基于云計算的BIM系統研究

陳曦

（撫順職業技術學院，遼寧撫順113122）

基于云計算的BIM系統研究

陳曦

（撫順職業技術學院，遼寧撫順113122）

建筑信息模型（BIM）是利用信息技術對建筑生命周期各個階段進行管理的工具。隨著數字技術的發展，為提高建筑信息模型實驗平臺的效率，開發一種結合云計算與建筑信息模型相結合的系統，并對其實現過程及關鍵技術進行詳細論述。通過實驗表明，該方法在數據識別時間及準確性方面均優于傳統方式，是實現建筑性能分析（BPA）的實用工具。

云計算；建筑信息模型；建筑性能分析

使用BIM系統對建筑生命周期進行信息管理和數據分析，對提高房地產開發效率、降低建筑損耗提出最佳方案，這是現今一個重要的研究熱點?；诖?，筆者提出了基于云計算的BIM，使用大數據分析作為建筑信息模型的基礎，通過模擬實驗得到評估數據，從而得到建筑工程的最佳實施方案。

1 相關技術介紹

1.1 建筑信息模型

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM） 是利用信息技術對建筑生命周期各個階段進行管理的工具，包括規劃設計、建筑審查、工程施工、項目管理等，提供了最佳的應用載體和信息管理模式，對傳統的建筑設計方法進行了創新。

現有的商業BIM系統，如Autodesk Revit、Bentley Architecture和Tekla Structures，都是專門用于建筑項目的集成和可視化開發。但是這些商業BIM系統是在各自相對獨立的平臺上運行的，數據無法共享，給用戶造成了一定的限制，同時建模實驗對于硬件的要求較高，不利于推廣普及。

基于云計算的BIM，以BIM建筑信息模型作為基礎，利用云計算進行建筑效能分析（Building Performance Analysis，BPA），從而得到符合環境效益的最佳設計方案。基于云計算的BIM，在大數據計算、可視化設計、建模分析、用戶硬件投資、操作界面風格等方面有著強大的優勢，可以很好的節約項目實施時間和成本。

1.2 云計算技術

云計算是一種新的網絡計算技術，它提供了通過網絡訪問、可配置的計算資源池。云計算涵蓋的范圍很廣泛，內容也很豐富。通?？梢园言品譃镮aaS（Infrastructure as a Service，基礎設施即服務）、PaaS（Platform as a Service，平臺即服務）、SaaS（Software as a Service，軟件即服務） 三個服務層次。其中IaaS是將服務器、網絡設備、存儲設備等硬件資源集成為虛擬化的數據中心供用戶按需使用；PaaS為用戶提供一個完整的平臺，它包含應用開發、接口開發、數據庫開發、存儲和測試等，保證信息平臺在實現技術方面的高度一致性，進而提高可維護性；SaaS則主要是向用戶提供基于網絡的應用軟件服務。

云計算擁有可靠性高、實時服務、大規模、虛擬化、擴充性高、數據集中、降低成本及可擴展的平臺等優點。

2 BIM云系統的模型

本研究為實踐BIM云系統的建筑信息設計決策模型，利用云計算技術，進行建筑效能分析，得到符合環境效益的最佳設計方案。其架構如圖1所示。

圖1 BIM云系統架構圖

2.1 BIM云系統的實現策略

BIM云系統是運用現代化網絡通信與計算機技術，突破時間、空間及跨部門的制約，向用戶和系統管理者提供建筑信息模型的相關信息，通過精簡、優化、整合、重組信息的提供內容和發布手段，從而得到最佳實施方案，使項目實施者能做出更合理的工程決策，是建筑性能分析的有效工具。其實現策略如圖2所示。

圖2 BIM云系統實現策略

2.2 BIM云系統構建

BIM云系統分為存儲層、基礎管理層、應用服務層、應用接口層和訪問層，其構建形式如圖3所示。

第一，資源層。在整個建筑全生命周期中，它對海量的建筑信息的集成管理是非常重要的。資源層是BIM云系統的基石，BIM建筑信息存放在該層，涵蓋了存儲設備、網絡設施、數據庫環境。

