基于BIM技術的校園管網可視化管理

李子錚 魏瑋 張偉靜

摘要：在校園中，基礎設施的穩定運營是校園管理的重要任務之一，如校園內的給排水管道、采暖管道、電氣線路、網絡線路等管網的正常運行和出現故障后的及時排除，成為校園管理層較為關注的課題。管道工程多為隱蔽工程，無法直觀檢查，BIM技術在校園管網中的普及應用，不僅能夠讓校園管網以3D模擬形態直觀性觀察，而且能夠動態監控管網的運營情況，準確發現管網中出現的故障以及故障部位，便于迅速對故障進行維修、排除，從而保障校園設施的良好運行，為在校師生提供穩定、舒適的學習和生活環境。因此，本文對基于BIM技術的校園管網可視化管理進行深入的探討和研究。

關鍵詞：BIM;校園管網;可視化;管理

0引言

校園管網是校園內的主要基礎設施，主要包括給水、排水、強電、弱電、通信、燃氣和熱力管道等幾大類。近年來，信息化和數字化高速發展，網絡技術不斷進步，數字化模擬技術的應用越來越普遍。在傳統的校園管網管理過程中，往往是采用較為低效、逐項排除的操作模式來對管網進行檢修，這種傳統模式不僅耗費大量的人工、時間，甚者會影響到學校的正常工作開展。而隨著諸多學校后期基建工程的建設，地下管網線路的規模進一步擴大，新舊管網交替鋪設，管網走向也越來越復雜，傳統的管理模式已經難以適應校園管網的快速發展，通過新型數字化方式對校園管網進行高效管理已成為必然趨勢。本文以天津輕工職業技術學院的校園管網為例，研究基于BIM技術實現校園管網可視化管理的應用。

1基于BIM技術的校園管網可視化管理的研究意義

1.1校園管網可視化管理的必要性

校園管網的隱蔽性在一定程度上制約了管網日常的檢查和維護，而僅僅在出現問題的時候才開始逐段檢修，其效率較低，效果也不理想。而校園管網的可視化管理能夠快速解決這些問題，可視化管理系統可以通過視覺、聽覺、觸覺作用，讓三維空間更真實，讓操作者更能融入到其中，產生“身臨其境”的效果[1]，從而能夠通過3D模型來直觀的判斷管網與上部建筑的對應關系，快速確定管網位置，以實現對校園管網快速、高效的管理。

1.2 BIM技術的先進性和實用性

BIM（Building Information Modeling）是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，并通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息[2]。BIM技術不僅能夠準確的建模來反映校園管網的真實情況，同時能夠保留模型構件的各項參數信息，這樣既能實現管網三維形態的可視化模擬，又能隨時通過操作系統來抓取模型的真實數據信息來直接利用。同時BIM技術還具有包含軟件種類較多，如Sketchup、Revit等多種常用軟件;且兼容性強，能夠和多種軟件結合，實現功能最大化，如BIM與GIS的結合，能夠快速將樓宇建筑與園區場地融合在一起，實現現實虛擬;可見BIM技術具有較強的先進性和實用性。

2基于BIM技術的校園管網可視化管理的實施過程

2.1原始資料獲取和加工處理

基于BIM技術的校園管網可視化管理系統的建設，需要大量的原始基礎資料來支持和保障。首先查閱校園的竣工存檔圖紙，盡量同時收集電子版CAD圖紙，可通過城建檔案館和學校的檔案室進行圖紙的收集整理，注意在圖紙收集過程中對原始圖紙和設計變更文件進行比對，確保實際管網與圖紙設計的一致性;其次，整理竣工后對管網的改造、維修記錄，必要時要到現場去實際核實，并繪制簡圖，標注必要數據，繪制完成后并入到設計圖紙中作為原始數據留存。另外，對于校園內臨時改造、搭建的建筑物以及臨時增設、更改的管網線路等也要進行測量、標注，拍攝照片，并將測量記錄并入到原始資料中。

2.2校園場景模型建立

校園管網的模型建立主要分建筑物和管網兩大部分，根據BIM軟件的各自特點，建筑物部分采用SketchUp軟件進行建模，管網部分采用Revit軟件進行建模，最后合并成整體校園模型，優化后導入到數據庫中。以校園建筑的CAD圖紙作為基礎數據，采用SketchUp對其進行初步建模，用SketchUp軟件的推、拉等工作指令對CAD圖紙中反映的數據信息建立起初步建筑模型，通過平、立剖面圖等方案設計圖紙對初步建筑模型進行局部完善，使初步建筑模在細節上更加精準。根據 CAD 圖紙的數據標準，如樓房的輪廓范圍線、街道定位線、假山的高、湖面和水的距離，以及橋梁的長、寬、高，規定單位mm，實現幾何模型相匹配[3]。將安裝工程的CAD圖紙導入到Revit軟件中，結合系統圖，利用Revit軟件中的“系統”選項來按照通風、管道、電氣等進行管網的建模。如在給排水管道建模時，使用“管道”工具繪制管道，按照2D圖紙的參數繪制水平或垂直方向的管道，并調整好管道位置，在管道末端以及管道交叉部位注意管路系統自動生成的彎頭是否與實際相符，管道繪制后要對管道的屬性進行定義，如管道的類型、直徑、坡度等參數，做到建立的模型與實際相符。

