胡振中，田佩龍，李久林

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基于IFC的傳感器信息存儲與應(yīng)用研究

胡振中1，田佩龍1，李久林2

(1. 清華大學(xué)土木工程系，北京 100084；2. 北京城建集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100081)

在建筑的施工和運維管理過程中，存在大量的傳感器采集的數(shù)據(jù)，但是這些數(shù)據(jù)存于各自的監(jiān)測系統(tǒng)中，產(chǎn)生“信息孤島”局面，難以對其進(jìn)一步的融合分析，使其產(chǎn)生更大的價值。建筑信息模型(BIM)技術(shù)支持將傳感器數(shù)據(jù)與工程數(shù)據(jù)集成管理和應(yīng)用，但是面向BIM存儲的工業(yè)基礎(chǔ)類國際標(biāo)準(zhǔn)(IFC)對傳感器數(shù)據(jù)的定義和描述仍有缺陷。為此，提出了基于IFC的傳感器信息存儲方法與應(yīng)用流程，分析了IFC中與傳感器有關(guān)的信息描述和關(guān)聯(lián)機(jī)制，進(jìn)而通過自定義屬性集的方式擴(kuò)展了IFC標(biāo)準(zhǔn)，最后以北京槐房再生水廠項目為應(yīng)用案例驗證了IFC擴(kuò)展內(nèi)容的有效性。

建筑信息模型；工業(yè)基礎(chǔ)類；傳感器；監(jiān)測；信息集成

在建筑的施工和運維管理過程中，存在大量的傳感器采集的數(shù)據(jù)，比如施工管理過程中結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)力、應(yīng)變、位移等監(jiān)測數(shù)據(jù)，運維管理過程中暖通空調(diào)系統(tǒng)的房間溫度、濕度，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等監(jiān)測數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)存入各自的監(jiān)測系統(tǒng)中，產(chǎn)生“信息孤島”局面，難以對其進(jìn)一步的融合分析，使其產(chǎn)生更大的價值。BIM (building information model/modeling，建筑信息模型)技術(shù)支持將監(jiān)測數(shù)據(jù)與工程數(shù)據(jù)集成管理和應(yīng)用，從而輔助建筑施工管理和運營維護(hù)過程中的綜合分析與決策，以充分發(fā)揮工程信息的價值。

然而，如何將BIM靜態(tài)數(shù)據(jù)與傳感器動態(tài)數(shù)據(jù)有效融合，并形成統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，至今仍沒有成熟的方法，但已有相關(guān)學(xué)者做了一些嘗試，其中基于IFC (industrial foundation classes，工業(yè)基礎(chǔ)類)標(biāo)準(zhǔn)框架的研究成果最為豐富。例如，RIO等[1]分析了IFC中傳感器信息的表達(dá)方式，提出了基于IFC的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測信息的建模方法，并在案例研究中實現(xiàn)了位移、應(yīng)力、角度和溫度等傳感器在IFC中的定義和表達(dá)，利用監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)健康評估。王超[2]提出了IFC中結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測信息的集成和表達(dá)方法，并基于Revit平臺，對結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測信息進(jìn)行了可視化的集成和管理。SMARSLY和TAUSCHER[3]提出了一種描述結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測信息的語義模型，并通過擴(kuò)展IFC模型實現(xiàn)了對該語義模型的描述和表達(dá)。LIU和AKINCI[4]分析了IFC、SensorML等標(biāo)準(zhǔn)對傳感器信息的支持程度，并將傳感器元數(shù)據(jù)(sensor metadata)和BIM整合，提出使用SensorML標(biāo)準(zhǔn)描述傳感器類型信息，使用IFC標(biāo)準(zhǔn)描述傳感器實體信息的思路。此外，RIAZ等[5]利用無線傳感器采集施工現(xiàn)場的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，集成到BIM系統(tǒng)中，對不安全的施工環(huán)境進(jìn)行預(yù)警。ATTAR等[6]利用無線傳感器采集辦公樓房間內(nèi)照度、溫度、濕度等數(shù)據(jù)，集成到BIM系統(tǒng)中進(jìn)行可視化的查詢和建筑性能分析。

