基于BIM 的可視化索道運維系統研究

劉純麗

（池州學院<文學與傳媒學院>，安徽 池州 247000）

0 引言

索道作為九華山風景區立體交通系統的重要成員，提升索道實時監測系統性能，能夠促進景區智慧旅游的進一步發展。傳統的機械檢測和監測方法人力和物力成本大且具有滯后性，因此需要一種更加安全高效的監測方式。 伴隨著景區無線WIFI 全覆蓋以及5G 技術的發展， 在前期研究中提出并設計了基于無線傳感器的索道實時監測系統，在實驗中實現了部分功能。當前開展進一步完善可視化索道運維系統的研究和應用，提出合適的方案，實現景區索道三維可視化管理， 能更好地滿足索道運維人員的使用需求，對景區建設發展非常有意義。

1 相關理論

1.1 可視化

可視化設計是視覺傳達設計的一種，以視覺化的邏輯語言對信息進行剖析視覺傳達方式。[1]可視化設計以數據挖掘和信息處理技術為核心，以數據可視化為基礎，集合視覺設計、多媒體技術等多個方面知識，將抽象信息以更加直觀的方式表達出來，使原本枯燥的數據信息通過簡單化的圖表顯示出來。伴隨著多媒體技術、網絡技術的發展以及硬件技術的成熟，可視化技術的應用更加普遍。可視化技術通過數據挖掘技術對大數據進行處理獲取有效信息，再通過相關計算機軟件進行加工處理，最后通過直觀易懂的信息圖表展示出來，實現信息的快速有效傳播。

可視化設計涉及兩個方面：第一，交互設計。交互設計實現了用戶與信息平臺的交流，用戶通過邏輯界面來獲取信息，信息平臺通過交互界面來展示信息并獲取操作指令， 交互界面多通過二維或三維圖形實現。 第二，視覺設計。 視覺設計包括排版布局、色彩選擇、文字、數據及圖形五個方面。 通過合理的排版布局、合適的色彩，通過優化規范的圖形載體將數據信息和文字呈現給用戶，兼具美感與易用性。

1.2 BIM

BIM（Building Information Model）技術具有集成化、可視化案例的特征，符合全生命周期管理的要求，能夠整合信息模型與運維管理系統[2]。 BIM 早期應用于建筑施工中，實現施工參與方（設計、施工、運行）對于建筑設施從設計到施工完成并拆除整個生命周期的信息共享，其中包括設計（物理、幾何）信息、造價信息、工程制造與裝配信息，能夠支持參與方的調用、修改和存儲。 在運維管理系統中BIM 技術通過3D 數字化技術提供三維模型，能夠直觀形象地展示機電設備系統的邏輯關系和布局，并將其相關的所有工程信息電子化和集成化[3]。 應用BIM 技術對運維管理系統的能源、環境監測、空間管理的信息需求是多樣的[4]。 從早期的建筑設計到施工階段，到目前在建筑運維中基于BIM 模型可視化系統應用越來越廣泛。

BIM 技術給我們展現了一個全新的運維管理思路，通過數字仿真展示建筑和索道設備信息，給運維人員提供一個共享的集成信息三維可視化模型，為索道設備的運維管理和決策人員提供準備及時的完整信息，從而降低運維成本，提高運維效率和管理水平，保證設備平穩安全運行，給運維工作提供保障。

2 基于B IM 的可視化索道運維系統

2.1 BIM 在索道運維管理中的適用性

BIM 技術在建筑設計、施工到運維的整個生命周期中發揮著巨大威力，上海中心大廈、國家體育場（鳥巢）等著名的標志性建筑中BIM 技術的應用，無一不向我們展示了BIM 技術強大的生命力[5]。 BIM 的可視化三維模型數據庫實現了各參與方間的信息傳遞和集成共享，大大提升了建筑設計、施工、運維中實時狀態的展示效果，同時模型中各構件相關聯的參數化建模思想提高了建模的效率。BIM 技術在運維階段的應用主要有以下幾個方面[6]：第一，3D 可視化模型對于空間建筑和設施空間管理更有效率；第二，模型中保存設備信息能夠實時獲取精準定位故障位置提高維修效率；第三，發生意外事故時通過監測系統精準定位并找到最優路線快速有效疏散撤離。

BIM 技術的特點，可以實現索道運維信息創建和管理，使運維人員全面掌握設備狀態信息，實現高效便捷的運維管理。其優勢表現在以下幾個方面：第一，信息集成共享。運維人員創建模型并實時更新運維信息，交互的、動態的、可靠完整的模型數據庫，便于運維中的各參與方的共享。第二，信息關聯更新。變更傳播引擎能夠實現模型中同一設備的信息修改都能自動同步更新到所有關聯構件中，并通過可視化視圖顯示。 第三，可視化操作平臺實現索道設備運維的快速定位，信息查詢的準確性增加，便于維修保養，運維管理水平得到提高。

