基于BIM技术的工程多维模型集成系统研究朱海涛1

朱海涛1王韶翔2李刚3

1.江西省交通设计研究院有限责任公司江西省南昌市330000；

2.3.江西省高速公路投资集团有限责任公司

摘要：本文介绍了基于BIM技术的工程多维模型集成系统的研发思路。工程多维模型集成系统对集成了项目各种信息的BIM模型进行全生命期的管理。工程多维模型不只是三维模型加数据，工程多维模型集成系统已不是狭义的管理系统，而是一种新的理念及其相关的理论、方法、技术、平台、软件和系统的集成。

关键词：BIM；多维模型；管理系统

0引言

BIM技术的应用范围越来越广，已经从建筑行业逐步扩展到交通、水利等行业。BIM是一种新理念，新技术，它改变了设计师的思维方式和维度，把人们对工程项目进行全方位全生命周期的优化和管理这一愿望变为了可实现的目标。各参与单位有必要对基于BIM技术的工程多维模型系统有一个全面的了解，才能在项目初期的工作中就充分考虑BIM技术在该项目全生命周期应用的需求和价值。

1基于BIM技术的工程多维模型

在系统研发及应用之前首先需要对BIM模型概念本身有深刻的了解。BIM技术的核心是全生命期应用和信息共享。基于BIM技术的工程多维模型是以三维数字技术为基础，集成了工程项目全生命期各种相关信息的工程数据模型，是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。

工程多维模型不只是三维模型加数据。工程多维模型系统不是狭义的模型或建模技术，而是一种新的理念及其相关的理论、方法、技术、平台、软件和系统的集成。因此在项目初期的设计建模工作中就应该充分考虑BIM技术在该项目全生命周期应用的需求和价值。

1.1工程多维模型的特点

关键特征：(1)基于三维几何模型。(2)以面向对象的方式表示建筑构件，具有可计算的图形及资料属性，可识别、可操控构件。(3)构件包括可描述其行为的数据，支持分析及其他流程。(4)数据一致且无冗余，如构件信息更改，会表现于构件及其视图中。(5)模型所有视图都是协调一致的。

工程多维模型包含了空间、非空间信息关系。空间信息包括：组件的空间位置、大小、形状及相互关系等；非空间信息包括：结构类型、材料、荷载属性等。

有以下特性：完整性：包含工程对象3D几何信息及拓扑关系，包含完整的工程信息描述，包含之间的逻辑关系等。关联性：对象是可识别且相互关联的，某个对象发生变化，与之关联的对象会随之更新。一致性：不同阶段模型信息是一致的，同一信息无需重复输入，没有冗余。动态性：模型能够演化，动态描述各阶段的过程。

1.2什么不是工程多维模型

模型只包含3D几何信息，没有或只有几个属性信息。模型仅能用于图形可视化，无法支持信息整合和性能分析。模型不支持动态操作。模型由多个2D参照图档组成，无法确保模型是可行、一致、可靠的。模型在单一视图的更改无法自动反映到其他视图中。

2工程多维模型集成系统简介

工程多维模型集成系统不是单一的软件，而是多个软件、系统、平台的集成。通过该系统可以实现工程多维模型在勘察、设计、建设、施工、运维等过程的运用。

2.1系统的组成

可由以下多个子系统组成：(1)统一的信息数据库、模型构件库。(2)参数化建模系统。(3)动态模拟系统。(4)算量系统。(5)固定端协同管理系统。(6)移动端管理系统。(7)施工管理系统。(8)运维管理系统等。

2.2系统的作用

(1)实现建设项目全生命期信息共享，支持项目全生命期各阶段、多参与方、各专业间的信息共享、协同工作和精细管理。(2)实现建设项目全生命期的可预测和可控制，支持环境、经济、耗能、安全等多方面的分析、模拟，实现项目生命期全方位的预测和控制。(3)促进建设行业生产方式的改变，支持设计、施工与管理一体化，促进行业生产方式变革。(4)推动工程行业工业化发展，BIM连接项目生命期各阶段的数据、过程和资源，支持行业产业链贯通，为工业化发展提供技术保障等。

3工程多维模型集成系统的应用

3.1设计阶段的应用

(1)利用Revit等软件平台进行BIM建模。基于BIM的设计可视化展示。直观理解设计方案，检验设计的可施工性，提前发现问题。(2)三维协同设计，能够根据模型自动生成各种图形和文档，并始终与模型相关。各专业系统可从模型中获取所需的设计参数和信息。(3)基于BIM的碰撞检测，进行结构构件及管线综合的碰撞检测和分析，减少设计变更。(4)基于BIM的性能设计，日照、通风、能耗等分析；灾害模拟、河势分析、地震等模拟；人流疏散及交通模拟等。(5)基于BIM的工程算量，将BIM模型导入算量软件，进行工程算量。(6)基于BIM的数字化成果交付包括：BIM模型、集成测算数据、模型对应的图纸、施工进度计划等。

3.2施工阶段的应用

(1)基于BIM的施工综合碰撞检测分析；进行场地设施与结构以及设施之间的软硬碰撞分析，提前发现安全问题，优化场地布置。(2)施工工艺模拟，对建造过程环节及工艺进行模拟。(3)施工工序模拟，施工方案分析与模拟，建立多套施工进度方案，多方案模拟对比。(4)施工进度管理，进度计划用甘特图或网络图展现。区分不同施工工序和状态。当任意施工节点工期发生变化，自动调整后续的计划。展示哪些工作提前完成、按时完成或延误。(5)场地管理，设施信息查询与分析。施工场地布置，包括红线、围墙、道路、临时房屋、材料堆放、场地、设备等。(6)动态资源管理，计算工程计划和实际进度，任意节点、施工段在任意时间范围的工程量；计算指定时间段内相应的人力、材料、机械的计划和实际消耗量；提供计划和实际消耗的对比，预测指定日期的消耗量。

3.3运维阶段的应用

将BIM与维护管理系统紧密结合，实现交通设施管理与设备实时监控相集成的智能化和可视化管理。综合应用传感器、物联网等技术，基于BIM进行运营阶段的能耗分析和节能控制。结合运营阶段的环境影响，结构损伤、材料劣化以及灾害破坏，进行结构安全性、耐久性分析与预测。

4结论

BIM技术需要在整个项目全生命周期的各阶段、各环节应用，BIM团队建立动态、完备、关联、一致的BIM工程多维模型，并以之为核心建立和应用工程多维模型集成系统，对BIM的应用水平得到很大提升。BIM技术是一项新兴技术，其发展将由软件工程师、项目设计师、管理人员在加强沟通的基础上共同完成，使之更加高效地适用于实际工作，并推动软件行业与交通行业在BIM带来的“革命”中双赢发展。

参考文献

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[4]王荣香,张帆.谈施工中的BIM技术应用[J].山西建筑.2015,(03):92-95

作者简介

朱海涛（1982-），男，汉族，籍贯：江西省丰城市，当前职务：无，当前职称：高级工程师，学历：硕士，研究方向：路桥、计算机、BIM。