基于BIM+VR技術在管線碰撞中的研究與應用

　　摘要:隨著社會的快速發展，信息化、智能化的需要，我國的建筑業呈現出全球化、可持續發展的趨勢，BIM技術也成為建筑業發展的一項重要新技術。同時VR技術在我國的興起，在建筑行業中能夠更加直觀詳細地反映出建筑的基本情況。本文將以湖山小學為案例，來探究BIM技術與VR技術的結合在管線碰撞中的研究與應用。

　　關鍵詞:BIM技術;VR技術;可視化管線碰撞

　　1技術概述

　　1.1BIM技術的概述

　　BIM———建筑信息模型(BuildingInformationModeling)，將建筑工程中相關信息作為基礎，通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數字化技術，提供與實際情況一致的建筑工程信息。它具有可視化、模擬性、優化性、可出圖性等特點。

　　1.2VR技術的概述VR———虛擬現實技術(VirtualReality)，又稱靈境技術，是20世紀所發展起來的一項新興技術。VR技術集計算機、電子信息、仿真技術于一體，通過模擬虛擬環境，給人一種結合視覺，聽覺、嗅覺、味覺等感官能力于一體的沉浸式環境體驗。

　　1.3BIM技術+VR技術BIM技術雖然具備可視化的特征，但它表達不足，僅適用于專業人員讀圖與模型，無法適用于非專業人員。而BIM+VR技術是將建筑信息模型與虛擬現實技術相互協作，可以創造一個直觀具體的仿真展出環境，可以幫助業主更加直觀、具體的觀察和瀏覽建筑中的任何一個空間。BIM技術結合VR技術可以彌補彼此之間的不足，通過BIM平臺向VR平臺提供構建物的信息、數據以及模型，再通過VR平臺創造相應的虛擬環境，體驗者直接通過虛擬環境來尋找建筑物的錯誤及不足，及時的反饋給設計師，然后再通過對圖紙進一步完善，大大地提高了施工過程的效率。

　　2BIM技術所存在的局限性

　　2.1可視化程度不夠高

　　BIM所具備的可視化，仍存在著一定的缺點。當建筑設計完成后，它的三維模型無法通過多方位、多路線去展示，存在著展示路徑固定的問題，容易造成建筑設計時信息的缺失，從而導致實際建筑與設計建筑存在著一定的誤差。

　　2.2施工與設計不能協同

　　在設計的工程中往往只有設計師參與，建設單位，用戶及施工單位無法將自己的意見和想法融入設計當中，并且在施工工程中出現問題，各單位、各部門間無法及時進行交流，信息不能相互及時的反饋，極大程度地拖延了施工進度，甚至有可能由于信息傳遞的不及時，導致建筑出現偏差，從而造成安全事故的發生。

　　3BIM技術+VR技術在管道安裝方面的創新應用

　　建筑業BIM技術的發展，通過三維數字技術模擬建筑物所具有的真實信息，為工程設計和施工提供相互協調、內部一致的信息模型，實現了設計施工的一體化，降低了工程生產成本。在管線安裝中，通過把BIM技術與VR技術結合，在管線碰撞的可見性方面進行創新，讓管線碰撞問題更加直觀具體地展現出來，提高了施工效率，節省了資源和成本。

　　3.1工程概況

　　該項目位于常熟市，總投資15989.20萬元，其中環保投資1000萬元，占地面積24591平方米，總建筑面積25249.2平方米，地上建筑面積19899.2平方米，地下建筑面積5350平方米，最大建筑高度24米，主體為框架結構，屬于文化體育、行政辦公、公用建筑。本工程建筑主體包括綜合樓以及教學樓ABC，綜合樓設有地下1層車庫以及地上5層，教學樓ABC均為地上4層。

　　3.2BIM技術建模

　　3.2.1revit土建模型的建立

　　首先以湖山小學工程為基礎，運用BIM建模軟件———revit，完成設計階段的土建模型建立，其主要包括結構建模和建筑建模。其中結構建模是指對梁，板，柱圖元的建立，而建筑建模是對墻體、門窗、樓梯等部分模型的建立。本工程建造周期較長，前期無法進行場地布置，故在前期創建了一個總的體量模型，導入三維場布，然后在后期Revit土建模型創建完成后進行更換。

　　3.2.2GQI管道模型的建立根據湖山小學電氣、暖通及水圖、采用廣聯達安裝計量GQI軟件進行給排水、暖通、電氣及消防模型的建立。

　　3.2.3土建與機電模型整合及可視化的設計通過BIM5D將建立的土建模型與機電模型進行整合，完成湖山小學模型的建立，再通過lumion軟件進行模型及其場地的渲染，導出動畫;將動畫導入VR引擎，與VR引擎對接，連接專用設備，完成VR場景的建立。

　　3.2.4VR可視化在管道碰撞中的使用通過使用者佩戴VR頭盔，進入已經完成好的VR場景中，觀察湖山小學各處的管道安裝情況，通過使用者在VR場景中的不斷穿梭和觀察，找出VR場景中各管道間的碰撞點及設計不合理之處，通過視覺共享功能，將所觀察的信息投放在VR體驗區的大屏幕上，更加直觀地將錯誤之處展現出來，方便設計人員能夠及時修改和更正。并且添加信息顯示功能，大型建筑樓層房間眾多，管道復雜多樣，我們通過信息面板顯示功能，通過觸碰想了解的管道，信息面板會自動彈出并且記錄該管道所處樓層，房間及其類型的信息，能夠充分減少記錄和判斷的麻煩，極大程度地提高了施工效率。

