李子錚 魏瑋 張偉靜

摘要：在校園中，基礎(chǔ)設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)是校園管理的重要任務(wù)之一，如校園內(nèi)的給排水管道、采暖管道、電氣線路、網(wǎng)絡(luò)線路等管網(wǎng)的正常運(yùn)行和出現(xiàn)故障后的及時(shí)排除，成為校園管理層較為關(guān)注的課題。管道工程多為隱蔽工程，無法直觀檢查，BIM技術(shù)在校園管網(wǎng)中的普及應(yīng)用，不僅能夠讓校園管網(wǎng)以3D模擬形態(tài)直觀性觀察，而且能夠動(dòng)態(tài)監(jiān)控管網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)情況，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)中出現(xiàn)的故障以及故障部位，便于迅速對(duì)故障進(jìn)行維修、排除，從而保障校園設(shè)施的良好運(yùn)行，為在校師生提供穩(wěn)定、舒適的學(xué)習(xí)和生活環(huán)境。因此，本文對(duì)基于BIM技術(shù)的校園管網(wǎng)可視化管理進(jìn)行深入的探討和研究。

關(guān)鍵詞：BIM;校園管網(wǎng);可視化;管理

0引言

校園管網(wǎng)是校園內(nèi)的主要基礎(chǔ)設(shè)施，主要包括給水、排水、強(qiáng)電、弱電、通信、燃?xì)夂蜔崃艿赖葞状箢悺＝陙?，信息化和?shù)字化高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷進(jìn)步，數(shù)字化模擬技術(shù)的應(yīng)用越來越普遍。在傳統(tǒng)的校園管網(wǎng)管理過程中，往往是采用較為低效、逐項(xiàng)排除的操作模式來對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行檢修，這種傳統(tǒng)模式不僅耗費(fèi)大量的人工、時(shí)間，甚者會(huì)影響到學(xué)校的正常工作開展。而隨著諸多學(xué)校后期基建工程的建設(shè)，地下管網(wǎng)線路的規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，新舊管網(wǎng)交替鋪設(shè)，管網(wǎng)走向也越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的管理模式已經(jīng)難以適應(yīng)校園管網(wǎng)的快速發(fā)展，通過新型數(shù)字化方式對(duì)校園管網(wǎng)進(jìn)行高效管理已成為必然趨勢(shì)。本文以天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院的校園管網(wǎng)為例，研究基于BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)校園管網(wǎng)可視化管理的應(yīng)用。

1基于BIM技術(shù)的校園管網(wǎng)可視化管理的研究意義

1.1校園管網(wǎng)可視化管理的必要性

校園管網(wǎng)的隱蔽性在一定程度上制約了管網(wǎng)日常的檢查和維護(hù)，而僅僅在出現(xiàn)問題的時(shí)候才開始逐段檢修，其效率較低，效果也不理想。而校園管網(wǎng)的可視化管理能夠快速解決這些問題，可視化管理系統(tǒng)可以通過視覺、聽覺、觸覺作用，讓三維空間更真實(shí)，讓操作者更能融入到其中，產(chǎn)生“身臨其境”的效果[1]，從而能夠通過3D模型來直觀的判斷管網(wǎng)與上部建筑的對(duì)應(yīng)關(guān)系，快速確定管網(wǎng)位置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)校園管網(wǎng)快速、高效的管理。

1.2 BIM技術(shù)的先進(jìn)性和實(shí)用性

BIM（Building Information Modeling）是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，并通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息[2]。BIM技術(shù)不僅能夠準(zhǔn)確的建模來反映校園管網(wǎng)的真實(shí)情況，同時(shí)能夠保留模型構(gòu)件的各項(xiàng)參數(shù)信息，這樣既能實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)三維形態(tài)的可視化模擬，又能隨時(shí)通過操作系統(tǒng)來抓取模型的真實(shí)數(shù)據(jù)信息來直接利用。同時(shí)BIM技術(shù)還具有包含軟件種類較多，如Sketchup、Revit等多種常用軟件;且兼容性強(qiáng)，能夠和多種軟件結(jié)合，實(shí)現(xiàn)功能最大化，如BIM與GIS的結(jié)合，能夠快速將樓宇建筑與園區(qū)場(chǎng)地融合在一起，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)虛擬;可見BIM技術(shù)具有較強(qiáng)的先進(jìn)性和實(shí)用性。

