基于BIM平臺的AR技術在機電安裝工程施工管理中的應用

林海 楊旭東

摘要：BIM技術是一種構建在建筑三維模型化的技術，同時附帶有整個全專業建筑工程當中的信息，能夠實時做到數字化分析的技術。通過AR和BIM相結合本身具有先天的優勢能夠提供良好的可視化效果，同時使用測量機器人，能夠作為AR技術現場施工的實時測量工具，對機電安裝工程施工管理的程度大大提高。

關鍵詞：BIM；AR；機電安裝工程；工程管理；施工管理

BIM技術是一種構建在建筑三維模型化的技術，同時附帶有整個全專業建筑工程當中的信息，能夠實時做到數字化分析的技術。目前BIM自2005年引入我國后，在應用層面上獲得了很大的進步，對提升我國工程建設質量，起到了巨大的推進作用。在當今建筑工程領域，除了土建部分，其房屋智能化、城市智慧化、人工智能的程度不斷提高，因此與之相關的機電工程項目的占比正在不斷提升，作為智能樓宇系統、智慧城市的關鍵神經系統和傳輸中樞的機電系統、設備、管道的安裝精度和復雜程度也在不斷提升。將BIM技術應用到機電安裝項目中，實現對機復雜電設備快捷安裝、管道綜合精確布置的施工管理可視化技術交底，增強現實安裝工程能力，避免實際工程的失誤。

1 基于BIM平臺的AR技術

AR技術又稱之為現實增強技術，是一種將現實同計算機模擬進行交互的技術，強調現實與虛擬場景的實時互動，主要用于校準兩個場景的目標位置，在施工現場主要用于三維立體模型的展示，讓使用者直觀的看到真實物體的情況，也可以進行全角度的管材。例如在機電設備的安裝時，無法觀察較深層的裝配情況，則可以使用AR比較設備安裝位置及偏差尺度是否符合BIM模型的工程要求。

2 基于BIM技術平臺的輔助技術

傳統機電安裝施工技術存在一些問題較難以解決，由于目前建筑工程的復雜程度越來越高，重難點區域管線安裝復雜，深化設計人員無法準確把握現場實際情況，容易造成圖紙同施工現場無法匹配，造成返工或變更，使項目進度被耽誤。其次目前管線與機電設備安裝的定位，基本又施工隊完成某，在建筑結構復雜的情況下，存在效率低下，空間局限性大，導致施工精度不足的問題，最終體現為機電安裝工程最終驗收時的設備安裝精度、管線水平度、垂直度不足的情況。

因此基于BIM技術平臺的輔助技術采用的是測量機器人，通過同BIM技術平臺當中的網絡將BIM模型導入測量機器人當中，進行現場校核BIM模型的情況，完成BIM模型的調整、碰撞點的優化。同時以平臺為基礎對個管道、橋架的支架點進行分布測量，準確定位支架點。最后利用軟件進行數據處理，選取放樣點以三維坐標的形式進行分析并儲存，同時對標三維模型，完成數據處理工作。

3 AR技術在BIM平臺當中的融合使用

1）通過測量機器人的坐標采集功能對BIM平臺運用的機電安裝工程項目進行測量，完成現場實際施工現場與三維模型的信息交互（預判碰撞點位置、優化后模型、再次測量、確認無誤）。

2）根據測量所獲得的信息及三維建模，進行AR二次建模深化，對原有BIM進行拆分，并進一步處理成按照不同專業分類的AR虛擬場景模型，分類儲存入機電安裝企業已經架構好的BIM服務器的數據庫中，模型的二次深化可以繼續使用BIM平臺中的Revit軟件，也可以使用3Dmax軟件，但都必須保持數據格式的一致性即后期協調工作數據共享與交換的標準格式做準備。

3）將符合機電設備、管道深化模型的模型通過AR Toolkit導入在VS 2013及以上版本的開放環境中進行開發基于AR設備的機電安裝、管道安裝與定位系統，成功后檢查程序正確性，修復BUG，進行實時通訊測試，并發數容量測試，無問題后即可在相關設備上查看虛擬融合的場景，實現增強現實效果。

4）采用BIM放樣機器人，進行現場定位放樣，連接施工作業。例如管道作業時，按照預制管件的拼接流程，對管件進行拼裝，同時利用已有該場景的AR模型設備進行查看安裝工藝及步驟，另外通過AR具有的增強現實的能力，對放樣及機器人已定位的標高在設備上進行虛擬安裝查看（設備可以為手機及平板，帶有單攝像頭），為安裝的順利進行打下基礎。

5）利用測量機器人對施工安裝后的管線或機電設備數據，對安裝管線位置、設備進行復核檢測，同時利用AR設備雙攝像頭具有點與點的圖像識別功能，進行現場設備、管道的逆向建模采集，同BIM平臺的模型進行三維比較，通過這樣實時的現場驗收數據與平臺中的數據進行比對實現施工驗收過程的真實可靠。如下圖AR技術在BIM平臺當中的融合使用流程圖所示：

4 效益分析

運用AR技術將過去技術交底的二維圖紙，直接在現場進行實時查看和預覽，使過去對于工人需要較長時間的解釋的工作，時間大大縮短，同時AR和BIM相結合本身具有先天的優勢能夠提供良好的可視化效果，同時使用測量機器人，能夠作為AR技術現場施工的實時測量工具，自動化、信息化程度大大的提高，對傳統的機電安裝工程效率提高有國內實施的平安大廈工程數據表明有20%以上的提高幅度。

5 結語

綜上所述，基于BIM平臺的AR技術在機電安裝工程施工管理中的應用，可以說是當前建筑工程施工中的一項重要技術，也是目前建筑信息化大幅提升的具體表現。BIM是技術手段也是管理手段，通過AR技術能夠實現虛擬世界與現實世界的實時鏈接，在具體施工過程過程中能夠對有問題的地方通過測量機器人實時測量，實時修改模型，發揮三維模型可視化、簡單易懂的優勢，為機電安裝工程項目建立全過程的信息化服務。

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作者簡介：林海（1986），男，貴州黔東南人，貴州大學在職研究生，講師、建造師、建筑電氣工程師，研究方向：建筑機電工程安裝方向；楊旭東（1972），男，侗族，貴州黔東南人，教授，博士生導師，主要從事機電一體化技術與裝備，精密測控技術與儀器，機械CAD/CAM技術與應用。