摘要：大型公共建筑在商業、辦公、旅游、科教文衛、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和應用卻有一定技術難度。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與應用方法。大型公共建筑圖紙通過圖形數據轉換和編輯，轉換為地圖服務;大型公共建筑屬性數據通過歸納總結，形成層次結構，并賦予唯一標識符，建立屬性數據標準庫;并以此為基礎，梳理大型公共建筑運維管理流程，形成運維管理標準流程和數據流程;通過搭建統一的平臺，完成上述4項結果的集成，并投入實際應用。該方法在一座大型機場航站樓進行了實際驗證，開發了一套輕量級運維管理平臺，實現了該航站樓運維管理的信息化，其結果驗證了方法的有效性和可操作性。

　　關鍵詞：建筑運維管理;大型機公共建筑;GIS;屬性數據標準庫;運維管理標準流程

　　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，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、理論與實際相結合的嚴謹學風，傳播先進的科學文化知識，弘揚民族優秀科學文化，促進國際科學文化交流，探索防災科技教育、教學及管理諸方面的規律，活躍教學與科研的學術風氣，為教學與科研服務。

　　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的公共建筑[1]，可分為商業、辦公、旅游、科教文衛、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自身功能。建筑物的運維管理，是整合人員、設施、技術和管理流程，主要包括對人員工作和生活空間進行規劃、維護、維修、應急等管理[2]。由于運維管理時間跨度大、周期長、內容多、涉及人員復雜，傳統的運維管理效率相對低下[2]。因而，引入信息技術改善大型公共建筑運維管理的效率和質量，提升管理效率和服務水平，具有明顯的實用意義。建筑運維管理信息化的相關研究可以分為技術和應用2個層次[2]。信息化技術在技術層面主要包括：建筑信息模型(buildinginformationmodeling,BIM)技術和移動終端技術2類。BIM作為新興技術，具有應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據來源[4]。利用BIM模型的三維特性，實現運維管理的可視化，方便了管理人員的認知和推理，從而可以直觀地解決問題[5]。利用BIM的語義結構，可以將設備設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的優先級，便于管理人員合理地安排檢修計劃[6]。除維修信息外，該技術還可以支持其他更加豐富的屬性信息，完成諸如設施管理過程中路徑規劃的可應用性[7]，或更高層次的設施設備運維管理的決策支持[8]。

　　移動終端技術，主要用于實現實時、準確的錄入信息，是大型公共建筑運維管理的優秀輔助工具。其主要包括條形碼(Barcode)[9]，二維碼(QRcode)[10]，WLAN[11]和RFID[11-12]等。在應用層面，據相關文獻調研，系統架構開發是建筑運維研究的一個重要方面[2]。在系統架構開發方面，用于運維管理的BIM平臺系統主要有3類[2]：①直接應用商業軟件產品，如廣泛使用的Archibus，提供了資產設施管理相關的廣泛內容，可有效管理不動產、設施設備、基礎設施等[13];②基于商業軟件進行二次開發，如Autodesk系列軟件中提供良好的二次開發支持的AutoCAD，Revit等，在基于Autodesk系列軟件進行二次開發中，采用B/S架構或C/S架構，完成設施設備的管理工作[14-17];③研發具有自主知識產權的平臺系統，本文研發基于BIM的機電設備智能管理系統BIM-FIM[18]，該系統實現機電設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備信息模型集成交付給業主;同時加強了運營期機電設備的綜合信息化管理[18]。

　　上述文獻從技術和實際應用方面研究了大型公共建筑的運維管理。但BIM模型擁有大量的數據，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[19]不同的輕量級大型公共建筑運維管理平臺開發和應用方法，即采用GIS技術，以大型公共建筑存檔圖紙為圖形數據源，以地圖服務的方式實現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據、業務流程和數據流程的標準化。可選用多種成熟軟件完成相關步驟，并以B/S架構平臺的形式進行實際應用，地圖服務和運維管理平臺松耦合，可以獨立更新和維護，因而具有高度的可操作性和實用性。

