展館運維需求下智慧管理平臺建設的實踐

樓建春

(上海城市規劃展示館)

隨著數字化發展的推進，智慧樓宇將成為未來建筑業的主要趨勢。作為公共文化設施的展示館，在展館的建設中應用了現代信息技術與樓宇設備、展示設備相結合，支撐著展館內外部各個業務環節的正常運轉，形成智慧管理樓宇及智慧服務展區，以實現高效的綜合運維管理。

上海城市規劃展示館智慧展館信息化系統項目是基于展館的更新改造而建立，該項目建設設計目標不僅限于多個縱向單一業務的簡單疊加，而是契合城市“一網通管”的理念，建設一個智慧展館的統一數據和管控的平臺，將建筑本身的管理和對公眾服務的管理轉成對設施設備的管理。智慧展館綜合管理平臺與展館建筑改建和展陳改建工程同步設計，同期施工。2022 年8 月展館改建完成并對外重新開館，該平臺還處于建設期，平臺方案設計中不能實施的內容及現實中遇到的問題需要在平臺建設時加以解決，以滿足展館智慧化運維需求。通過理順展館智慧化管理需求特點才能更好建設符合實際應用的智慧平臺。

1.展館智慧運維需求

1.1 綜合管理平臺總體需求

展館管理除對建筑管理外，其特點還有對展項的管理，本次展館更新改造分二部分，一是建筑的改建，二是展陳的改建，這二部分形成的功能實現了展館全新的運營。通過整合這二部分數據，與辦公自動化系統相聯，建設綜合管理平臺。平臺建設以滿足終端用戶的不同呈現功能、數據整合分析功能、資產管理、運行、維護功能，此外還有面向公共的票務預約、檢票和導覽功能，展館安全、應急處理功能。

1.2 設施、設備管理

在展館中建筑和各種展品設備需要進行有效的管理，包括設備的運行、維護、更新、升級等。智慧化運營主要體現在設備集中管理，在對設備及其故障的快速定位、數據挖掘、三維可視化運維等技術上，能為場館方提供最佳的體驗，實現運營效率的升級[2]。

展館管理設備的特點是除樓宇建筑安裝設備外，還有大量運用數字化多媒體展示技術下的展項設備。在建設項目完成后需要進行資產清點、錄入等工作，還要與項目決算，審價及資產日常管理、維護結合，實現在平臺上對設施設備的日常操作。

1.3 環境控制

為了滿足展項設備的使用環境條件和提供觀眾良好的觀展環境，展覽館需要對溫度、濕度等環境因素進行精確控制。智能樓宇系統能夠實時監測環境參數，并自動調整空調、通風系統等設備，以維持穩定的展覽環境。展館中裝有溫濕度感應器，可實時傳遞數據，平臺根據數據分析，實現分層分區控制空調、新風系統的運行功能。

1.4 能源及節能管理

本展館有近2 萬平方米的建筑面積，對能源的需求較大。需要對能源智能監測、調控和優化,實時統計分析能耗使用情況，實現能源合理使用，能耗統計數據作為下一年度的資金預算依據。在推進綠色建筑的當下，本次改建中，館建有太陽能系統，雨水回收系統，對用太陽能等設備的運行及管理需要納入，實現數據傳遞，用于綠色建筑測評。

1.5 安全、應急管理

展館開館時人流安全是首要考慮的問題。在智慧平臺中整合先進的安防技術，如視頻監控、人流熱力圖、入侵檢測、展品移動偵測、異常行為監控等。需要在平臺中實時監控展館的安全狀況，發現問題及時預警，有日常的應急處理規范流程的顯示并引導處置，同時將消防系統納入平臺用于報警、應急管理。

1.6 展項運行控制

展項運行涉及到展館所有固定展項，涵蓋所有多媒體設備開啟，燈光、音響的控制，實現一鍵開館的功能。并通過展區劃分，及時發現設備故障，發出報告，通知展區人員維護的功能，提供展項各類分析數據。

1.7 展館服務

票務預約作為展館的基本功能，通過外網公眾號或APP 程序實現，并與展館檢票系統相關聯，實現票務、檢票統計、入館人數實時統計。展區內可實現人工講解劃分展區移動播音，也可通過智能導覽機進行AI 導覽或手機定位導覽，并設智能服務查詢功能，查詢展館信息、展覽信息、活動信息，及臨時展信息。

