BIM參數(shù)信息在管網(wǎng)運(yùn)維平臺(tái)上的應(yīng)用研究

安娟　王旭朝

摘要：基于校園中水回用工程，通過BIM技術(shù)構(gòu)建中水回用系統(tǒng)BIM三維信息模型，對(duì)BIM模型的參數(shù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)和集成，并將參數(shù)信息應(yīng)用到設(shè)計(jì)開發(fā)的B/S架構(gòu)綜合運(yùn)維信息平臺(tái)上，為運(yùn)維期系統(tǒng)管理的在線數(shù)據(jù)信息采集及信息交換、共享和集成奠定基礎(chǔ)，BIM參數(shù)信息具有較高的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);參數(shù)信息;運(yùn)維信息平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TU17?????????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

收稿時(shí)間：2020-05-06

作者簡(jiǎn)介：安娟（1991-），女，碩士研究生，研究方向：智慧水務(wù)。

1 BIM技術(shù)

通過BIM技術(shù)構(gòu)建的三維模型同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的非幾何信息，這些信息需要統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行傳遞及交換[1]。在深刻的了解了BIM概念以及國家現(xiàn)行的BIM標(biāo)準(zhǔn)，才能在更好的應(yīng)用于實(shí)際案例中。以下從國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)兩個(gè)角度分別介紹BIM概念。

1.1 國家標(biāo)準(zhǔn)的BIM概念

我國《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)BT/51212-2016》將BIM作如下定義：“在建設(shè)工程及設(shè)施生命期內(nèi)，對(duì)其物理和功能性進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，并依此設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營的過程和結(jié)果的總稱，簡(jiǎn)稱模型”[2]。國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)BIM的概念有高度的總結(jié)性和概括性;BIM技術(shù)在我國的發(fā)展歷史還不算太久，目前我國的BIM是以先實(shí)踐后總結(jié)這樣的方式進(jìn)行推進(jìn)，在對(duì)BIM概念正確理解和精準(zhǔn)把握的基礎(chǔ)上研究，對(duì)我們的學(xué)習(xí)有事半功倍的效果?；趪覙?biāo)準(zhǔn)的BIM概念基礎(chǔ)之上結(jié)合國際標(biāo)準(zhǔn)的BIM概念進(jìn)行分析，我們可以得到一個(gè)可以追本溯源的BIM。

1.2 國際標(biāo)準(zhǔn)的BIM概念

國際BIM聯(lián)盟（Building SMART International）對(duì)BIM定義的三種解釋：（1）Building Information Model;（2）Building Information Modeling;（3）Building Information Management。從國際標(biāo)準(zhǔn)的角度，對(duì)BIM的每個(gè)字母進(jìn)行拆解，分析每個(gè)字母具體的代表意思。首先，美國BIM標(biāo)準(zhǔn)對(duì)BIM服務(wù)范圍的定義：BIM中的“B”包含下列三種層含義：第一層代表建筑物;第二層代表構(gòu)筑物;第三層代表基礎(chǔ)設(shè)施。其次，BIM的“I”代表建筑信息模型。最后，BIM的“M”包含下列三種解釋：①M(fèi)odel代表含有建筑信息模型;②Modeling代表模型化。③Management代表建筑信息化管理。

2 BIM系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

BIM三維信息模型是實(shí)體工程項(xiàng)目數(shù)字化的表達(dá)。通過設(shè)置構(gòu)件的屬性信息，在三維空間下進(jìn)行組合，形成一個(gè)可視化的數(shù)據(jù)庫BIM模型。