然而，目前針對BIM數(shù)據(jù)與傳感器數(shù)據(jù)融合的研究大多僅限于某一領(lǐng)域的應(yīng)用，針對融合數(shù)據(jù)的應(yīng)用流程缺乏深入的梳理。本研究從信息存儲的角度探討了基于IFC的傳感器信息存儲與應(yīng)用流程，分析了IFC中與傳感器有關(guān)的信息描述和關(guān)聯(lián)機(jī)制，然后通過自定義屬性集的方式擴(kuò)展了IFC標(biāo)準(zhǔn)，最后以北京槐房再生水廠項目為應(yīng)用案例驗證了IFC擴(kuò)展內(nèi)容的有效性。

1 基于IFC的傳感器信息存儲與表達(dá)

IFC是由buildingSMART組織創(chuàng)建和維護(hù)的開放BIM標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)已成為國際標(biāo)準(zhǔn)，用于建筑工程領(lǐng)域不同專業(yè)(包括建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等)、不同階段(包括規(guī)劃、設(shè)計、施工、運維和拆除)軟件之間的數(shù)據(jù)交換與共享。

IFC的數(shù)據(jù)模型包含4個層次：①資源層(resource layer)為所有的基礎(chǔ)資源定義，如時間、材料、幾何等；②核心層(core layer)為IFC的核心部分(如基礎(chǔ)實體、關(guān)系、屬性等的定義)和擴(kuò)展部分，是IFC數(shù)據(jù)模式的基礎(chǔ)框架；交互層(interoperability layer)為一系列用于共享的實體、過程和資源定義，用于不同領(lǐng)域信息的交互；④領(lǐng)域?qū)?domain layer)為一系列領(lǐng)域內(nèi)的信息定義，如建筑控制、消防、暖通空調(diào)等領(lǐng)域。

其中，領(lǐng)域?qū)拥慕ㄖ刂祁I(lǐng)域包含了一系列與建筑自動化、控制、儀表和報警等有關(guān)的基本信息定義，該領(lǐng)域內(nèi)主要的實體定義如圖1所示，分為執(zhí)行器、報警、控制器、傳感器、流量儀表和統(tǒng)一控制元件幾個方面。

1.1 IFC中傳感器信息描述與關(guān)聯(lián)機(jī)制

由圖1可見，IFC數(shù)據(jù)模型中與傳感器信息的存儲和表達(dá)有關(guān)的信息定義包含在IfcSensor和IfcSensorType的信息定義中，如圖2所示。

除IfcSensor和IfcSensorType的信息定義外，與之關(guān)聯(lián)的其他工程屬性是通過IFC內(nèi)部的關(guān)聯(lián)機(jī)制實現(xiàn)的，可以細(xì)分為基于屬性集和基于類型實體兩種類型。

(1) 基于屬性集的傳感器信息描述與關(guān)聯(lián)。屬性集是指由多條屬性組成的集合，在IFC中，用IfcSensor描述傳感器實體，用IfcProperty描述傳感器的屬性信息，將多條屬性信息組成屬性集IfcPropertySet，通過IfcRelDefinesByProperties關(guān)系將屬性集關(guān)聯(lián)到傳感器實體，IfcRelDefinesByProperties中可包含多個屬性集，同時，具有相同屬性值的傳感器可通過同一個IfcRelDefinesByProperties關(guān)聯(lián)到同一類屬性集上。

(2) 基于類型實體的傳感器信息描述與關(guān)聯(lián)。利用IfcSensorType定義具有相同特征的傳感器類型實體，通過屬性集描述該傳感器類型實體的特征，將傳感器實體通過IfcRelDefinesByType關(guān)系關(guān)聯(lián)到某個傳感器類型實體，從而描述傳感器實體的屬性。在最新的發(fā)布版IFC4 Add2中IfcSensorTypeEnum定義了24種傳感器類型實體，其中，濕度傳感器的預(yù)定義屬性集見表1~2，未定義的傳感器類型可通過用戶自定義的方式擴(kuò)展。

