基于BIM 及SQL- SERVER 的溫度監(jiān)測信息集成及可視化研究

宮 玨 秦曉暉

（ 西安建筑科技大學土木學院，陜西 西安715000）

1 設(shè)計思路

根據(jù)施工過程收集的數(shù)據(jù)文件，形成項目標段施工記錄，錄入至云端WEB 服務(wù)器，服務(wù)器與監(jiān)測數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)互通，可供施工現(xiàn)場人員了解歷史數(shù)據(jù)記錄。其次，施工數(shù)據(jù)文件表格化，錄入至監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，供施工人員或者系統(tǒng)的預(yù)測模塊隨時查看及提取?？梢詫崿F(xiàn)施工質(zhì)量的實時,智能,快速分析和反分析,并可以直觀展示計算分析結(jié)果,對工程進行安全預(yù)警[2]。

2 設(shè)計路線及界面制作

建立完整的數(shù)據(jù)庫框架及數(shù)據(jù)模型可以提升數(shù)據(jù)提存效率以及完整性。本節(jié)采用新奧爾良法對混凝土構(gòu)建內(nèi)外溫度信息監(jiān)測數(shù)據(jù)庫進行設(shè)計，二次開發(fā)界面如圖1。

圖1 操作界面

3 開發(fā)環(huán)境與數(shù)據(jù)庫功能設(shè)計

3.1 監(jiān)測數(shù)據(jù)庫需求分析

針對大體積混凝土施工階段溫控的要求，監(jiān)測系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫的要求、施工工序及施工技術(shù)的特點，需求分析應(yīng)滿足下列兩個需求：3.1.1 溫度信息類型。監(jiān)測信息數(shù)據(jù)庫對于測點位置、大體積混凝土構(gòu)件施工信息、監(jiān)測信息的存儲方式以及預(yù)警信息也有所記錄。3.1.2 溫度信息處理。大體積混凝土施工溫度監(jiān)測需針對大量監(jiān)測信息進行頻繁的查詢、提取和分析，對信息提取及更新的速度會有很高的要求

3.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計

由上述設(shè)計步驟最終得到的監(jiān)測數(shù)據(jù)庫E-R 模型即實體- 關(guān)系圖，如圖2 所示。其中，矩形框、橢圓形框和菱形框分別表示實體、屬性和聯(lián)系。

3.3 監(jiān)測數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段設(shè)計好的基本實體- 關(guān)系圖（E-R 圖），轉(zhuǎn)換為與選用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型。本篇文章采用SQL SERVER 數(shù)據(jù)庫以表的形式存儲各類監(jiān)測信息。

圖2 E-R 結(jié)構(gòu)圖

3.3.1 用戶資料表單。其中，登錄賬號和密鑰用于用戶準入系統(tǒng)驗證，用戶所使用的賬號類型分為施工賬號和管理賬號，系統(tǒng)將預(yù)警信息等施工實時資料以郵件的形式予以送達。3.3.2 原始監(jiān)測記錄表單。原始監(jiān)測記錄表單記錄著溫感裝置實時采集的溫度值，按照時間過渡順序排列成溫度時序存儲記錄。3.3.3超限預(yù)警記錄表單。當施工或者管理人員開啟實時監(jiān)測模塊后，程序會自動監(jiān)測溫度變化趨勢并將超出的數(shù)值及超出的時刻記錄在表單中，包括發(fā)生溫度異常的構(gòu)件ID，預(yù)警日期，超限數(shù)值以及預(yù)警等級。3.3.4 構(gòu)件信息及測點參數(shù)表單。構(gòu)件信息表用于存儲監(jiān)測項目各個結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材料、截面類型及尺寸、端點坐標的信息，是用戶使用BIM 軟件與有限元軟件之間數(shù)據(jù)交互功能時自動生成的，以通用的有限元文本數(shù)據(jù)格式存儲了三維建筑模型相關(guān)信息，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見表1。

表1 構(gòu)件信息及測點參數(shù)表單

3.3.5 文檔記錄表單。文檔信息記錄表單按照不同權(quán)限用戶的需求，分類存儲各類溫度信息內(nèi)容，并將其在需要時向用戶提供高效率的查詢服務(wù)。3.3.6 監(jiān)測數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)設(shè)計。物理設(shè)計一般的設(shè)計內(nèi)容和原則就是通過設(shè)計優(yōu)化的物理數(shù)據(jù)庫機構(gòu)，爭取使得在數(shù)據(jù)庫上運行的各種事務(wù)響應(yīng)時間最小。

4 監(jiān)測信息可視化功能開發(fā)

4.1 監(jiān)測點位查找功能

Revit 中每個構(gòu)件與圖元都有自己的固定的ElementID，這種ID 隨著建模逐漸深入、構(gòu)件數(shù)量成倍增加，為了使每個構(gòu)件的擁有唯一的ID 標識。該功能的發(fā)開原理如圖3 所示，將用戶輸入的編號與BIM 三維模型過濾出的所有傳感器圖元的編號進行匹配，一旦匹配成功，即選定該傳感器圖元。

圖3 查找測點

同時利用list.Add(Doc.GetElement(refer).Id);uidoc.Selection.SetElementIds()的方法即可將選中的傳感器在BIM模型中高亮顯示：

圖4 溫感探測器高亮顯示及測點資料

4.2 溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示

本模塊界面創(chuàng)建工具為VS2019，所創(chuàng)建的界面主體的類別分為所埋設(shè)的傳感器類型分類及對應(yīng)編號，側(cè)為傳感器基本信息，包括目前工作狀態(tài)、監(jiān)測值、在BIM 模型中對應(yīng)的圖元ElementID、超限預(yù)警等級。

4.3 溫度趨勢圖形查看

本模塊提供在Revit 界面查看監(jiān)測數(shù)據(jù)功能，功能界面如圖5 所示。根據(jù)輸入的待查詢測點編號和監(jiān)測時間范圍自動生成數(shù)據(jù)庫查詢語句，將查詢后的數(shù)據(jù)與Chart（控件）綁定后顯示監(jiān)測圖形。

4.4 溫度超限實時預(yù)警功能

在實際施工中，工程發(fā)生質(zhì)量事故及施工過程出現(xiàn)異常，并且由于上報程序具有時滯性，預(yù)警信息延遲到達令相關(guān)人員不能第一時間處理相關(guān)異常情況。在此背景下，本節(jié)提出郵件發(fā)送模塊，用戶將相關(guān)個人信息輸入登錄模塊以驗證身份執(zhí)行后續(xù)操作。

圖5 溫度趨勢圖顯示

首先根據(jù)預(yù)警分析的結(jié)果，確定本次預(yù)警結(jié)果是否需要發(fā)送，確定后根據(jù)流程編輯郵件。

4.5 監(jiān)測文檔的信息管理

在數(shù)據(jù)庫中建立文檔信息表存儲文檔的元數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)傳感器圖元與文檔資料的關(guān)聯(lián)。系統(tǒng)支持用戶自定義文檔資料管理目錄，為實現(xiàn)文檔資料管理目錄的創(chuàng)建與保存，對文檔信息表進行完善，最終建立的文檔信息表的數(shù)據(jù)表。

結(jié)束語

通過搭建基于BIM和sqlserver 技術(shù)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，且通過BIM 模型尋找測點更為直觀，提高了溫控精細化程度，也有效降低了人工勞動強度，提高了效率；同時可以直觀地進行碰撞檢查、施工模擬,降低施工期間的沖突造成的成本增長和工期延誤;可以指導安全管理,模擬分析建筑物性能,提高工程運營管理效益[3]。