智慧運(yùn)維管理平臺(tái)輕量化三維和BIM融合的關(guān)鍵技術(shù)研究

智慧運(yùn)維管理平臺(tái)輕量化三維和BIM融合的關(guān)鍵技術(shù)研究

上海電科智能系統(tǒng)股份有限公司上海200063Summary：為解決傳統(tǒng)項(xiàng)目運(yùn)維管理信息割裂、運(yùn)維信息真實(shí)性難以保證、耗時(shí)較長(zhǎng)等問(wèn)題，借助建筑信息模型(BuildingInformationModeling,BIM)技術(shù)使數(shù)據(jù)高效傳遞及展示，但常規(guī)的BIM模型對(duì)硬件要求過(guò)高，阻礙了運(yùn)維管理平臺(tái)的推廣。本文旨在探究利用參數(shù)轉(zhuǎn)換等方法對(duì)BIM模型輕量化處理，以降低BIM模型對(duì)PC和網(wǎng)頁(yè)端的負(fù)擔(dān),使BIM可在建筑全生命周期中的使用逐漸普及化。Keys：BIM；運(yùn)維管理；輕量化；引言B

IM具有參數(shù)化、可視化、協(xié)調(diào)性、可優(yōu)化性等特點(diǎn)，通過(guò)參數(shù)模型整合項(xiàng)目的相關(guān)信息，在項(xiàng)目的全生命周期過(guò)程中進(jìn)行共享與傳遞。將BIM應(yīng)用于項(xiàng)目智慧化運(yùn)維管理，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)維管理的可視化，應(yīng)急管理數(shù)據(jù)化，任務(wù)管理流程化。BIM以及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，為運(yùn)維管理提出了新的思路和發(fā)展方向。圖1近年來(lái)BIM應(yīng)用典型案例BIM在運(yùn)維管理中的優(yōu)勢(shì)斯坦福大學(xué)的集成設(shè)施研究中心通過(guò)對(duì)全美的32個(gè)工程施工項(xiàng)目中對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)進(jìn)行了調(diào)研[1]，總結(jié)出BIM在工程項(xiàng)目應(yīng)用中可以發(fā)揮以下優(yōu)勢(shì)：縮短工程造價(jià)估算時(shí)間80%，減少工程預(yù)算變更40%，減少項(xiàng)目成本10%，把控造價(jià)在3%區(qū)間內(nèi)變化，縮短工程建造工期7%。三維可視化三維可視化是BIM最大的優(yōu)勢(shì)之一，因?yàn)楝F(xiàn)代建筑物的結(jié)構(gòu)越發(fā)的復(fù)雜抽象，但運(yùn)用BIM技術(shù)建立的三維模型能夠直觀的展現(xiàn)整個(gè)建筑的空間、結(jié)構(gòu)、外形以及復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)部分，管理人員可以借助BIM模型快速理解和掌握建筑物的有關(guān)物理信息、空間信息和設(shè)備設(shè)施等信息，提高樓宇運(yùn)營(yíng)維護(hù)的效率和減少維護(hù)維修成本。參數(shù)協(xié)同建筑信息模型中的建筑構(gòu)件都是由BIM的參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，參數(shù)化設(shè)計(jì)是BIM技術(shù)的另一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)。維護(hù)人員可以通過(guò)BIM模型的參數(shù)化特征快速對(duì)需要變更的設(shè)備設(shè)施進(jìn)行修改，還可以利用BIM參數(shù)化輔助對(duì)建筑物的改建擴(kuò)建等工程，提高建筑維護(hù)的準(zhǔn)確性。信息集成模型只是BIM的載體，信息才是BIM的核心。BIM集成了項(xiàng)目生命周期全過(guò)程中的所有工程幾何信息和非幾何信息，項(xiàng)目參與方可以快速對(duì)BIM模型信息進(jìn)行提取和存儲(chǔ)，幫助管理人員快速掌握建筑的基本情況；通過(guò)將BIM模型與運(yùn)維管理系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)在統(tǒng)一的3D管理平臺(tái)下進(jìn)行運(yùn)維管理和實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。BIM在運(yùn)維管理中的應(yīng)用項(xiàng)目通過(guò)BIM運(yùn)維系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)資料、施工資料、運(yùn)維資料、設(shè)備信息、監(jiān)控信息、規(guī)范信息等圖形及信息數(shù)據(jù)，以提高維修效率，降低總體維修成本，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全生命周期的信息化管理。圖2BIM信息生成、傳遞、應(yīng)用場(chǎng)景示意圖設(shè)備維護(hù)與監(jiān)測(cè)將設(shè)備的保養(yǎng)維護(hù)周期和程序以及相關(guān)的注意事項(xiàng)等內(nèi)容內(nèi)置到BIM維護(hù)系統(tǒng)中，系統(tǒng)將根據(jù)設(shè)置的規(guī)則智能的生成維護(hù)計(jì)劃表，達(dá)到提醒維護(hù)人員進(jìn)行必要的維護(hù)的目的。通過(guò)RFID技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)相關(guān)運(yùn)維業(yè)務(wù)的智能監(jiān)測(cè)及管理。