基于Revit二次開(kāi)發(fā)的施工危險(xiǎn)源安全管理平臺(tái)研究與應(yīng)用

鄧?yán)誓? 黃曉霞 彭來(lái) 馬晉超 羅日生

摘 要：建立工程施工危險(xiǎn)源控制管理系統(tǒng)可有效預(yù)防工程施工安全事故的發(fā)生，降低事故造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失. BIM技術(shù)憑借著諸多特性受到各方的青睞和推廣，以歐特克公司為代表的更是為此主打Revit系列軟件受到廣泛的好評(píng)，但是Revit軟件平臺(tái)沒(méi)有針對(duì)施工危險(xiǎn)源安全管理進(jìn)行針對(duì)性的研發(fā).為了進(jìn)一步拓展BIM技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)施工危險(xiǎn)源安全管理系統(tǒng)的建立，現(xiàn)使用Revit API開(kāi)放數(shù)據(jù)接口，通過(guò)二次開(kāi)發(fā)途徑，創(chuàng)建基于Revit軟件安全管理模塊，實(shí)現(xiàn)了基于BIM技術(shù)工程施工危險(xiǎn)源的安全管理，并已在實(shí)踐應(yīng)用中取得了極好的效果.

關(guān)鍵詞：施工危險(xiǎn)源；安全管理；Revit API；二次開(kāi)發(fā)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU71 DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2018.01.018

0 引言

作為第二次信息化產(chǎn)業(yè)革命主要推動(dòng)力，BIM技術(shù)憑借著可視化特性、協(xié)同性、綜合性，以及具有全面的信息、便于問(wèn)題的溝通和協(xié)調(diào)等諸多優(yōu)點(diǎn)在其他領(lǐng)域中逐漸嶄露頭角，特別在安全管理應(yīng)用方面近幾年得到了很好的發(fā)展[1].2010年，美國(guó)知名學(xué)者Kamardeen教授[2]在研究中提到：項(xiàng)目在開(kāi)始的設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)存在許多安全問(wèn)題，要想避免或者減少安全事故的發(fā)生，最有效的方法就是從設(shè)計(jì)源頭來(lái)預(yù)防和消除.與此同時(shí)，基于該理念，Kamardeen教授提出了PtD（Prevention through Desgign）方法——在設(shè)計(jì)中預(yù)防安全事故的方法，該方法通過(guò)BIM模型構(gòu)件來(lái)進(jìn)行危險(xiǎn)分析，并給出相應(yīng)的安全設(shè)計(jì)建議，而對(duì)于一些不能通過(guò)設(shè)計(jì)修改的危險(xiǎn)源則需要施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安全管理. 清華大學(xué)胡振中等[3]研究施工階段時(shí)變結(jié)構(gòu)模型在施工全過(guò)程的荷載特性分析和安全性能研究，同時(shí)借助BIM虛擬施工技術(shù)模擬建筑支撐體系從安裝至拆除的全過(guò)程，結(jié)合大型有限元軟件ANSYS對(duì)其受力性能進(jìn)行安全性分析. Singh等[4]通過(guò)建立3D、4D模型，模擬施工動(dòng)畫(huà)，結(jié)合數(shù)字化監(jiān)控技術(shù)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，建立自動(dòng)化危險(xiǎn)源識(shí)別系統(tǒng)，對(duì)施工過(guò)程重大危險(xiǎn)源進(jìn)行識(shí)別與控制. AZHAR等[5]研究施工場(chǎng)地安全應(yīng)急路線，建立安全模擬系統(tǒng)，分析施工過(guò)程中人材機(jī)、環(huán)境和管理因素在現(xiàn)場(chǎng)安全狀況的影響程度.但是Revit軟件平臺(tái)并沒(méi)有對(duì)施工危險(xiǎn)源安全管理進(jìn)行針對(duì)性的研發(fā).

