展馆运维需求下智慧管理平台建设的实践

楼建春

(上海城市规划展示馆)

随着数字化发展的推进，智慧楼宇将成为未来建筑业的主要趋势。作为公共文化设施的展示馆，在展馆的建设中应用了现代信息技术与楼宇设备、展示设备相结合，支撑着展馆内外部各个业务环节的正常运转，形成智慧管理楼宇及智慧服务展区，以实现高效的综合运维管理。

上海城市规划展示馆智慧展馆信息化系统项目是基于展馆的更新改造而建立，该项目建设设计目标不仅限于多个纵向单一业务的简单叠加，而是契合城市“一网通管”的理念，建设一个智慧展馆的统一数据和管控的平台，将建筑本身的管理和对公众服务的管理转成对设施设备的管理。智慧展馆综合管理平台与展馆建筑改建和展陈改建工程同步设计，同期施工。2022 年8 月展馆改建完成并对外重新开馆，该平台还处于建设期，平台方案设计中不能实施的内容及现实中遇到的问题需要在平台建设时加以解决，以满足展馆智慧化运维需求。通过理顺展馆智慧化管理需求特点才能更好建设符合实际应用的智慧平台。

1.展馆智慧运维需求

1.1 综合管理平台总体需求

展馆管理除对建筑管理外，其特点还有对展项的管理，本次展馆更新改造分二部分，一是建筑的改建，二是展陈的改建，这二部分形成的功能实现了展馆全新的运营。通过整合这二部分数据，与办公自动化系统相联，建设综合管理平台。平台建设以满足终端用户的不同呈现功能、数据整合分析功能、资产管理、运行、维护功能，此外还有面向公共的票务预约、检票和导览功能，展馆安全、应急处理功能。

1.2 设施、设备管理

在展馆中建筑和各种展品设备需要进行有效的管理，包括设备的运行、维护、更新、升级等。智慧化运营主要体现在设备集中管理，在对设备及其故障的快速定位、数据挖掘、三维可视化运维等技术上，能为场馆方提供最佳的体验，实现运营效率的升级[2]。

展馆管理设备的特点是除楼宇建筑安装设备外，还有大量运用数字化多媒体展示技术下的展项设备。在建设项目完成后需要进行资产清点、录入等工作，还要与项目决算，审价及资产日常管理、维护结合，实现在平台上对设施设备的日常操作。

1.3 环境控制

为了满足展项设备的使用环境条件和提供观众良好的观展环境，展览馆需要对温度、湿度等环境因素进行精确控制。智能楼宇系统能够实时监测环境参数，并自动调整空调、通风系统等设备，以维持稳定的展览环境。展馆中装有温湿度感应器，可实时传递数据，平台根据数据分析，实现分层分区控制空调、新风系统的运行功能。

1.4 能源及节能管理

本展馆有近2 万平方米的建筑面积，对能源的需求较大。需要对能源智能监测、调控和优化,实时统计分析能耗使用情况，实现能源合理使用，能耗统计数据作为下一年度的资金预算依据。在推进绿色建筑的当下，本次改建中，馆建有太阳能系统，雨水回收系统，对用太阳能等设备的运行及管理需要纳入，实现数据传递，用于绿色建筑测评。

1.5 安全、应急管理

展馆开馆时人流安全是首要考虑的问题。在智慧平台中整合先进的安防技术，如视频监控、人流热力图、入侵检测、展品移动侦测、异常行为监控等。需要在平台中实时监控展馆的安全状况，发现问题及时预警，有日常的应急处理规范流程的显示并引导处置，同时将消防系统纳入平台用于报警、应急管理。

1.6 展项运行控制

展项运行涉及到展馆所有固定展项，涵盖所有多媒体设备开启，灯光、音响的控制，实现一键开馆的功能。并通过展区划分，及时发现设备故障，发出报告，通知展区人员维护的功能，提供展项各类分析数据。

1.7 展馆服务

票务预约作为展馆的基本功能，通过外网公众号或APP 程序实现，并与展馆检票系统相关联，实现票务、检票统计、入馆人数实时统计。展区内可实现人工讲解划分展区移动播音，也可通过智能导览机进行AI 导览或手机定位导览，并设智能服务查询功能，查询展馆信息、展览信息、活动信息，及临时展信息。