2基于BIM技術(shù)的校園管網(wǎng)可視化管理的實(shí)施過程

2.1原始資料獲取和加工處理

基于BIM技術(shù)的校園管網(wǎng)可視化管理系統(tǒng)的建設(shè)，需要大量的原始基礎(chǔ)資料來支持和保障。首先查閱校園的竣工存檔圖紙，盡量同時(shí)收集電子版CAD圖紙，可通過城建檔案館和學(xué)校的檔案室進(jìn)行圖紙的收集整理，注意在圖紙收集過程中對(duì)原始圖紙和設(shè)計(jì)變更文件進(jìn)行比對(duì)，確保實(shí)際管網(wǎng)與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的一致性;其次，整理竣工后對(duì)管網(wǎng)的改造、維修記錄，必要時(shí)要到現(xiàn)場(chǎng)去實(shí)際核實(shí)，并繪制簡(jiǎn)圖，標(biāo)注必要數(shù)據(jù)，繪制完成后并入到設(shè)計(jì)圖紙中作為原始數(shù)據(jù)留存。另外，對(duì)于校園內(nèi)臨時(shí)改造、搭建的建筑物以及臨時(shí)增設(shè)、更改的管網(wǎng)線路等也要進(jìn)行測(cè)量、標(biāo)注，拍攝照片，并將測(cè)量記錄并入到原始資料中。

2.2校園場(chǎng)景模型建立

校園管網(wǎng)的模型建立主要分建筑物和管網(wǎng)兩大部分，根據(jù)BIM軟件的各自特點(diǎn)，建筑物部分采用SketchUp軟件進(jìn)行建模，管網(wǎng)部分采用Revit軟件進(jìn)行建模，最后合并成整體校園模型，優(yōu)化后導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫(kù)中。以校園建筑的CAD圖紙作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用SketchUp對(duì)其進(jìn)行初步建模，用SketchUp軟件的推、拉等工作指令對(duì)CAD圖紙中反映的數(shù)據(jù)信息建立起初步建筑模型，通過平、立剖面圖等方案設(shè)計(jì)圖紙對(duì)初步建筑模型進(jìn)行局部完善，使初步建筑模在細(xì)節(jié)上更加精準(zhǔn)。根據(jù) CAD 圖紙的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，如樓房的輪廓范圍線、街道定位線、假山的高、湖面和水的距離，以及橋梁的長(zhǎng)、寬、高，規(guī)定單位mm，實(shí)現(xiàn)幾何模型相匹配[3]。將安裝工程的CAD圖紙導(dǎo)入到Revit軟件中，結(jié)合系統(tǒng)圖，利用Revit軟件中的“系統(tǒng)”選項(xiàng)來按照通風(fēng)、管道、電氣等進(jìn)行管網(wǎng)的建模。如在給排水管道建模時(shí)，使用“管道”工具繪制管道，按照2D圖紙的參數(shù)繪制水平或垂直方向的管道，并調(diào)整好管道位置，在管道末端以及管道交叉部位注意管路系統(tǒng)自動(dòng)生成的彎頭是否與實(shí)際相符，管道繪制后要對(duì)管道的屬性進(jìn)行定義，如管道的類型、直徑、坡度等參數(shù)，做到建立的模型與實(shí)際相符。

2.3校園場(chǎng)景模型優(yōu)化

在校園場(chǎng)景模型建立完成后，需要對(duì)模型進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化來保證模型的整體性能。考慮到管理平臺(tái)的運(yùn)行需求和服務(wù)器承載量問題，單體模型在創(chuàng)建的過程中剔除了不必要的構(gòu)件和相關(guān)參數(shù)，比如過于細(xì)小的管線接頭等，盡可能輕量化建模[4]。此外，可根據(jù)智慧校園管理系統(tǒng)的功能，對(duì)建立模型的細(xì)節(jié)及參數(shù)有所側(cè)重，比如校園內(nèi)的景觀、建筑等主要是用于確定管網(wǎng)的相對(duì)位置，所以本著滿足基本需求的原則，對(duì)該部分模型可以進(jìn)行數(shù)據(jù)上的壓縮優(yōu)化，減小數(shù)據(jù)庫(kù)的體量，如圖書館模型的墻磚外觀，如果利用建模、賦材質(zhì)、渲染的建模流程會(huì)造成數(shù)據(jù)文件很冗雜，而利用一個(gè)簡(jiǎn)單的貼圖，貼出整個(gè)圖書館紋理外觀的效果，極為簡(jiǎn)便，既滿足了功能要求，又大大降低了文件大小，更便于模型的調(diào)閱。

