PC構(gòu)件檢測(cè)信息可視化管理及其在套筒灌漿飽滿度檢測(cè)中的應(yīng)用

(1.湘潭大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院，湘潭 411105；2.中建科技湖南有限公司，長(zhǎng)沙 410600)

引言

裝配式建筑作為建筑工業(yè)化的重要組成部分，已成為建筑行業(yè)的發(fā)展方向和趨勢(shì)。針對(duì)裝配式建筑的整體安全，可從預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)、進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收、施工質(zhì)量驗(yàn)收等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行歸納總結(jié)[1]。當(dāng)前，裝配式質(zhì)量檢測(cè)發(fā)展到能夠較成熟地完成數(shù)據(jù)采集工作，但對(duì)于如何將檢測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)處理并實(shí)現(xiàn)可視化的研究相對(duì)較少。檢測(cè)信息可視化技術(shù)可以將大量檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)地處理成完全、精確、一致的信息知識(shí)，并通過(guò)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)將抽象的一維數(shù)據(jù)處理成形象的實(shí)時(shí)多維圖形、圖像[2]，從而改善檢測(cè)信息不夠直觀，表現(xiàn)方式單一，交互性差等現(xiàn)狀。

Revit是BIM技術(shù)的核心軟件，能夠有效建立三維數(shù)字化模型，提供三維可視化、可開(kāi)發(fā)的數(shù)字表達(dá)環(huán)境，便于開(kāi)發(fā)人員自主開(kāi)發(fā)適用于工程實(shí)際的相關(guān)功能，因此，基于Revit的二次開(kāi)發(fā)研究和應(yīng)用得到了快速發(fā)展。Park[3]等基于BIM建立了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)并將數(shù)據(jù)在BIM軟件中進(jìn)行顯示，有效提高了數(shù)據(jù)的可視化。Kensek[4]通過(guò)RevitAPI結(jié)合Dynamo，將采集的傳感器數(shù)據(jù)導(dǎo)入為三維模型參數(shù)，利用伺服器改變物理模型。徐桂明等[5]基于BIM技術(shù)開(kāi)發(fā)了公路隧道病害檢測(cè)系統(tǒng)，利用BIM技術(shù)融合CAD軟件和Revit二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)隧道病害檢測(cè)的三維可視化管理。綜上所述，BIM技術(shù)具有三維可視化以及信息集成的優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)發(fā)者能夠通過(guò)Revit API應(yīng)用程序集成到Revit系列產(chǎn)品中，應(yīng)用廣泛，實(shí)用性強(qiáng)。

BIM技術(shù)的核心是建筑全生命周期的信息的交換與共享，PC構(gòu)件檢測(cè)信息是建筑生命周期的重要組成部分[6]。因此，開(kāi)展基于BIM技術(shù)的PC構(gòu)件檢測(cè)信息可視化管理研究尤為必要。本文擬將BIM技術(shù)引入到PC構(gòu)件檢測(cè)，以期利用BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)有效管理不同類型的PC構(gòu)件檢測(cè)信息，提高檢測(cè)信息管理效率，為檢測(cè)信息分析與處理功能提供平臺(tái)，提高檢測(cè)信息與模型的交互性，實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理及可視化設(shè)計(jì)，為構(gòu)件安全評(píng)估提供有效依據(jù)。

1 基于Revit的檢測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與管理

1.1 檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)

本文以Microsoft Access2010數(shù)據(jù)庫(kù)為后臺(tái)管理系統(tǒng)，以Visual Studio 2012(VS2012)為前臺(tái)開(kāi)發(fā)工具，采用SQL語(yǔ)句及C#混合的方式進(jìn)行編輯，通過(guò)RevitAPI(Application Programming Interface)封裝的類和方法實(shí)現(xiàn)基于Revit的檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建與檢測(cè)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入。Visual Studio是一個(gè)全面的開(kāi)發(fā)工具箱，集成了開(kāi)發(fā)環(huán)境和代碼編輯器，提高代碼的可讀性，使代碼易于理解； RevitAPI封裝一系列Revit的命名空間和類庫(kù)，為用戶在Revit平臺(tái)上根據(jù)自身需求擴(kuò)充相應(yīng)功能提供便利。

數(shù)據(jù)庫(kù)由內(nèi)容設(shè)計(jì)和操作界面設(shè)計(jì)兩部分組成。采用Revit進(jìn)行三維可視化建模，模型中的每個(gè)構(gòu)件都有獨(dú)特的ID號(hào)，檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)由傳感器ID及檢測(cè)儀器數(shù)據(jù)組成。操作界面設(shè)計(jì)通過(guò)VS2012完成，首先在所建的類庫(kù)中添加窗體，然后在窗體中添加VS2012工具箱中相應(yīng)控件，最后為相應(yīng)控件添加用C#編寫(xiě)的程序代碼，數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)流程如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)流程

