基于BIM+MassMotion的高校人員流動(dòng)管理方法的優(yōu)化

王慧乾 高玲琍 武亞民 吳佳欣 王浩浩 于星宇

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2024.02.028

收稿日期：2023-05-31

摘? 要：隨著高等教育的不斷擴(kuò)招，高校中的人數(shù)越來越多，人群密集場(chǎng)所也日漸增多，因此，如何安全、合理、高效地對(duì)高校中的人員進(jìn)行人員流動(dòng)管理是重要任務(wù)。相比于其他人群密集的場(chǎng)所而言，宿舍占據(jù)著學(xué)生日常生活中很大一部分的時(shí)間，以青島理工大學(xué)北區(qū)8號(hào)宿舍樓為研究對(duì)象，在多方位、多平臺(tái)、多渠道獲取的現(xiàn)有管理方案下宿舍人員流動(dòng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用BIM技術(shù)真實(shí)還原建筑模型，使用MassMotion對(duì)校園人員流動(dòng)情況進(jìn)行仿真分析，有助于學(xué)校對(duì)人員更好地統(tǒng)一化管理與調(diào)整，提升校園智慧化管理效率。

關(guān)鍵詞：高校；人員流動(dòng)管理；BIM技術(shù)；仿真模擬

中圖分類號(hào)：TP391.9? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：2096-4706（2024）02-0132-05

Optimization of Personnel Flow Management Method in Colleges and Universities Based on BIM + MassMotion

WANG Huiqian， GAO Lingli， WU Yamin， WU Jiaxin， WANG Haohao， YU Xingyu

（Qingdao University of Technology， Qingdao? 266525， China）

Abstract： With the continuous expansion of higher education enrollment， the number of people in colleges and universities is increasing， and crowded places are also increasing. Therefore， how to manage personnel flow in colleges and universities safely， reasonably and efficiently is an important task. Compared with other crowded places， dormitories occupy a large part of students' daily life. Taking No. 8 dormitory building in the north area of Qingdao University of Technology as the research object， based on the flow data of dormitory personnel under the existing management scheme obtained from multiple directions， multiple platforms and multiple channels， BIM technology is used to restore the architectural model truly. And MassMotion is used to simulate and analyze the flow situation of campus personnel. It helps schools to better unify the management and adjustment of personnel， and improves the efficiency of campus intelligent management.

Keywords： colleges and universities; personnel flow management; BIM technology; simulation

0? 引? 言

本項(xiàng)目通過BIM建模技術(shù)與MassMotion人員流動(dòng)分析軟件相結(jié)合，將人員流動(dòng)數(shù)據(jù)導(dǎo)入MassMotion中，模擬我校園內(nèi)人員流動(dòng)情況，直觀地反映出人員的行進(jìn)路線，并對(duì)人員流動(dòng)數(shù)據(jù)的密集程度、逗留時(shí)間、人員間距等情況進(jìn)行對(duì)比分析，得到可靠的分析結(jié)果，甄別出人員擁擠、聚集多發(fā)節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)出相關(guān)分析數(shù)據(jù)供學(xué)校參考，以助于學(xué)校更好地對(duì)學(xué)校人員進(jìn)行優(yōu)化管理。

1? 研究背景

近年來，隨著國(guó)家對(duì)高等教育的不斷投入，高校人口數(shù)量長(zhǎng)期保持著一個(gè)較高的密度水平，導(dǎo)致人員流動(dòng)擁擠、密集等現(xiàn)象增多，這無疑增大了發(fā)生意外傷害的概率[1]。因此，作為高校管理層，針對(duì)高校人群密集場(chǎng)所的人員流動(dòng)情況，如何有效掌握人員的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律、如何制定更精準(zhǔn)的人員管理優(yōu)化策略，是推進(jìn)校園智慧化、實(shí)現(xiàn)高效管理的重要內(nèi)容。

因此，為避免校園內(nèi)出現(xiàn)人員流動(dòng)擁擠、聚集等現(xiàn)象，提高人員流動(dòng)管理效率，本項(xiàng)目將BIM與MassMotion相結(jié)合，推進(jìn)創(chuàng)建智慧化校園，來實(shí)現(xiàn)學(xué)校統(tǒng)一化、精準(zhǔn)化的人員調(diào)配與管理[2]。

