算法來發(fā)現(xiàn)運維數(shù)據(jù)的價值。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通委員會.DG/TJ08-2068—2017大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2017.