南京東大智能化系統(tǒng)有限公司

1　目標(biāo)和概述

目前我國(guó)智能建筑工程量相當(dāng)于歐洲智能建筑工程量總合，約占世界總量50%。中國(guó)智能建筑系統(tǒng)集成商也已超過(guò)5000家。2018年國(guó)內(nèi)智能建筑系統(tǒng)集成市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到5500億元。相比于歐、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)的建筑智能化普及程度還比較低，具有巨大的成長(zhǎng)空間。 智慧建筑云運(yùn)維管理平臺(tái)是充分運(yùn)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高科技管理系統(tǒng)，涵蓋建筑智能化系統(tǒng)設(shè)備的可視化管理、項(xiàng)目設(shè)備運(yùn)維服務(wù)流程管理、項(xiàng)目設(shè)備資產(chǎn)管理、技術(shù)服務(wù)知識(shí)庫(kù)共享、多維度智能分析報(bào) 告。經(jīng)過(guò)20多年國(guó)內(nèi)智能建筑市場(chǎng)的發(fā)展，大量智能建筑項(xiàng)目進(jìn)入系統(tǒng)運(yùn)維階段，廣闊的市場(chǎng)需求和參差不齊的技術(shù)服務(wù)供應(yīng)需要一個(gè)科學(xué)可行的公共服務(wù)平臺(tái)，引領(lǐng)傳統(tǒng)智能建筑服務(wù)項(xiàng)目的轉(zhuǎn)型、升級(jí)、業(yè)務(wù)提升。

在智能化項(xiàng)目運(yùn)維服務(wù)中，存在智能建筑的運(yùn)維服務(wù)不規(guī)范，運(yùn)維企業(yè)及工程師的水平良莠不齊，項(xiàng)目資料管理不完整，缺乏發(fā)現(xiàn)設(shè)備問(wèn)題的及時(shí)性工具等問(wèn) 題，智慧建筑云運(yùn)維管理平臺(tái)的實(shí)施很好地解決了以上問(wèn)題。運(yùn)維企業(yè)及工程師可以隨時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行情況，并實(shí)時(shí)接收系統(tǒng)推送的設(shè)備報(bào)警信息、維修工單、 巡檢提醒和分析報(bào)告。在智能化項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)管理中，該平臺(tái)將各智能化子系統(tǒng)高度集成，統(tǒng)一軟件操作界面，管理人員可以在同一個(gè)軟件中查看所有系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，也無(wú)需在控制的過(guò)程中切換不同的軟件。對(duì)需要進(jìn)行控制的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一鍵化操作，大大降低了對(duì)操作人員專業(yè)水平的要求。

本項(xiàng)目計(jì)劃分階段完成智慧運(yùn)維管理服務(wù)云平臺(tái)的建設(shè)，并根據(jù)市場(chǎng)反饋進(jìn)行版本迭代。建成后的平臺(tái)主要包括運(yùn)行監(jiān)控、設(shè)備檔案管理、巡檢管理、報(bào)警中心、工單系統(tǒng)、資產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)報(bào)表等幾大功能模塊， 各模塊間相互獨(dú)立，其功能有機(jī)結(jié)合，為用戶提供全方位運(yùn)維服務(wù)支撐。平臺(tái)通過(guò)先進(jìn)的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、 BIM可視化等技術(shù)為整個(gè)建筑智能化系統(tǒng)構(gòu)造一個(gè)監(jiān)控、管理和治理集成的服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)智能化子系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)控和智能運(yùn)維決策服務(wù)，并通過(guò)規(guī)范化的工單處理流程實(shí)現(xiàn)過(guò)程跟蹤，提升智能系統(tǒng)的運(yùn)行效率和運(yùn)維效率。平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 平臺(tái)架構(gòu)圖

2　解決方案詳細(xì)介紹

平臺(tái)分為數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)分析層、業(yè)務(wù)支撐層、應(yīng)用層四個(gè)結(jié)構(gòu)層次。