2.3校園場景模型優化

在校園場景模型建立完成后，需要對模型進行系統的優化來保證模型的整體性能。考慮到管理平臺的運行需求和服務器承載量問題，單體模型在創建的過程中剔除了不必要的構件和相關參數，比如過于細小的管線接頭等，盡可能輕量化建模[4]。此外，可根據智慧校園管理系統的功能，對建立模型的細節及參數有所側重，比如校園內的景觀、建筑等主要是用于確定管網的相對位置，所以本著滿足基本需求的原則，對該部分模型可以進行數據上的壓縮優化，減小數據庫的體量，如圖書館模型的墻磚外觀，如果利用建模、賦材質、渲染的建模流程會造成數據文件很冗雜，而利用一個簡單的貼圖，貼出整個圖書館紋理外觀的效果，極為簡便，既滿足了功能要求，又大大降低了文件大小，更便于模型的調閱。

2.4校園管網數據庫的建立

校園管網模型在建模過程中，屬性定義中的數據準確描述了管網構件的編號、類型、接口形式、管材、壁厚等屬性數據，并定義了其位置坐標，包含了起止點和相對標高的信息。將模型導入，用關系數據庫SQL Server來管理整體的校園模型屬性數據，形成校園管網的整體數據庫，將數據庫導入到智能校園管理系統中，從而實現校園管網的可視化管理。

在智能校園管理系統中，通過增加算法，在空間分析上，能實現檢索實體之間的關系值，如“找出從管線源點出發到另一結點的最短路徑”或“找出控制故障地的所有閥門以及事故影響區域”。在構件檢索上，通過對數據進行處理，能實現通過構件信息快速實現對目標管網的查找[5]。例如，如果我們需要查找某條管線，就通過管線當中包含的管線段標識符和管線結點標識符找到需要的管線段和管線結點，得到這條管線的基本空間數據，并根據這條管線的屬性窗口能夠快速掌握這條管線的具體參數，方便該管線的快速檢修。

3基于BIM技術的校園管網可視化管理的效果反饋

3.1校園管網數字化、立體化、直觀化

通過基于BIM技術的校園管網的可視化管理系統的實施，學校管理人員可以隨時在電腦上以第一人稱視角的方式來查看學校和建筑物內部的三維效果，實現建筑內部的多角度全景展示;并能直觀的查看校園管網的虛擬效果，隨時查看和掌握管網的相關參數和位置的準確數據，使校園管網能夠更直觀、更立體、更準確的以數字形式展現。

3.2校園管網檢修與維護高效化、便捷化

校園管網的可視化管理系統可以在電腦上查看管網的運營情況，能夠在管網出現故障時，及時發現故障原因，并通過數據分析快速確定管網故障部位，從而使校園管網的檢修、維護更加快捷、高效，保證校園基礎設施的良好運營。

4結語：

隨著BIM技術和互聯網技術的快速發展，校園管網的可視化管理的應用也越來越普遍。本文探討了基于BIM技術對校園管網建模、優化、導入數據庫、并入智能校園管理系統，初步建立了天津輕工職業技術學院校園管網的數據庫和部分模型，不僅解決了校園管網管理過程中存在的一些弊端，也在一定程度上提升了智能校園的管理水平，減輕了我?；A設施管理部門的負擔，為校園管網的可視化管理提供了經驗借鑒。對于存在的一些尚待完善的不成熟細節，在今后的工作中深入研究，逐步克服，促進校園管網可視化的管理水平整體提高。

參考文獻：

[1]魯芮.基于智慧校園的可視化管理的建設與發展研究[J].科技視界，2020：69-70.

[2]胡瑛，楊蕾穎.基于BIM技術的工程進度可視化管理研究[J].價值工程，2018：106-107.

[3]王曉，劉鳳仙，李琦.GIS與三維可視化在校園地下管網線管理中的應用[J].四川理工學院學報（自然科學版），2013：51-54.

[4]姜曦，羅詩佳.基于BIM的數字校園管理平臺開發研究[J].成都師范學院學報，2017

[5]陳東旭，夏迪，張瑩，石光，張旭峰，王娜.校園地下管網地理信息管理系統的三維模型設計[J].黑龍江八一農墾大學學報，2015：111-113+134.