BIM可视化管理系统的软件设计

韦雪文，姜岚

摘要：为加快BIM技术的应用及推广，中冶华天工程技术有限公司结合工作实际，利用WebGL2.0技术将BIM轻量化模型在网页端进行可视化展示。同时以spring boot为开发环境实现BIM可视化管理服务，并利用RESTful API实现BIM可视化管理系统与其他信息化管理系统的快速融合。

关键词：BIM可视化;WebGL2.0;spring boot;RESTful API

中图分类号：TP319      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）20-0078-03

1 背景

BIM即建筑信息模型，它是利用信息技术对工程项目建设的各项数据建立建筑模型，仿真模拟建筑物的真实信息，并进行全方位的展示。它具有可模拟性、可视化、可出图性、可优化性和协调性等特点[1]。BIM技术的出现给建筑行业的信息化落地带来了指引方向。但目前BIM的应用需要依赖专业的BIM应用软件，这些软件的操作往往比较复杂，同时软件自身比较厚重，对硬件配置也有较高的要求，比如需要较大的内存空间、独立显卡、高CPU等。从而导致BIM技术的推广大大受限。

随着互联网的发展，越来越多的BIM用户希望采用浏览器在电脑、手机、PAD等多屏幕方便地浏览三维模型。另一方面伴随着中冶华天工程技术有限公司大力推广BIM技术的应用，以及主营业务朝着智能化、绿色化发展，急需将BIM技术互联网化。

针对以上需求，本文借助Spring Boot[2]开源框架及轻量化引擎开发一个BIM可视化管理系统，实现与中冶华天农村污水管理系统、中冶华天智慧水务运维管理系统、智慧水环境运维管理系统、智慧康养运维管理系统、项目管理控制系统等核心系统的数据集成和业务操作等主要工作。

2 系统整体架构设计

本系统采用B/S架构[3]，总体逻辑架构共分为三层，分别为客户端（网页浏览器，不需安装插件）、应用服务端（服务层）和数据服务端（数据层）。系统架构如图1所示。

客户端：即BIM可视化管理系统的数据和功能展现层，此层通过浏览器直接显示，目前支持firefox和chrome浏览器。其中BIM模型展示是通过WebGL2.0技术实现。

应用服务端：即BIM可视化管理系统的业务控制层，是整个平台的核心单元。此控制层包含两个服务器，分别为web服务器和轻量化引擎服务器。其中web服务器用于处理此平台的业务请求，轻量化引擎服务器主要处理对BIM模型的轻量化操作请求。

数据服务端：即BIM可视化管理系统的数据层，是整个系统的基础。该层通过数据库来管理BIM轻量化平台中的所有数据，包括BIM模型数据和业务数据，为系统提供数据保障。在具体设计中，本系统采用了MySQL[4]关系型数据库来存储和管理各种BIM相关数据。

本系统操作系统采用Windows 10， 开发平台采用IntelliJ IDEA 2018，数据库选用MySQL7，业务开发采用Spring Boot框架。轻量化引擎通过厂商产品对比，选取了秉匠信息科技公司的黑洞引擎，此引擎完全从底层自主研发，知识产权100%自有，不受制于任何国内外第三方已有引擎或者图形软件库，后台数据不需要任何第三方云平台作为存储容器。由此保证国内客户使用中的授权可靠性、獨立性与数据安全。

3 系统功能设计

根据当前中冶华天智慧水务运维管理系统、智慧水环境运维管理系统、智慧康养运维管理系统和项目管理控制系统对BIM可视化管理系统的具体诉求，该文进行了总结和归纳，完成BIM可视化管理系统的详细功能设计。系统共分成5大功能模块，分别为：BIM模型可视化、数据管理、文档管理和关联管理和与其他系统集成，其整体功能结构图如图2所示。

3.1 BIM模型可视化

该模块主要包含BIM模型可视化展示和可视化操作。BIM模型可视化展示即在浏览器中展示整个BIM模型。可视化操作即支持在浏览器中对BIM模型进行常规的操作，具体如下：

1）视图操作

模型旋转、平移、缩放、复位、一键还原、自适应、视图控制器、第一视角漫游等。

2）构件基本操作

透明、隐藏、隔离、剖切、盒选（多选）、分解（爆炸效果）、线框模式、变色等。

3）构件高级操作

构件属性查看、模型树展示（可按空间、系统、类型不同维度）、搜索、测量、标签、批注、气泡、快照等。

3.2 数据管理

该模块是整个管理系统的基础模块。这里的数据包括了BIM模型数据以及基于模型的业务数据。其中BIM模型数据包含几何信息、构建列表及属性信息，基于模型的业务数据则是跟其他系统做集成时保存的与模型相关的业务数据，支持对对象、关系数据的通用操作功能，如新增、删除、修改和查询。

系统默认采用MySQL数据库存储相关数据，其中BIM模型数据是通过构件的唯一GUID与构建的相关属性信息关联。基于模型的业务数据也是通过GUID关联，数据库关系设计图如图3所示。

3.3 文档管理

该模块是此系统的通用模块。常用的功能有文件列表展示、工程文档在线浏览、文件操作、文档版本管理等。

文件列表是指文件以目录树+文件列表的形式陈列。列表中显示了文件的类型、文件名、标签、版本、容量、上传人最新修改时间。可对文件名称进行搜索，以时间、名称对文件进行排序。

工程文档在线浏览主要实现对常用文件格式如Excel、PPT、Word、PDF、TXT、rtf、csv格式文件的在线浏览。xml格式本质是简文本，可直接在浏览器中打开。图片文件可使用浏览器自带的功能直接浏览，位图格式除外。