1.2 基于IFC的傳感器信息存儲和擴(kuò)展

IFC中預(yù)定義了一部分傳感器類型及其屬性集，但是，一方面IFC中預(yù)定義的傳感器類型并不能覆蓋實際應(yīng)用中的所有傳感器類型，例如缺乏檢測空氣質(zhì)量的PM2.5傳感器，檢測結(jié)構(gòu)位移、撓度的傳感器等；另一方面，IFC中預(yù)定義的傳感器信息只能描述傳感器的極少部分特征，例如：濕度傳感器的預(yù)定義屬性集中只能存儲濕度傳感器設(shè)定值(量程、濕度閾值)，而無法存儲其型號、靈敏度、溫度系數(shù)、響應(yīng)時間等信息。因此，需要對IFC中原有的傳感器信息模型進(jìn)行擴(kuò)展，以滿足利用IFC對實際應(yīng)用中傳感器監(jiān)測信息描述和存儲的需要。

圖1 建筑控制領(lǐng)域包含實體的EXPRESS-G表示

圖2 IFC中與監(jiān)測信息相關(guān)的信息定義

表1 濕度傳感器屬性集定義

表2 Pset_SensorTypeHumiditySensor屬性定義

對IFC進(jìn)行擴(kuò)展有3種方式：通過自定義實體類型進(jìn)行擴(kuò)展、基于IfcProxy實體進(jìn)行擴(kuò)展和通過自定義屬性集的方式進(jìn)行擴(kuò)展。其中，通過自定義實體類型進(jìn)行擴(kuò)展的方式同現(xiàn)有BIM軟件和公開IFC版本的兼容性較差，基于IfcProxy實體進(jìn)行擴(kuò)展的方式識別效率較低，通過自定義屬性集的方式則兼容性較好，識別效率較高，因此本研究中采用自定義屬性集的方式對IFC監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展。

與傳感器相關(guān)的信息可以分為傳感器特征信息(包括描述傳感器型號、量程、精度、采集間隔等)、傳輸協(xié)議信息(協(xié)議名稱、版本號等)、作用對象信息(附屬的構(gòu)件、監(jiān)測范圍等)和歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，針對以上不同類型的信息，在IFC中分別通過自定義屬性集的方式進(jìn)行描述和存儲。

(1) 實體信息。在IFC中用IfcSensor代表傳感器實例，在實例屬性PreDefinedType存儲傳感器類型信息，對于IFC中未定義的傳感器類型，將PreDefinedType屬性值設(shè)為UserDefined，并IfcSensor關(guān)聯(lián)的類型屬性集中記錄類型信息。對于與類型相關(guān)的屬性信息，存儲到IfcSensorType關(guān)聯(lián)的屬性集中，并通過IfcRelDefinesByType建立IfcSensor實例與IfcSensorType的關(guān)聯(lián)，對于與傳感器實例有關(guān)的信息，直接存儲在與IfcSensor關(guān)聯(lián)的屬性集中。

(2) 傳感器特征信息。傳感器特征信息表示傳感器本身的特性以及輸出數(shù)據(jù)的特性，自定義屬性集見表3~4。

(3) 協(xié)議信息。傳感器在傳輸數(shù)據(jù)時需要采用特定的傳輸協(xié)議，為了描述協(xié)議信息的內(nèi)容，自定義協(xié)議信息屬性集，見表5~6。

