智慧建筑云运维管理平台应用解决方案
发布时间：2021-07-12 21:24:29
平台可对接巡检系统或者自主配置巡检点，通过手持PDA巡检设备来进行设备巡检，巡检问题可在客户端上反馈，平台将自动统计巡检情况，并将发现的问题反馈至报警中心。平台可自定义巡检计划，按不同频次 （日、周、月）来巡检设备，也能发起临时巡检计划， 平台根据巡检情况进行巡检工作考核。
南京东大智能化系统有限公司
1 目标和概述
目前我国智能建筑工程量相当于欧洲智能建筑工程量总合，约占世界总量50%。中国智能建筑系统集成商也已超过5000家。2018年国内智能建筑系统集成市场规模达到5500亿元。相比于欧、美、日等发达国家，我国的建筑智能化普及程度还比较低，具有巨大的成长空间。 智慧建筑云运维管理平台是充分运用云计算、大数据、 物联网技术的高科技管理系统，涵盖建筑智能化系统设备的可视化管理、项目设备运维服务流程管理、项目设备资产管理、技术服务知识库共享、多维度智能分析报 告。经过20多年国内智能建筑市场的发展，大量智能建筑项目进入系统运维阶段，广阔的市场需求和参差不齐的技术服务供应需要一个科学可行的公共服务平台，引领传统智能建筑服务项目的转型、升级、业务提升。
在智能化项目运维服务中，存在智能建筑的运维服务不规范，运维企业及工程师的水平良莠不齐，项目资料管理不完整，缺乏发现设备问题的及时性工具等问 题，智慧建筑云运维管理平台的实施很好地解决了以上问题。运维企业及工程师可以随时掌握设备的运行情况，并实时接收系统推送的设备报警信息、维修工单、 巡检提醒和分析报告。在智能化项目运营管理中，该平台将各智能化子系统高度集成，统一软件操作界面，管理人员可以在同一个软件中查看所有系统的运行状况，也无需在控制的过程中切换不同的软件。对需要进行控制的系统实现一键化操作，大大降低了对操作人员专业水平的要求。
本项目计划分阶段完成智慧运维管理服务云平台的建设，并根据市场反馈进行版本迭代。建成后的平台主要包括运行监控、设备档案管理、巡检管理、报警中心、工单系统、资产管理、数据报表等几大功能模块， 各模块间相互独立，其功能有机结合，为用户提供全方位运维服务支撑。平台通过先进的云计算、大数据、 BIM可视化等技术为整个建筑智能化系统构造一个监控、管理和治理集成的服务平台，实现各个智能化子系统的运行监控和智能运维决策服务，并通过规范化的工单处理流程实现过程跟踪，提升智能系统的运行效率和运维效率。平台架构如图1所示。
图1 平台架构图
2 解决方案详细介绍
平台分为数据采集层、数据分析层、业务支撑层、应用层四个结构层次。
数据采集层全面采集智能化系统、信息系统以及互联网数据，上传至云端数据中心进行存储。业主、物业在应用信息系统（如OA系统、即时通讯软件、资产管理系统、财务系统等）的过程中产生了智能化系统运行以及管理的相关数据，采集这些数据对分析智能系统运行状况有较大的价值。同样，在互联网上也存在同品牌同型号的智能化设备参数以及运行数据，采集这些数据有助于全面掌握设备信息，提高智能分析的精度及有效性。数据采集分为实时数据和历史数据两大类，分别通过消息队列、Flume、离线采集ETL、互联网爬虫等不同方式进行采集传输，实现实时数据采集分析、历史数据融合分析，保障数据处理分析的及时性和有效性。
数据分析层对数据进行数据分类、数据清洗、数 据重构，以及数据建模，目的在于发现异常的信息，做出有建设性的结论，辅助决策的制定。平台将数据 分为静态基础数据和实时监控数据两大类，静态数据包括空间地理数据、设备档案信息、历史运维信息、 业务数据等，这些数据对实时性要求不高，作为智能化设备运行分析的基础数据；实时监控数据包括视频 监控数据、设备运行数据、环境数据以及能耗数据等，这些数据实时产生、实时分析，作为智能预警的主要判断依据。其中，视频监控数据需通过智能视频分析算法、边缘计算等方式进行非结构化数据向结构化数据的转化，平台只存储经过处理后的视频分析数据。数据建模是用于定义和分析在组织的信息系统范围内支持运维流程所需的数据要求的过程。平台通过深度学习等技术构建了业务模型、三维信息模型、维护维修信息模型、管理信息模型，以进行数据分析处理，使得平台具备辅助决策的能力，提升运维效率。 数据分析流程如图2所示。