2.平台建设

2.1 平台框架

上海规划展示馆智慧管理平台的设计框架分四层，包括智慧展馆应用层、智慧展馆大脑平台，基础支撑平台、智慧展馆基础设施，具体内容根据实际建设情况进行调整。以期最终实现馆内各类数据的融合、分析的融合、呈现的融合，提供智慧控制，并为管理决策服务。

2.2 平台终端

展馆采用了总控大屏显示台、办公电脑端（B/S），手机端（APP）、iPad(APP)端等多终端，以满足不同使用者的需要。

平台终端显示界面与内容根据用户不同而设。作为总控设有独立的显示场所和显示大屏幕，以列表式、二维、三维和系统视图，之间可实现同一内容不同视图的跳转。另在列表下设卡片视图，卡片视图是列表视图的补充，主要是对设备数据的完全展示。三维视图基于上海规划展示馆改建时的BIM 数据，并在BIM 运维平台自行建设一套设备表，然后将这套自建的设备表作为主键，让这个表里的设备与 BIM模型、智能化系统的设备、厂家产品等内容进行关联[3]。

2.3 智慧展馆应用层

通过应用层实现对场馆内的各类设施设备进行远程控制、管理和使用情况统筹及相关数据分析。特点是服务对象分面向展馆内部管理应用端和面向公众应用端二部分组成，面向内部管理应用端由用户业务管理、数据决策管理，运维综合管理。面向公众应用端有票务、咨询、导览、活动交互、互动反馈和智慧体验。

2.3.1 建筑空间与设备设施集成系统。

由BIM 数字模型基础系统和建筑、结构、节排水、机电暖通等BIM 渲染系统组成。集成系统是综合了展馆楼宇设备和展项设备的所有设备管理模块。可用于查询、新增，编辑展馆中各类设备资产的详细信息，利用三维模型可视化的优势，通过设备选择将自动定位和显示基本信息、实时运行状态、相关文档及维护记录、告警记录等信息。

2.3.2 综合运维管理系统

运维管理系统是面向内部管理的应用端，主要有维保事项代办、已办、台账的维保管理；综合告警、客流告警的告警管理；对客流监测、统计分析的客流管理；对系统、管线、设施、台账的综合设备管理；手动控制、自动控制、综合运行记录的模式管理，人员组织及排班查询的人员管理，应急预案的执行、备案、处置指挥的应急预案管理；文档管理和统计报表。

2.3.3 数展系统

主要控制展项互动设备，展项音频设备，控制场馆内各类展项设备的数据。通过对展项软件及展项互动软件，如视频展示互动屏软件及VR 互动软件等的管理。软件自带异常离线接口，可获取软件实时运行情况。通过展项内容管理模块，对展项相关硬件设备和软件设备进行绑定，利用三维模型可视化的优势，得到展区所有展项定位，设置展项导航、路径规划，同时对展览资料分区、分类、分展项管理，是展览资料的沉淀和更新的载体，展览内容若要更新时只需替换对应目录的内容即可，是数字展览的内容支持。

2.3.4 资产管理系统

展馆的运行需要庞大数量的设备支撑，设备资产的日常管理需要投入大量人力资源，资产管理系统对标财政一体化系统，从验收、入库、登账、领用、盘点、报废等节点实施全过程管理，通过VPN 实现内网与政务网的数据传递，可以同步数据至财政一体化平台，在盘点环节使用了智能盘点终端，配合RFID 标签，可以实现无接触式盘点，提高管理效率。

2.3.5 展项评价系统

通过对客流数据、游客互动软件操作数据等统计，经展项管理软件对数据综合分析计算得出展项评价，通过评价模型可视化展示评价结论，并对展项内容的变更记录进行记录和汇总。对于数据报表产生的格式可以进行调整。具有数据回填组件和输出功能。