表3 Pset_SensorCommonFeature屬性集定義

表4 Pset_SensorCommonFeature屬性定義

表5 Pset_ExchangeProtocol屬性集定義

表6 Pset_ExchangeProtocol屬性定義

(4)作用位置信息。作用位置信息用來描述傳感器與IFC中其他實體的關(guān)系，便于在基于IFC的語義查詢中，建立對傳感器實體的語義描述。作用位置分為3類：①傳感器隸屬于某個設(shè)備，傳感器的用途是表征設(shè)備的某種運行狀態(tài)，如風(fēng)機(jī)中的轉(zhuǎn)速傳感器。②傳感器隸屬于某個區(qū)域，區(qū)域采用IfcSpace的實體描述，例如某個房間的溫度傳感器。③不直接關(guān)聯(lián)到任何設(shè)備或區(qū)域，在IFC中記錄傳感器位置和檢測范圍，其中，傳感器位置信息借助關(guān)聯(lián)的傳感器實體的幾何坐標(biāo)信息進(jìn)行描述，關(guān)聯(lián)實體記錄在LocationElement中，例如人體紅外傳感器只能檢測一定范圍內(nèi)的人體活動情況。作用對象信息采用如所示自定義屬性集進(jìn)行存儲，見表7~8。

表7 Pset_SensorLocation屬性集定義

表8 Pset_SensorLocation屬性定義

(5) 傳感器歷史數(shù)據(jù)。傳感器采集的歷史數(shù)據(jù)是指一定時間段內(nèi)傳感器采集到的所有數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)量較小時，采用IFC中的IfcPropertyTableValue存儲，如圖3所示，其中，DefiningValue存儲數(shù)據(jù)采集時間，DefinedValues存儲采集到的數(shù)據(jù)，見表9。當(dāng)查詢的時間段較長時，歷史數(shù)據(jù)量較大，并不適合直接存儲在IFC文件中，此時，通過外部引用的方式存儲歷史數(shù)據(jù)，例如，在IFC文件中存儲歷史數(shù)據(jù)所在RESTful API的地址。

2 基于IFC的傳感器信息應(yīng)用流程

基于IFC的傳感器信息應(yīng)用流程如圖4所示，包含IFC中傳感器信息的創(chuàng)建、傳遞、解析和應(yīng)用等過程。

圖3 IfcPropertyTableValue定義

表9 IfcPropertyTableValue存儲的一段時間內(nèi)數(shù)據(jù)

圖4 基于IFC的監(jiān)測信息應(yīng)用流程

2.1 傳感器信息的創(chuàng)建

傳感器信息的創(chuàng)建可以借助Revit等商品化BIM軟件完成。其中，Revit是Autodesk公司的商用BIM建模軟件，提供了參數(shù)化建模的能力，利用Revit進(jìn)行傳感器信息創(chuàng)建的流程如下：

(1) 定義傳感器族。Revit族用來對Revit中包含共同屬性和相似集合的構(gòu)件或設(shè)備分組，Revit中一個族可包含不同的子類別，不同的子類別包含的參數(shù)種類是一樣的，但是參數(shù)的值有所不同。通過創(chuàng)建傳感器族定義不同類型的傳感器，如，可定義溫度傳感器族，來代表用于室內(nèi)溫度監(jiān)測的傳感器，溫度傳感器又可分為很多不同的型號，不同型號的傳感器量程、測量精度等會有所不同，用Revit族的子類別來表示某一類型的傳感器，在子類別的族參數(shù)中，設(shè)定該類型傳感器的類型相關(guān)的屬性值。族的幾何圖形代表傳感器的形狀，如果對傳感器的形狀沒有要求，使用簡單的幾何形狀體即可。

(2) 傳感器建模。傳感器建模在建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電建模完成后進(jìn)行，通過載入的自定義傳感器族進(jìn)行傳感器的布置，在Revit中一個族實例代表某一個傳感器。在實例屬性中，輸入該傳感器的相關(guān)屬性，如傳感器數(shù)據(jù)采集間隔、采用的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、協(xié)議內(nèi)標(biāo)識信息等。最后，定義傳感器與其他構(gòu)件的關(guān)聯(lián)關(guān)系，將傳感器關(guān)聯(lián)到設(shè)備或者房間實例上。

