【51CTO.com原創(chuàng)稿件】時(shí)至今日，BIM(建筑信息模型)技術(shù)已經(jīng)被建筑從業(yè)人員廣泛接受，國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部也連續(xù)發(fā)布指導(dǎo)性文件和政策，大力推動(dòng)BIM技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用。現(xiàn)在BIM技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)不僅僅是在一些標(biāo)桿項(xiàng)目中應(yīng)用，而是幾乎所有大型公共建筑都開始采用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工管理。幾年來的BIM技術(shù)的應(yīng)用和推廣，大量的建筑物采用BIM技術(shù)建造，積累下來的BIM模型除了在設(shè)計(jì)和建造階段發(fā)揮重要作用外，其也必將在建筑物的后期運(yùn)維階段繼續(xù)發(fā)揮作用。

然而，多年以來，BIM一直是曲高和寡，僅僅在建筑圈內(nèi)孤芳自賞。我們花那么多心思建了那么多BIM模型，如果僅僅在建筑圈內(nèi)使用，未免暴殄天物。如何充分發(fā)掘BIM的價(jià)值，讓更多的受眾從BIM中受益，這是我們亟待解決的問題。北京畢加索智能科技有限公司(http://www.bimsop.com )也正是立志于此，致力于推動(dòng)從BIM時(shí)代向“BIM+”時(shí)代的邁進(jìn)， 在建設(shè)新型智慧城市的進(jìn)程中貢獻(xiàn)自己的力量。

【作者簡介】

BIM輕量化

BIM之所以囿于建筑業(yè)而難以突破到更多領(lǐng)域，其重要原因在于她太專業(yè)，不能為大眾所理解和接觸。創(chuàng)建和使用BIM模型需要專業(yè)的BIM軟件，而這些BIM軟件往往使用比較復(fù)雜，非專業(yè)人員很難快速掌握。同時(shí)BIM模型由于包含的信息和關(guān)系過于龐雜，文件往往很大，查看和編輯都需要高性能的計(jì)算機(jī)才行。這對(duì)于非建筑專業(yè)人員來說不能不說是一個(gè)負(fù)擔(dān)。要能使BIM模型能為更多人所利用，比如和智能建筑運(yùn)維系統(tǒng)結(jié)合、和樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS)系統(tǒng)結(jié)合、和智能安防監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合或者和企業(yè)內(nèi)部CRM、ERP或其他外部數(shù)據(jù)庫等系統(tǒng)結(jié)合，我們首先需要對(duì)BIM模型進(jìn)行減肥，也就是對(duì)BIM進(jìn)行輕量化。需要澄清的一點(diǎn)是，輕量化并不是把數(shù)據(jù)砍掉實(shí)現(xiàn)輕量化，我們所說的輕量化應(yīng)該是在保證信息不損失前提下的輕量化，而是通過把模型進(jìn)行解構(gòu)，然后在利用輕量技術(shù)對(duì)解構(gòu)的模型進(jìn)行重構(gòu)，換一種更輕更靈活的數(shù)據(jù)表達(dá)方式。我在之前的文章(基于HTML5/WebGL技術(shù)的BIM模型輕量化Web瀏覽解決方案)中提到BIM輕量化的幾種方案，雖然我們更推崇基于Web的輕量化方式，然而這不是全部，后面我會(huì)詳細(xì)介紹北京畢加索的綜合解決方案。

BIM輕量化的核心在于輕量化引擎。經(jīng)過幾年來不斷和業(yè)界朋友們的交流，出于對(duì)數(shù)據(jù)安全和轉(zhuǎn)換效率的要求，大家都熱切的盼望能有一款能在國內(nèi)部署、甚至能在企業(yè)內(nèi)私有部署的輕量化引擎。北京畢加索公司順應(yīng)這一潮流，研發(fā)出了自己的BIM輕量化引擎。該引擎支持常見的BIM格式，同時(shí)可以私有部署在國內(nèi)的云平臺(tái)或者部署在企業(yè)的私有云內(nèi)，提高了使用效率、保證了數(shù)據(jù)的安全性。