2.3.6 智慧集成平台

主要用于平台的数据模型的更新，减少后期平台软件的修改，作为客户端的可操作窗口。

2.4 智慧展馆大脑平台

智慧大脑平台是系统的核心部分。其中业务数据库主要负责按照应用层业务要求进行数据的分类和专题组织储存。应用支撑模块主要根据应用功能和算法要求进行各类数据的提取、融合、统计和分析，支撑引擎则用于保障应用功能实现的底层驱动。算法平台主要负责提供支撑各类应用所需的数学计算模型、数据接口。

2.4.1 业务数据库

业务数据库中有建筑空间库、设备设施库、设备运行数据库、数字展项库等。建筑空间库主要包括建筑信息基本信息、空调系统信息和建筑使用情况，以及建筑的BIM 模型和图纸文件。设备设施库主要是记录静态数据，包含设备基础参数，如设备种类、品牌、配置、规格、型号、安装信息等。设备运行数据库，包括设备实时运行数据、环境监测数据、能耗、票务数据、设备告警数据等。

数字展项库主要是用作馆内展项的多媒体素材和内容的储存，包括视频、图片、文字介绍等，采用文档型数据库集中部署存储，方便统一调用上传、更新、删除。

2.4.2 支撑引擎

平台采用了BIM 支撑引擎、多元感知数据融合引擎、综合设备管理规则引擎、流媒体实时调度引擎，BIM+VR支撑引擎。其中BIM 支撑引擎，经过几何转化将建筑设施模型转换到BIM 模型并经渲染处理，使BIM 模型轻量化。三维模型的转化、渲染、优化、呈现等功能，实现了用户端三维可视化的方便体验。多元感知数据融合引擎是根据馆的数据源特点，实现BIM、GIS、IoT、IBMS 等数据的导入，并研发融合数据的动态计算模型，对多源数据过滤和筛选，如对人流、能耗、导览路径数据特征值的分析提取和校验。

2.4.3 外部数据

通过数据接口获得楼宇设备中控、展成设备中控等系统相关的外部数据。由设备管理功能提供统一的控制接口，连接上层应用。

智慧楼宇平台中控是对楼宇设备包括了闸机、门禁、电梯、空调、新风等运行状态的启停控制，形成统一的在线接口，通过接口接入平台，为上层应用调控提供应用功能基础，可以做到远程对指定类的设备可监、可控。

图2 展馆设备控制示意图

图3 网络拓扑示意图

展陈设备中控，为实现对展陈布置中大量的投影仪、LED 屏、触摸屏、拼接屏、服务主机、展陈灯光、音箱等多媒体设备的集中管理，减轻管理人员的操作难度，并快速查找故障问题，采取了集中控制系统来远程控制及监控设备的功能。并实现对馆内视频和程序内容的控制。

2.5 基础支撑平台

为平台提供基础的数据管理、数据处理、服务调度能力和自动化运维能力，基础平台包含了数据储存、资源调度。数据储存由作为智慧展馆的基础数据库储存系统的关系型数据库和用于处理管理的楼宇运行数据和来自大数据中心的时序数据库。通过服务治理、服务编排、Docker 容器和服务跟踪环节来实现资源调度。

2.6 智慧展馆基础设施

基础设施层是整个智慧展馆信息化系统的物理基础，有网络设施、信息安全设施、本地服务器、政务云平台和定位导览设施构成。本馆网络包含了有线网、无线网、VPN 虚拟网等，信息安全设置包含了路由器、审计机、IPS 线路密码机、防火墙等。基础设施层，主要为智能展信息化系统提供网络联通能力、输出能力和基础安全保障，解决各独立网端数据的传递问题。

本馆网络共有四套，分别是政务网、外网、设备网、展陈网。政务网采用专线连接，内外网与展陈网各自采用独立宽带接入互联网；设备网、展陈网相互连通，统一部署安全管理区；展陈多媒体设备通过交换机连接串口与中控主机连接在展陈局域网内，采用集中管理控制的模式。馆局域网采用了三级结构设计，主交换机采用了二台高性能核心交换机数据堆叠，通过双万兆链路连接各楼层汇集交换机，汇聚交换机再连接各接入交换机。