2? 研究?jī)?nèi)容

本項(xiàng)目采用MassMotion人員流動(dòng)仿真模擬軟件進(jìn)行人流的仿真模擬，并與BIM建模軟件結(jié)合，選取青島理工大學(xué)北區(qū)8號(hào)宿舍人員流動(dòng)較大的時(shí)間節(jié)點(diǎn)和流量節(jié)點(diǎn)，運(yùn)用系統(tǒng)信息獲取與實(shí)地采集相結(jié)合的方法，對(duì)大學(xué)生的日常流轉(zhuǎn)進(jìn)行可視化模擬[3]，并將模擬所得的分析數(shù)據(jù)提供給學(xué)校，讓學(xué)校管理層對(duì)學(xué)校內(nèi)部的人員流動(dòng)情況有最直觀的感受，以協(xié)助其制定更有效的人員流動(dòng)管控方案，優(yōu)化校園管理政策[4]。

3? 人員流動(dòng)情況仿真模擬的過程

3.1? 建立北區(qū)8號(hào)宿舍模型

本項(xiàng)目選取青島理工大學(xué)北區(qū)8號(hào)宿舍為此次人員流動(dòng)的模擬場(chǎng)景，在Revit 2018中建立真實(shí)的場(chǎng)景模型。

青島理工大學(xué)北區(qū)8號(hào)宿舍共15層，其中宿舍的居住層為3到15層，每層有20個(gè)房間、2個(gè)疏散樓梯、3座電梯，整棟宿舍有兩個(gè)大門通向室外。通過Revit軟件對(duì)校園內(nèi)的相關(guān)建筑進(jìn)行1：1建模，為人員流動(dòng)仿真分析提供真實(shí)可靠的場(chǎng)景，如圖1所示。

3.2? 采集北區(qū)8號(hào)宿舍人員流動(dòng)數(shù)據(jù)

3.2.1? 數(shù)據(jù)收集的方法

數(shù)據(jù)收集的方法如下：

1）實(shí)地調(diào)研。項(xiàng)目成員分工合作，將學(xué)校不同區(qū)域進(jìn)行分割，以實(shí)現(xiàn)對(duì)獲取的數(shù)據(jù)的分類，從而達(dá)到實(shí)地獲取收集人員流動(dòng)的數(shù)據(jù)的全類型覆蓋?；谒@取的基本數(shù)據(jù)，利用Excel等工具形成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖表，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，最終獲取校園內(nèi)不同分區(qū)的人員流動(dòng)情況。校內(nèi)宿舍樓所占比例較大，因此，本團(tuán)隊(duì)首先進(jìn)行宿舍樓人員流動(dòng)的數(shù)據(jù)收集，通過在宿舍樓內(nèi)實(shí)地觀察以及發(fā)放問卷等方式實(shí)現(xiàn)人員流動(dòng)數(shù)據(jù)收集，這一方法主要通過人工采集。

2）基于一卡通信息的人員感知[5]。當(dāng)前校園卡被廣泛用于宿舍門禁、食堂就餐、澡堂洗澡、圖書館借閱等地方，數(shù)據(jù)量十分龐大，并且具有規(guī)律性和準(zhǔn)確性，為本項(xiàng)目的進(jìn)一步研究提供了極大的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)?？梢酝ㄟ^校園卡刷卡人次等方式來確定人員流動(dòng)數(shù)據(jù)和相關(guān)規(guī)律性。此方法是對(duì)RFID技術(shù)的應(yīng)用，可以高效準(zhǔn)確獲取數(shù)據(jù)信息，為研究提供優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)。

3）基于校園智慧交通的數(shù)據(jù)的獲取。多數(shù)校園內(nèi)存在著智慧校園方案，因此，本團(tuán)隊(duì)以學(xué)校內(nèi)的智慧交通為基礎(chǔ)建立新的數(shù)據(jù)收集方法。起初通過后勤部門獲取校園內(nèi)部共享單車的騎行路線和騎行次數(shù)以及大部分的停車地點(diǎn)，根據(jù)以上信息總結(jié)出校園內(nèi)部人員流動(dòng)的高峰期和人員聚集較多的時(shí)間段和時(shí)間地點(diǎn)，針對(duì)宿舍樓下的共享單車進(jìn)行分時(shí)間段的數(shù)據(jù)觀察整理，以達(dá)到對(duì)人員流動(dòng)規(guī)律的進(jìn)一步整理分析。

4）匯總大學(xué)生課程表。本項(xiàng)目所應(yīng)用的人員流動(dòng)仿真軟件MassMotion支持學(xué)生課程表的直接導(dǎo)入，為本項(xiàng)目的研究給予了極大便利，因此本項(xiàng)目成員針對(duì)不同院系、不同年級(jí)的課表進(jìn)行了初步收集。通過匯總課程表并導(dǎo)入軟件的方法可進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

5）校園監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)支持。校園監(jiān)控網(wǎng)已經(jīng)是各大高校的成熟技術(shù)，利用校園網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控人員流動(dòng)數(shù)據(jù)，可以精確追蹤學(xué)生在校園內(nèi)的行蹤，包括進(jìn)入和離開學(xué)校的時(shí)間、經(jīng)常出入的地點(diǎn)以及與誰有聯(lián)系等信息。