2.4校園管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

校園管網(wǎng)模型在建模過程中，屬性定義中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確描述了管網(wǎng)構(gòu)件的編號(hào)、類型、接口形式、管材、壁厚等屬性數(shù)據(jù)，并定義了其位置坐標(biāo)，包含了起止點(diǎn)和相對(duì)標(biāo)高的信息。將模型導(dǎo)入，用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Server來管理整體的校園模型屬性數(shù)據(jù)，形成校園管網(wǎng)的整體數(shù)據(jù)庫(kù)，將數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入到智能校園管理系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)校園管網(wǎng)的可視化管理。

在智能校園管理系統(tǒng)中，通過增加算法，在空間分析上，能實(shí)現(xiàn)檢索實(shí)體之間的關(guān)系值，如“找出從管線源點(diǎn)出發(fā)到另一結(jié)點(diǎn)的最短路徑”或“找出控制故障地的所有閥門以及事故影響區(qū)域”。在構(gòu)件檢索上，通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，能實(shí)現(xiàn)通過構(gòu)件信息快速實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)管網(wǎng)的查找[5]。例如，如果我們需要查找某條管線，就通過管線當(dāng)中包含的管線段標(biāo)識(shí)符和管線結(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符找到需要的管線段和管線結(jié)點(diǎn)，得到這條管線的基本空間數(shù)據(jù)，并根據(jù)這條管線的屬性窗口能夠快速掌握這條管線的具體參數(shù)，方便該管線的快速檢修。

3基于BIM技術(shù)的校園管網(wǎng)可視化管理的效果反饋

3.1校園管網(wǎng)數(shù)字化、立體化、直觀化

通過基于BIM技術(shù)的校園管網(wǎng)的可視化管理系統(tǒng)的實(shí)施，學(xué)校管理人員可以隨時(shí)在電腦上以第一人稱視角的方式來查看學(xué)校和建筑物內(nèi)部的三維效果，實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部的多角度全景展示;并能直觀的查看校園管網(wǎng)的虛擬效果，隨時(shí)查看和掌握管網(wǎng)的相關(guān)參數(shù)和位置的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，使校園管網(wǎng)能夠更直觀、更立體、更準(zhǔn)確的以數(shù)字形式展現(xiàn)。

3.2校園管網(wǎng)檢修與維護(hù)高效化、便捷化

校園管網(wǎng)的可視化管理系統(tǒng)可以在電腦上查看管網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)情況，能夠在管網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障原因，并通過數(shù)據(jù)分析快速確定管網(wǎng)故障部位，從而使校園管網(wǎng)的檢修、維護(hù)更加快捷、高效，保證校園基礎(chǔ)設(shè)施的良好運(yùn)營(yíng)。

4結(jié)語(yǔ)：

隨著BIM技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，校園管網(wǎng)的可視化管理的應(yīng)用也越來越普遍。本文探討了基于BIM技術(shù)對(duì)校園管網(wǎng)建模、優(yōu)化、導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)、并入智能校園管理系統(tǒng)，初步建立了天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院校園管網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫(kù)和部分模型，不僅解決了校園管網(wǎng)管理過程中存在的一些弊端，也在一定程度上提升了智能校園的管理水平，減輕了我校基礎(chǔ)設(shè)施管理部門的負(fù)擔(dān)，為校園管網(wǎng)的可視化管理提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。對(duì)于存在的一些尚待完善的不成熟細(xì)節(jié)，在今后的工作中深入研究，逐步克服，促進(jìn)校園管網(wǎng)可視化的管理水平整體提高。

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