基于BIM的房屋安全监测信息的可视化研究

马国栋 韩晓健

(南京工业大学土木工程学院，江苏 南京 211816)

结构安全监测会产生不同类型的监测数据，这些数据可以直观地显示结构的安全状态，为评判结构的受力、变形、结构的损伤程度以及预测结构寿命提供依据。同时，健康监测的结果也为结构的维修养护、加固改造提供指导[1]。目前监测数据以数值和曲线形式表达，空间位置不直观。因此需要提高监测信息的可视化水平，使监测数据直观易理解。将BIM技术与结构健康监测系统相结合是结构健康监测信息化发展的一个重要研究方向[2]。

BIM是建筑信息模型(Building Information Modeling)的简称，是一个通过建立三维模型，对整个项目进行设计、施工和运营以及维护的过程，通过工程项目数字化模型的建立及使用，提高工程的整体施工和运营管理水平，其中心思想是整个工程全生命周期信息的交互和共享[3]。

BIM提供了面向建筑全生命周期信息信息交换和共享的平台，BIM可视化、协调性和模拟性等特点可以高效地进行模型信息和建筑信息的集成。

本文利用BIM的建模软件Revit和管理软件Navisworks，将监测信息集成到模型上，实现监测信息的可视化，从而使得对监测信息更直观的理解，提高了监测信息可视化水平。

1 管理平台的实现

房屋安全监测信息在BIM平台下管理的实现，需要房屋模型和监测信息数据库两大模块。首先要建立房屋三维模型，使用Revit建立房屋和传感器模型，然后将其导出为nwc标准文件，再将其导入到Navisworks管理软件中(见图1)。

房屋模型建立后，利用Microsoft Access建立相对应的数据库。数据库建立的依据为房屋模型中传感器的属性，数据库通过Navisworks进行开发管理。数据库建立完毕后，传感器数据存入数据库，从而把数据库中的监测信息转化为房屋模型的信息，达到从房屋模型中点击传感器可直接查看监测信息的目的。

2 某房屋安全监测管理平台的搭建

2.1 房屋安全监测信息的确定

由于人为或地基问题，结构年久失修，承载力下降，外部荷载力出现变化，容易导致房屋的倾斜和沉降。 在房屋鉴定标准中，倾斜指标是鉴定房屋安全等级的一个重要指标。结构的倾斜变形是导致楼房失稳倒塌的主要特征，一旦变形倾斜，内部应力会迅速变化，局部承重结构断裂失效后会连带其他部分迅速坍塌，需要重点监控。

2.2 房屋安全监测信息数据库的建立

数据库的建立需要考虑到房屋模型的具体情况，以确保数据库中的监测信息能够和房屋模型中的传感器相对应。

房屋模型的传感器具有唯一性，传感器的属性是保证信息相对应的基本条件。在房屋模型导入Navisworks软件后，可通过点击传感器属性的按钮查看传感器的属性，选择单个传感器的唯一属性。房屋模型是Revit直接导入Navisworks软件中的模型,直接采用项目选项卡下的GUID值。GUID(全局唯一标识符)，通过唯一性的编号关联到模型中的传感器上(见图2)。

根据房屋模型中存在的传感器与实际工程中决定采用的传感器进行对应，确定所需要监测指标，建立房屋安全监测信息数据库[4](见图3)。

数据库包含了监测的信息：地点，X轴倾角，Y轴倾角，温度信息(见图4)。

2.3 监测信息数据库与BIM模型链接

1)打开Navisworks软件下的DataTools命令，然后再新建DataTools链接。2)根据数据源选择ODBC驱动程序，然后再选择Microsoft Access Driver驱动程序。3)配置ODBC驱动程序。4)指定要查询数据库中的表。5)输入SQL语句。SQL语句的作用是把数据库的传感器信息与BIM模型的图元一一对应，是实现BIM模型和数据库链接的关键。6)选择传感器要显示的属性信息。

3 某房屋安全监测信息在BIM管理平台使用效果

管理平台主要在管养阶段提供监测信息的可视化查询，确定传感器的位置，在房屋模型中直接点击选择传感器，监测信息就会即时显示、一目了然(见图5，图6)。

通过外置数据库与房屋模型的链接，工作人员可通过管理平台快速对传感器进行信息查询，信息会立刻显示传感器的监测信息，为房屋安全监测系统的运维提供有效的帮助。

4 结语

本文研究了BIM技术应用于结构安全监测信息的管理，通过分析结构安全状态，确定了结构的监测指标。根据信息化的要求，将房屋安全监测系统中的房屋模型、传感器的布置和监测数据进行可视化显示；通过某房屋的监测信息，实现了房屋模型信息和监测信息的可视化，使得监测信息达到直观易理解的效果。