歷史建筑智慧化管理運維智慧平臺技術研究

　　摘要：本文以歷史建筑為研究目標，建立云－端相結合的歷史建筑智慧化運維管理平臺，在能耗、結構、設備和消防四大常規(guī)運維管理模塊中融入歷史信息，將數(shù)據(jù)信息化并交互共享。在本次研究中增加對歷史建筑信息的運維和保護、對歷史建筑結構的監(jiān)測和維護，集成能耗、結構、設備和消防四個子系統(tǒng)，構建以歷史信息保護為導向的網(wǎng)絡化、系統(tǒng)化的智慧管理運維方法。

　　關鍵詞：歷史建筑智慧化運維

　　1歷史建筑運維管理面臨的挑戰(zhàn)

　　歷史建筑承載著重要的社會價值、文化價值、歷史價值、藝術價值及科學價值，但由于年代久遠，圖紙保存不當和維護信息的缺失，導致現(xiàn)存歷史建筑并不能完全展示歷史信息，隨著時代的變遷，最終將喪失文化價值（RajeshKumarPradhan，2017）。目前國內外歷史建筑管理運維現(xiàn)狀大致分為以下幾種形態(tài)：一是“粗放式管理”，發(fā)現(xiàn)安全隱患、損毀及事故時，運維部門才會進行維修，這種“報修－搶修”的粗放式管理狀態(tài)，久而久之必將使得歷史建筑的結構安全、文化傳承狀態(tài)越來越差，甚至形成永久性損害，造成價值損失。二是“以人為治管理”。專業(yè)運維團隊以紙質（電子）表單手工報表，但紙質（電子）表單易造假且保存不當，尤其是紙質表單很難追溯，手工報表人為因素較大，且人員的流動易造成工作斷層。三是“系統(tǒng)平臺管理”，這種模式常見于現(xiàn)代高端新建大型建筑中，以數(shù)字化、規(guī)范化、智能化改進了“以人為治”管理模式，但常見的大型“系統(tǒng)平臺”并不適用于現(xiàn)存的歷史建筑的小體量和歷史信息監(jiān)管的需求。目前市面上已有的相關運維軟件，如：

　　首信項目管理軟件：提供了“維保管理”子系統(tǒng)，側重于維保任務的工單化；

　　古河IBMS軟件：側重于“物聯(lián)網(wǎng)”應用，以BIM為核心，涵蓋了設備、能耗等，是比較昂貴的方案；

　　藍豆云和Opera：主要為酒店服務，兼顧一些類似現(xiàn)代建筑；泛普ERP管理軟件：主要側重于建筑工程運維中各種文件、資料的管理；

　　山東力創(chuàng)管理系統(tǒng)：集成了電、熱計量模塊，側重能耗運維子系統(tǒng)；

　　華勤創(chuàng)新：側重于設備生命周期的運維，提升設備健康狀態(tài)；

　　海林一站式運維系統(tǒng)：提供了溫控數(shù)據(jù)，側重節(jié)能運維子系統(tǒng)。

　　可見，既有的常見運維系統(tǒng)，均形成了成熟的單一模塊運維系統(tǒng)，但更側重應用于新建建筑，還無法達到更高效、多維的智慧運維模式。

　　本文旨在探索一種歷史建筑智慧化運維的系統(tǒng)解決方案，針對歷史建筑特性，參考新建建筑“系統(tǒng)平臺”管理模式，以“系統(tǒng)”為核心，按照歷史建筑規(guī)模和管理目標，進行“階梯化”功能設計，通過信息技術建立網(wǎng)格化、要素化、標準化的歷史建筑運維數(shù)據(jù)模型及工作路徑，實現(xiàn)歷史建筑運維生命周期管理與追溯。

　　2歷史建筑智慧化運維平臺數(shù)據(jù)模型

　　本次研究針對歷史建筑建立數(shù)據(jù)模型建立了云－端相結合的歷史建筑智慧化管理平臺，在能耗、結構、設備和消防四大常規(guī)運維管理模塊中融入歷史信息，將數(shù)據(jù)信息化并交互共享。

