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基于虚拟现实技术的智构3D管理系统

引言

建筑工业化在全球建筑业发展的潮流建筑工业化的BIM及相关信息化技术是重要基础通过建筑工业化的BIM可以提高设计效率在生产运输和安装阶段的BIM应用随着各企业和组织对此认?#23545;?#38271;将设?#24179;?#27573;的BIM工作延伸到下游为建筑工业化的BIM应用产生显著的商业利润和管理成本的优势预制混凝土PC构件作为建筑工业化的主要组成部分对预制混凝土PC构件的全寿命周期内的信息管理与BIM结合提出新的要求


本文介绍一种在建筑工业化BIM的框架下,基于虚拟现实技术利用物联网技术和移动互联技术对预制混凝土PC构件的信息进行三维可视化管理的方法并在上海某项目中实施的简介


1建筑工业化的信息化技术 BIM

在建筑工业化中基于信息化机械化和软件技术的工艺和工具都具有很重要的位置特别是建筑信息模型简称 BIM在建筑行业的得到广泛的应用BIM以三维数字技术将集成的建筑工程项目各阶段的相关信息通过三维可视化的方法体现提高管理人员信息管理的效率目前能够支持建筑工业化应用的BIM软件主要有AutoCAD ArchitectureRevitTEKLAALLPLAN它们都具有与其他软件的信息交换的数据格式方便将BIM数据的传播在建筑工业化的实施过程中在项目会涉?#26696;?#31181;产品和专业的工艺时存在大量的信息数据通过BIM的方法对设计生产运输安装和运维阶段进行信息数据共享在建筑工业化领域具有广泛的应用价值


2预制混凝土 PC 构件的虚拟现实技术

虚拟现实技术是一门崭新的综合性信息技术它融合了数字图像处理计算机图形学多媒体技术传感器技术等多个信息技术分支其根据人类的视觉听觉的生理心理特点由计算机产生逼真的三维立体图像使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备便可将自己置身于虚拟环境中成为虚拟环境中的一员使用者与虚拟环境中的各种对象的相互作用就如同在现实世界中的一样一切感觉都是那么逼真有一种身临其?#36710;?#24863;觉虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互使用者不仅可以利用电脑键盘鼠标进行交互而且能够通过特殊头盔数据手套等传感设备进行交互使用者通过自身的语言身体运动或动作等自然技能就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作在军事医学设计艺术娱?#20540;?#22810;个领域都得到了广泛的应用


在土木工程中长期以来人们不得不用抽象的概念表示非常丰富的内容虚拟现实技术可以在其中得到广泛应用在虚拟现实技术在仿真建模中的应用建筑CAD中的虚拟现实技术建筑结构设计与施工过程的可视化计算建筑设计与施工的先期技术成果演示和验证技术?#30830;?#38754;都在实践中


目前在实?#20351;?#31243;项目中基于虚拟现实的方法是指利用虚拟现实技术在虚拟的环境中建立周围场景结构构件等的三维CAD模型(虚拟模型)形成基于计算机的具有一定功能的仿真系统让系统中的模型具有动态性能并对系统中的模型进行虚拟显示在人机交互的可视化环境中对工程进行管理主要在针对设?#24179;?#27573;和一部分施工过程模拟阶段的使用在工程项目管理中实际使用虚拟现实的技术的方法还很少见


3一种基于虚拟现实的3D管理系统

智构系统3D管理系统简称 3D 系统是基于虚拟现实技术整合BIM数据将设计生产运输安装和运维各阶段的信息在以建筑目标的BIM为基准协同各阶段的项目管理工作的平台


图 3.1 预制外墙挂板构件实景图


通过3D系统在上海某工程中对外墙挂板的信息管理工作对3D系?#36710;?#26041;法做相应介绍图3.1是工程完成后的实景图外立面采用预制外墙挂板


3D系统利用设?#24179;?#27573;所使用的BIM软件具有与其他软件的信息交换的数据格式通过3D系统BIM数据转换步骤将设?#24179;?#27573;的BIM数据整合在3D系统中图3.2表示整合后的预制外墙挂板构件BIM数据的虚拟现实图与工程完成后的实景照片中显示构件的信息是一致的


图 3.2 预制外墙挂板构件BIM数据的3D虚拟现实


3D 系统虚拟现实就是最终建筑完成的信息内容的三维模型显示作为信息管理各阶段工作的入口和构件信息展示的窗口是一个三维显示和三维交互的界面与虚拟现实的三维的交互是通过手势和按钮键操作对三维模型进行各种角度和方向进行观察图3.3表示在三维模型在不同视角下的三维模型的虚拟现实