2.1 系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

BIM三維信息模型是分析應(yīng)用的基礎(chǔ)，根據(jù)項(xiàng)目概況構(gòu)建模型，例如本課題研究的校園中水回用工程，首先根據(jù)研究概況并結(jié)合搜集到的項(xiàng)目各個(gè)參與方相關(guān)的數(shù)據(jù)信息構(gòu)建校園中水回用系統(tǒng)模型，中水回用系統(tǒng)的BIM模型包含中水回用的管網(wǎng)、管件、管井及中水處理泵站[3]，這些信息可以使得模型在三維可視化的狀態(tài)下運(yùn)行。檢查各專業(yè)及各管線之間的碰撞、錯(cuò)誤、不合理、達(dá)不到設(shè)計(jì)要求等問題，然后將問題進(jìn)行匯總、在模型中統(tǒng)一修改，得到更完善BIM模型三維信息模型。中水回用系統(tǒng)在構(gòu)建的BIM三維信息模型中包括了實(shí)體特征的模型信息還可以將這些些設(shè)備、儀器詳細(xì)的參數(shù)信息在BIM模型中進(jìn)行載入，例如中水泵站儀表、設(shè)備信息以及各個(gè)采集點(diǎn)的壓力計(jì)和流量計(jì)的私有參數(shù)信息載入。在系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中，包括中水回用系統(tǒng)的管網(wǎng)、管件、管井、中水泵及所有設(shè)備的參數(shù)信息。

2.2 BIM模型信息平臺(tái)

BIM信息模型被高效利用的一個(gè)關(guān)鍵因素在于基于BIM模型信息平臺(tái)，信息可以共享、轉(zhuǎn)換和傳遞，各個(gè)專業(yè)的信息可以在同一個(gè)模型中集成，工作人員基于同一模型協(xié)同工作，提取有效的數(shù)據(jù)信息，從而保障了實(shí)際工作中可以同步獲取信息。

BIM技術(shù)下的模型信息平臺(tái)分為三個(gè)層面：第一層為數(shù)據(jù)層，第二層為圖形層，第三層為專業(yè)層。數(shù)據(jù)層即BIM數(shù)據(jù)庫，能夠存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)信息，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行共享、轉(zhuǎn)換和傳遞，在構(gòu)建BIM三維信息模型時(shí)，根據(jù)相關(guān)規(guī)范一定要標(biāo)準(zhǔn)建模。圖形層是在數(shù)據(jù)層的基礎(chǔ)之上表現(xiàn)出來的圖形，在專業(yè)的工作中大多情況是通過圖形的形式來反映實(shí)體工程。專業(yè)層是根據(jù)前兩層的數(shù)據(jù)層和圖形層為基礎(chǔ)，根據(jù)專業(yè)需要進(jìn)行提取有效信息。BIM模型信息平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)層、圖形層和專業(yè)層的相互轉(zhuǎn)換，從而保障信息的順利存儲(chǔ)和獲取。

3 BIM在線檢測(cè)數(shù)據(jù)庫

3.1在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫

在運(yùn)維管理階段，傳統(tǒng)的管理模式是二維管理，在運(yùn)維階段引入BIM技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)管理。在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫包括監(jiān)控中心、設(shè)備管理和數(shù)據(jù)下載三部分的內(nèi)容。監(jiān)控中心可以將中水回用系統(tǒng)的檢測(cè)流量點(diǎn)和檢測(cè)壓力點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)統(tǒng)一收集管理和趨勢(shì)分析，其中收集到的數(shù)據(jù)包括測(cè)壓力和測(cè)流量的連接狀態(tài)、設(shè)備的屬性信息及收集到的數(shù)據(jù)的變化曲線。根據(jù)校園中水回用系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行情況進(jìn)行分析并且可以進(jìn)行手動(dòng)的增刪改等操作。設(shè)備管理是在設(shè)備連接成功后，通過修改采集到的數(shù)據(jù)信息檢查設(shè)備相關(guān)的運(yùn)行情況。數(shù)據(jù)下載是通過中水回用系統(tǒng)的運(yùn)維數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)下載中心，對(duì)采集到的信息隨時(shí)可以在客戶端進(jìn)行下載，通過將采集到的數(shù)據(jù)信息與實(shí)際的運(yùn)行轉(zhuǎn)態(tài)進(jìn)行對(duì)比分析，有利于運(yùn)行期間合理的控制最不點(diǎn)，并對(duì)運(yùn)行方案的優(yōu)化提供參考價(jià)值。