6）校園車庫(kù)、圖書館等閘機(jī)數(shù)據(jù)采集。校園圖書館的閘機(jī)系統(tǒng)建立十分完善，因此可以通過對(duì)進(jìn)出圖書館的人次以及進(jìn)出圖書館高峰的時(shí)間進(jìn)行人員流動(dòng)數(shù)據(jù)收集。

3.2.2? 人員流動(dòng)數(shù)據(jù)的采集

本項(xiàng)目在校園內(nèi)進(jìn)行人員流動(dòng)數(shù)據(jù)采集，為了更好地代表整個(gè)校園宿舍群體的行為，本團(tuán)隊(duì)選擇在北區(qū)8號(hào)宿舍進(jìn)行實(shí)地調(diào)查和數(shù)據(jù)采集。首先采用實(shí)地調(diào)查的方式，到北區(qū)8號(hào)宿舍進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。通過人工實(shí)地觀察、摸底調(diào)查和設(shè)備安裝等多種方式，記錄了住宿在該宿舍內(nèi)的學(xué)生和教職工進(jìn)入和離開的時(shí)間、地點(diǎn)等數(shù)據(jù)信息[6]。

其中，對(duì)人員流動(dòng)量較高的時(shí)間段和區(qū)域，例如早晨7點(diǎn)到9點(diǎn)及晚上7點(diǎn)到10點(diǎn)入口通道，進(jìn)行了多次數(shù)據(jù)采集。整個(gè)過程持續(xù)采集三個(gè)周期（即三周）的數(shù)據(jù)，目的是為了更好地分析和了解該區(qū)域的人員流動(dòng)特點(diǎn)和規(guī)律。在每日的數(shù)據(jù)采集中，選取了早上、中午、下午和晚上這幾個(gè)人流量集中的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和對(duì)比，同時(shí)結(jié)合學(xué)生課表，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了合理的分析匯總，得出的數(shù)據(jù)如圖2所示。

經(jīng)過初步的數(shù)據(jù)采集以及整理分析，從柱狀圖可知在每天進(jìn)出宿舍樓的高峰期人員流動(dòng)的人員數(shù)量，在每天的固定時(shí)間段會(huì)出現(xiàn)人員數(shù)量的高峰期；從折線圖可知，工作日和周末的人員流量會(huì)存在明顯差距，周末各個(gè)時(shí)間段的人員流動(dòng)數(shù)量均小于工作日的人員數(shù)量。

3.3? 人員流動(dòng)仿真分析

將BIM模型和人員流動(dòng)數(shù)據(jù)導(dǎo)入MassMotion人員流動(dòng)仿真軟件模擬空間人員流動(dòng)情況。運(yùn)用軟件新增的功能——鄰近分析，行人在靠近到一定距離內(nèi)會(huì)變成紅色，以此來量化評(píng)估不同場(chǎng)景下的更加合理的隔離策略，導(dǎo)出人員流動(dòng)的仿真結(jié)果數(shù)據(jù)[7]。

仿真軟件人員流動(dòng)的運(yùn)行結(jié)果如圖3所示，將數(shù)據(jù)以人員流動(dòng)動(dòng)態(tài)仿真視頻、圖表分析等可視化的方式呈現(xiàn)出來，并把最終的數(shù)據(jù)結(jié)果、仿真軟件鄰近分析結(jié)果中顯示紅色的人員等真實(shí)情況反饋給校園管理者，把學(xué)校日常管理階段實(shí)行的管理方法真實(shí)地呈現(xiàn)出來，并為校園管理者優(yōu)化校園管理方法提供最可靠、最直觀的數(shù)據(jù)支持。

4? 人員流動(dòng)仿真模擬的結(jié)果分析

根據(jù)現(xiàn)階段已有的數(shù)據(jù)和BIM模型，運(yùn)用MassMotion人員流動(dòng)仿真軟件對(duì)人員流動(dòng)做了初步的仿真模擬，并且導(dǎo)出人員流動(dòng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，助力管理部門設(shè)計(jì)和完善校園的管理方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)校園各節(jié)點(diǎn)人流的干預(yù)，降低人員聚集引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)[8]。

4.1? 結(jié)果輸出

工作日（左圖）與周末（右圖）出行人流數(shù)量熱力圖對(duì)比如圖4、圖5所示，圖例從上到下依次表示人流數(shù)量的下降，讀取圖中左上方圖例可知，最上方部分表示每平方米人流數(shù)量為58.8以上，最下方部分表示每平方米人流數(shù)量?jī)H為8.8～18.8。通過對(duì)比工作日與周末人員出行的數(shù)量可知，工作日的出行人數(shù)明顯多于周末的出行人數(shù)，且在此時(shí)間段內(nèi)的工作日存在嚴(yán)重的人員聚集問題。

