基于BIM 的可視化索道運(yùn)維系統(tǒng)研究

劉純麗

（池州學(xué)院<文學(xué)與傳媒學(xué)院>，安徽 池州 247000）

0 引言

索道作為九華山風(fēng)景區(qū)立體交通系統(tǒng)的重要成員，提升索道實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能，能夠促進(jìn)景區(qū)智慧旅游的進(jìn)一步發(fā)展。傳統(tǒng)的機(jī)械檢測(cè)和監(jiān)測(cè)方法人力和物力成本大且具有滯后性，因此需要一種更加安全高效的監(jiān)測(cè)方式。 伴隨著景區(qū)無線WIFI 全覆蓋以及5G 技術(shù)的發(fā)展， 在前期研究中提出并設(shè)計(jì)了基于無線傳感器的索道實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了部分功能。當(dāng)前開展進(jìn)一步完善可視化索道運(yùn)維系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，提出合適的方案，實(shí)現(xiàn)景區(qū)索道三維可視化管理， 能更好地滿足索道運(yùn)維人員的使用需求，對(duì)景區(qū)建設(shè)發(fā)展非常有意義。

1 相關(guān)理論

1.1 可視化

可視化設(shè)計(jì)是視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)的一種，以視覺化的邏輯語(yǔ)言對(duì)信息進(jìn)行剖析視覺傳達(dá)方式。[1]可視化設(shè)計(jì)以數(shù)據(jù)挖掘和信息處理技術(shù)為核心，以數(shù)據(jù)可視化為基礎(chǔ)，集合視覺設(shè)計(jì)、多媒體技術(shù)等多個(gè)方面知識(shí)，將抽象信息以更加直觀的方式表達(dá)出來，使原本枯燥的數(shù)據(jù)信息通過簡(jiǎn)單化的圖表顯示出來。伴隨著多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及硬件技術(shù)的成熟，可視化技術(shù)的應(yīng)用更加普遍?？梢暬夹g(shù)通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理獲取有效信息，再通過相關(guān)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行加工處理，最后通過直觀易懂的信息圖表展示出來，實(shí)現(xiàn)信息的快速有效傳播。

可視化設(shè)計(jì)涉及兩個(gè)方面：第一，交互設(shè)計(jì)。交互設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了用戶與信息平臺(tái)的交流，用戶通過邏輯界面來獲取信息，信息平臺(tái)通過交互界面來展示信息并獲取操作指令， 交互界面多通過二維或三維圖形實(shí)現(xiàn)。 第二，視覺設(shè)計(jì)。 視覺設(shè)計(jì)包括排版布局、色彩選擇、文字、數(shù)據(jù)及圖形五個(gè)方面。 通過合理的排版布局、合適的色彩，通過優(yōu)化規(guī)范的圖形載體將數(shù)據(jù)信息和文字呈現(xiàn)給用戶，兼具美感與易用性。

1.2 BIM

BIM（Building Information Model）技術(shù)具有集成化、可視化案例的特征，符合全生命周期管理的要求，能夠整合信息模型與運(yùn)維管理系統(tǒng)[2]。 BIM 早期應(yīng)用于建筑施工中，實(shí)現(xiàn)施工參與方（設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行）對(duì)于建筑設(shè)施從設(shè)計(jì)到施工完成并拆除整個(gè)生命周期的信息共享，其中包括設(shè)計(jì)（物理、幾何）信息、造價(jià)信息、工程制造與裝配信息，能夠支持參與方的調(diào)用、修改和存儲(chǔ)。 在運(yùn)維管理系統(tǒng)中BIM 技術(shù)通過3D 數(shù)字化技術(shù)提供三維模型，能夠直觀形象地展示機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的邏輯關(guān)系和布局，并將其相關(guān)的所有工程信息電子化和集成化[3]。 應(yīng)用BIM 技術(shù)對(duì)運(yùn)維管理系統(tǒng)的能源、環(huán)境監(jiān)測(cè)、空間管理的信息需求是多樣的[4]。 從早期的建筑設(shè)計(jì)到施工階段，到目前在建筑運(yùn)維中基于BIM 模型可視化系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛。

BIM 技術(shù)給我們展現(xiàn)了一個(gè)全新的運(yùn)維管理思路，通過數(shù)字仿真展示建筑和索道設(shè)備信息，給運(yùn)維人員提供一個(gè)共享的集成信息三維可視化模型，為索道設(shè)備的運(yùn)維管理和決策人員提供準(zhǔn)備及時(shí)的完整信息，從而降低運(yùn)維成本，提高運(yùn)維效率和管理水平，保證設(shè)備平穩(wěn)安全運(yùn)行，給運(yùn)維工作提供保障。

2 基于B IM 的可視化索道運(yùn)維系統(tǒng)