　　2.1歷史建筑信息提取

　　與新建建筑不同，歷史建筑需考慮其文化價值的傳承、管理。在對歷史建筑的智慧化運維管理中，歷史信息提取尤為重要（徐敏，2018），與之呼應的預警機制和比對機制是其亮點，本文重點研究將歷史信息作為結構安全運維和設備設施運維的過程：

　?。?）歷史信息預警機制結合修繕保護歷史建筑本體信息，以展示其不同狀態(tài)來表達不同板塊信息，提供不同板塊的預警信息。如，針對歷史建筑修繕中存在的結構加固工作，以其歷史結構形式、改造升級后結構形式預警該板塊，若監(jiān)測數(shù)據(jù)在正常受力范圍內，顯示圖標為改造升級后結構形式；若監(jiān)測數(shù)據(jù)超出正常受力范圍，顯示圖標立即更改為其歷史結構形態(tài)，并可根據(jù)報表數(shù)據(jù)尋找相應結構位置，督促相關人員立即檢修，以免發(fā)生安全性問題；而歷史建筑修繕工作中的消防問題，以消防設備工作狀態(tài)預警該板塊，若監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)安全問題，發(fā)生問題地點在建筑地圖中閃爍。

　?。?）歷史信息比對機制對保留濃厚歷史信息的建筑設備、構件進行網(wǎng)格化編碼，并將其信息集成化處理存儲于運維平臺。通過不同時期設備、構件的變化信息，反饋其健康狀態(tài)，快速采取優(yōu)化運維方法。如，針對歷史建筑修繕工作，歷史建筑保留下的門窗、墻面標語等歷史信息，集中處理儲存、比對其氣密性、開閉情況等狀態(tài)，保證使用、展示條件下的最優(yōu)狀態(tài)。

　　2.2平臺系統(tǒng)構成

　　充分滿足歷史建筑運維，對結構安全、消防安全、設備設施及能源消耗4個主要影響因素建立管理板塊。

　　（1）建筑結構安全運維板塊將歷史建筑地面、墻體、樓頂、柱體、窗戶、欄桿、周邊區(qū)域等諸多因素進行網(wǎng)格化建模，建立安全運維管理規(guī)范及動態(tài)參數(shù)監(jiān)測規(guī)范，收集實時智能采集數(shù)據(jù)，并進行人工定期巡檢；對建筑結構進行實時安全度計算，提供給相應的用戶角色（圖1）。

　?。?）建筑消防安全運維板塊對電氣安全系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、自動報警系統(tǒng)、可移動消防設施等建立較為全面的消防設施模型，并按照建筑實際配備的情況進行實際建模范圍的選擇；對重點防火區(qū)域、危險火源、爆炸源、安全通道等進行建模（河南力安測控科技有限公司，2018）；對消防安全管理制度及人員職責等進行建模。收集實時智能采集數(shù)據(jù)，以及人工定期巡檢、維護數(shù)據(jù)，建立標準化的消防安全運維管理體系，對建筑消防進行實時安全度計算，提供給相應的用戶角色（圖2）。

　　3歷史建筑智慧化運維平臺技術實現(xiàn)

　　3.1技術架構

　　技術架構如圖5所示。硬件層上，服務器配置部署方式為，在100Mbps和200GB云盤上，應用4vCPU8GB（計算型c5,ecs.c5.xlarge），IntelXeon（Skylake）Platinum8163/IntelXeon（CascadeLake）Platinum8269CY規(guī)格。軟件層核心技術如表1所示。

　　3.2頁面原型

　　平臺基于注冊用戶提供使用功能，自動定位到所屬建筑，并按照權限獲得其功能菜單。登錄系統(tǒng)頁面原型見圖6。運維要素各子系統(tǒng)頁面原型如圖7、8所示。運維要素全生命周期模型，對于每個子系統(tǒng)均適用。以設備設施要素為例，左側菜單為設備模型基本信息，如名稱、編號、類型、狀態(tài)、使用部門、責任班組、責任人、功能描述及現(xiàn)狀圖片等；右側菜單為輻射各要素的相關數(shù)據(jù)，如廠商型號、運行模式、主要技術參數(shù)、設備相關圖集、設備子部件信息、及維修保養(yǎng)記錄和應急維修記錄等。