2.平臺建設

2.1 平臺框架

上海規劃展示館智慧管理平臺的設計框架分四層，包括智慧展館應用層、智慧展館大腦平臺，基礎支撐平臺、智慧展館基礎設施，具體內容根據實際建設情況進行調整。以期最終實現館內各類數據的融合、分析的融合、呈現的融合，提供智慧控制，并為管理決策服務。

2.2 平臺終端

展館采用了總控大屏顯示臺、辦公電腦端（B/S），手機端（APP）、iPad(APP)端等多終端，以滿足不同使用者的需要。

平臺終端顯示界面與內容根據用戶不同而設。作為總控設有獨立的顯示場所和顯示大屏幕，以列表式、二維、三維和系統視圖，之間可實現同一內容不同視圖的跳轉。另在列表下設卡片視圖，卡片視圖是列表視圖的補充，主要是對設備數據的完全展示。三維視圖基于上海規劃展示館改建時的BIM 數據，并在BIM 運維平臺自行建設一套設備表，然后將這套自建的設備表作為主鍵，讓這個表里的設備與 BIM模型、智能化系統的設備、廠家產品等內容進行關聯[3]。

2.3 智慧展館應用層

通過應用層實現對場館內的各類設施設備進行遠程控制、管理和使用情況統籌及相關數據分析。特點是服務對象分面向展館內部管理應用端和面向公眾應用端二部分組成，面向內部管理應用端由用戶業務管理、數據決策管理，運維綜合管理。面向公眾應用端有票務、咨詢、導覽、活動交互、互動反饋和智慧體驗。

2.3.1 建筑空間與設備設施集成系統。

由BIM 數字模型基礎系統和建筑、結構、節排水、機電暖通等BIM 渲染系統組成。集成系統是綜合了展館樓宇設備和展項設備的所有設備管理模塊?？捎糜诓樵?、新增，編輯展館中各類設備資產的詳細信息，利用三維模型可視化的優勢，通過設備選擇將自動定位和顯示基本信息、實時運行狀態、相關文檔及維護記錄、告警記錄等信息。

2.3.2 綜合運維管理系統

運維管理系統是面向內部管理的應用端，主要有維保事項代辦、已辦、臺賬的維保管理；綜合告警、客流告警的告警管理；對客流監測、統計分析的客流管理；對系統、管線、設施、臺賬的綜合設備管理；手動控制、自動控制、綜合運行記錄的模式管理，人員組織及排班查詢的人員管理，應急預案的執行、備案、處置指揮的應急預案管理；文檔管理和統計報表。

2.3.3 數展系統

主要控制展項互動設備，展項音頻設備，控制場館內各類展項設備的數據。通過對展項軟件及展項互動軟件，如視頻展示互動屏軟件及VR 互動軟件等的管理。軟件自帶異常離線接口，可獲取軟件實時運行情況。通過展項內容管理模塊，對展項相關硬件設備和軟件設備進行綁定，利用三維模型可視化的優勢，得到展區所有展項定位，設置展項導航、路徑規劃，同時對展覽資料分區、分類、分展項管理，是展覽資料的沉淀和更新的載體，展覽內容若要更新時只需替換對應目錄的內容即可，是數字展覽的內容支持。

2.3.4 資產管理系統

展館的運行需要龐大數量的設備支撐，設備資產的日常管理需要投入大量人力資源，資產管理系統對標財政一體化系統，從驗收、入庫、登賬、領用、盤點、報廢等節點實施全過程管理，通過VPN 實現內網與政務網的數據傳遞，可以同步數據至財政一體化平臺，在盤點環節使用了智能盤點終端，配合RFID 標簽，可以實現無接觸式盤點，提高管理效率。

2.3.5 展項評價系統

通過對客流數據、游客互動軟件操作數據等統計，經展項管理軟件對數據綜合分析計算得出展項評價，通過評價模型可視化展示評價結論，并對展項內容的變更記錄進行記錄和匯總。對于數據報表產生的格式可以進行調整。具有數據回填組件和輸出功能。