2.1 BIM 在索道運(yùn)維管理中的適用性

BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)維的整個(gè)生命周期中發(fā)揮著巨大威力，上海中心大廈、國(guó)家體育場(chǎng)（鳥巢）等著名的標(biāo)志性建筑中BIM 技術(shù)的應(yīng)用，無一不向我們展示了BIM 技術(shù)強(qiáng)大的生命力[5]。 BIM 的可視化三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)了各參與方間的信息傳遞和集成共享，大大提升了建筑設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維中實(shí)時(shí)狀態(tài)的展示效果，同時(shí)模型中各構(gòu)件相關(guān)聯(lián)的參數(shù)化建模思想提高了建模的效率。BIM 技術(shù)在運(yùn)維階段的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面[6]：第一，3D 可視化模型對(duì)于空間建筑和設(shè)施空間管理更有效率；第二，模型中保存設(shè)備信息能夠?qū)崟r(shí)獲取精準(zhǔn)定位故障位置提高維修效率；第三，發(fā)生意外事故時(shí)通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)精準(zhǔn)定位并找到最優(yōu)路線快速有效疏散撤離。

BIM 技術(shù)的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)索道運(yùn)維信息創(chuàng)建和管理，使運(yùn)維人員全面掌握設(shè)備狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)高效便捷的運(yùn)維管理。其優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，信息集成共享。運(yùn)維人員創(chuàng)建模型并實(shí)時(shí)更新運(yùn)維信息，交互的、動(dòng)態(tài)的、可靠完整的模型數(shù)據(jù)庫(kù)，便于運(yùn)維中的各參與方的共享。第二，信息關(guān)聯(lián)更新。變更傳播引擎能夠?qū)崿F(xiàn)模型中同一設(shè)備的信息修改都能自動(dòng)同步更新到所有關(guān)聯(lián)構(gòu)件中，并通過可視化視圖顯示。 第三，可視化操作平臺(tái)實(shí)現(xiàn)索道設(shè)備運(yùn)維的快速定位，信息查詢的準(zhǔn)確性增加，便于維修保養(yǎng)，運(yùn)維管理水平得到提高。

2.2 基于BIM 的可視化索道運(yùn)維建模

索道在安裝調(diào)試投入使用后會(huì)涉及鋼絲繩等部件實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的不斷更新， 本文引入BIM 技術(shù)，利用其可視化、信息集成共享平臺(tái)、實(shí)時(shí)更新模型數(shù)據(jù)庫(kù)等優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建可視化索道運(yùn)維管理系統(tǒng)。 系統(tǒng)包括兩部分：一是可視化BIM 模型，提供索道運(yùn)維的可視化操作平臺(tái)。 首先利用參數(shù)化建模搭建BIM 模型，將索道設(shè)備的維護(hù)信息、巡檢信息等日常運(yùn)維數(shù)據(jù)添加到構(gòu)建屬性中。 然后基于BIM 模型構(gòu)建可視化平臺(tái)，其直觀形象的虛擬三維空間可視化操作平臺(tái)能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行快速定位和查看， 便于設(shè)備日常維修保養(yǎng)。二是索道設(shè)備運(yùn)維數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)索道設(shè)備信息進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，為索道運(yùn)維管理提供信息數(shù)據(jù)支撐。 在BIM模型初始數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上， 添加設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)、維修、備件等信息，并將信息進(jìn)行整合統(tǒng)一到數(shù)據(jù)庫(kù)中，為工作人員進(jìn)行更加精細(xì)化的全方位管理提供信息支撐。

BIM 可視化索道運(yùn)維系統(tǒng)功能強(qiáng)大，明確索道管理的主要管理內(nèi)容以及用戶的工作內(nèi)容非常重要。接下來進(jìn)行具體介紹：1）管理內(nèi)容。 索道運(yùn)維管理內(nèi)容主要分為六個(gè)模塊：設(shè)備基本信息、設(shè)備巡檢信息、設(shè)備保養(yǎng)信息、設(shè)備維修信息、設(shè)備成本信息、可視化管理。 2）本文中索道運(yùn)維管理涉及6 個(gè)方面的用戶，接下來對(duì)各方面用戶在索道日常管理的具體工作予以簡(jiǎn)述。 （1）耗材采購(gòu)人員：負(fù)責(zé)耗材的采購(gòu)。 采購(gòu)人員采購(gòu)?fù)旰蟮卿浌芾硐到y(tǒng)， 錄入并提交耗材的采購(gòu)信息。（2）巡檢人員：根據(jù)管理員制訂的巡檢計(jì)劃定期對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和使用情況進(jìn)行檢查并錄入系統(tǒng)。 （3）保養(yǎng)人員：根據(jù)管理員制訂的維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，對(duì)設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)并將保養(yǎng)詳情錄入系統(tǒng)。（4）維修人員：根據(jù)管理員下發(fā)的派工單進(jìn)行設(shè)備維修，通過系統(tǒng)快速定位，并查看狀態(tài)信息，將維修數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)。 （5）運(yùn)行人員：負(fù)責(zé)索道日常運(yùn)行，并將索道使用情況錄入系統(tǒng)。 （6）系統(tǒng)管理員：能夠查看系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)，管理系統(tǒng)其他用戶，制訂相應(yīng)的巡檢、保養(yǎng)、維修、運(yùn)行計(jì)劃，并將任務(wù)下發(fā)到其他用戶。