2.2 傳感器信息的傳遞

在Revit中創(chuàng)建的傳感器信息通過IFC中性文件進(jìn)行傳遞，IFC中性文件的導(dǎo)出可以借助“IFC for Revit”工具完成，該工具是SourceForge上的開源項目，用來增強(qiáng)Revit的IFC導(dǎo)出能力。在導(dǎo)出過程中，將自定義的傳感器族映射到IfcSensor實體，將族參數(shù)存儲到IFC自定義屬性集中。

IFC中性文件是專門格式的ASCII碼順序文件，如圖5所示，采用WSN (wirth syntax notation)形式化語法，是一種無二義性，上下文無關(guān)的文法，易于計算機(jī)處理。IFC中性文件主要由頭部段和數(shù)據(jù)段組成。頭部段是中性文件的第一段，提供了有關(guān)整個中性文件的數(shù)據(jù)概要，記錄內(nèi)容為：文件名、文件生成日期、作者姓名、單位、文件描述、前后置處理程序等。數(shù)據(jù)段是文件的主體部分，包含了需交換的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)段記錄的內(nèi)容為實體的實例及其屬性值，每個實體實例用標(biāo)識符和實體名稱表示，屬性值可以分為簡單數(shù)據(jù)值、枚舉數(shù)據(jù)值、聚合數(shù)據(jù)值(數(shù)組、列表、集合和包)以及引用其他對象的標(biāo)識符等幾類。

圖5 IFC中性文件

其中，以“#”+ID的方式定義標(biāo)示符，其后的“=”表示后面的內(nèi)容為實體及其屬性的定義。緊接其后的以“IFC”開頭的大寫字母為該實體的類型名稱，隨后的括號內(nèi)是對應(yīng)于該實體類型的屬性值。屬性從基類開始，對顯示屬性逐個定義。屬性根據(jù)其類型又分別有如下表述：為簡單數(shù)據(jù)值類型時，直接標(biāo)出數(shù)值；為枚舉數(shù)據(jù)類型時，在枚舉類型值的前后各加一個“.”；為聚合數(shù)據(jù)類型時，以“()”包裹，其數(shù)據(jù)以“，”作為分隔；為其他引用對象時，直接用“#”+ID方式表示；當(dāng)為空對象時，以“$”表示。

2.3 傳感器信息的解析和應(yīng)用

IFC中性文件將被分別傳遞給監(jiān)測集成服務(wù)器、BIM客戶端和其他軟件進(jìn)行使用，如圖4所示。其中，本研究所采用的監(jiān)測集成服務(wù)器和BIM客戶端均是本課題組所開發(fā)的“基于BIM的建筑設(shè)備自動化集成系統(tǒng)”的組成部分，分別用于不同自動化系統(tǒng)中的監(jiān)測數(shù)據(jù)集成和面向用戶的桌面系統(tǒng)。此外，監(jiān)測集成服務(wù)器和BIM客戶端中IFC中性文件的解析在課題組已有的IFC解析接口[7]的基礎(chǔ)上完成，增加IfcSensor實體和傳感器關(guān)聯(lián)關(guān)系的識別和解析部分。

監(jiān)測集成服務(wù)器通過解析IFC中性文件，提取出IFC中的所有傳感器實體信息、采用的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議信息和數(shù)據(jù)采集頻率等，這些信息一方面將傳遞給數(shù)據(jù)管理模塊進(jìn)行存儲，另一方面?zhèn)鬟f給相應(yīng)的協(xié)議插件模塊用來建立與監(jiān)測系統(tǒng)的通信，完成插件模塊中傳感器信息的配置、進(jìn)行傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)訂閱等。監(jiān)測系統(tǒng)包含控制器、傳感器等硬件設(shè)備，是布置在建筑內(nèi)部用于數(shù)據(jù)采集的硬件系統(tǒng)。通信建立完成后，監(jiān)測系統(tǒng)中傳感器采集到的數(shù)據(jù)會實時更新到監(jiān)測集成服務(wù)器中。監(jiān)測集成服務(wù)器提供數(shù)據(jù)服務(wù)，BIM客戶端和其他軟件可通過服務(wù)的形式調(diào)用任意傳感器采集到的所有監(jiān)測數(shù)據(jù)。

