郭邦軍

摘 要：基于云計(jì)算構(gòu)建BIM模型的核心思想是通過云計(jì)算將建筑工程項(xiàng)目全壽命期各階段所有信息集成到一個(gè)中央數(shù)據(jù)庫中來，本文正是基于這一核心思想從基于云計(jì)算構(gòu)建BIM模型的思路、原則、體系架構(gòu)、模塊構(gòu)成等方面論述基于云計(jì)算構(gòu)建BIM模型的整體規(guī)劃。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算 BIM 規(guī)則

中圖分類號(hào)：F407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）06（a）-0021-02

1 基于云計(jì)算構(gòu)建BIM模型的思路

基于云計(jì)算構(gòu)建BIM模型的核心思想是通過云計(jì)算將建筑工程項(xiàng)目全壽命期各階段所有信息集成到一個(gè)中央數(shù)據(jù)庫中來，解決以上問題的前提是首先解決以下幾個(gè)根本問題。

（1）構(gòu)建云計(jì)算管理平臺(tái)。構(gòu)建云計(jì)算管理平臺(tái)是基于云計(jì)算構(gòu)建BIM模型的第一步，也是最重要的的一步，這也是基于云計(jì)算構(gòu)建BIM模型區(qū)別于傳統(tǒng)BIM模型構(gòu)建的重要一點(diǎn)。

（2）構(gòu)建BIM信息模型的實(shí)質(zhì)是將各個(gè)維度的數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)IFC格式無縫集成到中央數(shù)據(jù)庫中，這個(gè)過程主要依靠IT技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。所以構(gòu)建BIM模型不僅要從理論角度尋求數(shù)據(jù)的集成本質(zhì)，更要有有效的建模工具。

（3）3D模型（BIM原型系統(tǒng)）的數(shù)據(jù)集成標(biāo)準(zhǔn)是什么？由于建筑工程項(xiàng)目各參與主體對同一信息的視角可能存在差異，且其所采用的軟件和數(shù)據(jù)格式可能各不相同，這樣導(dǎo)致的結(jié)果是各專業(yè)數(shù)據(jù)異構(gòu)廣泛存在，這也是構(gòu)建BIM信息模型一直面臨的技術(shù)難題。IFC標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)BIM信息模型各維度之間數(shù)據(jù)集成的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，對于各種不同的異構(gòu)數(shù)據(jù)，只要基于IFC標(biāo)準(zhǔn)就完全可以與已建立的三維BIM模型進(jìn)行集成。

（4）BIM模型各個(gè)維度的數(shù)據(jù)之間有如何進(jìn)行定性和定量關(guān)聯(lián)？建筑工程項(xiàng)目管理中各管理要素之間存在著各種復(fù)雜的聯(lián)系，比如成本和進(jìn)度之間就存在著相互制約的反比例關(guān)系，這些都要求BIM模型在具有自主學(xué)習(xí)功能時(shí)還能自主建立歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，這樣BIM模型可以基于此，通過云計(jì)算平臺(tái)測算出某個(gè)維度的變化對其它維度的影響，同時(shí)可以相應(yīng)的報(bào)告和圖表等方式反饋出來。

2 基于云計(jì)算構(gòu)建BIM模型的原則

構(gòu)建BIM模型的目的是為建筑工程項(xiàng)目各參與主體搭建一個(gè)共享的信息交流平臺(tái)，BIM信息模型平臺(tái)要覆蓋建筑全壽命期內(nèi)的幾乎所有信息，所以其承載信息量極大。所以為了有序化管理信息，在構(gòu)建BIM信息模型時(shí)應(yīng)遵循以下原則。

（1）規(guī)范性原則。基于IFC的數(shù)據(jù)格式要嚴(yán)格遵循邏輯規(guī)范的原則，且保證所有數(shù)據(jù)源只做單次記錄。

（2）并發(fā)性原則。BIM在實(shí)際應(yīng)用中可能會(huì)發(fā)生多個(gè)用戶同時(shí)訪問數(shù)據(jù)庫的情況，所以需要制定嚴(yán)格的機(jī)制使用戶能根據(jù)級(jí)別順序依次讀取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。

（3）相容性原則。就是保證各專業(yè)各應(yīng)用軟件所輸出的數(shù)據(jù)都能兼容且相互之間不起沖突。

（4）安全性原則。通過嚴(yán)格權(quán)限設(shè)定使用戶只能在權(quán)限范圍內(nèi)對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相應(yīng)的閱讀或修改操作，并且所有閱讀或修改情況均記錄在云計(jì)算平臺(tái)上。

（5）擴(kuò)展性原則。是指BIM模型數(shù)據(jù)庫在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到未來的拓展情況。

（6）數(shù)據(jù)自動(dòng)關(guān)聯(lián)原則。BIM模型中數(shù)據(jù)之間有千絲萬縷的聯(lián)系，所以基于云計(jì)算構(gòu)建BIM的重要特色就是使各關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的更新是基于云計(jì)算情況下的高度關(guān)聯(lián)自動(dòng)化。