　　3.2.5VR可視化在管道碰撞中使用的優勢(1)能夠直觀具體的展現出三維場景，不在需要設計人員思考或固定角度觀察錯誤。(2)極大程度上縮短了尋找錯誤的時間，大大提高了工作效率。(3)提供了實際的場景，讓施工和設計間的信息能夠及時互通交匯，讓設計人員或施工人員按照實際情況更改，節約了資源，避免了材料的浪費。

　　4BIM+VR技術的應用情況

　　4.1國內使用情況

　　我國越來越多的企業開始使用BIM技術，同時隨著5G時代的到來，更方便快捷的數據傳輸，也為VR技術的發展提供了巨大的推進力。在中國這個巨大的建筑市場上，目前使用BIM+VR技術的項目卻只有很少一部分，而BIM+VR技術應用到管道施工或機電安裝方面的更是微乎其微。我國大部分使用BIM+VR技術主要是在建筑施工安全教育方面，還有地鐵施工管理方面。

　　4.1.1BIM+VR技術在施工展示方面的應用其中中國聯通海南智慧大廈項目就采用了BIM+VR技術，充分地利用BIM+VR技術的可視化效果，極大程度完善了施工全過程及建筑完工的輕量化展示，并且可通過PC端或手機端操作，實現項目的色彩搭配及周邊環境的可視化模擬。

　　4.1.2BIM+VR技術在施工安全教育上的應用在通過查證及調查發現，目前大多數正在使用BIM+VR技術的企業，都會在工人的施工安全教育上進行應用。通過BIM+VR技術將實際的施工場地轉化成一個虛擬環境，讓施工人員親身體驗安全生產六大事故，從而能夠讓他們清楚認識到自身的不規范操作，從而避免安全事故的發生，提高施工人員的安全意識，極大程度地提高了安全教育的作用。

　　4.2國外使用情況國外VR技術的使用較為廣泛，著名信息技術和服務公司ARCDocumentSolutions一項研究指出，VR將是建筑行業最強大的新興技術之一。65.3%的建筑、工程和施工管理專業人士表示，虛擬現實應用程序使得客戶更容易可視化建筑設計，大大地降低成本預算，減少工人數量。

　　4.2.1BIM+VR技術在焊接培訓的應用焊接是所有施工類型中必不可少的元素，因為設備存在的危險性及上手難度較高，焊接的培訓教學存在著一定的困難。而林肯電氣就根據BIM+VR技術設計出了VRTEX360焊接培訓系統，通過實際的施工環境模擬來幫助培訓生在真實的施工環境前，使用虛擬系統體驗今后的工作環境并學習如何在該環境下工作。

　　4.2.2BIM+VR技術在項目可視化中的應用業主不是專業人員，不能完全理解圖紙及模型信息，一直以來都是建筑行業所困擾的問題，而美國最大的私營建筑公司之一麥卡錫建筑公司自2010年起就開始研究，希望能夠改善這一問題。他們已經研發使用OculusVR來向客戶形象具體地展現出圖紙中的信息，讓他們能夠身臨其境地體驗他們今后的辦公室或工作空間。

　　4.2.3BIM+VR技術在建筑設計中的應用莫坦森建設作為美國最大的私營建筑公司之一，在建筑項目上，它也設計了一款屬于自己的虛擬現實軟件。該公司建設或改造復雜的醫療或工業項目時，通過HTCVive進行計劃和管理，通過VR先展示項目布局，然后根據體驗者意見進行設計修改變更，確保建筑設計更滿足使用者的體驗。

　　5結語

　　BIM與VR的結合充分體現了BIM信息數據集成、VR可視化交互展示。在未來，BIM+VR一定會引領著建筑行業進行一場新興革命，將會推動著建筑業的發展與繁榮。BIM模型VR技術的結合，讓設計不再變得枯燥，BIM模型不再變得遙不可及，能更加充分地發揮出可視化的功能。

　　機電設備論文范例：機電設備安裝與維修技術的關系探究

　　本文以湖山小學項目為例，僅在機電安裝方面，通過應用BIM+VR技術進行分析。發現BIM+VR技術在綜合管道碰撞問題中，能夠及時的幫助設計師或施工單位發現管道碰撞點，及時修改，能夠大幅度減少時間成本。在設計階段，能夠通過VR場景，讓現在的用戶體驗未來的建筑，能夠通過用戶體驗收集信息，幫助設計更符合用戶體驗的設計。在施工階段，通過在場景中模擬施工過程，體驗施工過程，能夠增添施工經驗并及時發現施工過程所存在的問題，避免不必要的事故發生。BIM+VR技術將會是建筑行業的主流，它將在與建筑相關的領域中發揮著巨大的作用，未來設計的過程將會有越來越多的參與者，同時建筑施工的過程逐漸變得簡單及可預見。

　　參考文獻：

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　　作者：李園民韋芳*夏強強

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