基于Revit二次開發的施工危險源安全管理平臺研究與應用

鄧朗妮 黃曉霞 彭來 馬晉超 羅日生

摘 要：建立工程施工危險源控制管理系統可有效預防工程施工安全事故的發生，降低事故造成的人員傷亡和財產損失. BIM技術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，但是Revit軟件平臺沒有針對施工危險源安全管理進行針對性的研發.為了進一步拓展BIM技術的應用，促進施工危險源安全管理系統的建立，現使用Revit API開放數據接口，通過二次開發途徑，創建基于Revit軟件安全管理模塊，實現了基于BIM技術工程施工危險源的安全管理，并已在實踐應用中取得了極好的效果.

關鍵詞：施工危險源；安全管理；Revit API；二次開發

中圖分類號：TU71 DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2018.01.018

0 引言

作為第二次信息化產業革命主要推動力，BIM技術憑借著可視化特性、協同性、綜合性，以及具有全面的信息、便于問題的溝通和協調等諸多優點在其他領域中逐漸嶄露頭角，特別在安全管理應用方面近幾年得到了很好的發展[1].2010年，美國知名學者Kamardeen教授[2]在研究中提到：項目在開始的設計階段就已經存在許多安全問題，要想避免或者減少安全事故的發生，最有效的方法就是從設計源頭來預防和消除.與此同時，基于該理念，Kamardeen教授提出了PtD（Prevention through Desgign）方法——在設計中預防安全事故的方法，該方法通過BIM模型構件來進行危險分析，并給出相應的安全設計建議，而對于一些不能通過設計修改的危險源則需要施工現場進行安全管理. 清華大學胡振中等[3]研究施工階段時變結構模型在施工全過程的荷載特性分析和安全性能研究，同時借助BIM虛擬施工技術模擬建筑支撐體系從安裝至拆除的全過程，結合大型有限元軟件ANSYS對其受力性能進行安全性分析. Singh等[4]通過建立3D、4D模型，模擬施工動畫，結合數字化監控技術對施工現場進行實時監控，建立自動化危險源識別系統，對施工過程重大危險源進行識別與控制. AZHAR等[5]研究施工場地安全應急路線，建立安全模擬系統，分析施工過程中人材機、環境和管理因素在現場安全狀況的影響程度.但是Revit軟件平臺并沒有對施工危險源安全管理進行針對性的研發.

本文將研究基于Revit平臺創建安全管理模塊來對施工場地的部分危險源進行實時監控管理，使用C#語言通過Visual Studio開發平臺進行基于Revit平臺的二次開發.

1 基于Revit二次開發創建安全管理模塊設計思想

1.1 設計思路及Revit二次開發設計板塊

工程施工危險源按陳寶智教授[6]的兩類危險源來分析可以得出：第一類危險源是導致危險的最根本源頭，其所包含的能量越多，危險物質越多，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在于必須積極采取相應措施來約束、限制能量或危險物質，以此來控制第一類危險源，預防安全事故的發生. 然而，實際生產過程中完美無缺的控制措施并不存在，在各種觸發因素的作用下，約束、限制能量的把控措施將會削弱，一旦把控措施失效，繼而引發安全事故.因此，在實際生產過程中，通常把導致約束、限制能量的把控措施失效或破壞的各種不安全的觸發因素歸類為第二類危險源.

基于上述思路，在Revit軟件二次開發安全管理模塊中創建安全標識、危險物品、大型機械3類危險源，對于展示類的危險源，如臨邊、洞口添加防護欄，可利用BIM技術的可視化特性，以三維模型保存視圖的方式進行監管.除了建立3類危險源板塊，還可創建幾種輔助功能，如屬性命令、項目信息、ID號選擇、危險源信息匯總等等，目的在于更好地掌握和收集施工危險源的安全信息，以便工程施工危險源的安全管理[7].