　　4歷史建筑智慧化運維平臺實施方案

　　4.1前期系統(tǒng)規(guī)劃及實施計劃制定

　　在本平臺中，消防安全運維以建筑消防系統(tǒng)為主，結構安全運維和設備智慧運維與歷史建筑特點息息相關，其中既有結構納入結構安全運維板塊、重點設備及歷史信息物質展示納入設備智慧運維板塊（表2）。以設備運維為例，將歷史建筑信息物質載體整合在設備運維板塊，由綜修組負責運維（圖9）。

　　4.2結合工程設計與運維需求部署數(shù)據(jù)監(jiān)測點

　　在研發(fā)、開發(fā)既有城市住區(qū)歷史建筑智慧化管理運維平臺后，對歷史建筑工程進行精細化建模、不對建筑本體造成破壞，選擇最適合監(jiān)測點位，保證所監(jiān)測的數(shù)據(jù)能夠準確、實時的傳到相關服務器，具體位置待設計方與建設方溝通后確定（吳桐，2020）。本階段示范遵循由易到難、由簡到復雜、由點到面的策略，逐步實現(xiàn)本示范工程的各項監(jiān)測點部署，最終完成對歷史建筑的全面智慧化運維。

　　5小結

　　歷史建筑的運維管理水平的高低，直接決定了歷史建筑的使用壽命，進而影響其歷史文化價值的傳承。本文提出一種針對歷史建筑保護性修繕后，進入運維階段的智慧化管理運維模式——以城市思維思考，融入現(xiàn)代智慧手段，應用智慧化管理運維平臺，管理者可根據(jù)運維報告統(tǒng)一調配工作，在保證建筑運行安全的同時，提高工作效率（郭運澤，2018），進而達到深度管理及降低運維成本的目標。

　　通過對歷史建筑運維中能源管理、設施管理、消防安全、結構安全等方面，建立要素化、網(wǎng)格化的運維模型，通過建立周期性迭代的運維標準化體系。尤其以歷史信息為重的結構安全運維和設備設施運維，通過建立運維要素全生命周期的跟蹤管理體系，形成“計劃－執(zhí)行－糾偏－修正”閉環(huán)追溯機制，確保日常運維工作執(zhí)行到位，事前有規(guī)劃、事后可追溯，從而有效的延長歷史建筑壽命。在更好地保留歷史建筑物質形態(tài)時，對歷史信息保護傳承歷史文脈，為后世留下更多的歷史形象記錄，也為未來經(jīng)濟發(fā)展帶來更多思考，更能為周邊環(huán)境下使用者找到心靈慰藉，得到心理認同感、歸屬感（郭春苗，2010）。

　　參考文獻

　　[1]RajeshKumarPradhan.BIM技術在工業(yè)化建筑全過程的應用研究[D].北京:湖南大學,2017.

　　[2]徐敏.上海建科院:以科技守護既有建筑運維安全與綠色更新[EB/OL].(2018-11-06)[2020-12-22].

　　[3]河南力安測控科技有限公司.典型案例+智慧消防項目技術要求[EB/OL].(2018-03-13)[2020-12-22].

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　　[5]吳桐.老舊房屋健康智能監(jiān)測云平臺系統(tǒng)研究[D].廣州:廣州大學,2020.

　　[6]郭運澤.物聯(lián)網(wǎng)在配電網(wǎng)運維管理水平提升中的應用[EB/OL].(2018-08-17)[2020-12-22]

　　[7]郭春苗.哈爾濱工業(yè)遺留建筑的保護與再利用研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學,2010.

　　李哲蘇童

《歷史建筑智慧化管理運維智慧平臺技術研究》

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