历史建筑智慧化管理运维智慧平台技术研究

　　摘要：本文以历史建筑为研究目标，建立云－端相结合的历史建筑智慧化运维管理平台，在能耗、结构、设备和消防四大常规运维管理模块中融入历史信息，将数据信息化并交互共享。在本次研究中增加对历史建筑信息的运维和保护、对历史建筑结构的监测和维护，集成能耗、结构、设备和消防四个子系统，构建以历史信息保护为导向的网络化、系统化的智慧管理运维方法。

　　关键词：历史建筑智慧化运维

　　1历史建筑运维管理面临的挑战

　　历史建筑承载着重要的社会价值、文化价值、历史价值、艺术价值及科学价值，但由于年代久远，图纸保存不当和维护信息的缺失，导致现存历史建筑并不能完全展示历史信息，随着时代的变迁，最终将丧失文化价值（RajeshKumarPradhan，2017）。目前国内外历史建筑管理运维现状大致分为以下几种形态：一是“粗放式管理”，发现安全隐患、损毁及事故时，运维部门才会进行维修，这种“报修－抢修”的粗放式管理状态，久而久之必将使得历史建筑的结构安全、文化传承状态越来越差，甚至形成永久性损害，造成价值损失。二是“以人为治管理”。专业运维团队以纸质（电子）表单手工报表，但纸质（电子）表单易造假且保存不当，尤其是纸质表单很难追溯，手工报表人为因素较大，且人员的流动易造成工作断层。三是“系统平台管理”，这种模式常见于现代高端新建大型建筑中，以数字化、规范化、智能化改进了“以人为治”管理模式，但常见的大型“系统平台”并不适用于现存的历史建筑的小体量和历史信息监管的需求。目前市面上已有的相关运维软件，如：

　　首信项目管理软件：提供了“维保管理”子系统，侧重于维保任务的工单化；

　　古河IBMS软件：侧重于“物联网”应用，以BIM为核心，涵盖了设备、能耗等，是比较昂贵的方案；

　　蓝豆云和Opera：主要为酒店服务，兼顾一些类似现代建筑；泛普ERP管理软件：主要侧重于建筑工程运维中各种文件、资料的管理；

　　山东力创管理系统：集成了电、热计量模块，侧重能耗运维子系统；

　　华勤创新：侧重于设备生命周期的运维，提升设备健康状态；

　　海林一站式运维系统：提供了温控数据，侧重节能运维子系统。

　　可见，既有的常见运维系统，均形成了成熟的单一模块运维系统，但更侧重应用于新建建筑，还无法达到更高效、多维的智慧运维模式。

　　本文旨在探索一种历史建筑智慧化运维的系统解决方案，针对历史建筑特性，参考新建建筑“系统平台”管理模式，以“系统”为核心，按照历史建筑规模和管理目标，进行“阶梯化”功能设计，通过信息技术建立网格化、要素化、标准化的历史建筑运维数据模型及工作路径，实现历史建筑运维生命周期管理与追溯。

　　2历史建筑智慧化运维平台数据模型

　　本次研究针对历史建筑建立数据模型建立了云－端相结合的历史建筑智慧化管理平台，在能耗、结构、设备和消防四大常规运维管理模块中融入历史信息，将数据信息化并交互共享。

　　2.1历史建筑信息提取

　　与新建建筑不同，历史建筑需考虑其文化价值的传承、管理。在对历史建筑的智慧化运维管理中，历史信息提取尤为重要（徐敏，2018），与之呼应的预警机制和比对机制是其亮点，本文重点研究将历史信息作为结构安全运维和设备设施运维的过程：

　　（1）历史信息预警机制结合修缮保护历史建筑本体信息，以展示其不同状态来表达不同板块信息，提供不同板块的预警信息。如，针对历史建筑修缮中存在的结构加固工作，以其历史结构形式、改造升级后结构形式预警该板块，若监测数据在正常受力范围内，显示图标为改造升级后结构形式；若监测数据超出正常受力范围，显示图标立即更改为其历史结构形态，并可根据报表数据寻找相应结构位置，督促相关人员立即检修，以免发生安全性问题；而历史建筑修缮工作中的消防问题，以消防设备工作状态预警该板块，若监测数据出现安全问题，发生问题地点在建筑地图中闪烁。

　　（2）历史信息比对机制对保留浓厚历史信息的建筑设备、构件进行网格化编码，并将其信息集成化处理存储于运维平台。通过不同时期设备、构件的变化信息，反馈其健康状态，快速采取优化运维方法。如，针对历史建筑修缮工作，历史建筑保留下的门窗、墙面标语等历史信息，集中处理储存、比对其气密性、开闭情况等状态，保证使用、展示条件下的最优状态。

　　2.2平台系统构成

　　充分满足历史建筑运维，对结构安全、消防安全、设备设施及能源消耗4个主要影响因素建立管理板块。

　　（1）建筑结构安全运维板块将历史建筑地面、墙体、楼顶、柱体、窗户、栏杆、周边区域等诸多因素进行网格化建模，建立安全运维管理规范及动态参数监测规范，收集实时智能采集数据，并进行人工定期巡检；对建筑结构进行实时安全度计算，提供给相应的用户角色（图1）。