3.2 運(yùn)維數(shù)據(jù)傳輸分析

在運(yùn)維管理階段，傳統(tǒng)的中水回用運(yùn)維系統(tǒng)是二維的檢測(cè)系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)階段的BIM 技術(shù)，中水回用系統(tǒng)的BIM模型可進(jìn)行三維可視化的瀏覽，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的二維檢測(cè)的不足。將竣工驗(yàn)收的中水回用系統(tǒng)的BIM模型鏈接到已有的運(yùn)維管理平臺(tái)，能夠精準(zhǔn)的定位設(shè)備的位置，并實(shí)時(shí)查看設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及中水供水的運(yùn)行狀況。

運(yùn)維階段數(shù)據(jù)的傳輸包含感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，首先在感知層進(jìn)行NB-IOT數(shù)據(jù)采集設(shè)備安裝，主要包括流量計(jì)、壓力計(jì)和無線通信模塊。然后通過網(wǎng)絡(luò)層的支撐平臺(tái)、運(yùn)營商無線網(wǎng)絡(luò)及互聯(lián)網(wǎng)等傳輸工具，將采集到的數(shù)據(jù)傳送到中水回用系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，數(shù)據(jù)保存并以圖表的形式顯示。根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為優(yōu)化能耗、最大程度地提供中水供給量提供技術(shù)支撐。

3.3 B/S架構(gòu)下的BIM應(yīng)用分析

B/S架構(gòu)平臺(tái)為BIM參數(shù)信息化、模型三維可視化以及在線數(shù)據(jù)的采集奠定了基礎(chǔ)，基于WebGL的上層框架可以快速、高效地實(shí)現(xiàn)圖形三維瀏覽，Three.js是WebGL目前較為成熟的框架之一，在B/S架構(gòu)下Three.js在WebGL平臺(tái)有很強(qiáng)大的三維顯示技術(shù)。中水回用系統(tǒng)BIM三維信息模型的系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫信息包括構(gòu)件的幾何、材質(zhì)、參數(shù)信息和空間相對(duì)位置關(guān)系。這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫信息在數(shù)據(jù)接口中均可以進(jìn)行相關(guān)的定義，在Web客戶端讀取之后，會(huì)被載入到Three.js新生成的三維對(duì)象中。然后可以將中水回用的管網(wǎng)、管件、壓力表、流量表及水泵等構(gòu)件的三維對(duì)象的在線檢信息添加進(jìn)入場(chǎng)景，等待其被渲染器渲染[4]。

Three.js可以將WebGL的細(xì)節(jié)更加抽象化，為BIM應(yīng)用添加了交互功能。然后，通過編譯的ASP.NET Web應(yīng)用程序在后端將原始模型的幾何、材質(zhì)、參數(shù)信息和空間相對(duì)位置關(guān)系信息提取出來。將BIM模型信息轉(zhuǎn)換后上傳到云端，形成一種輕量化的文件格式，再通過HTML5與JavaScript在Web前端的編譯將中水供水系統(tǒng)輕量化的文件格式的信息屬性在Web端進(jìn)行交互式瀏覽，這個(gè)將B/S架構(gòu)下的BIM模型進(jìn)行處理并展示在Web客戶端的過程為BIM模型輕量化[4]。

4 總結(jié)

本文從國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)兩個(gè)角度分別介紹了BIM技術(shù)的基本概念以及國內(nèi)BIM相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布情況。根據(jù)本課題研究的內(nèi)容，構(gòu)建BIM三維信息模式，其BIM系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建和信息數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)層、圖形層和專業(yè)層進(jìn)行儲(chǔ)存、集成和傳輸。在運(yùn)維階段，基于B/S架構(gòu)的平臺(tái)進(jìn)行在線數(shù)據(jù)的交換、共享和集成，在線數(shù)據(jù)庫則是通過感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。B/S架構(gòu)平臺(tái)為BIM參數(shù)信息化、模型三維可視化以及在線數(shù)據(jù)的采集奠定了基礎(chǔ)。

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Abstract： Based on the campus reclaimed water reuse project， a three-dimensional BIM information model of reclaimed water reuse system is built by BIM Technology， which stores and integrates the parameter information of BIM model， and applies the parameter information to the B / S architecture integrated operation and maintenance information platform designed and developed， which lays the foundation for online data collection， information exchange， sharing and integration of system management in operation and maintenance period It has high practical value and application prospect.

Key words： BIM Technology;Parameter information;Operation and maintenance information platform