BIM參數信息在管網運維平臺上的應用研究

安娟　王旭朝

摘要：基于校園中水回用工程，通過BIM技術構建中水回用系統BIM三維信息模型，對BIM模型的參數信息進行存儲和集成，并將參數信息應用到設計開發的B/S架構綜合運維信息平臺上，為運維期系統管理的在線數據信息采集及信息交換、共享和集成奠定基礎，BIM參數信息具有較高的實用價值和應用前景。

關鍵詞：BIM技術;參數信息;運維信息平臺

中圖分類號：TU17?????????文獻標識碼：A

收稿時間：2020-05-06

作者簡介：安娟（1991-），女，碩士研究生，研究方向：智慧水務。

1 BIM技術

通過BIM技術構建的三維模型同時會產生大量的非幾何信息，這些信息需要統一的標準來進行傳遞及交換[1]。在深刻的了解了BIM概念以及國家現行的BIM標準，才能在更好的應用于實際案例中。以下從國家標準和國際標準兩個角度分別介紹BIM概念。

1.1 國家標準的BIM概念

我國《建筑信息模型應用統一標準BT/51212-2016》將BIM作如下定義：“在建設工程及設施生命期內，對其物理和功能性進行數字化表達，并依此設計、施工、運營的過程和結果的總稱，簡稱模型”[2]。國家標準對BIM的概念有高度的總結性和概括性;BIM技術在我國的發展歷史還不算太久，目前我國的BIM是以先實踐后總結這樣的方式進行推進，在對BIM概念正確理解和精準把握的基礎上研究，對我們的學習有事半功倍的效果。基于國家標準的BIM概念基礎之上結合國際標準的BIM概念進行分析，我們可以得到一個可以追本溯源的BIM。

1.2 國際標準的BIM概念

國際BIM聯盟（Building SMART International）對BIM定義的三種解釋：（1）Building Information Model;（2）Building Information Modeling;（3）Building Information Management。從國際標準的角度，對BIM的每個字母進行拆解，分析每個字母具體的代表意思。首先，美國BIM標準對BIM服務范圍的定義：BIM中的“B”包含下列三種層含義：第一層代表建筑物;第二層代表構筑物;第三層代表基礎設施。其次，BIM的“I”代表建筑信息模型。最后，BIM的“M”包含下列三種解釋：①Model代表含有建筑信息模型;②Modeling代表模型化。③Management代表建筑信息化管理。

2 BIM系統基礎數據庫

BIM三維信息模型是實體工程項目數字化的表達。通過設置構件的屬性信息，在三維空間下進行組合，形成一個可視化的數據庫BIM模型。

2.1 系統基礎數據庫

BIM三維信息模型是分析應用的基礎，根據項目概況構建模型，例如本課題研究的校園中水回用工程，首先根據研究概況并結合搜集到的項目各個參與方相關的數據信息構建校園中水回用系統模型，中水回用系統的BIM模型包含中水回用的管網、管件、管井及中水處理泵站[3]，這些信息可以使得模型在三維可視化的狀態下運行。檢查各專業及各管線之間的碰撞、錯誤、不合理、達不到設計要求等問題，然后將問題進行匯總、在模型中統一修改，得到更完善BIM模型三維信息模型。中水回用系統在構建的BIM三維信息模型中包括了實體特征的模型信息還可以將這些些設備、儀器詳細的參數信息在BIM模型中進行載入，例如中水泵站儀表、設備信息以及各個采集點的壓力計和流量計的私有參數信息載入。在系統基礎數據庫中，包括中水回用系統的管網、管件、管井、中水泵及所有設備的參數信息。

2.2 BIM模型信息平臺

BIM信息模型被高效利用的一個關鍵因素在于基于BIM模型信息平臺，信息可以共享、轉換和傳遞，各個專業的信息可以在同一個模型中集成，工作人員基于同一模型協同工作，提取有效的數據信息，從而保障了實際工作中可以同步獲取信息。

BIM技術下的模型信息平臺分為三個層面：第一層為數據層，第二層為圖形層，第三層為專業層。數據層即BIM數據庫，能夠存儲大量的數據信息，在此基礎上進行共享、轉換和傳遞，在構建BIM三維信息模型時，根據相關規范一定要標準建模。圖形層是在數據層的基礎之上表現出來的圖形，在專業的工作中大多情況是通過圖形的形式來反映實體工程。專業層是根據前兩層的數據層和圖形層為基礎，根據專業需要進行提取有效信息。BIM模型信息平臺可以實現數據層、圖形層和專業層的相互轉換，從而保障信息的順利存儲和獲取。