數(shù)據(jù)采集層全面采集智能化系統(tǒng)、信息系統(tǒng)以及互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，上傳至云端數(shù)據(jù)中心進(jìn)行存儲(chǔ)。業(yè)主、物業(yè)在應(yīng)用信息系統(tǒng)（如OA系統(tǒng)、即時(shí)通訊軟件、資產(chǎn)管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)系統(tǒng)等）的過(guò)程中產(chǎn)生了智能化系統(tǒng)運(yùn)行以及管理的相關(guān)數(shù)據(jù)，采集這些數(shù)據(jù)對(duì)分析智能系統(tǒng)運(yùn)行狀況有較大的價(jià)值。同樣，在互聯(lián)網(wǎng)上也存在同品牌同型號(hào)的智能化設(shè)備參數(shù)以及運(yùn)行數(shù)據(jù)，采集這些數(shù)據(jù)有助于全面掌握設(shè)備信息，提高智能分析的精度及有效性。數(shù)據(jù)采集分為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)兩大類，分別通過(guò)消息隊(duì)列、Flume、離線采集ETL、互聯(lián)網(wǎng)爬蟲等不同方式進(jìn)行采集傳輸，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集分析、歷史數(shù)據(jù)融合分析，保障數(shù)據(jù)處理分析的及時(shí)性和有效性。

數(shù)據(jù)分析層對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)清洗、數(shù) 據(jù)重構(gòu)，以及數(shù)據(jù)建模，目的在于發(fā)現(xiàn)異常的信息，做出有建設(shè)性的結(jié)論，輔助決策的制定。平臺(tái)將數(shù)據(jù) 分為靜態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)兩大類，靜態(tài)數(shù)據(jù)包括空間地理數(shù)據(jù)、設(shè)備檔案信息、歷史運(yùn)維信息、 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高，作為智能化設(shè)備運(yùn)行分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)包括視頻 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)以及能耗數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)產(chǎn)生、實(shí)時(shí)分析，作為智能預(yù)警的主要判斷依據(jù)。其中，視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)需通過(guò)智能視頻分析算法、邊緣計(jì)算等方式進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)向結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化，平臺(tái)只存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)處理后的視頻分析數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)建模是用于定義和分析在組織的信息系統(tǒng)范圍內(nèi)支持運(yùn)維流程所需的數(shù)據(jù)要求的過(guò)程。平臺(tái)通過(guò)深度學(xué)習(xí)等技術(shù)構(gòu)建了業(yè)務(wù)模型、三維信息模型、維護(hù)維修信息模型、管理信息模型，以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，使得平臺(tái)具備輔助決策的能力，提升運(yùn)維效率。 數(shù)據(jù)分析流程如圖2所示。

圖2 運(yùn)維數(shù)據(jù)分析流程圖

業(yè)務(wù)支撐層位于平臺(tái)數(shù)據(jù)層與應(yīng)用層之間，基于標(biāo)準(zhǔn)的接口向平臺(tái)的各大應(yīng)用提供服務(wù)支撐。平臺(tái)提供包括工作流引擎、數(shù)據(jù)報(bào)表引擎、消息隊(duì)列、系統(tǒng)日志、用戶安全、數(shù)據(jù)訪問(wèn)、遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用等功能組件，可針對(duì)平臺(tái)的功能、性能等各方面的需求進(jìn)行靈活地部署，并且根據(jù)業(yè)務(wù)的改動(dòng)可靈活地對(duì)這些服務(wù)組件進(jìn)行修改，而不影響其它的組件，從而降低平臺(tái)維護(hù)的費(fèi)用。另外，平臺(tái)的功能組件基于標(biāo)準(zhǔn)化接口提供服務(wù)，可以被重用，應(yīng)用程序可以使用標(biāo)準(zhǔn)接口調(diào)用組件，完成所需的操作。

應(yīng)用層主要包括運(yùn)行監(jiān)控、設(shè)備檔案管理、巡檢管理、報(bào)警中心、工單系統(tǒng)、資產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)報(bào)表七大應(yīng)用模塊。

