BIM可視化管理系統的軟件設計

韋雪文，姜嵐

摘要：為加快BIM技術的應用及推廣，中冶華天工程技術有限公司結合工作實際，利用WebGL2.0技術將BIM輕量化模型在網頁端進行可視化展示。同時以spring boot為開發環境實現BIM可視化管理服務，并利用RESTful API實現BIM可視化管理系統與其他信息化管理系統的快速融合。

關鍵詞：BIM可視化;WebGL2.0;spring boot;RESTful API

中圖分類號：TP319? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）20-0078-03

1 背景

BIM即建筑信息模型，它是利用信息技術對工程項目建設的各項數據建立建筑模型，仿真模擬建筑物的真實信息，并進行全方位的展示。它具有可模擬性、可視化、可出圖性、可優化性和協調性等特點[1]。BIM技術的出現給建筑行業的信息化落地帶來了指引方向。但目前BIM的應用需要依賴專業的BIM應用軟件，這些軟件的操作往往比較復雜，同時軟件自身比較厚重，對硬件配置也有較高的要求，比如需要較大的內存空間、獨立顯卡、高CPU等。從而導致BIM技術的推廣大大受限。

隨著互聯網的發展，越來越多的BIM用戶希望采用瀏覽器在電腦、手機、PAD等多屏幕方便地瀏覽三維模型。另一方面伴隨著中冶華天工程技術有限公司大力推廣BIM技術的應用，以及主營業務朝著智能化、綠色化發展，急需將BIM技術互聯網化。

針對以上需求，本文借助Spring Boot[2]開源框架及輕量化引擎開發一個BIM可視化管理系統，實現與中冶華天農村污水管理系統、中冶華天智慧水務運維管理系統、智慧水環境運維管理系統、智慧康養運維管理系統、項目管理控制系統等核心系統的數據集成和業務操作等主要工作。

2 系統整體架構設計

本系統采用B/S架構[3]，總體邏輯架構共分為三層，分別為客戶端（網頁瀏覽器，不需安裝插件）、應用服務端（服務層）和數據服務端（數據層）。系統架構如圖1所示。

客戶端：即BIM可視化管理系統的數據和功能展現層，此層通過瀏覽器直接顯示，目前支持firefox和chrome瀏覽器。其中BIM模型展示是通過WebGL2.0技術實現。

應用服務端：即BIM可視化管理系統的業務控制層，是整個平臺的核心單元。此控制層包含兩個服務器，分別為web服務器和輕量化引擎服務器。其中web服務器用于處理此平臺的業務請求，輕量化引擎服務器主要處理對BIM模型的輕量化操作請求。

數據服務端：即BIM可視化管理系統的數據層，是整個系統的基礎。該層通過數據庫來管理BIM輕量化平臺中的所有數據，包括BIM模型數據和業務數據，為系統提供數據保障。在具體設計中，本系統采用了MySQL[4]關系型數據庫來存儲和管理各種BIM相關數據。

本系統操作系統采用Windows 10， 開發平臺采用IntelliJ IDEA 2018，數據庫選用MySQL7，業務開發采用Spring Boot框架。輕量化引擎通過廠商產品對比，選取了秉匠信息科技公司的黑洞引擎，此引擎完全從底層自主研發，知識產權100%自有，不受制于任何國內外第三方已有引擎或者圖形軟件庫，后臺數據不需要任何第三方云平臺作為存儲容器。由此保證國內客戶使用中的授權可靠性、獨立性與數據安全。

3 系統功能設計

根據當前中冶華天智慧水務運維管理系統、智慧水環境運維管理系統、智慧康養運維管理系統和項目管理控制系統對BIM可視化管理系統的具體訴求，該文進行了總結和歸納，完成BIM可視化管理系統的詳細功能設計。系統共分成5大功能模塊，分別為：BIM模型可視化、數據管理、文檔管理和關聯管理和與其他系統集成，其整體功能結構圖如圖2所示。

3.1 BIM模型可視化

該模塊主要包含BIM模型可視化展示和可視化操作。BIM模型可視化展示即在瀏覽器中展示整個BIM模型?？梢暬僮骷粗С衷跒g覽器中對BIM模型進行常規的操作，具體如下：

1）視圖操作

模型旋轉、平移、縮放、復位、一鍵還原、自適應、視圖控制器、第一視角漫游等。

2）構件基本操作

透明、隱藏、隔離、剖切、盒選（多選）、分解（爆炸效果）、線框模式、變色等。

3）構件高級操作

構件屬性查看、模型樹展示（可按空間、系統、類型不同維度）、搜索、測量、標簽、批注、氣泡、快照等。

3.2 數據管理

該模塊是整個管理系統的基礎模塊。這里的數據包括了BIM模型數據以及基于模型的業務數據。其中BIM模型數據包含幾何信息、構建列表及屬性信息，基于模型的業務數據則是跟其他系統做集成時保存的與模型相關的業務數據，支持對對象、關系數據的通用操作功能，如新增、刪除、修改和查詢。

系統默認采用MySQL數據庫存儲相關數據，其中BIM模型數據是通過構件的唯一GUID與構建的相關屬性信息關聯?；谀Ｐ偷臉I務數據也是通過GUID關聯，數據庫關系設計圖如圖3所示。

3.3 文檔管理

該模塊是此系統的通用模塊。常用的功能有文件列表展示、工程文檔在線瀏覽、文件操作、文檔版本管理等。

文件列表是指文件以目錄樹+文件列表的形式陳列。列表中顯示了文件的類型、文件名、標簽、版本、容量、上傳人最新修改時間。可對文件名稱進行搜索，以時間、名稱對文件進行排序。

工程文檔在線瀏覽主要實現對常用文件格式如Excel、PPT、Word、PDF、TXT、rtf、csv格式文件的在線瀏覽。xml格式本質是簡文本，可直接在瀏覽器中打開。圖片文件可使用瀏覽器自帶的功能直接瀏覽，位圖格式除外。