本文將研究基于Revit平臺(tái)創(chuàng)建安全管理模塊來(lái)對(duì)施工場(chǎng)地的部分危險(xiǎn)源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，使用C#語(yǔ)言通過(guò)Visual Studio開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行基于Revit平臺(tái)的二次開(kāi)發(fā).

1 基于Revit二次開(kāi)發(fā)創(chuàng)建安全管理模塊設(shè)計(jì)思想

1.1 設(shè)計(jì)思路及Revit二次開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)板塊

工程施工危險(xiǎn)源按陳寶智教授[6]的兩類(lèi)危險(xiǎn)源來(lái)分析可以得出：第一類(lèi)危險(xiǎn)源是導(dǎo)致危險(xiǎn)的最根本源頭，其所包含的能量越多，危險(xiǎn)物質(zhì)越多，意味著將造成的危害就越大.所以施工安全管理的工作重點(diǎn)在于必須積極采取相應(yīng)措施來(lái)約束、限制能量或危險(xiǎn)物質(zhì)，以此來(lái)控制第一類(lèi)危險(xiǎn)源，預(yù)防安全事故的發(fā)生. 然而，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中完美無(wú)缺的控制措施并不存在，在各種觸發(fā)因素的作用下，約束、限制能量的把控措施將會(huì)削弱，一旦把控措施失效，繼而引發(fā)安全事故.因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，通常把導(dǎo)致約束、限制能量的把控措施失效或破壞的各種不安全的觸發(fā)因素歸類(lèi)為第二類(lèi)危險(xiǎn)源.

基于上述思路，在Revit軟件二次開(kāi)發(fā)安全管理模塊中創(chuàng)建安全標(biāo)識(shí)、危險(xiǎn)物品、大型機(jī)械3類(lèi)危險(xiǎn)源，對(duì)于展示類(lèi)的危險(xiǎn)源，如臨邊、洞口添加防護(hù)欄，可利用BIM技術(shù)的可視化特性，以三維模型保存視圖的方式進(jìn)行監(jiān)管.除了建立3類(lèi)危險(xiǎn)源板塊，還可創(chuàng)建幾種輔助功能，如屬性命令、項(xiàng)目信息、ID號(hào)選擇、危險(xiǎn)源信息匯總等等，目的在于更好地掌握和收集施工危險(xiǎn)源的安全信息，以便工程施工危險(xiǎn)源的安全管理[7].

1.2 項(xiàng)目參數(shù)的添加

由于Revit自身沒(méi)有安全管理模塊，所以對(duì)于載入的相關(guān)危險(xiǎn)源也沒(méi)有相應(yīng)的安全管理參數(shù)，有必要使用管理選項(xiàng)卡中的項(xiàng)目參數(shù)，如圖1所示，為危險(xiǎn)源添加安全管理信息參數(shù)[8].

通過(guò)走訪調(diào)研和查看相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合實(shí)際需要，現(xiàn)對(duì)安全標(biāo)識(shí)、危險(xiǎn)物品、大型機(jī)械添加以下安全信息參數(shù)如表1所示.通過(guò)添加安全信息參數(shù)，然后錄入對(duì)應(yīng)的安全信息，以方便后期進(jìn)行明細(xì)表統(tǒng)計(jì)，有利于安全管理人員對(duì)安全標(biāo)識(shí)、危險(xiǎn)物品和大型機(jī)械的實(shí)時(shí)情況有個(gè)全面的了解，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)源的安全管理.

2 基于Revit二次開(kāi)發(fā)創(chuàng)建安全管理模塊設(shè)計(jì)過(guò)程

2.1 開(kāi)發(fā)語(yǔ)言

Revit提供的API（Application Programming Interface.應(yīng)用程序編程接口）是基于.NET框架的類(lèi)型，.NET框架是微軟新的一代技術(shù)平臺(tái)，即Microsoft XML Web service平臺(tái).將應(yīng)用程序通過(guò)Internet進(jìn)行通訊和共享數(shù)據(jù)，具有跨語(yǔ)言、跨平臺(tái)、安全以及對(duì)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的支持等優(yōu)點(diǎn)[9].NET框架從層次結(jié)構(gòu)來(lái)看主要是由3個(gè)比較大的模塊構(gòu)成：公共語(yǔ)言運(yùn)行庫(kù)（Common Language Runtime，簡(jiǎn)稱(chēng)CLR），服務(wù)框架（Services Framework）和上層的兩類(lèi)應(yīng)用模板（傳統(tǒng)的windows應(yīng)用程序模板（Win Forms）和基于ASP.NET的面向Web的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序模板（Web Forms和Web Service））.