　　1輕量級運維平臺構建方法

　　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.圖形數據處理。GIS支持的圖形數據來源廣泛，各種矢量和格柵格式的圖形數據均可以作為GIS的圖形數據來源。圖形數據轉換為GIS圖形數據后，一般需進行校核，以保證圖形數據的質量。驗證后的圖形數據經過渲染和編輯，可用于發布地圖服務，而地圖服務是實現可視化運維管理的基礎。第2步.屬性數據處理。大型公共建筑運維管理中涉及的數據量大、面廣、格式各異、來源廣泛。將其屬性數據標準化，建立屬性數據標準庫，并賦予唯一標識符。即能避免運維管理中因數據雜亂而造成的管理混亂，又能通過唯一標識符與圖形數據進行關聯。第3步.運維管理流程處理。運維管理包含多方面的業務，在第2步建立的屬性數據標準庫的基礎上，可完成各項業務流程的標準化。而標準化的流程十分利于信息化。

　　第4步.運維管理數據流程處理。大型公共建筑多種運維管理業務數據生成流程的規范化，及在該流程中，圖形數據和屬性數據集成應用方式的整合，以形成各項業務的標準化數據流程。第5步.開發及應用。選用現有技術和工具完成輕量級管理平臺的開發，并投入實際應用，實現大型公共建筑的信息化運維管理。在此過程中，根據實際應用反饋情況，對圖形數據、屬性數據標準庫進行更新和完善，對管理流程作修改。同時，平臺也需要在長期的應用中進行維護。

　　2數據處理

　　數據處理是指圖形數據的轉化、校核、發布和部署;各種屬性數據的歸納總結和形成層次結構等。

　　2.1圖形數據

　　圖形數據是大型公共建筑可視化運維管理的基礎。圖形數據的轉換包含5個步驟。步驟1.數據源。圖形數據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，因而數據來源有保證。步驟2.數據導入及校核。根據管理需要，可分別提取不同的數據，以便形成相互獨立的GIS地圖數據，如土建數據、機電設備數據等;也可以按照樓層為單位提取。GIS支持各種圖形數據，但由于其圖形數據格式往往與數據源并不相同，因而導入圖形數據后還需校核。圖形校核的內容包含去除偽節點、突出點、多邊形閉合等內容。步驟3.數據渲染和唯一標識符錄入。圖形數據校核完畢后，需進行圖形渲染，即重新對圖形的線型、線寬、顏色、填充圖樣等進行配置。除此之外，最重要的是對部分圖元設置可見/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，針對機電設備可設置一個顯示的比例尺區間，只有當比例尺處于該區間時，才顯示;反之均隱藏。唯一標識符錄入是指將與圖元對應的唯一標識符錄入地圖數據中，用于索引該圖元。步驟4.地圖服務發布。由于圖形數據可在一定時間內保持不變，因而非常適合以切片的方式通過GISServer進行地圖服務發布。發布的關鍵是根據步驟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。在發布的過程中，步驟2所獲地圖數據作為生成切片的后臺數據源一并發布，并作為地圖服務的組成部分。步驟5.調用地圖服務。在信息系統中調用地圖服務，根據設定的切片層級及對應的比例尺，有選擇性的顯示/隱藏大型公共建筑土建結構及內部包含設施設備等，并支持圖元選中操作。上述的步驟3和步驟4需要根據運維管理的實際需要設定特定圖元的顯示/隱藏比例尺，進而確定切片的層級及對應比例尺。該2步操作可以實現類似LoD(levelsofdetail)效果，實現不同細節層次的運維管理。

　　(1)一般存檔圖紙分為紙質和電子格式。紙質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的數據源。(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據的標準格式。(3)多種GIS軟件均可以完成對Shapefile文件的渲染和編輯等操作，并進一步完成地圖服務的發布和部署。(4)地圖服務在部署時的數據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開發框架和SDK可供用于平臺的開發。

　　2.2屬性數據標準庫

　　完成圖形數據是可視化運維管理的基礎，但要實現具體的運維管理業務，還需要將相關的圖形數據和屬性數據相關聯，用豐富的屬性數據對圖形數據進行支撐。屬性數據是指大型公共建筑運維管理涉及的各種數據。大型公共建筑由于面積大、管理業務多，內部包含的設施設備種類繁多、數量大等原因，往往會導致在日常運維管理過程中，出現數據混亂，導致管理混亂情況的出現。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常需要各種“周報”、“月報”、“季度報”和“年報”等。名稱用詞混亂可導致各種統計報表的混亂，且易產生疏漏和錯誤。針對上述問題，一種簡單可行的方法是將這些屬性數據制作成屬性數據標準庫，即將日常運維管理中涉及到的各種屬性數據標準化，并建立層次結構和索引。由大型公共建筑特點所決定，多種設施設備經常會發生各種損壞，因而報修業務是其運維管理的一項基本業務。