圖3 BIM云系統構建形式

第二，資源管理層。它是BIM云系統的核心部分，資源管理層通過集群系統、分布式文件系統和虛擬化等技術，使得單一的物理設備虛擬為多個相對獨立的虛擬設備對外提供同一種服務，并提供更大、更強、更好的數據訪問性能。

BIM云系統通過集群文件實現云端存儲設備的集群化服務工作，并通過系統的控制模塊和管理模塊實現對整個系統的管理，數據的分發、處理，用戶操作處理結果的反饋。資源管理層還包括了數據加密、數據備份以及數據容災操作，保證系統數據的可用性、安全性和穩定性。

第三，中間接口層。它是BIM云系統針對資源池中的資源進行相應配置，為系統提供用戶管理、任務管理以及統一的安全管理功能?？梢愿鶕嶋H業務類型，開發不同的應用服務接口，提供不同的應用服務。

第四，系統應用層。它將BIM云系統的各類業務流程轉化為具體的應用，通過中間件封裝成透明的服務方式，提供給終端用戶使用，涵蓋系統權限管理、工作流程管理、信息文件管理等功能。

第五，用戶層。用戶層是用戶獲取云服務的直接入口，用戶可以通過PC電腦、PAD、智能手機等，包括云終端程序和云終端設備來進行項目實施。

BIM云系統可以在公共云、私有云或混合云上進行部署。公共云一般是云服務供應商提供，私有云一般是對安全和性能有特殊要求的企業在自己的IT基礎設施上實施?；旌显凭哂泄苍坪退接性贫叩膬瀯荩潇`活度更好。

3 BIM云系統實驗分析

3.1 實驗設計

目標設定：本實驗的目標設定為以建筑生命周期50年的總能耗表現，得到更為準確的節能方案，以建筑物單位面積的年耗電量為建筑耗能整體性綜合指標作為評估的基準。實驗過程中所使用的測試資料來自大連某港區，該基地周邊地形空曠且沒有障礙物，利于作為實現參照，如圖4所示。

圖4 實驗參照模型

實驗環境：平臺主機2臺，配置為E5-2687W八核處理器3.1 GHz（兩顆），內存容量為64 GB，硬盤容量為2 TB，1個Quardo K5000圖形卡。

3.2 實驗指標及分析

實驗內容是比較傳統BIM方式和BIM云系統下建筑性能分析的效率以及準確性，所使用的數據集是大連某港區建筑信息數據圖，實驗數據年份為10、20、30、40、50年。

兩種方式數據識別時間的實驗結果如圖5所示。BIM云系統數據識別使用的時間比傳統BIM方式的時間少很多，隨著年份數的增加，兩者的差異越發明顯。同時，為了驗證BIM云系統的準確性，在同樣的數據集上對信息單元的識別準確性進行評價，其結果如圖6所示。隨著年份數的增加，利用BIM云系統比傳統BIM方式有著更高的準確性。

圖5 實驗一：數據識別時間

圖6 實驗二：準確性

4 結論

云計算技術在圖形圖像加速、建筑信息建模、大數據分析等領域具有廣泛的應用。本文設計了一種基于云計算實現BIM的建模方法，詳細論述了BIM云系統的框架和實現策略。通過實驗表明，該系統是實現建筑性能分析的實用工具。

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［責任編輯：劉 月］

Research on BIM System Based on Cloud Computing

CHEN Xi
(Fushun Vocational Technology Institute,Fushun 113122,China)

Building Information Model(BIM)is a management tool for each stage of building life cycle by using information technology.With the development of digital technology,in order to improve the efficiency of BIM experimental platform,the researchers develop a kind of system which combines cloud computing with BIM,and describe in detail the realizing process and the key technology.Experiments show that the method is superior to the traditional way in the respects of data recognition time and accuracy,and it is a utility tool for Building Performance Analysis(BPA).

cloud computing;BIM;BPA

TN919.5

A

2095-5928（2016）01-37-04

10.16850/j.cnki.21-1590/g4.2016.01.011

2015-10-15

陳曦（1982-），女，遼寧撫順人，實驗師，學士，研究方向：實驗室技術、云計算技術。