图2 运维数据分析流程图
业务支撑层位于平台数据层与应用层之间，基于标准的接口向平台的各大应用提供服务支撑。平台提供包括工作流引擎、数据报表引擎、消息队列、系统日志、用户安全、数据访问、远程过程调用等功能组件，可针对平台的功能、性能等各方面的需求进行灵活地部署，并且根据业务的改动可灵活地对这些服务组件进行修改，而不影响其它的组件，从而降低平台维护的费用。另外，平台的功能组件基于标准化接口提供服务，可以被重用，应用程序可以使用标准接口调用组件，完成所需的操作。
应用层主要包括运行监控、设备档案管理、巡检管理、报警中心、工单系统、资产管理、数据报表七大应用模块。
（1）运行监控模块
用于实时监听设备运行参数、组态软件日志、现场设备报警、人工巡检报警、IBMS平台报警，以及平台根据实时运行数据，经过运维模型匹配运算发出的智能报警等信息，报警信息经过人工处理后可直接触发工单系统，进入运维工单流程。平台主要依托IBMS系统获取设 备实时运行数据和报警数据，IBMS通过标准数据接口 （如自动化控制相关协议Modbus、OPC、BAC.NET、 OBIX，一卡通的厂家数据包传输协议，视频监控领域的ONVIF、GB28181标准和厂家提供的私有开发包，信 息系统通过Web接口或直接访问数据库接口形式）采集数据后，以标准化数据提供接口上报给平台；对于部分 IBMS系统未能实现集成的信息系统，通过配置专用前置机，开发符合接入规范的组件方式来进行采集数据。采集来的数据一方面实时同步到云端运维数据库中，另一方面进行实时数据融合，对接数据分析模块，以此来对即将出现运行问题的设备智能预警，实现智能维护。
（2）设备档案管理模块
对智能化系统待管理设备（通用设备和专用设备） 建立设备档案，主要包含六大块，一是设备在云平台的基本信息（设备云平台统一编号、登记人、登记时间、 设备名称、设备型号、设备分类），二是设备制造厂商信息（设备厂商编码、设备制造厂商、通信地址、联系方式、设备安装及技术资料、设备附件、出厂时间、设 备寿命、设备平均无故障时间），三是设备安装方信息 （设备安装方编号、设备安装厂商、技术人员联系方式、安装时间、安装备忘录），四是设备使用方维护保养信息（使用方编号、单位名称、使用部门、保管人、 联系方式、设备使用状态），五是设备维修记录信息 （维修时间、维修厂商、维修内容），六是设备保养记录（保养时间、保养厂商、保养内容、保养费用等）。 设备初始档案可人工录入，也可从规范文档中导入。设 备日常运行信息、维护工单等信息主要依靠平台自动归档，无需人工操作。设备档案是设备使用、管理、维修的重要依据，是保证设备维修工作质量、使设备处于良好的技术状态，提高使用、维修水平的重要手段。设备管理流程如图3所示。
图3 设备管理流程图
（3）巡检管理模块
平台可对接巡检系统或者自主配置巡检点，通过手持PDA巡检设备来进行设备巡检，巡检问题可在客户端上反馈，平台将自动统计巡检情况，并将发现的问题反馈至报警中心。平台可自定义巡检计划，按不同频次 （日、周、月）来巡检设备，也能发起临时巡检计划， 平台根据巡检情况进行巡检工作考核。
（4）报警中心模块
报警中心汇总所有来源（IBMS、人工、电话、信息系统、报警主机）的报警模块上报的统一格式的报警信息，放置在报警消息队列中，根据报警信息的类别、 级别以及用户角色和权限，按照设定的策略，将报警信息分发至多名处理人员，报警信息经人工核实后，如 果情况属实，发起运维工单，由工单系统进行维护过程的流程化跟踪；如果情况不属实，可按误报处理，关闭该条报警信息，并可设置不再提醒。报警中心可自动统计所有报警信息的处理情况，提醒用户待处理的报警信 息。如图4所示。