3 BIM在線檢測數據庫

3.1在線監測數據庫

在運維管理階段，傳統的管理模式是二維管理，在運維階段引入BIM技術，可實現三維動態的實時管理。在線監測數據庫包括監控中心、設備管理和數據下載三部分的內容。監控中心可以將中水回用系統的檢測流量點和檢測壓力點進行實時監測，并將監測到的數據統一收集管理和趨勢分析，其中收集到的數據包括測壓力和測流量的連接狀態、設備的屬性信息及收集到的數據的變化曲線。根據校園中水回用系統實際的運行情況進行分析并且可以進行手動的增刪改等操作。設備管理是在設備連接成功后，通過修改采集到的數據信息檢查設備相關的運行情況。數據下載是通過中水回用系統的運維數據庫的數據下載中心，對采集到的信息隨時可以在客戶端進行下載，通過將采集到的數據信息與實際的運行轉態進行對比分析，有利于運行期間合理的控制最不點，并對運行方案的優化提供參考價值。

3.2 運維數據傳輸分析

在運維管理階段，傳統的中水回用運維系統是二維的檢測系統，結合現階段的BIM 技術，中水回用系統的BIM模型可進行三維可視化的瀏覽，彌補了傳統的二維檢測的不足。將竣工驗收的中水回用系統的BIM模型鏈接到已有的運維管理平臺，能夠精準的定位設備的位置，并實時查看設備運行參數及中水供水的運行狀況。

運維階段數據的傳輸包含感知層、網絡層和應用層，首先在感知層進行NB-IOT數據采集設備安裝，主要包括流量計、壓力計和無線通信模塊。然后通過網絡層的支撐平臺、運營商無線網絡及互聯網等傳輸工具，將采集到的數據傳送到中水回用系統數據管理平臺，數據保存并以圖表的形式顯示。根據采集到的數據進行分析，為優化能耗、最大程度地提供中水供給量提供技術支撐。

3.3 B/S架構下的BIM應用分析

B/S架構平臺為BIM參數信息化、模型三維可視化以及在線數據的采集奠定了基礎，基于WebGL的上層框架可以快速、高效地實現圖形三維瀏覽，Three.js是WebGL目前較為成熟的框架之一，在B/S架構下Three.js在WebGL平臺有很強大的三維顯示技術。中水回用系統BIM三維信息模型的系統基礎數據庫信息包括構件的幾何、材質、參數信息和空間相對位置關系。這些基礎數據庫信息在數據接口中均可以進行相關的定義，在Web客戶端讀取之后，會被載入到Three.js新生成的三維對象中。然后可以將中水回用的管網、管件、壓力表、流量表及水泵等構件的三維對象的在線檢信息添加進入場景，等待其被渲染器渲染[4]。

Three.js可以將WebGL的細節更加抽象化，為BIM應用添加了交互功能。然后，通過編譯的ASP.NET Web應用程序在后端將原始模型的幾何、材質、參數信息和空間相對位置關系信息提取出來。將BIM模型信息轉換后上傳到云端，形成一種輕量化的文件格式，再通過HTML5與JavaScript在Web前端的編譯將中水供水系統輕量化的文件格式的信息屬性在Web端進行交互式瀏覽，這個將B/S架構下的BIM模型進行處理并展示在Web客戶端的過程為BIM模型輕量化[4]。

4 總結

本文從國家標準和國際標準兩個角度分別介紹了BIM技術的基本概念以及國內BIM相關的規范標準的發布情況。根據本課題研究的內容，構建BIM三維信息模式，其BIM系統基礎數據庫的構建和信息數據庫通過數據層、圖形層和專業層進行儲存、集成和傳輸。在運維階段，基于B/S架構的平臺進行在線數據的交換、共享和集成，在線數據庫則是通過感知層、網絡層和應用層進行數據傳輸。B/S架構平臺為BIM參數信息化、模型三維可視化以及在線數據的采集奠定了基礎。

參考文獻：

[1]Chiabrando?F ， Donato V ， Turco M L ， et al. Cultural Heritage Documentation， Analysis and Management Using Building Information Modelling： State of the Art and Perspectives[M].Mechatronics for Cultural Heritage and Civil Engineering，2018.

[2]羅素娟.基于BIM的項目管理精益建造模式研究[J].建筑施工，2017（7）：1122-1123.

[3]Dan K，Piratla?K，Matthews C J.Towards Sustainable Water Supply： Schematic Development of Big Data Collection Using Internet of Things （IoT） [J].Procedia?Engineering，2015（118）：489-497.

[4]毛旭陽.基于BIM和物聯網技術的供水管網智慧運維研究[D].河北建筑工程學院，2019.

Abstract： Based on the campus reclaimed water reuse project， a three-dimensional BIM information model of reclaimed water reuse system is built by BIM Technology， which stores and integrates the parameter information of BIM model， and applies the parameter information to the B / S architecture integrated operation and maintenance information platform designed and developed， which lays the foundation for online data collection， information exchange， sharing and integration of system management in operation and maintenance period It has high practical value and application prospect.

Key words： BIM Technology;Parameter information;Operation and maintenance information platform