霍慧彬，王 强

AI+IoT视角下校园设备设施运维管理探索

霍慧彬1，王 强2

（1. 清华大学 绿色大学办公室，北京 100084；2. 清华大学 学生社区管理服务中心，北京 100084）

以清华大学最新的校园设备设施运维管理为案例，总结了人工智能+物联网（AI+IoT）等新技术介入设备设施运维管理过程中的管理实践; 在管理流程中将巡检、预维护、应急维修维保结合设备设施的生命周期进行智能调配，确保实施高效、实时、低成本的设备设施AI+IoT管理；在管理标准方面设置标准作业程序（SOP），统筹管理工单统计和人员考核测评，有效地规避了操作人员专业水平良莠不齐的风险，实时掌控工单进度及设备运行状态，保证人的因素的可控性，人与系统的相互协调，最终确保工作效率与工作质量。

运维管理；AI+IoT；校园管理

1 高校设备设施运维管理的现状与问题

高校设备设施是保证高校教学、科研及正常活动的公共服务设施，是支持高等教育发展的重要物质基础，是衡量高校办学、科研水平的重要指标[1]。传统的设备设施运维管理由于缺乏完善的管理条例、强有力的监督管理机制、专业熟练的技术人员、畅通的部门协作等，对部分基础设施设备故障维修与保障形成了一种新的挑战，并存在一定的运行风险。在高校教学经费及科研经费有限的情况下，做好设备设施运维管理，提高其使用效益，具有重要意义。人工智能系统和物联网系统的广泛应用，也对高校后勤管理工作提出了全新的课题；后勤管理信息运行体系几乎都与智慧校园相关联[2]。目前，高校设备设施存在着重复购置、利用率低、优质大型仪器设备共享不足等问 题[3]。创建现代化、智能化的仪器设备安全管理模式,已是国内外大学后勤管理者的共识[4]。

设备设施运行科学化管理是通过科学的管理规程和对应的技术手段，以尽可能低的管理成本，实现设备的安全、高效运行[5]。随着物联网与人工智能时代到来，新的设备设施管理模式率先在国外高校的实验室管理、图书馆管理和消防管理3个方面得到集中应用。利用云计算、虚拟化、SOA构建校园云，结合物联网、RFID等构建智慧校园[6]等。

在实验室管理方面，麻省理工学院的电子研究实验室利用EPCGEen2无源RFID标签追踪和管理上千份文件[7]，加州大学戴维斯分校的教学研究葡萄酒酿酒厂利用一套传感系统追踪发酵桶,每5 min研究人员就可获取到葡萄混合酿造的有关信息,该套系统可以大大地节约人力资源,还可帮助研究人员进行高效实时的各种测试,以酿造更为可口的各种美酒[8]。

在图书馆管理方面，北京邮电大学的“感知校园的智能图书馆系统”，凭借物联网技术，展现实时架位的导航服务，且实现了基于位置的个性化服务推送，当读者走到某书架旁，就会收到该书架上的新信息，智能图书馆系统主要通过RFID标签运送装置、Zigbee无线定位技术、感知的OPAC系统等技术实现[9]。但成本、技术标准化等诸多问题，仍然是现阶段的实施阻碍。

在消防设施管理方面，湖南邮电技术学院，采用Zigbee终端节点负责采集消防设施的实时状态数据（包括水压、红外线传感器和阀门信号），自动甄别了消防管网内无水、消防栓内存放杂物等问题，并实现远程控制。同时，管理平台完成巡检数据的存储、分析与预警功能，并实现与巡检人员手机信息的交互，提高人员管理效率[10]。但由于物联网平台的复杂性、专业性与后勤管理人员业务水平较低的矛盾，一旦平台维修维保服务跟不上，很快就会导致系统瘫痪，直至弃用。传统的高校消防设施采用单一的人工巡检方式，这种方式存在着一系列明显弊端，如效率低、工作量大、覆盖面有限、易遗漏、无法准确记录巡检信息、责任不清晰等，容易形成较大的安全隐患。

目前，虽然借助于新的技术，能够改善传统的人工巡检的设备设施管理流程、提高工作效率、提升管理安全性和覆盖面，但由于实际工程实施成本高、缺乏完善的技术标准等问题，部分项目的实施效果大打折扣。在设备使用过程中，工作人员缺乏有效的沟通交流，没有专门建立起一个资源共享平台，这些因素在很大程度上阻碍了设备设施使用率的提升[11]。基于物联网的智慧化设备设施系统本身，也存在使用难度高的问题，系统本身的专业性与复杂性需要运维团队维护，否则很快就会导致瘫痪直至弃用。