本文基于Revit軟件二次開(kāi)發(fā)所采用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是C#（讀“C Sharp”）語(yǔ)言，C#語(yǔ)言是微軟發(fā)布的一種面向?qū)ο蟮?、運(yùn)行于. NET Framework之上的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言[10]，由C語(yǔ)言和C++語(yǔ)言衍生出來(lái)，不僅繼承了C語(yǔ)言和C++語(yǔ)言的強(qiáng)大功能，而且還去掉了一些復(fù)雜的特性，如不允許重繼承、沒(méi)有宏和模板等，具有簡(jiǎn)單、安全、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn).

2.2 開(kāi)發(fā)工具和擴(kuò)展命令方式

Revit平臺(tái)憑借著強(qiáng)大的三維建模功能[11]以及全面的建筑信息數(shù)據(jù)為建筑產(chǎn)業(yè)信息化打下了良好基礎(chǔ). 通過(guò)API開(kāi)發(fā)技術(shù)，第三方軟件不僅可以使用Revit內(nèi)置的命令，還可以根據(jù)自身軟件特點(diǎn)創(chuàng)建新的命令程序[12].然而第三方軟件開(kāi)發(fā)還需借助開(kāi)發(fā)工具的介入，目前國(guó)內(nèi)基于Revit二次開(kāi)發(fā)主要有Visual Studio Tools for Application和Microsoft Visual Studio這兩個(gè)開(kāi)發(fā)工具.

Microsoft Visual Studio（簡(jiǎn)稱(chēng)VS）是美國(guó)微軟公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)基本完整的開(kāi)發(fā)工具集，使用語(yǔ)言不僅包含C#，VB語(yǔ)言，還可以使用C語(yǔ)言和托管C++語(yǔ)言進(jìn)行程序的編輯.本文使用基于Microsoft.NET Framework 4.0平臺(tái)的VS2010版本對(duì) Revit進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，所使用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是C#語(yǔ)言，Revit系列3個(gè)產(chǎn)品擁有相同的接口組件裝配：RevitAPI.dll，RevitAPIUI.dll.通過(guò)使用External Command外部命令的方式對(duì)安全管理中所涉及到的功能命令進(jìn)行添加，然后利用External Application外部應(yīng)用方式進(jìn)行創(chuàng)建Ribbon界面，命令程序的集成和調(diào)用.

2.3 開(kāi)發(fā)流程圖

本文從施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理員的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理技術(shù)手段一次新的技術(shù)上的突破. 基于BIM技術(shù)二次開(kāi)發(fā)，在Revit軟件平臺(tái)創(chuàng)建安全管理模塊，建立安全標(biāo)識(shí)、危險(xiǎn)物品、大型機(jī)械3類(lèi)施工危險(xiǎn)源管理研究；同時(shí)，對(duì)展示類(lèi)的危險(xiǎn)源，可利用BIM技術(shù)可視化特性在三維建模中展現(xiàn)出來(lái). 具體的程序開(kāi)發(fā)實(shí)施方案如圖2所示.

2.4 Revit SDK

Revit SDK（Software Development Kit）是歐特克公司專(zhuān)門(mén)為Revit打造的軟件開(kāi)發(fā)工具，這套軟件主要借助VS平臺(tái)，利用Add-In Manager實(shí)現(xiàn)接口的鏈接，通過(guò)SDK不僅可以進(jìn)行各種小插件的開(kāi)發(fā)，同時(shí)也給出了各種現(xiàn)成的案例，方便程序員在進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)過(guò)程中直接調(diào)用，并在本文的二次開(kāi)發(fā)過(guò)程中給予很大的幫助.