（1）運(yùn)行監(jiān)控模塊

用于實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、組態(tài)軟件日志、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備報(bào)警、人工巡檢報(bào)警、IBMS平臺(tái)報(bào)警，以及平臺(tái)根據(jù)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)運(yùn)維模型匹配運(yùn)算發(fā)出的智能報(bào)警等信息，報(bào)警信息經(jīng)過(guò)人工處理后可直接觸發(fā)工單系統(tǒng)，進(jìn)入運(yùn)維工單流程。平臺(tái)主要依托IBMS系統(tǒng)獲取設(shè) 備實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和報(bào)警數(shù)據(jù)，IBMS通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口 （如自動(dòng)化控制相關(guān)協(xié)議Modbus、OPC、BAC.NET、 OBIX，一卡通的廠家數(shù)據(jù)包傳輸協(xié)議，視頻監(jiān)控領(lǐng)域的ONVIF、GB28181標(biāo)準(zhǔn)和廠家提供的私有開(kāi)發(fā)包，信 息系統(tǒng)通過(guò)Web接口或直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)接口形式）采集數(shù)據(jù)后，以標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)提供接口上報(bào)給平臺(tái)；對(duì)于部分 IBMS系統(tǒng)未能實(shí)現(xiàn)集成的信息系統(tǒng)，通過(guò)配置專用前置機(jī)，開(kāi)發(fā)符合接入規(guī)范的組件方式來(lái)進(jìn)行采集數(shù)據(jù)。采集來(lái)的數(shù)據(jù)一方面實(shí)時(shí)同步到云端運(yùn)維數(shù)據(jù)庫(kù)中，另一方面進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)融合，對(duì)接數(shù)據(jù)分析模塊，以此來(lái)對(duì)即將出現(xiàn)運(yùn)行問(wèn)題的設(shè)備智能預(yù)警，實(shí)現(xiàn)智能維護(hù)。

（2）設(shè)備檔案管理模塊

對(duì)智能化系統(tǒng)待管理設(shè)備（通用設(shè)備和專用設(shè)備） 建立設(shè)備檔案，主要包含六大塊，一是設(shè)備在云平臺(tái)的基本信息（設(shè)備云平臺(tái)統(tǒng)一編號(hào)、登記人、登記時(shí)間、 設(shè)備名稱、設(shè)備型號(hào)、設(shè)備分類），二是設(shè)備制造廠商信息（設(shè)備廠商編碼、設(shè)備制造廠商、通信地址、聯(lián)系方式、設(shè)備安裝及技術(shù)資料、設(shè)備附件、出廠時(shí)間、設(shè) 備壽命、設(shè)備平均無(wú)故障時(shí)間），三是設(shè)備安裝方信息 （設(shè)備安裝方編號(hào)、設(shè)備安裝廠商、技術(shù)人員聯(lián)系方式、安裝時(shí)間、安裝備忘錄），四是設(shè)備使用方維護(hù)保養(yǎng)信息（使用方編號(hào)、單位名稱、使用部門、保管人、 聯(lián)系方式、設(shè)備使用狀態(tài)），五是設(shè)備維修記錄信息 （維修時(shí)間、維修廠商、維修內(nèi)容），六是設(shè)備保養(yǎng)記錄（保養(yǎng)時(shí)間、保養(yǎng)廠商、保養(yǎng)內(nèi)容、保養(yǎng)費(fèi)用等）。 設(shè)備初始檔案可人工錄入，也可從規(guī)范文檔中導(dǎo)入。設(shè) 備日常運(yùn)行信息、維護(hù)工單等信息主要依靠平臺(tái)自動(dòng)歸檔，無(wú)需人工操作。設(shè)備檔案是設(shè)備使用、管理、維修的重要依據(jù)，是保證設(shè)備維修工作質(zhì)量、使設(shè)備處于良好的技術(shù)狀態(tài)，提高使用、維修水平的重要手段。設(shè)備管理流程如圖3所示。

