BIM可視化管理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

韋雪文，姜嵐

摘要：為加快BIM技術(shù)的應(yīng)用及推廣，中冶華天工程技術(shù)有限公司結(jié)合工作實(shí)際，利用WebGL2.0技術(shù)將BIM輕量化模型在網(wǎng)頁端進(jìn)行可視化展示。同時(shí)以spring boot為開發(fā)環(huán)境實(shí)現(xiàn)BIM可視化管理服務(wù)，并利用RESTful API實(shí)現(xiàn)BIM可視化管理系統(tǒng)與其他信息化管理系統(tǒng)的快速融合。

關(guān)鍵詞：BIM可視化;WebGL2.0;spring boot;RESTful API

中圖分類號(hào)：TP319? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）20-0078-03

1 背景

BIM即建筑信息模型，它是利用信息技術(shù)對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)建立建筑模型，仿真模擬建筑物的真實(shí)信息，并進(jìn)行全方位的展示。它具有可模擬性、可視化、可出圖性、可優(yōu)化性和協(xié)調(diào)性等特點(diǎn)[1]。BIM技術(shù)的出現(xiàn)給建筑行業(yè)的信息化落地帶來了指引方向。但目前BIM的應(yīng)用需要依賴專業(yè)的BIM應(yīng)用軟件，這些軟件的操作往往比較復(fù)雜，同時(shí)軟件自身比較厚重，對(duì)硬件配置也有較高的要求，比如需要較大的內(nèi)存空間、獨(dú)立顯卡、高CPU等。從而導(dǎo)致BIM技術(shù)的推廣大大受限。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，越來越多的BIM用戶希望采用瀏覽器在電腦、手機(jī)、PAD等多屏幕方便地瀏覽三維模型。另一方面伴隨著中冶華天工程技術(shù)有限公司大力推廣BIM技術(shù)的應(yīng)用，以及主營(yíng)業(yè)務(wù)朝著智能化、綠色化發(fā)展，急需將BIM技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)化。

針對(duì)以上需求，本文借助Spring Boot[2]開源框架及輕量化引擎開發(fā)一個(gè)BIM可視化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與中冶華天農(nóng)村污水管理系統(tǒng)、中冶華天智慧水務(wù)運(yùn)維管理系統(tǒng)、智慧水環(huán)境運(yùn)維管理系統(tǒng)、智慧康養(yǎng)運(yùn)維管理系統(tǒng)、項(xiàng)目管理控制系統(tǒng)等核心系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成和業(yè)務(wù)操作等主要工作。

2 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)[3]，總體邏輯架構(gòu)共分為三層，分別為客戶端（網(wǎng)頁瀏覽器，不需安裝插件）、應(yīng)用服務(wù)端（服務(wù)層）和數(shù)據(jù)服務(wù)端（數(shù)據(jù)層）。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

客戶端：即BIM可視化管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和功能展現(xiàn)層，此層通過瀏覽器直接顯示，目前支持firefox和chrome瀏覽器。其中BIM模型展示是通過WebGL2.0技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)用服務(wù)端：即BIM可視化管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)控制層，是整個(gè)平臺(tái)的核心單元。此控制層包含兩個(gè)服務(wù)器，分別為web服務(wù)器和輕量化引擎服務(wù)器。其中web服務(wù)器用于處理此平臺(tái)的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，輕量化引擎服務(wù)器主要處理對(duì)BIM模型的輕量化操作請(qǐng)求。

數(shù)據(jù)服務(wù)端：即BIM可視化管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層，是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。該層通過數(shù)據(jù)庫來管理BIM輕量化平臺(tái)中的所有數(shù)據(jù)，包括BIM模型數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)保障。在具體設(shè)計(jì)中，本系統(tǒng)采用了MySQL[4]關(guān)系型數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)和管理各種BIM相關(guān)數(shù)據(jù)。