2.5 外部命令和外部應(yīng)用創(chuàng)建流程

2.5.1 外部命令創(chuàng)建流程

通過(guò)二次開(kāi)發(fā)編程實(shí)現(xiàn)外部命令程序的創(chuàng)建，具體開(kāi)發(fā)程序流程圖如圖3所示.

具體基于Revit二次開(kāi)發(fā)程序流程如下：

Step 1 在visual studio 2010軟件平臺(tái)創(chuàng)建一個(gè)類(lèi)庫(kù)/class Library工程.

Step 2 引用Revit接口裝配.dll和Windows相關(guān)組件：其中Revit接口裝配是Revit API.dll和RevitAPIUI.dll.需要注意的是在其Copy Local 屬性設(shè)置為False，以減少對(duì)內(nèi)存的占用，提升運(yùn)行速度.

Step 3 使用C#語(yǔ)言編輯代碼需要進(jìn)行命名空間的引用，如：

Using System；

Using System.Collections.Generic；

…….

Step 4 為命令類(lèi)添加相關(guān)屬性：

·[Transaction（TransactionMode.Manual）] //事務(wù)屬性（手動(dòng)事務(wù)模式）

·[Regeneration（RegenerationOption.Manual）] //模型更新屬性（手動(dòng)更新模式）

Step 5 從IExternalCommand 派生新建所要?jiǎng)?chuàng)建的命令類(lèi).

Step 6 重載Execute（ ）方法.

Step 7 在Execute 中添加代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)命令功能.

2.5.2 外部應(yīng)用創(chuàng)建流程

外部應(yīng)用創(chuàng)建流程與外部命令創(chuàng)建流程基本相似，不同點(diǎn)主要在于以下兩個(gè)方面，具體核心代碼如下所示：

1）新建類(lèi)從IExternalApplication 接口派生；

2）實(shí)現(xiàn)OnStarup（ ）and OnShutdown（ ）方法；

public class App： IExternalApplication

{

public IExternalApplication.Result

OnStartup （ControlledApplication application）

{

CreateRibbonSamplePanel （application）；

CreateRibbonInfosPanel （application）；

Return IExternalApplication.Result.Succeeded；

}

public IExternalApplication.Result

OnShutdown （ControlledApplication application）

{

return IExternalApplication.Result.Succeeded；

}

}

2.6 “安全管理”RIBBON界面和屬性命令的創(chuàng)建

基于Revit平臺(tái)建立安全管理模塊：首先，創(chuàng)建“安全管理”RIBBON界面；其次，根據(jù)Revit API應(yīng)用程序編程接口在Visual Studio2010中創(chuàng)建一個(gè)類(lèi)庫(kù)，在此類(lèi)庫(kù)的方法中編寫(xiě)程序代碼實(shí)現(xiàn)RIBBON界面和屬性功能，實(shí)現(xiàn)外部應(yīng)用.經(jīng)過(guò)一系列調(diào)試后，將會(huì)在功能選項(xiàng)卡出現(xiàn)“安全管理”RIBBON界面，以及功能區(qū)面板和屬性按鈕.

2.7 發(fā)送Revit自身程序命令

Revit2014年版提供了可以發(fā)送Revit自身程序命令的功能，本文基于這個(gè)功能創(chuàng)建安全管理的危險(xiǎn)源（包括）、基本信息、安全警示牌管理、安全信息表匯總以及設(shè)備物品載入族面板，并且都可以被二次開(kāi)發(fā)程序所調(diào)用，其詳細(xì)命令可查看表2.

以安全標(biāo)識(shí)——PlaceDecal為例，將放置貼花這一系統(tǒng)內(nèi)置命令發(fā)送到附加模塊中，其核心代碼主要有兩部分：一部分代碼主要任務(wù)是發(fā)送命令到附加模塊中，另一部分代碼主要任務(wù)是將發(fā)送的命令移植到安全管理模塊中. 其他命令代碼和軟件加載操作與此一樣. 以同樣的方式在Revit平臺(tái)創(chuàng)建外部應(yīng)用，最終形成統(tǒng)一完整的安全管理模塊，如圖4所示.