1.2 項目參數的添加

由于Revit自身沒有安全管理模塊，所以對于載入的相關危險源也沒有相應的安全管理參數，有必要使用管理選項卡中的項目參數，如圖1所示，為危險源添加安全管理信息參數[8].

通過走訪調研和查看相關標準規范，結合實際需要，現對安全標識、危險物品、大型機械添加以下安全信息參數如表1所示.通過添加安全信息參數，然后錄入對應的安全信息，以方便后期進行明細表統計，有利于安全管理人員對安全標識、危險物品和大型機械的實時情況有個全面的了解，實現對施工現場危險源的安全管理.

2 基于Revit二次開發創建安全管理模塊設計過程

2.1 開發語言

Revit提供的API（Application Programming Interface.應用程序編程接口）是基于.NET框架的類型，.NET框架是微軟新的一代技術平臺，即Microsoft XML Web service平臺.將應用程序通過Internet進行通訊和共享數據，具有跨語言、跨平臺、安全以及對互聯網標準和協議的支持等優點[9].NET框架從層次結構來看主要是由3個比較大的模塊構成：公共語言運行庫（Common Language Runtime，簡稱CLR），服務框架（Services Framework）和上層的兩類應用模板（傳統的windows應用程序模板（Win Forms）和基于ASP.NET的面向Web的網絡應用程序模板（Web Forms和Web Service））.

本文基于Revit軟件二次開發所采用的程序設計語言是C#（讀“C Sharp”）語言，C#語言是微軟發布的一種面向對象的、運行于. NET Framework之上的高級程序設計語言[10]，由C語言和C++語言衍生出來，不僅繼承了C語言和C++語言的強大功能，而且還去掉了一些復雜的特性，如不允許重繼承、沒有宏和模板等，具有簡單、安全、穩定等優點.

2.2 開發工具和擴展命令方式

Revit平臺憑借著強大的三維建模功能[11]以及全面的建筑信息數據為建筑產業信息化打下了良好基礎. 通過API開發技術，第三方軟件不僅可以使用Revit內置的命令，還可以根據自身軟件特點創建新的命令程序[12].然而第三方軟件開發還需借助開發工具的介入，目前國內基于Revit二次開發主要有Visual Studio Tools for Application和Microsoft Visual Studio這兩個開發工具.

Microsoft Visual Studio（簡稱VS）是美國微軟公司開發的一個基本完整的開發工具集，使用語言不僅包含C#，VB語言，還可以使用C語言和托管C++語言進行程序的編輯.本文使用基于Microsoft.NET Framework 4.0平臺的VS2010版本對 Revit進行二次開發，所使用的程序設計語言是C#語言，Revit系列3個產品擁有相同的接口組件裝配：RevitAPI.dll，RevitAPIUI.dll.通過使用External Command外部命令的方式對安全管理中所涉及到的功能命令進行添加，然后利用External Application外部應用方式進行創建Ribbon界面，命令程序的集成和調用.

2.3 開發流程圖

本文從施工現場安全管理員的角度來實現施工現場安全管理技術手段一次新的技術上的突破. 基于BIM技術二次開發，在Revit軟件平臺創建安全管理模塊，建立安全標識、危險物品、大型機械3類施工危險源管理研究；同時，對展示類的危險源，可利用BIM技術可視化特性在三維建模中展現出來. 具體的程序開發實施方案如圖2所示.

2.4 Revit SDK

Revit SDK（Software Development Kit）是歐特克公司專門為Revit打造的軟件開發工具，這套軟件主要借助VS平臺，利用Add-In Manager實現接口的鏈接，通過SDK不僅可以進行各種小插件的開發，同時也給出了各種現成的案例，方便程序員在進行二次開發過程中直接調用，并在本文的二次開發過程中給予很大的幫助.

2.5 外部命令和外部應用創建流程

2.5.1 外部命令創建流程

通過二次開發編程實現外部命令程序的創建，具體開發程序流程圖如圖3所示.

