基于BIM技术的校园管网可视化管理

李子铮 魏玮 张伟静

摘要：在校园中，基础设施的稳定运营是校园管理的重要任务之一，如校园内的给排水管道、采暖管道、电气线路、网络线路等管网的正常运行和出现故障后的及时排除，成为校园管理层较为关注的课题。管道工程多为隐蔽工程，无法直观检查，BIM技术在校园管网中的普及应用，不仅能够让校园管网以3D模拟形态直观性观察，而且能够动态监控管网的运营情况，准确发现管网中出现的故障以及故障部位，便于迅速对故障进行维修、排除，从而保障校园设施的良好运行，为在校师生提供稳定、舒适的学习和生活环境。因此，本文对基于BIM技术的校园管网可视化管理进行深入的探讨和研究。

关键词：BIM;校园管网;可视化;管理

0引言

校园管网是校园内的主要基础设施，主要包括给水、排水、强电、弱电、通信、燃气和热力管道等几大类。近年来，信息化和数字化高速发展，网络技术不断进步，数字化模拟技术的应用越来越普遍。在传统的校园管网管理过程中，往往是采用较为低效、逐项排除的操作模式来对管网进行检修，这种传统模式不仅耗费大量的人工、时间，甚者会影响到学校的正常工作开展。而随着诸多学校后期基建工程的建设，地下管网线路的规模进一步扩大，新旧管网交替铺设，管网走向也越来越复杂，传统的管理模式已经难以适应校园管网的快速发展，通过新型数字化方式对校园管网进行高效管理已成为必然趋势。本文以天津轻工职业技术学院的校园管网为例，研究基于BIM技术实现校园管网可视化管理的应用。

1基于BIM技术的校园管网可视化管理的研究意义

1.1校园管网可视化管理的必要性

校园管网的隐蔽性在一定程度上制约了管网日常的检查和维护，而仅仅在出现问题的时候才开始逐段检修，其效率较低，效果也不理想。而校园管网的可视化管理能够快速解决这些问题，可视化管理系统可以通过视觉、听觉、触觉作用，让三维空间更真实，让操作者更能融入到其中，产生“身临其境”的效果[1]，从而能够通过3D模型来直观的判断管网与上部建筑的对应关系，快速确定管网位置，以实现对校园管网快速、高效的管理。

1.2 BIM技术的先进性和实用性

BIM（Building Information Modeling）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，并通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息[2]。BIM技术不仅能够准确的建模来反映校园管网的真实情况，同时能够保留模型构件的各项参数信息，这样既能实现管网三维形态的可视化模拟，又能随时通过操作系统来抓取模型的真实数据信息来直接利用。同时BIM技术还具有包含软件种类较多，如Sketchup、Revit等多种常用软件;且兼容性强，能够和多种软件结合，实现功能最大化，如BIM与GIS的结合，能够快速将楼宇建筑与园区场地融合在一起，实现现实虚拟;可见BIM技术具有较强的先进性和实用性。

2基于BIM技术的校园管网可视化管理的实施过程

2.1原始资料获取和加工处理

基于BIM技术的校园管网可视化管理系统的建设，需要大量的原始基础资料来支持和保障。首先查阅校园的竣工存档图纸，尽量同时收集电子版CAD图纸，可通过城建档案馆和学校的档案室进行图纸的收集整理，注意在图纸收集过程中对原始图纸和设计变更文件进行比对，确保实际管网与图纸设计的一致性;其次，整理竣工后对管网的改造、维修记录，必要时要到现场去实际核实，并绘制简图，标注必要数据，绘制完成后并入到设计图纸中作为原始数据留存。另外，对于校园内临时改造、搭建的建筑物以及临时增设、更改的管网线路等也要进行测量、标注，拍摄照片，并将测量记录并入到原始资料中。

2.2校园场景模型建立

校园管网的模型建立主要分建筑物和管网两大部分，根据BIM软件的各自特点，建筑物部分采用SketchUp软件进行建模，管网部分采用Revit软件进行建模，最后合并成整体校园模型，优化后导入到数据库中。以校园建筑的CAD图纸作为基础数据，采用SketchUp对其进行初步建模，用SketchUp软件的推、拉等工作指令对CAD图纸中反映的数据信息建立起初步建筑模型，通过平、立剖面图等方案设计图纸对初步建筑模型进行局部完善，使初步建筑模在细节上更加精准。根据 CAD 图纸的数据标准，如楼房的轮廓范围线、街道定位线、假山的高、湖面和水的距离，以及桥梁的长、宽、高，规定单位mm，实现几何模型相匹配[3]。将安装工程的CAD图纸导入到Revit软件中，结合系统图，利用Revit软件中的“系统”选項来按照通风、管道、电气等进行管网的建模。如在给排水管道建模时，使用“管道”工具绘制管道，按照2D图纸的参数绘制水平或垂直方向的管道，并调整好管道位置，在管道末端以及管道交叉部位注意管路系统自动生成的弯头是否与实际相符，管道绘制后要对管道的属性进行定义，如管道的类型、直径、坡度等参数，做到建立的模型与实际相符。

