基于BIM平台的AR技术在机电安装工程施工管理中的应用

林海 杨旭东

摘要：BIM技术是一种构建在建筑三维模型化的技术，同时附带有整个全专业建筑工程当中的信息，能够实时做到数字化分析的技術。通过AR和BIM相结合本身具有先天的优势能够提供良好的可视化效果，同时使用测量机器人，能够作为AR技术现场施工的实时测量工具，对机电安装工程施工管理的程度大大提高。

关键词：BIM；AR；机电安装工程；工程管理；施工管理

BIM技术是一种构建在建筑三维模型化的技术，同时附带有整个全专业建筑工程当中的信息，能够实时做到数字化分析的技术。目前BIM自2005年引入我国后，在应用层面上获得了很大的进步，对提升我国工程建设质量，起到了巨大的推进作用。在当今建筑工程领域，除了土建部分，其房屋智能化、城市智慧化、人工智能的程度不断提高，因此与之相关的机电工程项目的占比正在不断提升，作为智能楼宇系统、智慧城市的关键神经系统和传输中枢的机电系统、设备、管道的安装精度和复杂程度也在不断提升。将BIM技术应用到机电安装项目中，实现对机复杂电设备快捷安装、管道综合精确布置的施工管理可视化技术交底，增强现实安装工程能力，避免实际工程的失误。

1 基于BIM平台的AR技术

AR技术又称之为现实增强技术，是一种将现实同计算机模拟进行交互的技术，强调现实与虚拟场景的实时互动，主要用于校准两个场景的目标位置，在施工现场主要用于三维立体模型的展示，让使用者直观的看到真实物体的情况，也可以进行全角度的管材。例如在机电设备的安装时，无法观察较深层的装配情况，则可以使用AR比较设备安装位置及偏差尺度是否符合BIM模型的工程要求。

2 基于BIM技术平台的辅助技术

传统机电安装施工技术存在一些问题较难以解决，由于目前建筑工程的复杂程度越来越高，重难点区域管线安装复杂，深化设计人员无法准确把握现场实际情况，容易造成图纸同施工现场无法匹配，造成返工或变更，使项目进度被耽误。其次目前管线与机电设备安装的定位，基本又施工队完成某，在建筑结构复杂的情况下，存在效率低下，空间局限性大，导致施工精度不足的问题，最终体现为机电安装工程最终验收时的设备安装精度、管线水平度、垂直度不足的情况。

因此基于BIM技术平台的辅助技术采用的是测量机器人，通过同BIM技术平台当中的网络将BIM模型导入测量机器人当中，进行现场校核BIM模型的情况，完成BIM模型的调整、碰撞点的优化。同时以平台为基础对个管道、桥架的支架点进行分布测量，准确定位支架点。最后利用软件进行数据处理，选取放样点以三维坐标的形式进行分析并储存，同时对标三维模型，完成数据处理工作。

3 AR技术在BIM平台当中的融合使用

1）通过测量机器人的坐标采集功能对BIM平台运用的机电安装工程项目进行测量，完成现场实际施工现场与三维模型的信息交互（预判碰撞点位置、优化后模型、再次测量、确认无误）。

2）根据测量所获得的信息及三维建模，进行AR二次建模深化，对原有BIM进行拆分，并进一步处理成按照不同专业分类的AR虚拟场景模型，分类储存入机电安装企业已经架构好的BIM服务器的数据库中，模型的二次深化可以继续使用BIM平台中的Revit软件，也可以使用3Dmax软件，但都必须保持数据格式的一致性即后期协调工作数据共享与交换的标准格式做准备。

3）将符合机电设备、管道深化模型的模型通过AR Toolkit导入在VS 2013及以上版本的开放环境中进行开发基于AR设备的机电安装、管道安装与定位系统，成功后检查程序正确性，修复BUG，进行实时通讯测试，并发数容量测试，无问题后即可在相关设备上查看虚拟融合的场景，实现增强现实效果。

4）采用BIM放样机器人，进行现场定位放样，连接施工作业。例如管道作业时，按照预制管件的拼接流程，对管件进行拼装，同时利用已有该场景的AR模型设备进行查看安装工艺及步骤，另外通过AR具有的增强现实的能力，对放样及机器人已定位的标高在设备上进行虚拟安装查看（设备可以为手机及平板，带有单摄像头），为安装的顺利进行打下基础。

5）利用测量机器人对施工安装后的管线或机电设备数据，对安装管线位置、设备进行复核检测，同时利用AR设备双摄像头具有点与点的图像识别功能，进行现场设备、管道的逆向建模采集，同BIM平台的模型进行三维比较，通过这样实时的现场验收数据与平台中的数据进行比对实现施工验收过程的真实可靠。如下图AR技术在BIM平台当中的融合使用流程图所示：

4 效益分析

运用AR技术将过去技术交底的二维图纸，直接在现场进行实时查看和预览，使过去对于工人需要较长时间的解释的工作，时间大大缩短，同时AR和BIM相结合本身具有先天的优势能够提供良好的可视化效果，同时使用测量机器人，能够作为AR技术现场施工的实时测量工具，自动化、信息化程度大大的提高，对传统的机电安装工程效率提高有国内实施的平安大厦工程数据表明有20%以上的提高幅度。

5 结语

综上所述，基于BIM平台的AR技术在机电安装工程施工管理中的应用，可以说是当前建筑工程施工中的一项重要技术，也是目前建筑信息化大幅提升的具体表现。BIM是技术手段也是管理手段，通过AR技术能够实现虚拟世界与现实世界的实时链接，在具体施工过程过程中能够对有问题的地方通过测量机器人实时测量，实时修改模型，发挥三维模型可视化、简单易懂的优势，为机电安装工程项目建立全过程的信息化服务。

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作者简介：林海（1986），男，贵州黔东南人，贵州大学在职研究生，讲师、建造师、建筑电气工程师，研究方向：建筑机电工程安装方向；杨旭东（1972），男，侗族，贵州黔东南人，教授，博士生导师，主要从事机电一体化技术与装备，精密测控技术与仪器，机械CAD/CAM技术与应用。