BIM技术作为建筑行业新兴的信息化管理技术,能够承载项目全方位、全专业、全人员、全寿命周期的信息,以其承载的工程数据作为建模基础,可以实现工程项目的可视化设计、交互式优化、跨越式协调、模拟式施工、信息化管理等,保证地下管网智慧建设和信息化管理具有可持续性。在运维阶段应用BIM技术可以节约大量资源与人力,进行精准维修,避免信息断层导致的维修拖延[1]。GIS技术常被用于地理环境信息采集与地形重构,包括对象信息输入、查询、存储、分析和宏观显示地形信息。GIS技术能够解决城市建设中周边地形的宏观领域问题,BIM技术能够解决建筑物实体内部的微观域问题[2]。将GIS、BIM技术进行有机结合,可以有效地建立与优化地下各专业管线的三维建模,整合与共享管网模型与周围宏观地理环境信息,达到检测管网设计情况、模拟管线施工、无缝对接维护、避免能源浪费等智慧施工与管理目标。1建立校园管网的BIM模型1.1构建地下管网框架智慧校园的地下管网建设涉及多专业、多技术、多领域、多方位的信息,是多尺度、多维度的全方位综合系统建设。将地理信息和地下管网信息以数字化形式进行获取、建模、融合、查询、输出、管理、分析,为智慧校园建设提供地形和管线信息,需要建立地下管网和区域的信息化模型。BIM技术下管网信息化综合模型架构如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.07.009.F001图1BIM技术下管网信息化综合模型架构地下管网空间数据包含市政管线、广电管线、通信管线、电力管线等,不同专业的图元构件等点实体和管线的线实体可以还原专业管网,实现模型可视化及漫游。图元线实体由线条及其标记构成,点实体由构件的节点及标记组成。根据线实体和点实体及对应的标记可以确定管网在三维空间中的具体位置[3]。1.2建立BIM模型BIM模型建立涉及设计准备、总体布局、设计建模、成果审核、实施跟踪5个阶段。BIM建模流程如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.07.009.F002图2BIM建模流程设计准备阶段,需要组建设计小组,明确设计任务,指定设计计划,熟悉项目资料,为设计做好前期准备工作,小组成员结合各自的特长,首先进行一次设计前讨论,相互配合进行初步设计,将完成后的各专业模型交互,碰撞检查,模型优化,直至满足各方面技术规范要求,达到合格的施工图标准之后即可出图,进入成果审批阶段,请各方面专家对模型进行综合评审,修正,图纸会签,即可进入实施阶段,按照设计的模型指导工程施工,运用信息化系统,对施工中构件信息进行动态采集,完成建筑信息录入,如包括管道构件的ID属性、材质、生产厂家及联系方式、标高、配件,同时为信息化运维管理奠定坚实基础。给排水专业模型建立时,首先对不同构件建模,如综合管廊,其结构元素搭建主要消防管道、给水排水管网、天然气管网等组成。其次管道建模,管道建模使用软件广联达公司收购的MagiCAD软件,为方便系统模型修订,用不同颜色代表不同专业管线系统,在图元属性中设置管线材质、标高、管径及其他信息,进而绘制各专业的管道模型。BIM模型能够再现管网实体模型,在施工中表现出较强优势,因此,智慧校园建设采用BIM技术完成地下管网及地上建筑物模型均建模。某部位管道系统三维模型如图3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.07.009.F003图3某部位管道系统三维模型管道细部模型及属性信息如图4所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.07.009.F004图4管道细部模型及属性信息某管道节点设计如图5所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.07.009.F005图5某管道节点设计(a)平面图 (b)BIM平面图某节点平面图中,排水套管横穿承重梁,导致设计高度错误,在常规设计图上采用单位工程绘图时并不容易发现错误,运用MagiCAD进行模型交互、渲染后,可得某管道三维实体节点与建筑主体交互。