2.3校园场景模型优化

在校园场景模型建立完成后，需要对模型进行系统的优化来保证模型的整体性能。考虑到管理平台的运行需求和服务器承载量问题，单体模型在创建的过程中剔除了不必要的构件和相关参数，比如过于细小的管线接头等，尽可能轻量化建模[4]。此外，可根据智慧校园管理系统的功能，对建立模型的细节及参数有所侧重，比如校园内的景观、建筑等主要是用于确定管网的相对位置，所以本着满足基本需求的原则，对该部分模型可以进行数据上的压缩优化，减小数据库的体量，如图书馆模型的墙砖外观，如果利用建模、赋材质、渲染的建模流程会造成数据文件很冗杂，而利用一个简单的贴图，贴出整个图书馆纹理外观的效果，极为简便，既满足了功能要求，又大大降低了文件大小，更便于模型的调阅。

2.4校园管网数据库的建立

校园管网模型在建模过程中，属性定义中的数据准确描述了管网构件的编号、类型、接口形式、管材、壁厚等属性数据，并定义了其位置坐标，包含了起止点和相对标高的信息。将模型导入，用关系数据库SQL Server来管理整体的校园模型属性数据，形成校园管网的整体数据库，将数据库导入到智能校园管理系统中，从而实现校园管网的可视化管理。

在智能校园管理系统中，通过增加算法，在空间分析上，能实现检索实体之间的关系值，如“找出从管线源点出发到另一结点的最短路径”或“找出控制故障地的所有阀门以及事故影响区域”。在构件检索上，通过对数据进行处理，能实现通过构件信息快速实现对目标管网的查找[5]。例如，如果我们需要查找某条管线，就通过管线当中包含的管线段标识符和管线结点标识符找到需要的管线段和管线结点，得到这条管线的基本空间数据，并根据这条管线的属性窗口能够快速掌握这条管线的具体参数，方便该管线的快速检修。

3基于BIM技术的校园管网可视化管理的效果反馈

3.1校园管网数字化、立体化、直观化

通过基于BIM技术的校园管网的可视化管理系统的实施，学校管理人员可以随时在电脑上以第一人称视角的方式来查看学校和建筑物内部的三维效果，实现建筑内部的多角度全景展示;并能直观的查看校园管网的虚拟效果，随时查看和掌握管网的相关参数和位置的准确数据，使校园管网能够更直观、更立体、更准确的以数字形式展现。

3.2校园管网检修与维护高效化、便捷化

校园管网的可视化管理系统可以在电脑上查看管网的运营情况，能够在管网出现故障时，及时发现故障原因，并通过数据分析快速确定管网故障部位，从而使校园管网的检修、维护更加快捷、高效，保证校园基础设施的良好运营。

4结语：

随着BIM技术和互联网技术的快速发展，校园管网的可视化管理的应用也越来越普遍。本文探讨了基于BIM技术对校园管网建模、优化、导入数据库、并入智能校园管理系统，初步建立了天津轻工职业技术学院校园管网的数据库和部分模型，不仅解决了校园管网管理过程中存在的一些弊端，也在一定程度上提升了智能校园的管理水平，减轻了我校基础设施管理部门的负担，为校园管网的可视化管理提供了经验借鉴。对于存在的一些尚待完善的不成熟细节，在今后的工作中深入研究，逐步克服，促进校园管网可视化的管理水平整体提高。

参考文献：

[1]鲁芮.基于智慧校園的可视化管理的建设与发展研究[J].科技视界，2020：69-70.

[2]胡瑛，杨蕾颖.基于BIM技术的工程进度可视化管理研究[J].价值工程，2018：106-107.

[3]王晓，刘凤仙，李琦.GIS与三维可视化在校园地下管网线管理中的应用[J].四川理工学院学报（自然科学版），2013：51-54.

[4]姜曦，罗诗佳.基于BIM的数字校园管理平台开发研究[J].成都师范学院学报，2017

[5]陈东旭，夏迪，张莹，石光，张旭峰，王娜.校园地下管网地理信息管理系统的三维模型设计[J].黑龙江八一农垦大学学报，2015：111-113+134.