3 基于云計(jì)算的BIM模型體系架構(gòu)

BIM信息模型系統(tǒng)最重要的特點(diǎn)就是它能夠集成多維度的數(shù)據(jù)到一個(gè)數(shù)據(jù)中心，這就要求系統(tǒng)能夠集成和適應(yīng)各種建筑工程應(yīng)用軟件，用以支持基于BIM模型對各種不同管理要素的有效管理。根據(jù)建筑工程項(xiàng)目本身參與主體眾多，且空間位置獨(dú)立分散的特點(diǎn)，所以BIM原型系統(tǒng)采用B/S（即瀏覽器/服務(wù)器）分布式系統(tǒng)。

3.1 B/S體系架構(gòu)

B/S分布式系統(tǒng)—— 即瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)。它是對C/S結(jié)構(gòu)的一種變化或者改進(jìn)的結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)下用戶工作界面是通過瀏覽器來實(shí)現(xiàn)，只有極少部分事務(wù)邏輯在前端服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，但是主要事務(wù)邏輯在Server端實(shí)現(xiàn)，這樣做的結(jié)果就大大簡化了客戶端電腦的載荷，也大量減輕了系統(tǒng)維護(hù)、升級(jí)的成本和工作量?；谀壳凹夹g(shù)局域網(wǎng)建立B/S結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，相對容易把握，且成本也較低廉，

是一次性到位的開發(fā)模式。B/S分布式系統(tǒng)可以能實(shí)現(xiàn)所有參與主體在權(quán)限范圍內(nèi)，隨時(shí)隨地訪問和操作BIM模型數(shù)據(jù)庫。如圖是B/S系統(tǒng)架構(gòu)圖（圖1）。

采用B/S架構(gòu)的BIM模型系統(tǒng)中有些功能模塊可以按照管理信息系統(tǒng)的模式開發(fā)，并且由云計(jì)算管理平臺(tái)自帶在原型系統(tǒng)中。這主要是由于市面上各種項(xiàng)目管理軟件已經(jīng)開發(fā)得非常成熟，我們已無必要自行開發(fā)此部分功能模塊。B/S架構(gòu)各層的功能如下。

建筑工程項(xiàng)目管理各管理要素的海量數(shù)據(jù)由最底層的數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)處理，同步觸發(fā)器是實(shí)現(xiàn)BIM模型系統(tǒng)的一個(gè)重要部件，其主要功能是實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成。中間層用于加載各種應(yīng)用程序，最頂層客戶端界面操作層，主要為用戶提供統(tǒng)一的界面服務(wù)，用戶通過B/S系統(tǒng)鑒定身份識(shí)后，能夠在權(quán)限范圍內(nèi)對相應(yīng)的管理模塊進(jìn)行閱讀和修改操作。針對不相同的應(yīng)用背景與應(yīng)用專業(yè)，只要其遵循共同的IFC標(biāo)準(zhǔn)，所有用戶錄入的數(shù)據(jù)都可以實(shí)現(xiàn)無縫集成。

3.2 BIM模型構(gòu)成模塊

BIM模型系統(tǒng)包括項(xiàng)目前期策劃管理模塊、設(shè)計(jì)管理模塊、招投標(biāo)管理模塊、進(jìn)度管理模塊、工程費(fèi)用管理模塊、質(zhì)量管理模塊、合同管理模塊、變更管理模塊、設(shè)備物資管理模塊、材料管理模塊等。各主要模塊功能如下。

（1）設(shè)計(jì)管理模塊。主要支持各專業(yè)間的實(shí)時(shí)協(xié)同設(shè)計(jì)，并安全可靠地保存和維護(hù)相關(guān)的設(shè)計(jì)成果，同時(shí)提供相應(yīng)的查詢功能。

（2）招投標(biāo)管理模塊。包括招標(biāo)公告的發(fā)布，資格預(yù)審和招標(biāo)文件的正式發(fā)布等，并且可以展示評標(biāo)流程等。基于云計(jì)算平臺(tái)本模塊可模擬相關(guān)的程序?qū)φ型稑?biāo)信息進(jìn)行維護(hù)。

（3）進(jìn)度管理模塊。主要包括各層次進(jìn)度計(jì)劃的制定和控制功能。

（4）費(fèi)用管理模塊。主要功能是完成項(xiàng)目實(shí)施期間的資金計(jì)劃制定及控制，以及中期進(jìn)度款支付管理等。

（5）其它各管理模塊也完全結(jié)合工程項(xiàng)目管理的實(shí)際情況來設(shè)計(jì)，以滿足用戶的不同功能需求。

4 基于云計(jì)算的 BIM模型數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

BIM系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要借助于基于云計(jì)算的專業(yè)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，將各種不同來源的異構(gòu)數(shù)據(jù)收集起來并轉(zhuǎn)換成基于IFC的標(biāo)準(zhǔn)格式存儲(chǔ)于BIM模型系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫中。

