BIM参数信息在管网运维平台上的应用研究

安娟　王旭朝

摘要：基于校园中水回用工程，通过BIM技术构建中水回用系统BIM三维信息模型，对BIM模型的参数信息进行存储和集成，并将参数信息应用到设计开发的B/S架构综合运维信息平台上，为运维期系统管理的在线数据信息采集及信息交换、共享和集成奠定基础，BIM参数信息具有较高的实用价值和应用前景。

关键词：BIM技术;参数信息;运维信息平台

中图分类号：TU17         文献标识码：A

收稿时间：2020-05-06

作者简介：安娟（1991-），女，硕士研究生，研究方向：智慧水务。

1 BIM技术

通过BIM技术构建的三维模型同时会产生大量的非几何信息，这些信息需要统一的标准来进行传递及交换[1]。在深刻的了解了BIM概念以及国家现行的BIM标准，才能在更好的应用于实际案例中。以下从国家标准和国际标准两个角度分别介绍BIM概念。

1.1 国家标准的BIM概念

我国《建筑信息模型应用统一标准BT/51212-2016》将BIM作如下定义：“在建设工程及设施生命期内，对其物理和功能性进行数字化表达，并依此设计、施工、运营的过程和结果的总称，简称模型”[2]。国家标准对BIM的概念有高度的总结性和概括性;BIM技术在我国的发展历史还不算太久，目前我国的BIM是以先实践后总结这样的方式进行推进，在对BIM概念正确理解和精准把握的基础上研究，对我们的学习有事半功倍的效果。基于国家标准的BIM概念基础之上结合国际标准的BIM概念进行分析，我们可以得到一个可以追本溯源的BIM。

1.2 国际标准的BIM概念

国际BIM联盟（Building SMART International）对BIM定义的三种解释：（1）Building Information Model;（2）Building Information Modeling;（3）Building Information Management。从国际标准的角度，对BIM的每个字母进行拆解，分析每个字母具体的代表意思。首先，美国BIM标准对BIM服务范围的定义：BIM中的“B”包含下列三种层含义：第一层代表建筑物;第二层代表构筑物;第三层代表基础设施。其次，BIM的“I”代表建筑信息模型。最后，BIM的“M”包含下列三种解释：①Model代表含有建筑信息模型;②Modeling代表模型化。③Management代表建筑信息化管理。

2 BIM系统基础数据库

BIM三维信息模型是实体工程项目数字化的表达。通过设置构件的属性信息，在三维空间下进行组合，形成一个可视化的数据库BIM模型。

2.1 系统基础数据库

BIM三维信息模型是分析應用的基础，根据项目概况构建模型，例如本课题研究的校园中水回用工程，首先根据研究概况并结合搜集到的项目各个参与方相关的数据信息构建校园中水回用系统模型，中水回用系统的BIM模型包含中水回用的管网、管件、管井及中水处理泵站[3]，这些信息可以使得模型在三维可视化的状态下运行。检查各专业及各管线之间的碰撞、错误、不合理、达不到设计要求等问题，然后将问题进行汇总、在模型中统一修改，得到更完善BIM模型三维信息模型。中水回用系统在构建的BIM三维信息模型中包括了实体特征的模型信息还可以将这些些设备、仪器详细的参数信息在BIM模型中进行载入，例如中水泵站仪表、设备信息以及各个采集点的压力计和流量计的私有参数信息载入。在系统基础数据库中，包括中水回用系统的管网、管件、管井、中水泵及所有设备的参数信息。

2.2 BIM模型信息平台

BIM信息模型被高效利用的一个关键因素在于基于BIM模型信息平台，信息可以共享、转换和传递，各个专业的信息可以在同一个模型中集成，工作人员基于同一模型协同工作，提取有效的数据信息，从而保障了实际工作中可以同步获取信息。

BIM技术下的模型信息平台分为三个层面：第一层为数据层，第二层为图形层，第三层为专业层。数据层即BIM数据库，能够存储大量的数据信息，在此基础上进行共享、转换和传递，在构建BIM三维信息模型时，根据相关规范一定要标准建模。图形层是在数据层的基础之上表现出来的图形，在专业的工作中大多情况是通过图形的形式来反映实体工程。专业层是根据前两层的数据层和图形层为基础，根据专业需要进行提取有效信息。BIM模型信息平台可以实现数据层、图形层和专业层的相互转换，从而保障信息的顺利存储和获取。