3 工程應(yīng)用分析

3.1 工程概況

本文主要以柳州市某公共租賃房項(xiàng)目8#作為研究對(duì)象. 8#樓地下室：1層，地上：18層，建筑總高度：52.20 m；建筑基底面積：1 127.27 m2，總建筑面積：20 474.6 m2.建筑工程等級(jí)：二級(jí)；建筑結(jié)構(gòu)形式：框架剪力墻結(jié)構(gòu)；建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)別：丙類(lèi)；抗震設(shè)防烈度：6度；設(shè)計(jì)使用年限：50年.本文主要以8#樓的上部結(jié)構(gòu)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)布置進(jìn)行案例分析.

3.2 基于Revit軟件安全管理模塊的應(yīng)用

利用Revit建立BIM模型，使用上文基于Revit平臺(tái)二次開(kāi)發(fā)創(chuàng)建的安全管理模塊，將研究?jī)?nèi)容應(yīng)用于柳州某公租房8號(hào)樓工程項(xiàng)目施工危險(xiǎn)源安全管理.這里就以安全標(biāo)識(shí)為例來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證.

通過(guò)添加新貼花類(lèi)型功能載入安全標(biāo)識(shí)，如圖5所示，將施工過(guò)程中所需要的一些安全標(biāo)識(shí)以圖片格式保存在一個(gè)文件中，點(diǎn)擊警示牌按鈕加載對(duì)應(yīng)圖片.

以“進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)必須戴好安全帽”為例，單擊安全標(biāo)識(shí)，屬性對(duì)話(huà)框中選擇該類(lèi)型貼花，將該標(biāo)識(shí)貼在施工現(xiàn)場(chǎng)出入口醒目的告知牌位置，并填寫(xiě)相關(guān)參數(shù)信息，操作過(guò)程如圖6所示（交叉圖框線只有在選中的情況出現(xiàn)）.

其他的安全標(biāo)識(shí)以相同的方法操作，放置在指定位置，這里也不一一演示操作.如圖7所示，展示了其他安全標(biāo)識(shí)的放置效果圖.

基于BIM模型查看現(xiàn)場(chǎng)安全標(biāo)識(shí)，標(biāo)識(shí)不僅清晰直觀，也可通過(guò)明細(xì)表功能實(shí)現(xiàn)對(duì)安全標(biāo)識(shí)的統(tǒng)計(jì)管理.單擊危險(xiǎn)源信息匯總，選擇相應(yīng)的類(lèi)別，通過(guò)篩選建立施工現(xiàn)場(chǎng)安全標(biāo)識(shí)一覽表，如圖8所示.

4 結(jié)論

基于Revit軟件安全管理模塊的二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)安全標(biāo)識(shí)、危險(xiǎn)物品、大型機(jī)械等施工危險(xiǎn)源的安全管理，內(nèi)容直觀清晰，信息參數(shù)易于收集管理，為施工現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)源的安全管理提供全新的技術(shù)手段和管理思路，同時(shí)也為BIM技術(shù)應(yīng)用拓展新的廣闊空間.

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Abstract：In order to prevent construction accidents and reduce casualties and property losses， this paper established the safety management system of construction hazard. BIM technology has been favored and promoted by all parties and Autodesk Inc as a representative of the main Revit series of software has been widely praised. But the Revit software platform was not developed for the safety management of construction hazard. In order to extend the application of BIM technology and promote the establishment of safety management system of construction hazard， this article used Revit API open data interface to create security management module based on Revit software and to realize safety management of construction hazard based on BIM technology through the secondary development approach. And it has achieved excellent results in applications.

Key words： construction hazard； safety management； Revit API； secondary development

（學(xué)科編輯：黎 婭）