基于IFC标准和建筑设备集成的智能物业管理系统

　　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andustry foundation classes，IFC)、信息模型、中间件、web 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，建立了楼字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管理。

　　关键词：物业管理；建筑物业信息模型；IFc标准}建筑设备集成

　　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、缺损或丢失比。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(building information modeling，BIM)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(International Alliance forInteroperability，IAI)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Ifcshared—FacilitiesElements、IfcProcessExtension、IfcShared—MgmtElements和IfcFacilitiesMgmtDomain 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—FacilitiesElements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。IfcsharedMgmtElements定义了贯穿建筑生命期各个阶段的共有基本信息。IfcFacilitiesMgmtDomain定义了物业管理的基本信息。IfcProcessExtension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IfcProduct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(Ifcwall)和柱(IfcColumn)等；建筑设施实体，如设备(IfcAsset)、管道(IfcFlowTerminal)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(building automation system，BAS)。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，探索了一个基于软件层面上的系统集成的可行方法。
　　2．2集成平台的实现
　　本系统采用CoM／DCoM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。OPC和Web 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。OPC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web Services可以实现基于Internet广域网的数据服务。选用OPC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Internet上连接的需求，则采用web Services技术支持一些服务的公开调用，并实现Internet上的集成管理。本系统使用中间件技术将COM／DCOM和Web Services有机结合起来，充分发挥oPC在现场设备集成的优势和Web Services在Internet上提供服务的特点，实现分布式系统的集成以及基于Internet的数据服务。
　　楼宇自动化各设备子系统通过oPC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BMS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WebServices服务器通过调用IBServer的COM／DCoM接口，并将之转换成Web Services接口向外公布，为网络用户提供数据服务。
　　3智能物业管理系统
　　3．1系统的总体结构
　　本研究开发的物业管理系统通过建立基于IFC标准的建筑物业信息模型、IFC解析器以及数据接口，实现了建筑设计、施工与物业管理信息的共享和交换。同时应用中间件技术建立楼宇自动化系统(BAS)集成平台，实现了建筑设备的监控和集成管理，系统总体结构。
　　3．2系统的数据交换
　　本智能物业管理系统通过IFC数据文件和数据交换接口，实现基于IFC标准信息模型的数据共享和交换。
　　IFC数据文件是专门格式的ASCII码顺序文件，采用wSN(Wirth Syntax Notation)形式化语法，易于计算机处理。IFC标准的对象实体则按照STEP(standards for exchange of product data)标准在数据文件中进行记录。本系统建立IFC解析器，可实现对IFC数据文件的读取，并在系统中生成基于IFC标准信息模型的数据类实体。同时还可以将信息模型的数据类实体保存为IFc数据文件，其他系统通过读取并识别该文件内容，提取出相关的数据信息，从而实现不同系统之间的数据交换。
　　3．3系统功能
　　基于IFC标准和建筑设备集成的物业管理系统，相比一般物业管理系统具备更多优势。系统除具有常规管理功能之外，还具备了智能化的设备管理功能。系统的常规物业管理功能包括系统管理、日常维护、服务管理和财务管理等。其中系统管理实现系统的用户管理和权限配置管理；日常维护包括房产资源管理、住户管理、人员管理、供应商管理、库存管理等；服务管理包括信息服务、投诉管理、预定代办等；财务管理包括各项收费管理、租赁管理等。
　　本系统基二建筑设备集成的智能化设备管理包括如下主要功能：设备管理及维护、设备数据实时显示、设备控制策略配置、设备任务管理、设备监控报警、日志管理、历史数据记录、设备故障预警预报、专家知识库。剪应力没有达到接触面抗剪强度时，只在接触面附近土料内发生变形；当部分单元剪应力达到接触面抗剪强度时，接触面发生破坏，相对位移集中发生在接触面上。
　　4结论
　　1）有限元计算与直剪试验结果基本一致，不同本构模型计算结果相差不大；
　　2)接触面直剪试验过程中，土体与结构物接触草上印剪切应力发展不均匀，接触面边部最先发生破坏；
　　3)接触面发生渐近破坏使得接触面平均应力一相对位移关系呈非线性。
　　4)刚塑性模型可以合理描述接触面应力一相对位移关系非线性特征，其模型参数较少且容易确定，应用于工程计算时有一定的优越性。