2.3.6 智慧集成平臺

主要用于平臺的數據模型的更新，減少后期平臺軟件的修改，作為客戶端的可操作窗口。

2.4 智慧展館大腦平臺

智慧大腦平臺是系統的核心部分。其中業務數據庫主要負責按照應用層業務要求進行數據的分類和專題組織儲存。應用支撐模塊主要根據應用功能和算法要求進行各類數據的提取、融合、統計和分析，支撐引擎則用于保障應用功能實現的底層驅動。算法平臺主要負責提供支撐各類應用所需的數學計算模型、數據接口。

2.4.1 業務數據庫

業務數據庫中有建筑空間庫、設備設施庫、設備運行數據庫、數字展項庫等。建筑空間庫主要包括建筑信息基本信息、空調系統信息和建筑使用情況，以及建筑的BIM 模型和圖紙文件。設備設施庫主要是記錄靜態數據，包含設備基礎參數，如設備種類、品牌、配置、規格、型號、安裝信息等。設備運行數據庫，包括設備實時運行數據、環境監測數據、能耗、票務數據、設備告警數據等。

數字展項庫主要是用作館內展項的多媒體素材和內容的儲存，包括視頻、圖片、文字介紹等，采用文檔型數據庫集中部署存儲，方便統一調用上傳、更新、刪除。

2.4.2 支撐引擎

平臺采用了BIM 支撐引擎、多元感知數據融合引擎、綜合設備管理規則引擎、流媒體實時調度引擎，BIM+VR支撐引擎。其中BIM 支撐引擎，經過幾何轉化將建筑設施模型轉換到BIM 模型并經渲染處理，使BIM 模型輕量化。三維模型的轉化、渲染、優化、呈現等功能，實現了用戶端三維可視化的方便體驗。多元感知數據融合引擎是根據館的數據源特點，實現BIM、GIS、IoT、IBMS 等數據的導入，并研發融合數據的動態計算模型，對多源數據過濾和篩選，如對人流、能耗、導覽路徑數據特征值的分析提取和校驗。

2.4.3 外部數據

通過數據接口獲得樓宇設備中控、展成設備中控等系統相關的外部數據。由設備管理功能提供統一的控制接口，連接上層應用。

智慧樓宇平臺中控是對樓宇設備包括了閘機、門禁、電梯、空調、新風等運行狀態的啟?？刂?，形成統一的在線接口，通過接口接入平臺，為上層應用調控提供應用功能基礎，可以做到遠程對指定類的設備可監、可控。

圖2 展館設備控制示意圖

圖3 網絡拓撲示意圖

展陳設備中控，為實現對展陳布置中大量的投影儀、LED 屏、觸摸屏、拼接屏、服務主機、展陳燈光、音箱等多媒體設備的集中管理，減輕管理人員的操作難度，并快速查找故障問題，采取了集中控制系統來遠程控制及監控設備的功能。并實現對館內視頻和程序內容的控制。

2.5 基礎支撐平臺

為平臺提供基礎的數據管理、數據處理、服務調度能力和自動化運維能力，基礎平臺包含了數據儲存、資源調度。數據儲存由作為智慧展館的基礎數據庫儲存系統的關系型數據庫和用于處理管理的樓宇運行數據和來自大數據中心的時序數據庫。通過服務治理、服務編排、Docker 容器和服務跟蹤環節來實現資源調度。

2.6 智慧展館基礎設施

基礎設施層是整個智慧展館信息化系統的物理基礎，有網絡設施、信息安全設施、本地服務器、政務云平臺和定位導覽設施構成。本館網絡包含了有線網、無線網、VPN 虛擬網等，信息安全設置包含了路由器、審計機、IPS 線路密碼機、防火墻等?；A設施層，主要為智能展信息化系統提供網絡聯通能力、輸出能力和基礎安全保障，解決各獨立網端數據的傳遞問題。

本館網絡共有四套，分別是政務網、外網、設備網、展陳網。政務網采用專線連接，內外網與展陳網各自采用獨立寬帶接入互聯網；設備網、展陳網相互連通，統一部署安全管理區；展陳多媒體設備通過交換機連接串口與中控主機連接在展陳局域網內，采用集中管理控制的模式。館局域網采用了三級結構設計，主交換機采用了二臺高性能核心交換機數據堆疊，通過雙萬兆鏈路連接各樓層匯集交換機，匯聚交換機再連接各接入交換機。