圖3 設(shè)備管理流程圖

（3）巡檢管理模塊

平臺(tái)可對(duì)接巡檢系統(tǒng)或者自主配置巡檢點(diǎn)，通過(guò)手持PDA巡檢設(shè)備來(lái)進(jìn)行設(shè)備巡檢，巡檢問(wèn)題可在客戶端上反饋，平臺(tái)將自動(dòng)統(tǒng)計(jì)巡檢情況，并將發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題反饋至報(bào)警中心。平臺(tái)可自定義巡檢計(jì)劃，按不同頻次 （日、周、月）來(lái)巡檢設(shè)備，也能發(fā)起臨時(shí)巡檢計(jì)劃， 平臺(tái)根據(jù)巡檢情況進(jìn)行巡檢工作考核。

（4）報(bào)警中心模塊

報(bào)警中心匯總所有來(lái)源（IBMS、人工、電話、信息系統(tǒng)、報(bào)警主機(jī)）的報(bào)警模塊上報(bào)的統(tǒng)一格式的報(bào)警信息，放置在報(bào)警消息隊(duì)列中，根據(jù)報(bào)警信息的類別、 級(jí)別以及用戶角色和權(quán)限，按照設(shè)定的策略，將報(bào)警信息分發(fā)至多名處理人員，報(bào)警信息經(jīng)人工核實(shí)后，如 果情況屬實(shí)，發(fā)起運(yùn)維工單，由工單系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)過(guò)程的流程化跟蹤；如果情況不屬實(shí)，可按誤報(bào)處理，關(guān)閉該條報(bào)警信息，并可設(shè)置不再提醒。報(bào)警中心可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)所有報(bào)警信息的處理情況，提醒用戶待處理的報(bào)警信 息。如圖4所示。

圖4 報(bào)警中心與工單系統(tǒng)邏輯圖

（5）工單系統(tǒng)模塊

工單系統(tǒng)分為保養(yǎng)工單、維修工單等不同類型，可通過(guò)設(shè)定定時(shí)計(jì)劃任務(wù)來(lái)自動(dòng)生成保養(yǎng)工單，以可配置的工作流來(lái)實(shí)現(xiàn)不同類型工單的不同審核流程及處理流程。工單的批準(zhǔn)、啟動(dòng)、完成和關(guān)閉通過(guò)工作流程引擎驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)全電子化流轉(zhuǎn)，并記錄相關(guān)日志。工單在生成的同時(shí)，系統(tǒng)將根據(jù)工單對(duì)象自動(dòng)提取設(shè)備檔案中 的相關(guān)信息，以鏈接的方式附在工單中，供派工單對(duì)象 查閱該設(shè)備相關(guān)情況。工單系統(tǒng)可對(duì)派工單對(duì)象進(jìn)行管 理，可設(shè)置不同角色、不同部門的用戶體系，不同用戶登錄只能看到基于當(dāng)前賬號(hào)的待處理或者已處理工單。 工單系統(tǒng)可配置不同通道的派工單提醒，包括郵箱、短信、OA系統(tǒng)、即時(shí)通訊軟件等，確保工單被及時(shí)處理 反饋。工單的使用場(chǎng)景不僅局限于運(yùn)維部門內(nèi)部，還可一鍵將工單流轉(zhuǎn)到其他部門甚至是外部合作公司。工單系統(tǒng)可針對(duì)歷史工單進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可分析不同設(shè)備的維保成本，可分析不同維保人員的工單執(zhí)行情況。工單系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 工單系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（6）資產(chǎn)管理模塊

平臺(tái)可針對(duì)智能化設(shè)備進(jìn)行全生命周期的管理， 從資產(chǎn)入庫(kù)到安裝、轉(zhuǎn)移、調(diào)撥、租賃、歸還、維修、 閑置、報(bào)廢，幫助管理者從宏觀層面了解整體資產(chǎn)狀況以及使用情況。其中，質(zhì)保時(shí)間、使用壽命到期前兩周將直接轉(zhuǎn)到消息推送，以便提醒業(yè)主更科學(xué)地進(jìn)行設(shè)備管理。除此之外，平臺(tái)還針對(duì)設(shè)備備件進(jìn)行了生命周期管理，確保維護(hù)工作的正常有序開(kāi)展，降低運(yùn)維成本。