4.1 數(shù)據(jù)源分析

建筑工程的各種數(shù)據(jù)是構(gòu)建BIM模型的基礎(chǔ)，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生改變時(shí)要求模型必須做相應(yīng)更新。根據(jù)BIM信息模型的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，將其數(shù)據(jù)分成靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)兩類。靜態(tài)數(shù)據(jù)是沒有時(shí)間屬性的幾何數(shù)據(jù)，主要用于描述模型固有的形狀特性，也是BIM模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)是指具有時(shí)間屬性的那部分管理數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會(huì)隨著時(shí)間的發(fā)展和項(xiàng)目的不斷推進(jìn)而動(dòng)態(tài)產(chǎn)生變化。

4.2 數(shù)據(jù)庫表設(shè)計(jì)

由上述分析可知BIM模型的數(shù)據(jù)分為靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，在BIM數(shù)據(jù)庫中這些數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)于靜態(tài)表與動(dòng)態(tài)表之中，靜態(tài)表中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不會(huì)隨工程的進(jìn)展而發(fā)生任何變化，而動(dòng)態(tài)表中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)會(huì)隨工程的進(jìn)展而發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，例如進(jìn)度數(shù)據(jù)和成本費(fèi)用數(shù)據(jù)等。采用這種動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)與靜態(tài)數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)的技術(shù)主要是便于數(shù)據(jù)的維護(hù)和管理。在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部使用統(tǒng)一編碼來分類存儲(chǔ)靜態(tài)數(shù)據(jù)，在減小數(shù)據(jù)冗余的基礎(chǔ)之上還有利于靜態(tài)數(shù)據(jù)的多次檢索。而動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)就是多次動(dòng)態(tài)加載。根據(jù)靜態(tài)數(shù)據(jù)及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)這種相異特征將兩種特性的數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)，不僅在加載時(shí)減少內(nèi)存資源，同時(shí)也有利于數(shù)據(jù)的管理。

4.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)原則

由于數(shù)據(jù)量極其龐大，且數(shù)據(jù)之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，BIM模型系統(tǒng)在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫時(shí)應(yīng)遵循以下原則。

（1）規(guī)范性原則?；贗FC的數(shù)據(jù)格式要嚴(yán)格遵循邏輯規(guī)范的原則，且保證所有數(shù)據(jù)源只做單次記錄。

（2）并發(fā)性原則。BIM在實(shí)際應(yīng)用中可能會(huì)發(fā)生多個(gè)用戶同時(shí)訪問數(shù)據(jù)庫的情況，所以需要制定嚴(yán)格的機(jī)制使用戶能根據(jù)級(jí)別順序依次讀取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。

（3）相容性原則。就是保證各專業(yè)各應(yīng)用軟件所輸出的數(shù)據(jù)都能兼容且相互之間不起沖突。

（4）安全性原則。通過嚴(yán)格權(quán)限設(shè)定使用戶只能在權(quán)限范圍內(nèi)對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相應(yīng)的閱讀或修改操作，并且所有閱讀或修改情況均記錄在云計(jì)算平臺(tái)上。

（5）擴(kuò)展性原則。是指BIM模型數(shù)據(jù)庫在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到未來的拓展情況。

4.4 數(shù)據(jù)庫的選擇

在構(gòu)建BIM模型使，由于其涉及主體和專業(yè)眾多，所有信息種類及其繁雜，而且數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)又非常異化。在實(shí)際操作中往往采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)管理技術(shù)，在數(shù)據(jù)基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上引用面向?qū)ο蟮乃枷?，在基于模型對象的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)各種靜態(tài)幾何數(shù)據(jù)與動(dòng)態(tài)管理數(shù)據(jù)的集成，主要原因如下。

（1）由于BIM模型是面向?qū)ο蠼⑵饋淼?，每個(gè)對象的所有屬性特征都封裝在其內(nèi)部，而且往往對象的數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于對象屬性的數(shù)量，因此通過基于對象的方式來管理數(shù)據(jù)的方法要簡單許多。

（2）引入了面向?qū)ο笏枷氲臄?shù)據(jù)庫管理模式，所有基于IFC格式的數(shù)據(jù)可以直接存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中，而不需要像傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫那樣把數(shù)據(jù)進(jìn)行多重格式轉(zhuǎn)換。

（3）面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫能夠支持多重的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的異化數(shù)據(jù)模型。

（4）面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)本身具有強(qiáng)大的可擴(kuò)展性和可兼容性。

5 結(jié)語

基于云計(jì)算構(gòu)建BIM模型的整體規(guī)劃是一個(gè)繁雜的過程，但只要我們以建筑工程全壽命周期為橫軸，以建筑工程全壽命周期各節(jié)點(diǎn)信息為縱軸，以云計(jì)算集成為手段，按照本文所述的規(guī)劃路線圖，就一定能多快好省地構(gòu)建BIM模型。

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