BIM客戶端通過解析IFC中性文件，提取出IFC中的所有傳感器實體信息、位置信息、幾何形狀和標(biāo)識信息等，以支持可視化的查詢和顯示，如圖6所示。此外，通過將標(biāo)識信息傳遞給監(jiān)測集成服務(wù)器提供的服務(wù)，來查詢傳感器相關(guān)的采集數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步的分析和應(yīng)用提供基礎(chǔ)。

圖6 BIM客戶端中監(jiān)測的可視化查詢和顯示

3 應(yīng)用案例

本研究以北京槐房再生水廠(以下簡稱槐房水廠)項目中毒害氣體傳感器的建模與應(yīng)用流程為例，進(jìn)行了技術(shù)驗證和案例應(yīng)用?；狈克畯S是北京市第一座全地下再生水廠，也是全國乃至全世界最大的主體處理工藝全部處于地下的再生水廠工程，其設(shè)計污水處理能力為60萬立方米/日，規(guī)劃流域面積為137 km2?；狈克畯S采用生物處理工藝對污水進(jìn)行處理，出水主要用于河湖補(bǔ)水、綠化、市政雜用、工業(yè)冷卻用水等?；狈克畯S在設(shè)計、施工和運維過程中踐行智慧建造、智慧運營的理念，在設(shè)計過程中采用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計；在施工過程中，利用BIM技術(shù)，探索基于IPD模式的項目管理方法；在運維過程中，探索基于BIM和物聯(lián)網(wǎng)的大型建筑工程智慧運維管理模式和方法。

在污水處理過程中，污水中含有的大量硫酸鹽會在還原菌的作用下產(chǎn)生硫化物，并以硫化氫(H2S)的形式擴(kuò)散到空氣中，對人體產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p害，一般通過預(yù)曝氣、添加鐵鹽、硝酸鹽等方式可以減少H2S的釋放。然而，由于槐房水廠水區(qū)主要構(gòu)筑物位于地下，一旦發(fā)生H2S超標(biāo)的情況，將會對工作人員的生命健康產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p害。因此，需要在易發(fā)生H2S泄露部位設(shè)置傳感器，搭建毒害氣體監(jiān)測與報警系統(tǒng)，用于H2S氣體的監(jiān)測和報警。

本研究在槐房水廠已有BIM模型基礎(chǔ)上，在Revit中進(jìn)行硫化氫傳感器信息建模，并通過IFC中性文件將信息傳遞到自主研發(fā)的基于BIM的槐房水廠運維管理系統(tǒng)，實現(xiàn)H2S監(jiān)測和報警系統(tǒng)與BIM系統(tǒng)的集成、綜合管理。如圖7所示，在該運維系統(tǒng)中，可查看所有H2S濃度檢測傳感器當(dāng)前檢測到的濃度值；通過選擇任意傳感器，亦可查看該傳感器的詳細(xì)參數(shù)以及檢測到的H2S濃度值的變化趨勢，并輸出報表等。

圖7 硫化氫傳感器檢測值變化趨勢查詢

當(dāng)H2S濃度超過報警值時，現(xiàn)場聲光報警器會進(jìn)行報警，該運維系統(tǒng)也會有相應(yīng)提示，H2S濃度報警值根據(jù)國家規(guī)范[8]進(jìn)行設(shè)定，見表10。報警記錄會保留在BIM運維系統(tǒng)中，方便事后進(jìn)行查看，也可將報警記錄輸出成報表進(jìn)行打印，如圖8所示。

