基于BIM的水利水電工程信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

蔡應(yīng)心 楊鴻悅

（1、黑龍江東方學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150066 2、深圳市斯維爾科技股份有限公司，廣東 深圳 518000）

結(jié)合BIM技術(shù)對(duì)水利水電工程信息系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，基于傳統(tǒng)水利水電工程信息管理過程中常見的問題進(jìn)行優(yōu)化，利用GIS平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)硬件設(shè)備及運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行改善，從而更好地提高系統(tǒng)運(yùn)行效率[1]。進(jìn)一步結(jié)合BIM技術(shù)對(duì)系統(tǒng)軟件運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)處理流程進(jìn)行簡化處理，優(yōu)化水利水電工程信息系統(tǒng)應(yīng)用功能，提高水利水電工程信息管理質(zhì)量，有效控制水利水電工程成本消耗，保證水利水電工程的安全性[2]。

1 水利水電工程信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 水利水電工程信息系統(tǒng)硬件配置

對(duì)水利水電工程信息系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，可有效保障水利水電工程信息系統(tǒng)運(yùn)行效率。在對(duì)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，可結(jié)合數(shù)據(jù)處理器對(duì)水利工程信息進(jìn)行有效地采集管理，優(yōu)化系統(tǒng)管理終端，從而實(shí)時(shí)檢測工程安全性信息[3]。利用C++平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，利用API接口進(jìn)行系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化處理，系統(tǒng)選用STM32F102VCT6芯片，RS232通信串口[4]。

由于水利水電工程信息復(fù)雜多樣，在進(jìn)行信息處理的過程中，需要進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)硬件設(shè)備中數(shù)據(jù)處理器整體結(jié)構(gòu)平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化，具體如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)處理器平臺(tái)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

基于數(shù)據(jù)處理器平臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行水利水電工程信息的采集和交互處理，將水利水電工程信息顯示于LED顯示器中，并利用處理器，對(duì)水利水電工程信息進(jìn)行交互處理，促進(jìn)系統(tǒng)終端信息處理效果[5]。并針對(duì)水工建筑施工階段信息集成管理的需求，對(duì)系統(tǒng)信息處理器功能管理結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行優(yōu)化。為保障系統(tǒng)運(yùn)行的有效性，進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)硬件設(shè)備功能信息進(jìn)行規(guī)范處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)硬件配置的合理優(yōu)化，從而更好地保障水利水電工程信息系統(tǒng)運(yùn)行效果。

1.2 水利水電工程信息系統(tǒng)軟件功能優(yōu)化

為保障系統(tǒng)硬件設(shè)備運(yùn)行效率，需要進(jìn)一步對(duì)水利水電工程信息系統(tǒng)軟件功能和運(yùn)行流程進(jìn)行優(yōu)化，以此提高水利水電工程信息系統(tǒng)運(yùn)行的有效性。在對(duì)水利水電工程信息系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要對(duì)海量復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和分類存儲(chǔ)。為保障信息處理效果，首先構(gòu)建BIM數(shù)據(jù)庫對(duì)海量復(fù)雜的水利水電工程信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，為保障管理效果，首先對(duì)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，具體如圖2所示。

圖2 水利水電工程BIM數(shù)據(jù)處理平臺(tái)架構(gòu)

如圖，在進(jìn)行水利水電工程信息系統(tǒng)信息處理的過程中，需要以用戶需求為主體進(jìn)行數(shù)據(jù)的選擇和管理，分析水利水電工程信息的相關(guān)性特征，并根據(jù)特征進(jìn)行信息調(diào)整和建模，從而有效縮短水利水電工程信息處理的時(shí)間，提高水利水電工程信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性和安全性[6]。為保障對(duì)海量水利水電工程信息的有效處理，需要對(duì)海量信息進(jìn)行預(yù)處理，若初始信息記為Rt，利用BIM技術(shù)在不同層級(jí)進(jìn)行多任務(wù)程序分析，其中信息任務(wù)數(shù)量為M，信息對(duì)接速度為ti，則水利水電工程信息特征序列為：

進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)層中的數(shù)據(jù)處理可靠性進(jìn)行計(jì)算，若p為水利水電工程信息系統(tǒng)采集到的特征數(shù)據(jù)點(diǎn)，i為數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性特征位置，則原始數(shù)據(jù)的安全性算法為：

基于上述算法對(duì)水利工程特征信息進(jìn)行有效采集和分類處理，以便對(duì)海量信息進(jìn)行協(xié)調(diào)管理。由于水利水電工程信息復(fù)雜，為簡化水利水電工程信息處理步驟，避免信息處理過程復(fù)雜造成的信息處理誤差問題，進(jìn)一步對(duì)水利水電工程信息系統(tǒng)管理流程進(jìn)行優(yōu)化。可以更好的提高水利水電工程信息處理準(zhǔn)確性，提高信息處理效率，保證信息處理質(zhì)量。