1.2 Access數(shù)據(jù)庫(kù)與Revit的信息交互

數(shù)據(jù)庫(kù)與Revit的鏈接建立在ADO.NET結(jié)構(gòu)體系基礎(chǔ)之上，ADO.NET是一組包括在.NET框架中的庫(kù)，用于在.NET應(yīng)用程序各種數(shù)據(jù)儲(chǔ)存之間的通信，ADO.NET庫(kù)中包含了可與數(shù)據(jù)源連接、提交查詢并處理結(jié)果的類。ADO.NET中有很多重要的對(duì)象，可大體分為兩大類。一類是與數(shù)據(jù)庫(kù)直接連接的聯(lián)機(jī)對(duì)象，其中包含了Connection對(duì)象、Command對(duì)象、DataReader對(duì)象以及DataAdapter對(duì)象等，通過(guò)這些類對(duì)象，可以在應(yīng)用程序里完成連接數(shù)據(jù)源以及數(shù)據(jù)維護(hù)等相關(guān)操作。另一類則是與數(shù)據(jù)源無(wú)關(guān)的斷線對(duì)象，例如DataSet對(duì)象和DataView對(duì)象等。通過(guò)使用這些對(duì)象，使得對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作更加簡(jiǎn)單[7]。

本文基于Revit對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，首先在VS2012中導(dǎo)入有關(guān)的命名空間，輸入對(duì)象為using System.Data.OleDb。然后使用Connection對(duì)象建立數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接。通過(guò)注冊(cè)Microsofe.ACE.OLEDB.12.0提供程序，”data source=”表示連接的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源的名稱，conn.open()表示打開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)連接，當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)不需要使用的時(shí)候，可以使用conn.open()關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接。成功鏈接數(shù)據(jù)庫(kù)之后，需要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的操作。讀取代碼如下：

Private void instrtData(string tablename，Listlist，int maxindex)

{

oleDbConnection conn=new OleDbConnection(“provide=

Microsoft.ACE.oLEDB.12.0；”+@”data source=”+mdb_path)；

Conn.open()

}

2 基于Revit的檢測(cè)信息可視化

2.1 開(kāi)發(fā)環(huán)境及開(kāi)發(fā)流程

Revit檢測(cè)信息可視化插件，通過(guò)C#語(yǔ)言進(jìn)行編輯，C#運(yùn)行于.NET Framework之上，是專門(mén)在.NET Framework上開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序的一種常用語(yǔ)言。Revit API是基于.NET Framework的一個(gè)類庫(kù)，通過(guò)應(yīng)用C#語(yǔ)言在Revit的應(yīng)用層面進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)具有實(shí)用優(yōu)勢(shì)。

以VS2012作為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，利用RevitAPI封裝類庫(kù)，以及平臺(tái)工具箱中的各類控件，對(duì)RevitAPI.dll和RevitAPIUI.dll進(jìn)行添加和調(diào)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)Revit的二次開(kāi)發(fā)。具體開(kāi)發(fā)流程如圖2所示。

圖2 Revit二次開(kāi)發(fā)流程

本文首先在新建的類庫(kù)項(xiàng)目中添加引用RevitAPI.dll和RevitAPIUI.dll兩個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，然后利用RevitAPI.dll和RevitAPIUI.dll程序集內(nèi)封裝的函數(shù)和方法完成類層次的定義和實(shí)現(xiàn)檢測(cè)信息可視化的代碼編輯，將通過(guò)代碼生成的動(dòng)態(tài)鏈接路徑導(dǎo)入Revit生成addin文件，運(yùn)行插件反復(fù)調(diào)試，直到運(yùn)行成功。

2.2 功能的劃分及實(shí)現(xiàn)

根據(jù)檢測(cè)信息可視化功能的需要，將Revit檢測(cè)信息可視化插件分為數(shù)據(jù)導(dǎo)入、測(cè)點(diǎn)定位、檢測(cè)信息可視化、運(yùn)維管理四個(gè)功能模塊，各模塊功能如圖3所示。

圖3 功能模塊分布

該插件每一個(gè)功能對(duì)應(yīng)一個(gè)按鈕，針對(duì)按鈕功能給他們添加各類控件編輯代碼實(shí)現(xiàn)其功能，同時(shí)為每個(gè)按鈕設(shè)計(jì)圖標(biāo)，使其更加直觀，便于操作。界面如圖4所示。

圖4 插件界面

2.3 檢測(cè)信息可視化管理的應(yīng)用

2.3.1 實(shí)驗(yàn)概況

本實(shí)驗(yàn)是利用沖擊回波法對(duì)預(yù)制墻中的套筒進(jìn)行灌漿飽滿度檢測(cè)。沖擊回波法是利用擊振器沖擊混凝土表面，沖擊產(chǎn)生的彈性波(主要是縱波)被位移或者加速度感應(yīng)器接收，傳感器接收的信號(hào)可以通過(guò)相關(guān)軟件進(jìn)行快速傅里葉變換來(lái)得到頻譜曲線。由于混凝土結(jié)構(gòu)物和缺陷處波阻抗存在差異，會(huì)對(duì)頻譜圖中的頻率、相位等參數(shù)產(chǎn)生影響，根據(jù)頻譜之間的差異得出混凝土缺陷分布情況[8]。采用湖南天功測(cè)控科技有限公司研發(fā)的H-X101型鋼筋套筒灌漿質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)儀對(duì)裝配式構(gòu)件鋼筋套筒進(jìn)行檢測(cè)，分別對(duì)1/2、1/3、1/4等不同飽和度的鋼筋套筒進(jìn)行檢測(cè)，建立鋼筋套筒灌漿飽滿度的數(shù)據(jù)庫(kù)，為系統(tǒng)智能識(shí)別檢測(cè)奠定一定的基礎(chǔ)。