2 基于AI+IoT的设备设施运维管理探索

2.1 设备设施运维管理系统的技术方案

我校积极探索将AI+IoT（人工智能+物联网）技术引入设备设施运维管理系统，共涉及7个机电专业，包括给排水、弱电、安防、强电、消防、空调等设备设施静态、动态信息及相应的人工填报及工单管理系统。该系统由网络交换层、数据库层、云服务器层、业务算法层和产品展示层构成，系统技术实现架构如下图1所示。

图1 设备设施系统架构图

目前，一期项目主要针对我校学生公寓区域，今后会逐渐扩展到教学科研区、公共场馆区、科研楼等区域。学生公寓区域位于我校北部，是当前我国规模最大的学生公寓区，由23栋高低错落的现代建筑构成，总建筑面积约32.4万m2。

2.1 管理流程

目前，我国高校的设备设施运维管理还停留在设备故障再维修的应急阶段，普遍缺少有针对性的预维护措施。我校设备设施管理平台，将巡检、预维护、应急维修维保纳入到设备设施运维管理流程中，实行设备设施全生命周期管理，具体流程如图2所示，下面依次介绍各个流程的工作。

图2 设备设施管理流程

2.1.1 创建、派发工单

我校设备设施运维管理系统的工单按类型划分为3类：巡检、维保和维修，共涉及给排水、弱电、安防、强电、消防、空调及其他。巡检、维保类型工单每年或每季度录入系统，维修类型工单通常来自物业人员收集到的报修事件，创建工单时设置执行时间、执行人，工单到时间节点自动下发，每个工单具备唯一的ID编码，有创建时间及基本信息，可通过工单查询了解进度并对其进行监督。

2.1.2 执行工单

一般情况下，我校设备设施运维人员接收到工单后到达指定位置拍照，并扫描设备上的二维码，按照标准作业流程（standard operation procedure，以下简称为“SOP”）中提示的步骤，按序进行，直至工单结束。在特殊情况下，如人员更换、添加、申请延期均需通过审核后，再次执行，具体执行工单流程如图3所示。

图3 执行工单流程

2.1.3 审核

巡检、维保类型工单直接由系统自动进行审核，根据SOP管理的每一步操作情况判定是否通过审核。维修工单由执行人员的上级管理人员根据工单填报内容及上传的现场图片判定是否通过审核。

2.2 管理标准探索

2.2.1 设备设施SOP管理

设备设施SOP管理，即将设备设施运维管理的标准动作和要求以统一的形式描述和管理，以达到规范、安全、高效的管理目的。SOP管理可以有效防止以下3类管理风险：

（1）受操作人员年龄、专业技能与责任心等因素的影响，可能会导致任务执行不能按照统一标准完成，其结果可能会存在很大差异；

（2）受技术人员流动的影响，技术经验随经验丰富的员工离职而存在流失风险;

（3）受操作记录是否及时、准确等因素的影响，可能存在管理档案流失风险。

我校设备设施的SOP管理，既参考了世界标准化组织发布的设备设施管理国际标准ISO 41001:2018- Facility Management-Management Systems-Requirements with Guidance for Use（设备设施管理-管理体系-要求及使用指南）及多项国内标准，如《GB50365-2005空调通风系统运行管理规范》《GB50268-2008给水排水管道工程施工及验收规范》等，也充分吸纳了我校既有设备设施管理体系中经过多年验证的稳固经验，经过整理和汇总成为了标准操作知识库，将所有涉及的巡检、维保项目操作流程标准化，方便实施人员操作，表1为给排水标准巡检、预维护与维修维保SOP管理的一个示例。

表1 污水泵季度维保流程

2.2.2 工单统计管理

传统的高校设备设施运维管理方式，难以保证设备维修维保的时效性，运维流程和结果质量缺乏有数据支撑的考核。我校设备设施运维管理系统，通过时间轴设计可了解工单进度、工单完成率，实现工单执行情况全过程跟踪，督促处理延期工单；设备关联工单，扫描设备二维码，可了解设备巡检、维修、维保记录，掌控设备运行状态，及时更换即将报废的设备。