1.3 水利水電工程信息處理的實(shí)現(xiàn)

當(dāng)前在水利水電工程信息處理過程中，對(duì)BIM技術(shù)的使用探索仍處于初級(jí)階段，存在較多問題有待優(yōu)化，基于此，需要進(jìn)一步對(duì)水利水電工程信息系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化處理，通過利用BIM技術(shù)進(jìn)行水利水電工程信息的有效分解。為保障信息處理有效性，需要結(jié)合水利水電工程信息處理系統(tǒng)信息特征采集結(jié)果進(jìn)行類別判斷，基于此對(duì)水利水電工程信息類別進(jìn)行劃分。利用BIM技術(shù)對(duì)海量水利水電信息模型進(jìn)行構(gòu)建，對(duì)復(fù)雜水利水電工程信息進(jìn)行整合管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量復(fù)雜信息特征類別進(jìn)行有效連接和裝配處理。為保障信息處理效率，避免信息處理擁堵問題，結(jié)合BIM技術(shù)對(duì)信息傳輸配置路徑進(jìn)行優(yōu)化，構(gòu)建信息特征分類網(wǎng)格。對(duì)海量水利水電工程信息進(jìn)行有效傳輸和存儲(chǔ)處理，在數(shù)據(jù)處理過程中，通過對(duì)信息進(jìn)行加密和格式轉(zhuǎn)化，提高信息處理安全性，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)的有效交互和傳輸，提高水利水電工程信息管理的安全性。為避免水利水電工程信息處理過程中遭遇入侵或信息存儲(chǔ)不當(dāng)導(dǎo)致數(shù)據(jù)遺失等問題，需要進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)安全協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，若安全加密信息標(biāo)記為F，原始信息為H，則對(duì)系統(tǒng)信息加密傳輸原理進(jìn)行優(yōu)化和展示?？梢愿玫靥岣咚姽こ绦畔⑻幚戆踩裕瑸楹Ａ繑?shù)據(jù)選取最優(yōu)傳輸路徑，保證信息傳輸質(zhì)量。結(jié)合BIM技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行壓縮傳輸和解密處理，利用信息特征節(jié)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)信息加密傳輸和解密步驟的優(yōu)化，從而有效構(gòu)建系統(tǒng)信息安全管理流程。實(shí)現(xiàn)對(duì)海量水利水電信息的有效采集和加密傳輸處理，并在接收到信息后進(jìn)行安全解密和格式轉(zhuǎn)換，以此提高水利水電工程信息的處理精度和安全度，實(shí)現(xiàn)對(duì)水利水電工程信息系統(tǒng)的有效設(shè)計(jì)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

為驗(yàn)證基于BIM的水利水電工程信息系統(tǒng)的有效性，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)檢測，對(duì)比傳統(tǒng)方法進(jìn)行系統(tǒng)功能測試，為保障實(shí)驗(yàn)檢測結(jié)果的有效性，首先對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)，具體實(shí)驗(yàn)設(shè)備參數(shù)設(shè)置如下：數(shù)據(jù)量4GB，數(shù)據(jù)格式包括Txt、mp4、JPG、AFI、ACC、mov，Google Play平臺(tái)為OriginPro 2018，ARM Cortex-M3處理器，ARMv7-M收發(fā)器。采集某水利水電工程2020年12月1日-3日的工程信息，進(jìn)行信息格式的統(tǒng)一調(diào)整，利用傳統(tǒng)水利水電工程信息系統(tǒng)及本文系統(tǒng)進(jìn)行信息處理，對(duì)比兩種方法下信息處理效率和精確度進(jìn)行記錄，為保障實(shí)驗(yàn)檢測結(jié)果的有效性，分別進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)，獲取系統(tǒng)運(yùn)行誤差數(shù)值和耗時(shí)情況，以便進(jìn)行對(duì)比分析具體檢測結(jié)果如圖3所示?；谏蠄D檢測結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析不難發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于傳統(tǒng)系統(tǒng)而言，本文提出的基于BIM的水利水電工程信息系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中，可以對(duì)海量工程信息進(jìn)行有效處理，處理過程中，系統(tǒng)對(duì)信息的處理精度明顯更高，相對(duì)于傳統(tǒng)系統(tǒng)而言，其誤差降低了45%以上，且信息處理時(shí)間節(jié)省了20分鐘以上。由此證實(shí)，基于BIM的水利水電工程信息系統(tǒng)具有較高的使用價(jià)值，充分滿足研究要求。

圖3 對(duì)比實(shí)驗(yàn)檢測結(jié)果

結(jié)束語

為了提高水利水電工程施工效率，保證水利水電工程運(yùn)行質(zhì)量，提出了基于BIM的水利水電工程信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，通過對(duì)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，改善系統(tǒng)軟件功能和運(yùn)行步驟，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率和精度。最后通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)基于BIM的水利水電工程信息系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中具有更高的使用效率和信息管理精確度，充分滿足研究要求。