本系統(tǒng)操作系統(tǒng)采用Windows 10， 開發(fā)平臺(tái)采用IntelliJ IDEA 2018，數(shù)據(jù)庫選用MySQL7，業(yè)務(wù)開發(fā)采用Spring Boot框架。輕量化引擎通過廠商產(chǎn)品對(duì)比，選取了秉匠信息科技公司的黑洞引擎，此引擎完全從底層自主研發(fā)，知識(shí)產(chǎn)權(quán)100%自有，不受制于任何國(guó)內(nèi)外第三方已有引擎或者圖形軟件庫，后臺(tái)數(shù)據(jù)不需要任何第三方云平臺(tái)作為存儲(chǔ)容器。由此保證國(guó)內(nèi)客戶使用中的授權(quán)可靠性、獨(dú)立性與數(shù)據(jù)安全。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

根據(jù)當(dāng)前中冶華天智慧水務(wù)運(yùn)維管理系統(tǒng)、智慧水環(huán)境運(yùn)維管理系統(tǒng)、智慧康養(yǎng)運(yùn)維管理系統(tǒng)和項(xiàng)目管理控制系統(tǒng)對(duì)BIM可視化管理系統(tǒng)的具體訴求，該文進(jìn)行了總結(jié)和歸納，完成BIM可視化管理系統(tǒng)的詳細(xì)功能設(shè)計(jì)。系統(tǒng)共分成5大功能模塊，分別為：BIM模型可視化、數(shù)據(jù)管理、文檔管理和關(guān)聯(lián)管理和與其他系統(tǒng)集成，其整體功能結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

3.1 BIM模型可視化

該模塊主要包含BIM模型可視化展示和可視化操作。BIM模型可視化展示即在瀏覽器中展示整個(gè)BIM模型。可視化操作即支持在瀏覽器中對(duì)BIM模型進(jìn)行常規(guī)的操作，具體如下：

1）視圖操作

模型旋轉(zhuǎn)、平移、縮放、復(fù)位、一鍵還原、自適應(yīng)、視圖控制器、第一視角漫游等。

2）構(gòu)件基本操作

透明、隱藏、隔離、剖切、盒選（多選）、分解（爆炸效果）、線框模式、變色等。

3）構(gòu)件高級(jí)操作

構(gòu)件屬性查看、模型樹展示（可按空間、系統(tǒng)、類型不同維度）、搜索、測(cè)量、標(biāo)簽、批注、氣泡、快照等。

3.2 數(shù)據(jù)管理

該模塊是整個(gè)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊。這里的數(shù)據(jù)包括了BIM模型數(shù)據(jù)以及基于模型的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。其中BIM模型數(shù)據(jù)包含幾何信息、構(gòu)建列表及屬性信息，基于模型的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)則是跟其他系統(tǒng)做集成時(shí)保存的與模型相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，支持對(duì)對(duì)象、關(guān)系數(shù)據(jù)的通用操作功能，如新增、刪除、修改和查詢。

系統(tǒng)默認(rèn)采用MySQL數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)，其中BIM模型數(shù)據(jù)是通過構(gòu)件的唯一GUID與構(gòu)建的相關(guān)屬性信息關(guān)聯(lián)。基于模型的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)也是通過GUID關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)庫關(guān)系設(shè)計(jì)圖如圖3所示。

3.3 文檔管理

該模塊是此系統(tǒng)的通用模塊。常用的功能有文件列表展示、工程文檔在線瀏覽、文件操作、文檔版本管理等。

文件列表是指文件以目錄樹+文件列表的形式陳列。列表中顯示了文件的類型、文件名、標(biāo)簽、版本、容量、上傳人最新修改時(shí)間。可對(duì)文件名稱進(jìn)行搜索，以時(shí)間、名稱對(duì)文件進(jìn)行排序。

工程文檔在線瀏覽主要實(shí)現(xiàn)對(duì)常用文件格式如Excel、PPT、Word、PDF、TXT、rtf、csv格式文件的在線瀏覽。xml格式本質(zhì)是簡(jiǎn)文本，可直接在瀏覽器中打開。圖片文件可使用瀏覽器自帶的功能直接瀏覽，位圖格式除外。