2.3 基于BIM 的可視化索道運(yùn)維設(shè)計(jì)

基于BIM 的可視化索道運(yùn)維設(shè)計(jì)必須遵循以下具體原則：（1）安全性。 系統(tǒng)運(yùn)行中的數(shù)據(jù)采集、傳輸和報(bào)警等操作，保證索道纜車使用者的安全是基本要求。 （2）易用性。 在開發(fā)過程中既要功能完善，又要界面友好且操作簡(jiǎn)便。（3）可擴(kuò)展性。系統(tǒng)應(yīng)提供預(yù)留接口以便將來業(yè)務(wù)規(guī)模增大時(shí)進(jìn)行擴(kuò)展。

基于BIM 可視化索道運(yùn)維系統(tǒng)初步規(guī)劃功能如下：（1）對(duì)設(shè)備基本信息、保養(yǎng)信息、維修信息、運(yùn)行信息等進(jìn)行綜合管理；（2）通過3D 可視化操作實(shí)時(shí)查看索道纜車設(shè)備；（3）及時(shí)更新設(shè)備的運(yùn)行、保養(yǎng)、維修等狀態(tài)信息；（4） 在日常保養(yǎng)與維修中充分利用系統(tǒng)的可視化功能；（5）制訂保養(yǎng)計(jì)劃，定期巡檢以確保設(shè)備正常運(yùn)行；（6）對(duì)索道相應(yīng)設(shè)備信息進(jìn)行分類，方便查找與統(tǒng)計(jì)。

基于BIM 可視化索道運(yùn)維系統(tǒng)堅(jiān)持用戶需求導(dǎo)向的設(shè)計(jì)原則。系統(tǒng)的開發(fā)不是設(shè)計(jì)師或程序員的自我表達(dá)，而是為了滿足用戶的需求，以用戶為中心進(jìn)行設(shè)計(jì)。 用戶認(rèn)為哪些操作應(yīng)該以怎樣的步驟實(shí)現(xiàn)，哪些按鈕應(yīng)該在哪個(gè)位置，哪些數(shù)據(jù)應(yīng)該以什么樣的形式呈現(xiàn)，通過對(duì)用戶需求進(jìn)行分析，構(gòu)建可以讓用戶易用的系統(tǒng)。 總體自下而上可以分為3 個(gè)層次，分別是：（1）數(shù)據(jù)采集層：對(duì)BIM 模型中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合壓縮、分類加載，然后引入到移動(dòng)手持設(shè)備上，索道運(yùn)行、保養(yǎng)及維修人員將日常工作記錄在手持設(shè)備的BIM 可視化模型中，最后記錄的信息自動(dòng)發(fā)送到BIM運(yùn)維系統(tǒng)后臺(tái)中進(jìn)行歸類處理和保存。 （2） 數(shù)據(jù)庫(kù)層：包括基礎(chǔ)建設(shè)的數(shù)據(jù)以及后期運(yùn)維數(shù)據(jù)，完成對(duì)數(shù)據(jù)的處理與存儲(chǔ)。（3）平臺(tái)應(yīng)用層：實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)化更直觀的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)智能系統(tǒng)，做到綜合監(jiān)測(cè)并有效管理。

3 結(jié)語(yǔ)

本文引入BIM 模型對(duì)索道纜車運(yùn)行狀態(tài)及設(shè)備狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)， 將傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維可視化展示，相較于傳統(tǒng)機(jī)械監(jiān)測(cè)方式成本更低、監(jiān)測(cè)更全面。 系統(tǒng)通過對(duì)人力及資源的精細(xì)化管理，能大大提高工作效率，平臺(tái)打通孤立的智能系統(tǒng)形成了日常維護(hù)工作的流程化閉環(huán)管理，為今后BIM 技術(shù)在索道運(yùn)維系統(tǒng)中的應(yīng)用提出了一條技術(shù)路線。運(yùn)維過程可視化設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷發(fā)展的過程，隨著智慧景區(qū)建設(shè)的進(jìn)一步推進(jìn)，研究也會(huì)進(jìn)一步深入發(fā)展。