图 3.3 三维模型不同角度下的虚拟现实


对预制混凝土PC构件的信息管理就通过上述虚拟现实的方法进行在管理人员通过用户名和密码进入3D系统后图3.2和图3.3显示的虚拟现实界面就是用户的三维交互的窗口在工程项目实施过程中的预制混凝土PC构件的状态及其所属的信息阶段采用不同颜色标识颜色表示的信息阶段如下


1) 状态红色表示构件处于未安排生产计划阶段

2) 状态橙色表示构件处于已安排生产计划阶段

3) 状态黄色表示构件处于生产过程阶段

4) 状态绿色表示构件处于在工厂仓库堆场阶段

5) 状态青色表示构件处于物流阶段

6) 状态蓝色表示构件处于在现场堆场阶段

7) 状态紫色表示构件处于施工安装完成阶段


管理人员通过观察虚拟现实中的预制混凝土PC构件的不同颜色快速掌?#29031;?#20010;工程的预制构件相关信息当需要详细了解特定预制构件的信息时对虚拟现实中的预制构件用?#31181;?#28857;击虚拟现实的三维窗口会弹出信息框在信息框内详细表述其指定构件的信息的状态见图3.4


图 3.4 虚拟现实中弹出特定预制构件的信息框


当预制混凝土PC构件处在工厂仓库物流中和现场堆场时的PC构件在信息框内增加一项GIS地理信息简要显示预制构件所处的位置信息见图3.5对于工程中的预制混凝土PC构件数据管理和信息汇总可在信息框内中表示见图 3.6


图 3.5 PC 构件的位置信息


图 3.6 PC 构件的信息汇总


3D系?#36710;?#34394;拟显示和智构生产管理系统图3.7相辅相成两个系统对于工程的数据库是一致的在任一系统中的管理的信息在两个系统中都得到实时体现都基于智构云平台管理数据库通过智构生产管理系统将由生产安装人员将预制混凝土PC构件的数据进行录入3D系统进行虚拟现实快速掌握信息


在项目信息管理工作中管理人员在某一阶段通过对于操作人员可以通过智构扫描识别器扫描预埋在预制混凝土PC构件内的唯一性识别芯片后图3.8在手机上显示相应预制混凝土PC构件相应信息图3.10包含图纸文件图 3.11和各阶段验收文件管理人员只需对当前阶段进行确认后就完成信息的管理工作可以上传其管理工作的照片同时?#36816;?#26377;预制混凝土PC构件进行搜索图 3.9对其在深化设计生产物流安装和竣工等各阶段信息资料进行的实时查询图 3.12


图 3.7 系?#36710;?#38470;界面


图 3.8 扫描芯片界面


图 3.9 PC 构件表


图 3.10 PC 构件的信息


图 3.11 构件图纸信息


图 3.12 构件查询信息


在项目的实施过程中采用3D系统和智构生产管理系统对预制外墙挂板的信息进行管理信息得到实时的传递虚拟现实使整个预制外墙挂板的管理信息可视化采用移动互联技术通过手机 App 软件管理管理人员随时随地掌握信息提高管理的效率


4结论

1建筑工业化的BIM信息技术可以为建筑虚拟现实提供基础预制混凝土PC构件的虚拟现实的使用具有可实施性


2基于虚拟现实的建筑工业化信息管理是操作过程简便减少管理人员的工作量对预制混凝土PC构件的各阶段信息的进行管理保证建筑建造各阶段的质量


3智构3D管理系统作为虚拟显示移动互联App和信息管理工作相融合的平台其程序架构和流程布置完全符合预制混凝土PC构件的全生命周期的信息的需求在实施中提高了管理的工作效率和准确性


参考文献

1张菁虚拟现实技术及应用Mݣ?#26412;?#28165;华大学出版社2011

2BIM+引领 BIM 发展新方向[J] 中国勘察设计 2015 年 10 期

3工业化建筑评价标准装 GB/T 51129-2015M


作者简介

1宣景伟男高级工程师注册一级结构师上海同凝节能科?#21152;?#38480;公司总工程师 联系电话021 50425322  Email:[email protected]

2?#25484;?#30007;高级工程师国家一级建造师注册造价工程师CCPA 预制构件分会副理事长上海同凝节能科?#21152;?#38480;公司总经理 联系电话02150425322 Email: [email protected]

3王洪山男工程师上海同凝节能科?#21152;?#38480;公司4施伟伟男工程师上海同凝节能科?#21152;?#38480;公司


来源上海同凝节能科?#21152;?#38480;公司

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