图4 报警中心与工单系统逻辑图
（5）工单系统模块
工单系统分为保养工单、维修工单等不同类型，可通过设定定时计划任务来自动生成保养工单，以可配置的工作流来实现不同类型工单的不同审核流程及处理流程。工单的批准、启动、完成和关闭通过工作流程引擎驱动，实现全电子化流转，并记录相关日志。工单在生成的同时，系统将根据工单对象自动提取设备档案中 的相关信息，以链接的方式附在工单中，供派工单对象 查阅该设备相关情况。工单系统可对派工单对象进行管 理，可设置不同角色、不同部门的用户体系，不同用户登录只能看到基于当前账号的待处理或者已处理工单。 工单系统可配置不同通道的派工单提醒，包括邮箱、短信、OA系统、即时通讯软件等，确保工单被及时处理 反馈。工单的使用场景不仅局限于运维部门内部，还可一键将工单流转到其他部门甚至是外部合作公司。工单系统可针对历史工单进行统计，可分析不同设备的维保成本，可分析不同维保人员的工单执行情况。工单系统结构如图5所示。
图5 工单系统结构图
（6）资产管理模块
平台可针对智能化设备进行全生命周期的管理， 从资产入库到安装、转移、调拨、租赁、归还、维修、 闲置、报废，帮助管理者从宏观层面了解整体资产状况以及使用情况。其中，质保时间、使用寿命到期前两周将直接转到消息推送，以便提醒业主更科学地进行设备管理。除此之外，平台还针对设备备件进行了生命周期管理，确保维护工作的正常有序开展，降低运维成本。
（7）数据报表模块
平台将报表设计与分析融合一体，可对数据仓库中的数据进行多维度分析，生成多种样式的报表。平台提供标准化的分析报表，如：故障分析报告、设备使用品质报告、节能分析报告、空置率报告等，方便用户能够更好地掌握设备信息、控制设备风险、制定合理的采购方案、运维方案。用户也可自定义数据源及报表样式，输出自定义报表。用户通过拖拽的方式可制作多重复杂的交叉分析报表，同时还可对字段进行一系列设置，如字段设置、超链接、过滤等，满足用户多种设计需求。报表展现也集成了多种风格或样式，尽量满足用户多样的报表输出展现需求。
（8）智慧化策略
平台在对智能化系统实时数据采集、清洗、重构的基础上，通过对海量的现场设备运行状态数据建模， 进行数据的分析和挖掘，以便发现潜在的故障因素并采取相应措施，实现智慧化运维。
平台的智慧决策主要体现在以下几个方面：一是实时预判，基于深度学习、机器学习等方式为用户提供 设备运行智能预警，改变传统的“事后救火式”运维模式，例如：平台通过数据累积发现某一类型设备在运行 900小时后进入故障高发阶段，需更换备件，平台可针对此类设备进行智能预警，提醒用户进行保养维护；二 是智能定位，平台基于设备对应关系和系统拓扑结构图实现对已发生故障的智能定位，在派单时向运维人员提供定位信息以及历史维修记录等信息，协助运维人员快速掌握设备故障情况，提高运维效率。
平台可根据工单系统的数据进行工单成本的自动核算。工单成本分为人工成本和备件成本，人工成本通过工时以及薪资率来计算，备件成本通过备件管理中的采购价格来计算。如果涉及委外工单，则以合同价格为标准。平台可按设备类型、使用部门、维修人员、时间等不同维度来进行运维工单成本的分类统计，帮助用户实现运维成本的量化分析，以便其改进运维管理方式及运营方式，降低运维成本。
平台与管理项目的智能化系统无缝对接，实时监听报警信息。报警事件经过人工核对后可直接触发运维工单，通过可配置的工作流来实现不同类型工单的不同审核流程及处理流程。工单的批准、启动、完成和关闭通过工作流程引擎驱动，实现全电子化流转。平台全程记录报警信息和工单处理流程信息，实现运维过程的可追溯。
来源：《自动化博览》2021年6月刊