工作日（圖4）與周末（圖5）出行人員密度熱力圖對(duì)比如圖6、圖7所示，圖例從上到下依次表示每平方米最大人員密度的下降，讀取圖中左上方圖例可知，最上方部分表示每平方米人員密度為2.174以上，最下方部分表示每平方米人員密度僅為0～0.309。

通過工作日與周末出行高峰期人員密度可知，人員密集程度十分直觀地呈現(xiàn)出來，經(jīng)過對(duì)比可知，周末的人員密度明顯低于工作日，因此工作日的人員出行時(shí)存在嚴(yán)重的人員聚集情況。

通過以下折線圖可以直觀看出宿舍在工作日的兩個(gè)進(jìn)入高峰期的人員密度，工作日中午12：10—12：20與下午18：10—18：20進(jìn)入宿舍樓人員密度對(duì)比如圖8所示，兩個(gè)時(shí)間段的人員密度均處于較高的水平。

周末早晨7：45—7：55與下午13：45—13：55出行人員密度對(duì)比如圖9所示，可以直觀看出宿舍在周末的兩個(gè)進(jìn)入高峰期的人員密度，兩個(gè)時(shí)間段的人員密度均處于較低的水平，且下午的出行人員密度明顯低于早晨的出行人員密度。

4.2? 結(jié)果分析

通過上述對(duì)人員流的初步仿真分析以及可視化結(jié)果，可以直觀地觀察到在現(xiàn)階段的日常管理方法及措施下人員流動(dòng)的真實(shí)現(xiàn)狀，大規(guī)模的人員流動(dòng)通過仿真分析可以反饋出各類具體的圖表分析以及動(dòng)態(tài)仿真模擬。

根據(jù)上述分析，可以觀察到工作日的人員聚集程度明顯大于周末，為此可以采取以下措施對(duì)人員流動(dòng)進(jìn)行疏導(dǎo)，減少人員聚集：

1）引導(dǎo)減少工作日的人員流動(dòng)。由于工作日的人員聚集明顯大于周末，學(xué)校方面可通過調(diào)整課表，將課程密集時(shí)間段的課程轉(zhuǎn)移至周末，從而適當(dāng)減少工作日人員的外出。

2）分散外出時(shí)間節(jié)點(diǎn)。學(xué)生在早上出宿舍去上課時(shí)，會(huì)出現(xiàn)大規(guī)模聚集現(xiàn)象，為了緩解此類大規(guī)模聚集情況，學(xué)校可以通過第一節(jié)課錯(cuò)峰上課等管理方法進(jìn)行人員流動(dòng)的優(yōu)化。

3）增設(shè)分散的人員出入口[9]。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，北區(qū)8號(hào)宿舍僅設(shè)置一個(gè)出入口，在人員密集的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，所有人只能通過一個(gè)通道進(jìn)出，進(jìn)一步增加了人員密集程度[10]。因此，學(xué)校后勤部門可協(xié)調(diào)開通宿舍的其他出入口，有序引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)出宿舍。

4）充分調(diào)動(dòng)樓梯的通行能力。由上述圖表可知，人員聚集點(diǎn)多出現(xiàn)在一樓大廳的電梯間，其他樓層的人員密集程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一樓大廳，因此學(xué)校可組織相關(guān)人員進(jìn)行引導(dǎo)，促使更多人使用樓梯。例如，低樓層的學(xué)生可直接通過樓梯回到宿舍；高樓層的學(xué)生可通過樓梯和電梯相結(jié)合的方式回到宿舍，先通過電梯到達(dá)人員密集程度低的樓層，然后通過樓梯回到宿舍。

5? 結(jié)? 論

在當(dāng)前我國(guó)高校人員不斷增長(zhǎng)的情況下，通過BIM+MassMotion直觀反映人員流動(dòng)情況，有利于高校對(duì)人員做出合理調(diào)配，統(tǒng)一指揮，盡可能規(guī)避密集、擁堵等現(xiàn)象，提高人員流動(dòng)管理效率，促進(jìn)校園智慧化建設(shè)。

基于BIM+MassMotion的人員流動(dòng)模擬平臺(tái)的搭建不僅對(duì)高校管理部門設(shè)計(jì)和完善校園人員流動(dòng)管理方案有著巨大的幫助，而且為今后解決其他場(chǎng)景下的人員聚集情況、進(jìn)行人員疏導(dǎo)有重要的借鑒意義。

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作者簡(jiǎn)介：王慧乾（2001—），女，漢族，山東濱州人，本科在讀，研究方向：工程造價(jià)。