3.平台建设中的注意事项

3.1 数据的完整性和准确性

楼宇建设BIM 数据直接反映建筑、结构、机电、装修等专业设计的实际效果，为建设一个智慧管理平台奠定数字化基础。本平台数据来源BIM 模型数据导入、图纸文件数据导入、初始化数据录入，以及平台运行产生的动态数据。以BIM 数据建立运维管理平台，需要BIM 模型应与实际施工数据保持一致，确保图纸准确反映建筑物的现状，将建筑内三维结构、各系统、管线和设备等数据整合到一个基础三维空间信息管理平台中，并配备消防报警、视频监控、入侵防盗、电子巡灯、智能照明、电梯管理等楼宇自动化管理系统，以实现楼宇的智能化运维管理。数据的完整性与准确性直接影响了平台的使用。

展馆在改建时设入了BIM 应用费用，在竣工交付环节需要交付的模型细度和信息粒度大于施工深化设计模型，构件定位应按照施工现场情况复核更新，材料设备属性值按实际采购产品信息进行更新[4]。但本项目改建未能实现BIM竣工交付，特别是管线数据和设备信息数据的不全、不准，需要后期根据现场及施工记录调整完善模型信息。展陈数据中各展项的定位也是基于BIM 基础上，智慧室内定位系统需要获得的精准、可靠的展项位置，为导览服务。尤其在报警管理中，需要提供对不同设备定位、产品等的准确信息。

要保证竣工模型质量，需建立BIM 工作成果复核机制，对竣工模型进行随机抽查，将抽查结果与现场实际测量结果进行对比，从而保证最终竣工模型的精准性。

3.2 数据互通与共享

展馆内涉及多个领域的信息数据，如展品信息、安防信息、环境信息等。智慧平台设计应促使这些信息的互通与共享，实现全面数据的整合，为展馆管理者提供全面、准确的决策支持。本展馆数据来源有楼宇设备中控系统、展陈设备中控系统以及办公自动化系统相关数据信息。分别处于不同网络运行，需充分考虑数据接口格式的通用性，鉴于BA、能耗监测和视频监控等系统都有通用的数据开放接口,通过连接交换机进行互通，但展馆设备种类多，因国内外产品设备系统的数据输出格式存在通用性问题，在选型时对设备采集终端的数据格式的要求应做好前期规划，以降低实施过程中的数据处理的难度，减少后期数据转化的差错率。

3.3 智慧平台可扩展性

可扩展性要从多个角度进行考虑。硬件设施、系统结构、数据储存方式、系统数据结构、应用层扩展。

机房和布线系统可扩充性，以方便将来有更大的发展，用户数量的可扩展性，要求核心交换机与交换机具有强大的扩展功能，网络要建设成完整统一、灵活、易扩充的弹性网络平台，能够随着需求变化充分留有扩充。

系统结构设计的合理性，系统应该是开放性的体系结构，以最大可能预留升级空间。智慧楼宇的核心是智慧平台，它是各个子系统的集成和管理中心。在展馆中，智慧平台应具备良好的可扩展性和灵活性，能够集成展览管理、安防监控、能源管理等多个子系统，并可增加功能模块及对模块的修改。

3.4 分析功能设置的合理性

智慧楼宇对由于运行数据管理系统是由粗放式管理向机械化、智能化管理方式的转变，摒弃人工作业的繁琐工作。通过对建筑的电力、消防、安防等运行数据在线监测分析，实现设施设备的精细化管理达到馆内环境的最优化。

作为面向公众的展示馆智慧化应用越来越重视对观众行为数据的分析[6]。展馆通过蓝牙和监控视频，获取游客在展项区域停留时间及客流密度数据，客流统计数据，并通过游客操作互动软件的频次和使用时长情况，综合分析出得出展项评价。需对这些数据设计合理的筛选参数，便于分析时得出科学指标，为展项的更新提供有效参考。

4.结论

智慧楼宇的运维需求因各楼宇的使用性质不同而不同，同一类型的建筑因场地规模、经费等方面的差异难以形成模式化的智慧平台。展馆作为一种类形建筑，有常规的通用需求，在平台建设时，还需要结合实际运维特点进行分析。