（7）數(shù)據(jù)報(bào)表模塊

平臺(tái)將報(bào)表設(shè)計(jì)與分析融合一體，可對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度分析，生成多種樣式的報(bào)表。平臺(tái)提供標(biāo)準(zhǔn)化的分析報(bào)表，如：故障分析報(bào)告、設(shè)備使用品質(zhì)報(bào)告、節(jié)能分析報(bào)告、空置率報(bào)告等，方便用戶能夠更好地掌握設(shè)備信息、控制設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)、制定合理的采購(gòu)方案、運(yùn)維方案。用戶也可自定義數(shù)據(jù)源及報(bào)表樣式，輸出自定義報(bào)表。用戶通過(guò)拖拽的方式可制作多重復(fù)雜的交叉分析報(bào)表，同時(shí)還可對(duì)字段進(jìn)行一系列設(shè)置，如字段設(shè)置、超鏈接、過(guò)濾等，滿足用戶多種設(shè)計(jì)需求。報(bào)表展現(xiàn)也集成了多種風(fēng)格或樣式，盡量滿足用戶多樣的報(bào)表輸出展現(xiàn)需求。

（8）智慧化策略

平臺(tái)在對(duì)智能化系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、清洗、重構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)海量的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)建模， 進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和挖掘，以便發(fā)現(xiàn)潛在的故障因素并采取相應(yīng)措施，實(shí)現(xiàn)智慧化運(yùn)維。

平臺(tái)的智慧決策主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是實(shí)時(shí)預(yù)判，基于深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)等方式為用戶提供 設(shè)備運(yùn)行智能預(yù)警，改變傳統(tǒng)的“事后救火式”運(yùn)維模式，例如：平臺(tái)通過(guò)數(shù)據(jù)累積發(fā)現(xiàn)某一類型設(shè)備在運(yùn)行 900小時(shí)后進(jìn)入故障高發(fā)階段，需更換備件，平臺(tái)可針對(duì)此類設(shè)備進(jìn)行智能預(yù)警，提醒用戶進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)；二 是智能定位，平臺(tái)基于設(shè)備對(duì)應(yīng)關(guān)系和系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖實(shí)現(xiàn)對(duì)已發(fā)生故障的智能定位，在派單時(shí)向運(yùn)維人員提供定位信息以及歷史維修記錄等信息，協(xié)助運(yùn)維人員快速掌握設(shè)備故障情況，提高運(yùn)維效率。

平臺(tái)可根據(jù)工單系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行工單成本的自動(dòng)核算。工單成本分為人工成本和備件成本，人工成本通過(guò)工時(shí)以及薪資率來(lái)計(jì)算，備件成本通過(guò)備件管理中的采購(gòu)價(jià)格來(lái)計(jì)算。如果涉及委外工單，則以合同價(jià)格為標(biāo)準(zhǔn)。平臺(tái)可按設(shè)備類型、使用部門、維修人員、時(shí)間等不同維度來(lái)進(jìn)行運(yùn)維工單成本的分類統(tǒng)計(jì)，幫助用戶實(shí)現(xiàn)運(yùn)維成本的量化分析，以便其改進(jìn)運(yùn)維管理方式及運(yùn)營(yíng)方式，降低運(yùn)維成本。

平臺(tái)與管理項(xiàng)目的智能化系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接，實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)報(bào)警信息。報(bào)警事件經(jīng)過(guò)人工核對(duì)后可直接觸發(fā)運(yùn)維工單，通過(guò)可配置的工作流來(lái)實(shí)現(xiàn)不同類型工單的不同審核流程及處理流程。工單的批準(zhǔn)、啟動(dòng)、完成和關(guān)閉通過(guò)工作流程引擎驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)全電子化流轉(zhuǎn)。平臺(tái)全程記錄報(bào)警信息和工單處理流程信息，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維過(guò)程的可追溯。

摘自《自動(dòng)化博覽》2021年6月刊