　　航站樓報修業務屬性數據可形成一個巨大的樹結構，僅選取5個層次共6類數據(第5和第6類數據為1個層次)。為保證完備性，適當在各個層次增加“其他”選項。第1類為業務層，即報修業務;第2類為根據航站樓實際情況劃分的子類;第3類為每個子類包含的設施設備種類，“航站區服務設施設備”為例。該層并不具體到單個的設施設備，單個的設施設備均由其設施設備標準庫負責維護;第4類為常見的故障種類，與設施設備種類存在“多對多”的關系;第5和第6類是故障的維修時限和對應的扣分標準，用于監管維修單位。對該航站樓日常運維管理業務中涉及到的各種設施設備、企業、人員等、一段時間內保持不變的各種規章制度等等，也制定相應的屬性數據標準庫。各個屬性數據標準庫并不是相互獨立存在的，其有“一對一”、“一對多”和“多對多”的連接關系。

　　報修屬性數據中第3類需要和單個的設施設備有連接，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)。因而需要為每個數據均賦予唯一標識符，通過唯一標識符索引屬性數據。同時，圖形數據和屬性數據的關聯使用唯一標識符匹配完成。例如，對于設施設備，需要完成對應的唯一標識符的輸入，用于在3.2節進行集成應用。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與唯一標識符采用編碼：部分需要新增編碼，而已有編碼的部分可以直接采用。例如，航站樓在采購設施設備時，需賦予固定資產編號、企業納稅人識別號、個人身份證號等。這些已有的編號均可作為相應屬性數據標準庫唯一標識符。

　　3流程處理

　　完成數據處理后，在形成的屬性數據標準庫的基礎上，完成各項運維管理業務流程的標準化，以及在生成業務數據的過程中，各項數據的應用流程。

　　3.1運維管理標準流程

　　大型公共建筑日常運維管理中包含多種業務，并具有各自的工作流程。因其流程不嚴格規范會出現：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一。上述情況的存在，不利用運維管理的信息化。在2.2節的基礎上，完成各項管理流程的標準化，使各項管理均有且僅有一個標準流程，即有利于運維管理工作的開展，也是實現信息化運維管理的基礎。以航站樓運維管理工作中的報修業務為例，設施設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結論

　　由于我國建筑行業普遍存在的重視設計和施工，而輕視運維的現象，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和應用方法。利用成熟的GIS技術，將大型公共建筑存檔圖紙轉化為地圖數據，針對部分或全部圖元輸入唯一標識符。通過設定顯示/隱藏的比例尺范圍，實現類似LoD的層次效果。將完成編輯和渲染的地圖數據發布成地圖服務并部署，為大型公共建筑的輕量級運維提供可視化基礎。通過實際調研，歸納總結大型公共建筑涉及的各種屬性數據，根據層級關系建立屬性數據的樹結構，為每個節點賦予唯一標識符，形成屬性數據標準庫。其屬性數據和圖形數據通過唯一標識符關聯。在屬性數據標準庫的基礎上，形成了標準的運維管理流程和數據流程。屬性數據標準庫和運維管理標準流程均十分便于信息化;而數據流程保證了業務數據的有序生成。

　　通過GISServer技術支持的開發框架和SDK，完成B/S架構的輕量級平臺開發，將上述結果進行集成，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據往往蘊含著大量有價值信息。由于采用了屬性數據標準庫和運維管理標準流程，收集的運維管理業務數據高度結構化，可直接或簡單處理即可用于數據挖掘等方面的應用。在業務數據積累到一定程度后，將進一步研究采用合適的數據挖掘算法來發現運維數據的價值。

　　參考文獻

　　[1]上海市城鄉建設和交通委員會.DG/TJ08-2068—2017大型公共建筑能耗監測系統工程技術規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2017.