　　（2）建筑消防安全运维板块对电气安全系统、消防水系统、气体灭火系统、防排烟系统、自动报警系统、可移动消防设施等建立较为全面的消防设施模型，并按照建筑实际配备的情况进行实际建模范围的选择；对重点防火区域、危险火源、爆炸源、安全通道等进行建模（河南力安测控科技有限公司，2018）；对消防安全管理制度及人员职责等进行建模。收集实时智能采集数据，以及人工定期巡检、维护数据，建立标准化的消防安全运维管理体系，对建筑消防进行实时安全度计算，提供给相应的用户角色（图2）。

　　3历史建筑智慧化运维平台技术实现

　　3.1技术架构

　　技术架构如图5所示。硬件层上，服务器配置部署方式为，在100Mbps和200GB云盘上，应用4vCPU8GB（计算型c5,ecs.c5.xlarge），IntelXeon（Skylake）Platinum8163/IntelXeon（CascadeLake）Platinum8269CY规格。软件层核心技术如表1所示。

　　3.2页面原型

　　平台基于注册用户提供使用功能，自动定位到所属建筑，并按照权限获得其功能菜单。登录系统页面原型见图6。运维要素各子系统页面原型如图7、8所示。运维要素全生命周期模型，对于每个子系统均适用。以设备设施要素为例，左侧菜单为设备模型基本信息，如名称、编号、类型、状态、使用部门、责任班组、责任人、功能描述及现状图片等；右侧菜单为辐射各要素的相关数据，如厂商型号、运行模式、主要技术参数、设备相关图集、设备子部件信息、及维修保养记录和应急维修记录等。

　　4历史建筑智慧化运维平台实施方案

　　4.1前期系统规划及实施计划制定

　　在本平台中，消防安全运维以建筑消防系统为主，结构安全运维和设备智慧运维与历史建筑特点息息相关，其中既有结构纳入结构安全运维板块、重点设备及历史信息物质展示纳入设备智慧运维板块（表2）。以设备运维为例，将历史建筑信息物质载体整合在设备运维板块，由综修组负责运维（图9）。

　　4.2结合工程设计与运维需求部署数据监测点

　　在研发、开发既有城市住区历史建筑智慧化管理运维平台后，对历史建筑工程进行精细化建模、不对建筑本体造成破坏，选择最适合监测点位，保证所监测的数据能够准确、实时的传到相关服务器，具体位置待设计方与建设方沟通后确定（吴桐，2020）。本阶段示范遵循由易到难、由简到复杂、由点到面的策略，逐步实现本示范工程的各项监测点部署，最终完成对历史建筑的全面智慧化运维。

　　5小结

　　历史建筑的运维管理水平的高低，直接决定了历史建筑的使用寿命，进而影响其历史文化价值的传承。本文提出一种针对历史建筑保护性修缮后，进入运维阶段的智慧化管理运维模式——以城市思维思考，融入现代智慧手段，应用智慧化管理运维平台，管理者可根据运维报告统一调配工作，在保证建筑运行安全的同时，提高工作效率（郭运泽，2018），进而达到深度管理及降低运维成本的目标。

　　通过对历史建筑运维中能源管理、设施管理、消防安全、结构安全等方面，建立要素化、网格化的运维模型，通过建立周期性迭代的运维标准化体系。尤其以历史信息为重的结构安全运维和设备设施运维，通过建立运维要素全生命周期的跟踪管理体系，形成“计划－执行－纠偏－修正”闭环追溯机制，确保日常运维工作执行到位，事前有规划、事后可追溯，从而有效的延长历史建筑寿命。在更好地保留历史建筑物质形态时，对历史信息保护传承历史文脉，为后世留下更多的历史形象记录，也为未来经济发展带来更多思考，更能为周边环境下使用者找到心灵慰藉，得到心理认同感、归属感（郭春苗，2010）。

　　参考文献

　　[1]RajeshKumarPradhan.BIM技术在工业化建筑全过程的应用研究[D].北京:湖南大学,2017.

　　[2]徐敏.上海建科院:以科技守护既有建筑运维安全与绿色更新[EB/OL].(2018-11-06)[2020-12-22].

　　[3]河南力安测控科技有限公司.典型案例+智慧消防项目技术要求[EB/OL].(2018-03-13)[2020-12-22].

　　[4]都恬汝.基于BIM的建筑设备运行维护管理研究[D].徐州:矿业大学,2019.

　　[5]吴桐.老旧房屋健康智能监测云平台系统研究[D].广州:广州大学,2020.

　　[6]郭运泽.物联网在配电网运维管理水平提升中的应用[EB/OL].(2018-08-17)[2020-12-22]

　　[7]郭春苗.哈尔滨工业遗留建筑的保护与再利用研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2010.

　　李哲苏童

《历史建筑智慧化管理运维智慧平台技术研究》

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