2.2 基于BIM 的可視化索道運維建模

索道在安裝調試投入使用后會涉及鋼絲繩等部件實時運行數據的不斷更新， 本文引入BIM 技術，利用其可視化、信息集成共享平臺、實時更新模型數據庫等優勢，構建可視化索道運維管理系統。 系統包括兩部分：一是可視化BIM 模型，提供索道運維的可視化操作平臺。 首先利用參數化建模搭建BIM 模型，將索道設備的維護信息、巡檢信息等日常運維數據添加到構建屬性中。 然后基于BIM 模型構建可視化平臺，其直觀形象的虛擬三維空間可視化操作平臺能夠對設備進行快速定位和查看， 便于設備日常維修保養。二是索道設備運維數據庫，對索道設備信息進行存儲和管理，為索道運維管理提供信息數據支撐。 在BIM模型初始數據庫基礎上， 添加設備的日常維護保養、維修、備件等信息，并將信息進行整合統一到數據庫中，為工作人員進行更加精細化的全方位管理提供信息支撐。

BIM 可視化索道運維系統功能強大，明確索道管理的主要管理內容以及用戶的工作內容非常重要。接下來進行具體介紹：1）管理內容。 索道運維管理內容主要分為六個模塊：設備基本信息、設備巡檢信息、設備保養信息、設備維修信息、設備成本信息、可視化管理。 2）本文中索道運維管理涉及6 個方面的用戶，接下來對各方面用戶在索道日常管理的具體工作予以簡述。 （1）耗材采購人員：負責耗材的采購。 采購人員采購完后登錄管理系統， 錄入并提交耗材的采購信息。（2）巡檢人員：根據管理員制訂的巡檢計劃定期對設備運行狀態和使用情況進行檢查并錄入系統。 （3）保養人員：根據管理員制訂的維護保養計劃，對設備進行保養并將保養詳情錄入系統。（4）維修人員：根據管理員下發的派工單進行設備維修，通過系統快速定位，并查看狀態信息，將維修數據錄入系統。 （5）運行人員：負責索道日常運行，并將索道使用情況錄入系統。 （6）系統管理員：能夠查看系統中所有數據，管理系統其他用戶，制訂相應的巡檢、保養、維修、運行計劃，并將任務下發到其他用戶。

2.3 基于BIM 的可視化索道運維設計

基于BIM 的可視化索道運維設計必須遵循以下具體原則：（1）安全性。 系統運行中的數據采集、傳輸和報警等操作，保證索道纜車使用者的安全是基本要求。 （2）易用性。 在開發過程中既要功能完善，又要界面友好且操作簡便。（3）可擴展性。系統應提供預留接口以便將來業務規模增大時進行擴展。

基于BIM 可視化索道運維系統初步規劃功能如下：（1）對設備基本信息、保養信息、維修信息、運行信息等進行綜合管理；（2）通過3D 可視化操作實時查看索道纜車設備；（3）及時更新設備的運行、保養、維修等狀態信息；（4） 在日常保養與維修中充分利用系統的可視化功能；（5）制訂保養計劃，定期巡檢以確保設備正常運行；（6）對索道相應設備信息進行分類，方便查找與統計。

基于BIM 可視化索道運維系統堅持用戶需求導向的設計原則。系統的開發不是設計師或程序員的自我表達，而是為了滿足用戶的需求，以用戶為中心進行設計。 用戶認為哪些操作應該以怎樣的步驟實現，哪些按鈕應該在哪個位置，哪些數據應該以什么樣的形式呈現，通過對用戶需求進行分析，構建可以讓用戶易用的系統。 總體自下而上可以分為3 個層次，分別是：（1）數據采集層：對BIM 模型中的數據進行整合壓縮、分類加載，然后引入到移動手持設備上，索道運行、保養及維修人員將日常工作記錄在手持設備的BIM 可視化模型中，最后記錄的信息自動發送到BIM運維系統后臺中進行歸類處理和保存。 （2） 數據庫層：包括基礎建設的數據以及后期運維數據，完成對數據的處理與存儲。（3）平臺應用層：實現更加精細化更直觀的運營和維護智能系統，做到綜合監測并有效管理。

3 結語

本文引入BIM 模型對索道纜車運行狀態及設備狀況進行監測， 將傳統的數據進行三維可視化展示，相較于傳統機械監測方式成本更低、監測更全面。 系統通過對人力及資源的精細化管理，能大大提高工作效率，平臺打通孤立的智能系統形成了日常維護工作的流程化閉環管理，為今后BIM 技術在索道運維系統中的應用提出了一條技術路線。運維過程可視化設計是一個不斷發展的過程，隨著智慧景區建設的進一步推進，研究也會進一步深入發展。