具體基于Revit二次開發程序流程如下：

Step 1 在visual studio 2010軟件平臺創建一個類庫/class Library工程.

Step 2 引用Revit接口裝配.dll和Windows相關組件：其中Revit接口裝配是Revit API.dll和RevitAPIUI.dll.需要注意的是在其Copy Local 屬性設置為False，以減少對內存的占用，提升運行速度.

Step 3 使用C#語言編輯代碼需要進行命名空間的引用，如：

Using System；

Using System.Collections.Generic；

…….

Step 4 為命令類添加相關屬性：

·[Transaction（TransactionMode.Manual）] //事務屬性（手動事務模式）

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

Step 5 從IExternalCommand 派生新建所要創建的命令類.

Step 6 重載Execute（ ）方法.

Step 7 在Execute 中添加代碼來實現命令功能.

2.5.2 外部應用創建流程

外部應用創建流程與外部命令創建流程基本相似，不同點主要在于以下兩個方面，具體核心代碼如下所示：

1）新建類從IExternalApplication 接口派生；

2）實現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建

基于Revit平臺建立安全管理模塊：首先，創建“安全管理”RIBBON界面；其次，根據Revit API應用程序編程接口在Visual Studio2010中創建一個類庫，在此類庫的方法中編寫程序代碼實現RIBBON界面和屬性功能，實現外部應用.經過一系列調試后，將會在功能選項卡出現“安全管理”RIBBON界面，以及功能區面板和屬性按鈕.

2.7 發送Revit自身程序命令

Revit2014年版提供了可以發送Revit自身程序命令的功能，本文基于這個功能創建安全管理的危險源（包括）、基本信息、安全警示牌管理、安全信息表匯總以及設備物品載入族面板，并且都可以被二次開發程序所調用，其詳細命令可查看表2.

以安全標識——PlaceDecal為例，將放置貼花這一系統內置命令發送到附加模塊中，其核心代碼主要有兩部分：一部分代碼主要任務是發送命令到附加模塊中，另一部分代碼主要任務是將發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平臺創建外部應用，最終形成統一完整的安全管理模塊，如圖4所示.

3 工程應用分析

3.1 工程概況

本文主要以柳州市某公共租賃房項目8#作為研究對象. 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：二級；建筑結構形式：框架剪力墻結構；建筑結構類別：丙類；抗震設防烈度：6度；設計使用年限：50年.本文主要以8#樓的上部結構結合現場布置進行案例分析.

3.2 基于Revit軟件安全管理模塊的應用

利用Revit建立BIM模型，使用上文基于Revit平臺二次開發創建的安全管理模塊，將研究內容應用于柳州某公租房8號樓工程項目施工危險源安全管理.這里就以安全標識為例來進行驗證.

通過添加新貼花類型功能載入安全標識，如圖5所示，將施工過程中所需要的一些安全標識以圖片格式保存在一個文件中，點擊警示牌按鈕加載對應圖片.

以“進入施工現場必須戴好安全帽”為例，單擊安全標識，屬性對話框中選擇該類型貼花，將該標識貼在施工現場出入口醒目的告知牌位置，并填寫相關參數信息，操作過程如圖6所示（交叉圖框線只有在選中的情況出現）.

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

基于BIM模型查看現場安全標識，標識不僅清晰直觀，也可通過明細表功能實現對安全標識的統計管理.單擊危險源信息匯總，選擇相應的類別，通過篩選建立施工現場安全標識一覽表，如圖8所示.

4 結論

基于Revit軟件安全管理模塊的二次開發，實現對施工現場安全標識、危險物品、大型機械等施工危險源的安全管理，內容直觀清晰，信息參數易于收集管理，為施工現場危險源的安全管理提供全新的技術手段和管理思路，同時也為BIM技術應用拓展新的廣闊空間.

參考文獻

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[12]馮妍. 基于BIM技術的建筑節能設計軟件系統研制[D].北京： 清華大學， 2010.

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

（學科編輯：黎 婭）