基于BIM的房屋安全監測信息的可視化研究

馬國棟 韓曉健

(南京工業大學土木工程學院，江蘇 南京 211816)

結構安全監測會產生不同類型的監測數據，這些數據可以直觀地顯示結構的安全狀態，為評判結構的受力、變形、結構的損傷程度以及預測結構壽命提供依據。同時，健康監測的結果也為結構的維修養護、加固改造提供指導[1]。目前監測數據以數值和曲線形式表達，空間位置不直觀。因此需要提高監測信息的可視化水平，使監測數據直觀易理解。將BIM技術與結構健康監測系統相結合是結構健康監測信息化發展的一個重要研究方向[2]。

BIM是建筑信息模型(Building Information Modeling)的簡稱，是一個通過建立三維模型，對整個項目進行設計、施工和運營以及維護的過程，通過工程項目數字化模型的建立及使用，提高工程的整體施工和運營管理水平，其中心思想是整個工程全生命周期信息的交互和共享[3]。

BIM提供了面向建筑全生命周期信息信息交換和共享的平臺，BIM可視化、協調性和模擬性等特點可以高效地進行模型信息和建筑信息的集成。

本文利用BIM的建模軟件Revit和管理軟件Navisworks，將監測信息集成到模型上，實現監測信息的可視化，從而使得對監測信息更直觀的理解，提高了監測信息可視化水平。

1 管理平臺的實現

房屋安全監測信息在BIM平臺下管理的實現，需要房屋模型和監測信息數據庫兩大模塊。首先要建立房屋三維模型，使用Revit建立房屋和傳感器模型，然后將其導出為nwc標準文件，再將其導入到Navisworks管理軟件中(見圖1)。

房屋模型建立后，利用Microsoft Access建立相對應的數據庫。數據庫建立的依據為房屋模型中傳感器的屬性，數據庫通過Navisworks進行開發管理。數據庫建立完畢后，傳感器數據存入數據庫，從而把數據庫中的監測信息轉化為房屋模型的信息，達到從房屋模型中點擊傳感器可直接查看監測信息的目的。

2 某房屋安全監測管理平臺的搭建

2.1 房屋安全監測信息的確定

由于人為或地基問題，結構年久失修，承載力下降，外部荷載力出現變化，容易導致房屋的傾斜和沉降。 在房屋鑒定標準中，傾斜指標是鑒定房屋安全等級的一個重要指標。結構的傾斜變形是導致樓房失穩倒塌的主要特征，一旦變形傾斜，內部應力會迅速變化，局部承重結構斷裂失效后會連帶其他部分迅速坍塌，需要重點監控。

2.2 房屋安全監測信息數據庫的建立

數據庫的建立需要考慮到房屋模型的具體情況，以確保數據庫中的監測信息能夠和房屋模型中的傳感器相對應。

房屋模型的傳感器具有唯一性，傳感器的屬性是保證信息相對應的基本條件。在房屋模型導入Navisworks軟件后，可通過點擊傳感器屬性的按鈕查看傳感器的屬性，選擇單個傳感器的唯一屬性。房屋模型是Revit直接導入Navisworks軟件中的模型,直接采用項目選項卡下的GUID值。GUID(全局唯一標識符)，通過唯一性的編號關聯到模型中的傳感器上(見圖2)。

根據房屋模型中存在的傳感器與實際工程中決定采用的傳感器進行對應，確定所需要監測指標，建立房屋安全監測信息數據庫[4](見圖3)。

數據庫包含了監測的信息：地點，X軸傾角，Y軸傾角，溫度信息(見圖4)。

2.3 監測信息數據庫與BIM模型鏈接

1)打開Navisworks軟件下的DataTools命令，然后再新建DataTools鏈接。2)根據數據源選擇ODBC驅動程序，然后再選擇Microsoft Access Driver驅動程序。3)配置ODBC驅動程序。4)指定要查詢數據庫中的表。5)輸入SQL語句。SQL語句的作用是把數據庫的傳感器信息與BIM模型的圖元一一對應，是實現BIM模型和數據庫鏈接的關鍵。6)選擇傳感器要顯示的屬性信息。

3 某房屋安全監測信息在BIM管理平臺使用效果

管理平臺主要在管養階段提供監測信息的可視化查詢，確定傳感器的位置，在房屋模型中直接點擊選擇傳感器，監測信息就會即時顯示、一目了然(見圖5，圖6)。

通過外置數據庫與房屋模型的鏈接，工作人員可通過管理平臺快速對傳感器進行信息查詢，信息會立刻顯示傳感器的監測信息，為房屋安全監測系統的運維提供有效的幫助。

4 結語

本文研究了BIM技術應用于結構安全監測信息的管理，通過分析結構安全狀態，確定了結構的監測指標。根據信息化的要求，將房屋安全監測系統中的房屋模型、傳感器的布置和監測數據進行可視化顯示；通過某房屋的監測信息，實現了房屋模型信息和監測信息的可視化，使得監測信息達到直觀易理解的效果。