表10 硫化氫各級濃度報警值

圖8 報警記錄查看

4 結(jié) 論

本研究對IFC中與傳感器有關(guān)的信息描述和關(guān)聯(lián)機(jī)制進(jìn)行了分析，通過自定義屬性集的方式對IFC進(jìn)行了擴(kuò)展，以滿足BIM系統(tǒng)與監(jiān)測系統(tǒng)集成過程中傳感器信息存儲和定義的要求。進(jìn)一步梳理了基于IFC的傳感器信息應(yīng)用流程，通過Revit二次開發(fā)、擴(kuò)展IFC接口等方式，實現(xiàn)了對IFC中傳感器信息的創(chuàng)建、傳遞、解析與應(yīng)用等。最后以北京槐房再生水廠項目為例，驗證了以上技術(shù)和方法的有效性。

[1] RIO J, FERREIRA B, MARTINS J P. Expansion of IFC model with structural sensors [J]. Informes de la Construcción, 2013, 65(530): 219-228.

[2] 王超. 基于BIM的監(jiān)測信息IFC表達(dá)與集成方法研究[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué), 2015.

[3] SMARSLY K, TAUSCHER E. Monitoring information modeling for semantic mapping of structural health monitoring systems [EP/OL]. [2017-05-20]. http://www.see.eng.osaka-u.ac.jp/seeit/icccbe2016/Proceedings/Full_Papers/001-004.pdf.

[4] LIU X S, AKINCI B. Requirements and evaluation of standards for integration of sensor data with building information models [C]//2009 ASCE International Workshop on Computing in Civil Engineering. Reston:American Society of Civil Engineers, 2009: 95-104.

[5] RIAZ Z, ARSLAN M, KIANI A K, et al. CoSMos: a BIM and wireless sensor based integrated solution for worker safety in confined spaces [J]. Automation in Construction, 2014, 45: 96-106.

[6] ATTAR R, HAILEMARIAM E, BRESLAV S, et al. Sensor-enabled cubicles for occupant-centric capture of building performance data [J]. Ashrae Transactions, 2011, 117(1): 441-448.

[7] 胡振中, 陳祥祥, 王亮, 等. 基于BIM的機(jī)電設(shè)備智能管理系統(tǒng)[J]. 土木建筑工程信息技術(shù), 2013, 5(1): 17-21.

[8] 中華人民共和國衛(wèi)生部. GBZ 2.1-2007工作場所有害因素職業(yè)接觸限值第1部分: 化學(xué)有害因素[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2007.

Research on IFC-Based Storage and Application of Sensor Information

HU Zhenzhong1, TIAN Peilong1, LI Jiulin2

(1. Department of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084 China; 2. Building Urban Construction Group Co. Ltd., Beijing 100081, China)

There are a lot of sensor data collected in the construction, operation and maintenance of buildings, but these data only existed in the respective monitoring systems, leading to a situation of “information island”, thus the sensor data cannot be effectively used. BIM (building information model/modeling) technology can implement integrated management and application of sensor data and engineering data. The IFC (industrial foundation classes) standard which is an international standard for BIM storage, is still not sufficient for sensors and their data. In this paper, IFC-based sensor information storage method and application process are presented. Specifically, the description and association mechanism of sensor information in IFC are analyzed, followed by the extension of IFC property set to achieve the storage of such information. Finally, the IFC-based application process of sensor information is described. The proposed methods were applied to the HuaiFang Water Reclamation Plant in Beijing for validation.

building information model/modeling; industrial foundation classes; sensor; monitoring; information integration

TU 17

10.11996/JG.j.2095-302X.2018030522

A

2095-302X(2018)03-0522-08

2017-07-27；

2017-10-09

國家重點研發(fā)計劃課題(2016YFC0702107)；北京市科技計劃課題(Z151100002115054)；國家自然科學(xué)基金項目(51478249)

胡振中(1983–)，男，廣東惠州人，副教授，博士。主要研究方向為土木工程信息技術(shù)。E-mail：huzhenzhong@tsinghua.edu.cn