3 BIM在线检测数据库

3.1在线监测数据库

在运维管理阶段，传统的管理模式是二维管理，在运维阶段引入BIM技术，可实现三维动态的实时管理。在线监测数据库包括监控中心、设备管理和数据下载三部分的内容。监控中心可以将中水回用系统的检测流量点和检测压力点进行实时监测，并将监测到的数据统一收集管理和趋势分析，其中收集到的数据包括测压力和测流量的连接状态、设备的属性信息及收集到的数据的变化曲线。根据校园中水回用系统实际的运行情况进行分析并且可以进行手动的增删改等操作。设备管理是在设备连接成功后，通过修改采集到的数据信息检查设备相关的运行情况。数据下载是通过中水回用系统的运维数据库的数据下载中心，对采集到的信息随时可以在客户端进行下载，通过将采集到的数据信息与实际的运行转态进行对比分析，有利于运行期间合理的控制最不点，并对运行方案的优化提供参考价值。

3.2 运维数据传输分析

在运维管理阶段，传统的中水回用运维系统是二维的检测系统，结合现阶段的BIM 技术，中水回用系统的BIM模型可进行三维可视化的浏览，弥补了传统的二维检测的不足。将竣工验收的中水回用系统的BIM模型链接到已有的运维管理平台，能够精准的定位设备的位置，并实时查看设备运行参数及中水供水的运行状况。

運维阶段数据的传输包含感知层、网络层和应用层，首先在感知层进行NB-IOT数据采集设备安装，主要包括流量计、压力计和无线通信模块。然后通过网络层的支撑平台、运营商无线网络及互联网等传输工具，将采集到的数据传送到中水回用系统数据管理平台，数据保存并以图表的形式显示。根据采集到的数据进行分析，为优化能耗、最大程度地提供中水供给量提供技术支撑。

3.3 B/S架构下的BIM应用分析

B/S架构平台为BIM参数信息化、模型三维可视化以及在线数据的采集奠定了基础，基于WebGL的上层框架可以快速、高效地实现图形三维浏览，Three.js是WebGL目前较为成熟的框架之一，在B/S架构下Three.js在WebGL平台有很强大的三维显示技术。中水回用系统BIM三维信息模型的系统基础数据库信息包括构件的几何、材质、参数信息和空间相对位置关系。这些基础数据库信息在数据接口中均可以进行相关的定义，在Web客户端读取之后，会被载入到Three.js新生成的三维对象中。然后可以将中水回用的管网、管件、压力表、流量表及水泵等构件的三维对象的在线检信息添加进入场景，等待其被渲染器渲染[4]。

Three.js可以将WebGL的细节更加抽象化，为BIM应用添加了交互功能。然后，通过编译的ASP.NET Web应用程序在后端将原始模型的几何、材质、参数信息和空间相对位置关系信息提取出来。将BIM模型信息转换后上传到云端，形成一种轻量化的文件格式，再通过HTML5与JavaScript在Web前端的编译将中水供水系统轻量化的文件格式的信息属性在Web端进行交互式浏览，这个将B/S架构下的BIM模型进行处理并展示在Web客户端的过程为BIM模型轻量化[4]。

4 总结

本文从国家标准和国际标准两个角度分别介绍了BIM技术的基本概念以及国内BIM相关的规范标准的发布情况。根据本课题研究的内容，构建BIM三维信息模式，其BIM系统基础数据库的构建和信息数据库通过数据层、图形层和专业层进行储存、集成和传输。在运维阶段，基于B/S架构的平台进行在线数据的交换、共享和集成，在线数据库则是通过感知层、网络层和应用层进行数据传输。B/S架构平台为BIM参数信息化、模型三维可视化以及在线数据的采集奠定了基础。

参考文献：

[1]Chiabrando F ， Donato V ， Turco M L ， et al. Cultural Heritage Documentation， Analysis and Management Using Building Information Modelling： State of the Art and Perspectives[M].Mechatronics for Cultural Heritage and Civil Engineering，2018.

[2]罗素娟.基于BIM的项目管理精益建造模式研究[J].建筑施工，2017（7）：1122-1123.

[3]Dan K，Piratla K，Matthews C J.Towards Sustainable Water Supply： Schematic Development of Big Data Collection Using Internet of Things （IoT） [J].Procedia Engineering，2015（118）：489-497.

[4]毛旭阳.基于BIM和物联网技术的供水管网智慧运维研究[D].河北建筑工程学院，2019.

Abstract： Based on the campus reclaimed water reuse project， a three-dimensional BIM information model of reclaimed water reuse system is built by BIM Technology， which stores and integrates the parameter information of BIM model， and applies the parameter information to the B / S architecture integrated operation and maintenance information platform designed and developed， which lays the foundation for online data collection， information exchange， sharing and integration of system management in operation and maintenance period It has high practical value and application prospect.

Key words： BIM Technology;Parameter information;Operation and maintenance information platform