BIM建模后,发现按照传统设计导致管道设计错误无法施工,采用BIM建模可以提前优化模型,模拟施工、节约成本、缩短工期。2集成BIM与GIS技术构建信息化管网模型在校园各专业BIM模型完成基础上,借助Super Map三维GIS一体化技术体系,将摄影模型与BIM模型等多元空间数据有机融合并检查,补全信息,实现地下与地表的信息化综合建模与管理。数据导入时,将Super Map GIS提供的地形模型融入BIM模型,采用兼容性较好的IFC格式BIM数据,以“图元ID”“图元名称”作为基础[4],确保各图元与属性间的对应关系,建筑物模型与地形信息有机融合。3管网模型信息综合运用将构建的地下管网三维模型结合GIS宏观信息[5],载入智能建筑管理系统进行信息化运维管理。智慧校园信息化管理系统如图6所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.07.009.F006图6智慧校园信息化管理系统利用智慧校园信息化管理系统可以打开地下管网的三维模型、查看构建的空间位置关系及构建信息、漫游查询系统动态信息。可视化综合模型有效克服传统施工过程中隐蔽工程验收、维修的问题;在设备维护管理过程中点击“设备信息”可以一键获取设备来源,及时储备或更换设备。“BIM图纸”授权人可以随时查看相关信息,避免物理距离引起工期延误,节省工期,提高各参与方安全意识。结合物联网、模式识别及智能管理系统,接入校园安防系统数据,实时获取火灾隐患等不安全行为,进行预警,预防不必要的人员、财产损失;整合校园现有管网(采暖、给水、排水、燃气、电力、通信等),整合学校各专业模型及GIS模型,全面实现校园智慧管理的可视化漫游、巡查等工作。4信息化关系系统安全需求分析针对不同组织、机构对信息安全的需求不同,对信息安全需求的理解可以从连续性、可靠性、可控性、安全性、有效性等方面落实。依据国家相关信息安全组织、管理的法律法规及规章制度;考虑企业对信息安全管理的要求,提出不同信息的分类分等级分层次安全管理要求。根据企业信息系统资产管理要求,设计不同资产的差异性安全级别划分体系,可以实现安全管理、资源合理配置,降低管理成本。根据用户信息系统的层次化管理需求,分级提出信息安全方案,一般可以按照物理实体、物理地址、拓扑网络、操作设计、管理系统和数据分层等方面提出信息安全系统。此外,应充分考虑组织发展,给予适当裕量,信息系统未来发展趋势兼顾单位经济等因素。(1)数据可控(Data control):被授权的用户或单位可以查看控制其授权范围内的信息内容并发出控制行为。(2)数据完整(Dataintegrity):存储建筑物地上地下所有构件的全寿命周期信息,确保数据完整性,不能以任何非法方式攻击、破坏或篡改。(3)数据机密(Data confidentiality):使信息不被泄露给非授权的实体(个人或网络),采取的加密等方式保障数据信息安全。(4)数据安全(Data security):为了防范人为和意外破坏数据,从主观上对资源提供物理保护措施。5结语信息化BIM技术在工程建设可行性研究、项目设计、工程造价、施工以及运维等全寿命周期内偏重微观信息管理,集成GIS技术,与项目关联的地形、地下管网关联,可以拓展工程项目建设的区域性信息化管理范围。工程项目建立各专业的BIM模型、交互、优化,实现项目施工过程进度及成本控制,结合GIS技术测量的城市地下管网信息,在施工阶段可以有效降低施工过程误挖、错挖的风险,实现可视化信息化施工。后期运维阶段,利用BIM模型及集成的项目构建信息进行可视化管理,能够避免信息断层的风险,提高管理效率。按照国家关于BIM推广应用发展规划,未来实现施工进度计划与三维模型、工程造价的关联,实现5D成本进度管理控制,融入新工艺新技术,发展信息化工程项目全寿命周期建设管理,动态的模拟施工效果、实时成本管理、立体化运维思想必将得到广泛推广和应用,对促进数字城市发展具有重要意义。
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