2.2.3 人员测评考核

传统的高校设备设施运维管理对工作人员多采用主观考核，或“大锅饭”考核模式，逐渐将工作人员引导为“无功无过”的消极工作模式。我校设备设施运维管理系统，在设计之初就强调了“基于大数据”的科学考核体系，可以在线查看和统计工作人员工单处理量、速度、投诉情况，从一定程度上同时保证了物业人员的工作效率与工作质量，对整合全校范围内的设备运维管理资源也具有积极效果。

3 结语

本文介绍了我校利用智能+物联网技术，不但在设备设施运维管理系统上做到切合实际管理需求的量身设计，而且也在管理流程上实现了创新设计。其中，SOP管理、人员测评考核等有效地避免了工作人员专业性不强的问题，从一定程度上保证了工作人员的工作效率与质量；巡检、预维护、应急维修维保纳入到设备设施管理流程中，改变了设备故障再维修的现状；工单统计管理使得工作过程和结果质量有了数据支撑的考核。有研究成果表明，设备设施管理中的预防性维护较传统的被动维护，由于提升了设备的能源利用效率和使用寿命，可以明显降低系统全生命周期的运维成本，其中建筑暖通空调系统可以达到8%~35%的比例。

我校在设备设施运维管理系统的新尝试，给高校设备设施运维管理提供了一种新思路，使得未来的设备设施运维管理系统可以和能源平台、楼宇自控平台实现数据共享，根据故障报警，建立维修工单进行下发，最终实现设备设施运维管理系统高效运转。

[1] 姚云霞.高校基础设施管理系统的设计与实现[D].西安：西安电子科技大学，2015.

[2] 毛波杰.智慧校园物业管理要素探究[J].城市开发，2019(9): 40–42.

[3] 曲德强，缪渝斌，张欢.物联网技术在高校设备管理中应 用[J].实验室研究与探索，2016, 35(9): 300–302.

[4] 张越炜.智慧校园时代大学科研设备安全管理研究[J].高校后勤研究，2018(增刊1): 87–89.

[5] 王兆春.加强物业设备设施管理从根本上提升物业管理水平[J].现代物业，2008(10): 81–83.

[6] 吕倩.基于云计算及物联网构建智慧校园[J].计算机科学，2011, 38(增刊1): 18–21, 40.

[7] 物联网时代.麻省理工实验室用RFID系统管理文件[EB/ OL]. (2010-06-06). http://info.secu.hc360.com/2009/03/181338152735. shtml.

[8] RFID世界网.加州大学采用RFID传感器追踪酒厂发酵桶[EB/OL]. (2010-12-13). http://success.rfidworld.com.cn/2010_ 12/da19bc75e74925e5.html.

[9] 杨海英.物联网技术在高校实验室管理中的研究[D]. 上海：复旦大学，2011.

[10] 唐琪琪.基于Zigbee的高校学生宿舍火灾预警应急系统设计[J].湖南邮电职业技术学院学报，2016(4): 25–27.

[11] 陈林.高等学校大型仪器设备管理现状与分析[J]. 管理观察，2018(5): 106–107.

Exploration of campus equipment and facility operation and maintenance management from AI+IoT perspective

HUO Huibin1, WANG Qiang2

(1. Green University Office, Tsighua University, Beijing 100084, China; 2. Students Community Management Service Center, Tsighua University, Beijing 100084, China)

By taking the latest campus equipment and facility operation and maintenance management of Tsinghua University as an example, this paper summarizes the management practice of new technologies such as artificial intelligence and Internet of Things (AI+IoT) in the process of equipment and facilities operation and maintenance management. In the management process, the life cycle management of equipment and facilities is intelligently allocated, which combines patrol inspection, pre-maintenance, emergency maintenance and regular maintenance together so as to ensure the implementation of the efficient, real-time and low-cost AI+IoT management of equipment and facilities. In terms of management standards, the standard operating procedures (SOP) are set up to manage the statistics of work orders and the personnel assessment, effectively avoiding the risk of uneven professional level of operators, controlling the progress of work orders in real time, controlling the operation status of equipment, guaranteeing the controllability of human factors and coordination between human and system and ultimately ensuring the work efficiency and quality.

AI+IoT; operation and maintainance management; campus management

G642.0

A

1002-4956(2019)09-0263-04

2019-03-06

霍慧彬（1981—），男，陕西黄陵，硕士，副处长，主要从事节能管理、设备设施运维管理等工作。

E-mail: huohuibin@tsinghua.edu.cn

10.16791/j.cnki.sjg.2019.09.068