王 怡， 陳佇蝶， 羅舒琦， 先劍波， 孫曉丹， 閆 磊

(北京林業(yè)大學(xué)，北京100083)

0 引言

當(dāng)下，BIM技術(shù)的應(yīng)用主要集中在前期的設(shè)計(jì)和施工階段，建筑完工后往往被閑置，并不能實(shí)現(xiàn)建筑全生命周期階段的信息交換與資源共享，BIM技術(shù)難以充分發(fā)揮其潛在價(jià)值[1]。

基于BIM的3D建筑運(yùn)維可視化模型利用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)，研發(fā)有效的可視化、動(dòng)態(tài)化和明細(xì)化的運(yùn)維管理系統(tǒng)，讓建筑模型在運(yùn)維階段也被利用，實(shí)現(xiàn)建筑信息整體可視化，并且可以對建筑內(nèi)的設(shè)備資產(chǎn)進(jìn)行管理；進(jìn)行能耗監(jiān)管分析預(yù)測，使決策者做出相應(yīng)的能耗解決方案；同時(shí)解決公共建筑節(jié)能管理問題，對減少環(huán)境污染和能源保護(hù)具有實(shí)際意義[2]。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目以建筑物全專業(yè)BIM模型為基礎(chǔ)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并以第三方軟件Unity 3D作為平臺(tái)，對建筑運(yùn)維界面進(jìn)行優(yōu)化及改善，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)建筑模型的可視化管理和能耗分析等功能。主要由數(shù)據(jù)信息采集、數(shù)據(jù)傳輸及存儲(chǔ)、運(yùn)維系統(tǒng)功能開發(fā)及優(yōu)化三部分組成。技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 技術(shù)路線

2 室內(nèi)信息采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是基于TCP/IP傳輸協(xié)議。采集的信息主要包括建筑物不同區(qū)域的溫度/濕度、光照強(qiáng)度、煙霧濃度、灰塵濃度。設(shè)計(jì)系統(tǒng)整體構(gòu)架規(guī)劃了數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理和系統(tǒng)應(yīng)用等系統(tǒng)功能模塊的實(shí)現(xiàn)。最終能夠?qū)⒉杉降男畔⑸蟼髦罰C端，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，從而對建筑物內(nèi)部相關(guān)工作進(jìn)行調(diào)整。例如，當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，建議熄滅此處照明燈，以此節(jié)約能源[3]。

3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

住宅綜合管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫包含了住宅的各類信息，這些信息是由住宅BIM模型明細(xì)表導(dǎo)出或者由采集系統(tǒng)采集。最終選擇使用SQLite數(shù)據(jù)庫，它可以提供可視化的數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)界面，既能夠輕松建表，還支持多種不同數(shù)據(jù)類型。

在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建用戶表、采集器數(shù)據(jù)表以及建筑材質(zhì)信息表。用戶表包括用戶名、密碼和用戶類型字段，用于存儲(chǔ)用戶以及管理員賬號(hào)。采集器數(shù)據(jù)表包括溫度、濕度、煙霧濃度、PM2.5濃度、光照強(qiáng)度、能耗以及時(shí)間等字段，本數(shù)據(jù)庫包含三個(gè)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)表，分別對應(yīng)三個(gè)房間中三個(gè)采集器收集到的數(shù)據(jù)。建筑材質(zhì)信息表包括ID、名稱、樓層、位置、材料、面積、生產(chǎn)日期等數(shù)據(jù)，每條數(shù)據(jù)描述了建筑內(nèi)家具、墻體等建筑內(nèi)各個(gè)組件的各項(xiàng)信息。

4 樓房功能設(shè)計(jì)

4.1 功能設(shè)計(jì)

(1)實(shí)現(xiàn)漫游定位和信息查看

在模型中可通過漫游定位查看相關(guān)設(shè)施，一旦選中了某一具體設(shè)備，在界面上就會(huì)出現(xiàn)與該設(shè)備相關(guān)的設(shè)備信息供用戶查看，同時(shí)用戶也可以通過點(diǎn)擊關(guān)聯(lián)標(biāo)簽，查看各種與設(shè)備相關(guān)的文件及信息資料[4]。

(2)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控

管理系統(tǒng)可以進(jìn)行設(shè)備檢索、運(yùn)行和控制功能，通過點(diǎn)擊模型中的設(shè)備，管理人員可以隨時(shí)進(jìn)行建筑設(shè)備實(shí)時(shí)瀏覽。對于每個(gè)設(shè)備，可以查詢其歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)；還可以對設(shè)備進(jìn)行控制，如某一區(qū)域照明系統(tǒng)的打開、關(guān)閉等。

(3)能耗分析

通過建筑物的能耗情況對能耗進(jìn)行分析、通過柱狀圖、折線圖、餅狀圖展示出一段時(shí)間內(nèi)的能耗變化，為物業(yè)管理、決策人員提供能耗管理的依據(jù)。

(4)報(bào)警處理和應(yīng)急預(yù)案

當(dāng)房屋的溫度超過范圍、能耗出現(xiàn)超值或者一些設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)能夠及時(shí)檢測并報(bào)警，提示管理人員，從而快速訪問并準(zhǔn)確分析出設(shè)備位置、安全出口分布等數(shù)據(jù)，達(dá)到排查故障且?guī)椭F(xiàn)場決策的目的。

(5)遠(yuǎn)程登陸

本管理系統(tǒng)通過SQLite數(shù)據(jù)庫將采集信息進(jìn)行分析及反饋，用戶可以通過Web端或者APP隨時(shí)登陸查詢建筑的狀態(tài)以及相關(guān)數(shù)據(jù)。

4.2 UI設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的UI設(shè)計(jì)遵循簡潔統(tǒng)一、用戶友好的設(shè)計(jì)理念，采用以藍(lán)色和白色為主色調(diào)的扁平化設(shè)計(jì)風(fēng)格[5]。按鈕和透明樣式面板的位置布局得當(dāng)，兼顧數(shù)據(jù)信息的顯示與可視化模型的漫游。數(shù)據(jù)結(jié)果可視化顯示使用多種顏色對不同對象進(jìn)行區(qū)分，使數(shù)據(jù)展示更加直觀。功能菜單的邏輯與層次結(jié)構(gòu)清晰，便于用戶更快、更方便地完成所需功能。界面圖如圖2～3所示。

圖2 登錄界面UI

圖3 主界面UI

4.3 平臺(tái)的發(fā)布

基于BIM的3D建筑運(yùn)維可視化模型的系統(tǒng)功能在Unity3D里面開發(fā)完成后，可通過File→Build Settings將Unity3D工程導(dǎo)出發(fā)布到多個(gè)平臺(tái)，包括Windows項(xiàng)目、IOS項(xiàng)目和Android項(xiàng)目等，并針對不同的操作系統(tǒng)、分辨率等進(jìn)行優(yōu)化適配。最終，用戶可通過手機(jī)端和PC端的應(yīng)用，多平臺(tái)無縫切換使用該系統(tǒng)的全部功能。同時(shí)實(shí)現(xiàn)PC端和移動(dòng)端應(yīng)用，既可以兼顧PC端應(yīng)用穩(wěn)定、性能高、屏幕尺寸大的特點(diǎn)，又能兼顧以移動(dòng)端APP便攜輕便、易獲得的特點(diǎn)。