能耗監(jiān)測(cè)與分析BIM運(yùn)維平臺(tái)通過(guò)數(shù)據(jù)分析生成可視化圖形，直觀出具報(bào)表和圖表，識(shí)別建筑運(yùn)行問(wèn)題實(shí)時(shí)能耗報(bào)警，快速提供可落地的方案，達(dá)到節(jié)約能源，減少能耗的目的，為建筑綠色運(yùn)營(yíng)提供基礎(chǔ)?；馂?zāi)應(yīng)急管理BIM技術(shù)擁有的三維可視化功能，能夠便捷的查看建筑內(nèi)發(fā)生火災(zāi)的準(zhǔn)確位置，并通過(guò)實(shí)時(shí)添加消防設(shè)施創(chuàng)建臨時(shí)人群疏散環(huán)境，模擬人員疏散合理路線，具有較大優(yōu)勢(shì)[2]。BIM與運(yùn)維系統(tǒng)融合的問(wèn)題與解決思路BIM模型在運(yùn)維系統(tǒng)中的問(wèn)題雖然基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)可以克服傳統(tǒng)運(yùn)維系統(tǒng)的一些缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)二維系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的一些功能，但實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中仍然會(huì)存在一些問(wèn)題。因?yàn)槭┕さ男枰?，在BIM模型中附加很多與施工相關(guān)的信息，而這部分信息對(duì)運(yùn)維的意義不大，從而產(chǎn)生數(shù)據(jù)冗余，導(dǎo)致BIM模型的體量增大，進(jìn)而影響B(tài)IM運(yùn)維系統(tǒng)的應(yīng)用。BIM模型輕量化思路為此需采取科學(xué)合理的方法，對(duì)BIM模型進(jìn)行合理的輕量化處理，使其既能滿足智慧化運(yùn)維管理，同時(shí)還可以提高信息模型的適用性和流暢性，保證終端的運(yùn)行速度。BIM輕量化主要有如下幾點(diǎn)解決思路：數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換輕量化IFC（IndustryFoudnationClass）格式是BIM數(shù)據(jù)描述和交換的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。JSON（javaScriptObjectNotation）格式是一種廣泛應(yīng)用于Web前端和服務(wù)器進(jìn)行通信并且完全獨(dú)立于語(yǔ)言的、輕量級(jí)的數(shù)據(jù)交換格式，在開(kāi)銷、傳輸效率上明顯優(yōu)于其他數(shù)據(jù)傳輸格式。用JSON對(duì)象表達(dá)實(shí)例信息，這樣既避免了信息缺失，又保證了實(shí)例之間的解耦，實(shí)現(xiàn)了模型源文件的輕量化[3]。圖3基于云計(jì)算的B/S架構(gòu)BIM模型輕量化及應(yīng)用框架剔除冗雜數(shù)據(jù)輕量化方法在模型設(shè)計(jì)程序中，三維數(shù)據(jù)所包括的信息數(shù)量多且種類龐雜，比如標(biāo)注信息、備注信息等，應(yīng)給予剔除，進(jìn)行輕量化操作。在創(chuàng)建模型之后，可通過(guò)3D模型文件格式，比如OBJ、B3DM等進(jìn)行實(shí)時(shí)文件轉(zhuǎn)存，選擇性地清除上述冗雜數(shù)據(jù)。相同材質(zhì)合并輕量化方法導(dǎo)人相同材質(zhì)的部件后。應(yīng)通過(guò)軟件算法進(jìn)行合并。對(duì)模型中相同材質(zhì)的部件合并后，物體數(shù)量銳減，幀率得到明顯改善，三維畫(huà)質(zhì)更加清晰。所以同材質(zhì)部件合并有助于實(shí)現(xiàn)信息輕量化[5]。分層細(xì)節(jié)加載輕量化方法系統(tǒng)中可視化畫(huà)面可采用分層細(xì)節(jié)加載來(lái)降低加載的時(shí)問(wèn)，減少占用內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求。此種加載方式可以在模型離視覺(jué)點(diǎn)較遠(yuǎn)(視野較廣)時(shí)，渲染子項(xiàng)的草圖模型，此時(shí)畫(huà)面分辨率較低；在模型離視覺(jué)點(diǎn)較近(視野較窄)時(shí)，渲染子項(xiàng)的細(xì)節(jié)模型，畫(huà)面細(xì)節(jié)清晰，分辨率較高。在遍歷顯示時(shí)，根據(jù)不同的視角加載子項(xiàng)的不同層級(jí)，并精確地顯示不同的層級(jí)細(xì)節(jié)[6]?？偨Y(jié)智能運(yùn)維管理平臺(tái)的核心是運(yùn)維平臺(tái)和BIM輕量化技術(shù)的結(jié)合，搭建出BIM運(yùn)維管理平臺(tái)并輔助完成相關(guān)工作，實(shí)現(xiàn)多參與方多終端的綜合信息的共享與管理。使各參與方隨時(shí)查閱相關(guān)資料，并查看有關(guān)模型，實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)頁(yè)端和移動(dòng)端等各系統(tǒng)終端組達(dá)到組織一體化管理，提高管理人員的工作能力和對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的監(jiān)管與管理效率，提高運(yùn)維過(guò)程精細(xì)化管理水平及工作效率。Reference[1]夏侯遐邇.設(shè)計(jì)導(dǎo)致的地鐵工程全生命期安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究[D].東南大學(xué),2019.[2]江林.基于BIM的智能樓宇集成管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D].重慶大學(xué),2017.[3]劉強(qiáng).基于云計(jì)算的BIM數(shù)據(jù)集成與管理技