3.平臺建設中的注意事項

3.1 數據的完整性和準確性

樓宇建設BIM 數據直接反映建筑、結構、機電、裝修等專業設計的實際效果，為建設一個智慧管理平臺奠定數字化基礎。本平臺數據來源BIM 模型數據導入、圖紙文件數據導入、初始化數據錄入，以及平臺運行產生的動態數據。以BIM 數據建立運維管理平臺，需要BIM 模型應與實際施工數據保持一致，確保圖紙準確反映建筑物的現狀，將建筑內三維結構、各系統、管線和設備等數據整合到一個基礎三維空間信息管理平臺中，并配備消防報警、視頻監控、入侵防盜、電子巡燈、智能照明、電梯管理等樓宇自動化管理系統，以實現樓宇的智能化運維管理。數據的完整性與準確性直接影響了平臺的使用。

展館在改建時設入了BIM 應用費用，在竣工交付環節需要交付的模型細度和信息粒度大于施工深化設計模型，構件定位應按照施工現場情況復核更新，材料設備屬性值按實際采購產品信息進行更新[4]。但本項目改建未能實現BIM竣工交付，特別是管線數據和設備信息數據的不全、不準，需要后期根據現場及施工記錄調整完善模型信息。展陳數據中各展項的定位也是基于BIM 基礎上，智慧室內定位系統需要獲得的精準、可靠的展項位置，為導覽服務。尤其在報警管理中，需要提供對不同設備定位、產品等的準確信息。

要保證竣工模型質量，需建立BIM 工作成果復核機制，對竣工模型進行隨機抽查，將抽查結果與現場實際測量結果進行對比，從而保證最終竣工模型的精準性。

3.2 數據互通與共享

展館內涉及多個領域的信息數據，如展品信息、安防信息、環境信息等。智慧平臺設計應促使這些信息的互通與共享，實現全面數據的整合，為展館管理者提供全面、準確的決策支持。本展館數據來源有樓宇設備中控系統、展陳設備中控系統以及辦公自動化系統相關數據信息。分別處于不同網絡運行，需充分考慮數據接口格式的通用性，鑒于BA、能耗監測和視頻監控等系統都有通用的數據開放接口,通過連接交換機進行互通，但展館設備種類多，因國內外產品設備系統的數據輸出格式存在通用性問題，在選型時對設備采集終端的數據格式的要求應做好前期規劃，以降低實施過程中的數據處理的難度，減少后期數據轉化的差錯率。

3.3 智慧平臺可擴展性

可擴展性要從多個角度進行考慮。硬件設施、系統結構、數據儲存方式、系統數據結構、應用層擴展。

機房和布線系統可擴充性，以方便將來有更大的發展，用戶數量的可擴展性，要求核心交換機與交換機具有強大的擴展功能，網絡要建設成完整統一、靈活、易擴充的彈性網絡平臺，能夠隨著需求變化充分留有擴充。

系統結構設計的合理性，系統應該是開放性的體系結構，以最大可能預留升級空間。智慧樓宇的核心是智慧平臺，它是各個子系統的集成和管理中心。在展館中，智慧平臺應具備良好的可擴展性和靈活性，能夠集成展覽管理、安防監控、能源管理等多個子系統，并可增加功能模塊及對模塊的修改。

3.4 分析功能設置的合理性

智慧樓宇對由于運行數據管理系統是由粗放式管理向機械化、智能化管理方式的轉變，摒棄人工作業的繁瑣工作。通過對建筑的電力、消防、安防等運行數據在線監測分析，實現設施設備的精細化管理達到館內環境的最優化。

作為面向公眾的展示館智慧化應用越來越重視對觀眾行為數據的分析[6]。展館通過藍牙和監控視頻，獲取游客在展項區域停留時間及客流密度數據，客流統計數據，并通過游客操作互動軟件的頻次和使用時長情況，綜合分析出得出展項評價。需對這些數據設計合理的篩選參數，便于分析時得出科學指標，為展項的更新提供有效參考。

4.結論

智慧樓宇的運維需求因各樓宇的使用性質不同而不同，同一類型的建筑因場地規模、經費等方面的差異難以形成模式化的智慧平臺。展館作為一種類形建筑，有常規的通用需求，在平臺建設時，還需要結合實際運維特點進行分析。