2.3.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入

通過(guò)鋼筋套筒灌漿質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)儀對(duì)不同灌漿飽滿度的PC構(gòu)件套筒進(jìn)行檢測(cè)，得到大量的聲波數(shù)據(jù)，為了實(shí)現(xiàn)Revit對(duì)這些數(shù)據(jù)的調(diào)用，需要完成檢測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸并建立信息數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)無(wú)線網(wǎng)卡數(shù)據(jù)線將檢測(cè)儀器與筆記本電腦進(jìn)行有效連接如圖5所示。獲取相關(guān)IP地址，建立一條鏈接的數(shù)據(jù)鏈路，添加網(wǎng)絡(luò)基本協(xié)議才能正常工作。NetBIOS協(xié)議是IBM開(kāi)發(fā)的用于給局域網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)以及其他特殊功能的命令集，為了建立連接，區(qū)域網(wǎng)還需要TCP/IP協(xié)議，TCP/IP 定義了電子設(shè)備如何連入因特網(wǎng)，以及數(shù)據(jù)如何在它們之間傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。協(xié)議采用了4層的層級(jí)結(jié)構(gòu)，每一層都呼叫它的下一層所提供的協(xié)議來(lái)完成自己的需求。檢測(cè)儀器與計(jì)算機(jī)進(jìn)行有效連接，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)共享與存儲(chǔ)。

圖5 檢測(cè)儀器與電腦進(jìn)行連接

無(wú)損檢測(cè)儀傳輸?shù)臋z測(cè)數(shù)據(jù)以txt格式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在共享文檔中，通過(guò)VS2012平臺(tái)對(duì)txt格式數(shù)據(jù)進(jìn)行整理并添加到access數(shù)據(jù)庫(kù)，建立預(yù)制墻檢測(cè)信息Access數(shù)據(jù)庫(kù)，嵌入到revit面板中，實(shí)現(xiàn)Revit對(duì)這些數(shù)據(jù)的調(diào)用。

2.3.3 檢測(cè)數(shù)據(jù)可視化處理

測(cè)點(diǎn)的精確定位，用戶可選擇在測(cè)點(diǎn)部位安置傳感器，選擇按ID選擇功能，以傳感器ID為關(guān)鍵字進(jìn)行精確定位。

圖6 測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)記錄

圖7 測(cè)點(diǎn)的聲波曲線

測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)記錄，系統(tǒng)在構(gòu)件分類的基礎(chǔ)上，針對(duì)預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)、進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收、施工質(zhì)量驗(yàn)收等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行歸納整理。以裝配式構(gòu)件墻為例，其檢測(cè)信息可分為生產(chǎn)過(guò)程檢測(cè)信息、生產(chǎn)成品檢測(cè)信息及構(gòu)件出廠檢測(cè)信息，其中主要信息由構(gòu)件材質(zhì)、檢測(cè)人員、檢測(cè)時(shí)間、檢測(cè)數(shù)值等組成。根據(jù)上述構(gòu)件及其信息的分類情況，我們可以將大量的不同類型的數(shù)據(jù)添加到模型當(dāng)中去，并與每個(gè)構(gòu)件獨(dú)特ID進(jìn)行關(guān)聯(lián)，系統(tǒng)可以根據(jù)構(gòu)件ID進(jìn)行構(gòu)件質(zhì)量信息查詢[9]。如圖6所示。

測(cè)點(diǎn)的聲波曲線，用戶可選擇聲波曲線功能鍵，查看相應(yīng)的聲波曲線圖，數(shù)據(jù)曲線如圖7所示。數(shù)據(jù)的曲線圖查看是通過(guò)VS平臺(tái)工具箱Chart控件顯示，Chart控件提供了各種圖表類型，如曲線圖、柱狀圖、餅圖、散點(diǎn)圖等。用戶可以自主設(shè)置圖表名稱，橫縱坐標(biāo)的名稱及單位。

4 結(jié)論

本文從PC構(gòu)件套筒灌漿飽滿度檢測(cè)信息管理實(shí)際應(yīng)用需求出發(fā)，通過(guò)創(chuàng)建檢測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，結(jié)合檢測(cè)信息管理相關(guān)功能的開(kāi)發(fā)，初步解決了檢測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和可視化管理問(wèn)題。通過(guò)對(duì)PC構(gòu)件套筒灌漿飽滿度檢測(cè)的實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證了本文所開(kāi)發(fā)功能的可行性和有效性，從而為提高PC構(gòu)件檢測(cè)數(shù)據(jù)集成管理水平和信息管理系統(tǒng)的交互性，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)信息可視化管理奠定了一定的基礎(chǔ)。