畢加索輕量化引擎

基于輕量化的BIM+應(yīng)用

畢加索公司以BIM輕量化技術(shù)為核心不斷探索和擴(kuò)展BIM+應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)“一次轉(zhuǎn)換，到處使用”，使得BIM模型能應(yīng)用于更多領(lǐng)域，充分發(fā)揮BIM的價(jià)值。

1. BIM+Web

· BIM+Web(GL)方案是我們最直觀的應(yīng)用，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展顛覆了人們的工作和生活方式，對(duì)于建筑業(yè)也是如此。在BIM從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維到拆除的全生命周期中，BIM的全職能團(tuán)隊(duì)越來越希望通過互聯(lián)網(wǎng)的方式來增強(qiáng)協(xié)作。以WebGL/HTML技術(shù)呈現(xiàn)輕量BIM模型，瀏覽器端無需安裝任何插件、支持大多數(shù)瀏覽器，同時(shí)提供酷炫流暢的顯示效果，因而WebGL技術(shù)成為越來越多BIM用戶的首要選擇。借助于輕量化引擎和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，北京畢加索公司推出了BIMSOP協(xié)同平臺(tái)(http://xietong.bimsop.com)。 作為BIM全過程資料管理平臺(tái)，BIM團(tuán)隊(duì)可以以該平臺(tái)為核心，管理、共享BIM全過程中產(chǎn)生的各種資料文檔和BIM模型，直接通過瀏覽器即可在線查看BIM模型，并且支持模型的在線標(biāo)注和評(píng)論，以及模型間的版本對(duì)比，從而更快捷明確的跟蹤模型的變更。

項(xiàng)目文檔管理

在線查看模型

在線模型標(biāo)注

模型版本對(duì)比

2. BIM+VR

2016年被認(rèn)為的VR(虛擬現(xiàn)實(shí))元年，各種VR硬件爆發(fā)式的出現(xiàn)極大的促進(jìn)了大家對(duì)VR的認(rèn)知，激發(fā)了VR應(yīng)用的興趣和熱情。以VR沉浸式的體驗(yàn)BIM也成為越來越多用戶的心聲。常見的BIM和VR結(jié)合的方案有一些專有軟件，但更多的還是利用Unity等傳統(tǒng)游戲引擎來實(shí)現(xiàn)，由于unity引擎成熟度高，在市場上被廣泛應(yīng)用，有著廣泛的用戶基礎(chǔ)。大家自然而然的想到把BIM模型導(dǎo)入到Unity中和VR技術(shù)結(jié)合。

a) BIM的VR場景導(dǎo)入問題

首先我們先說一下BIM如何轉(zhuǎn)入到VR引擎。傳統(tǒng)的BIM到VR的操作路徑是把BIM模型轉(zhuǎn)換為FBX，進(jìn)而導(dǎo)入到Unity然后和VR設(shè)備結(jié)合實(shí)現(xiàn)VR的虛擬展示。同時(shí)這種方式也有其局限性，首先這個(gè)過程比較繁瑣，由于不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，需要很多人工干預(yù)，不但容易出錯(cuò)，而且沒辦法形成快速的工業(yè)化流程進(jìn)行大批量的復(fù)制，使這項(xiàng)工作變成了勞動(dòng)密集型的重復(fù)勞動(dòng)。其次通過FBX導(dǎo)入過程中BIM模型的重要屬性信息不能一同導(dǎo)入，造成信息的缺失;而且材質(zhì)信息也還需要在unity中進(jìn)行手工處理，費(fèi)事費(fèi)力。使用這種方式的導(dǎo)入效率和模型瀏覽效率也很低，對(duì)于大型BIM模型來說經(jīng)常會(huì)力不從心。

b) VR空間定位技術(shù)

我們?cè)倩剡^頭來說說VR技術(shù)本身。VR技術(shù)通過VR頭盔等設(shè)備把虛擬的視覺影像投射到人的眼睛中，給人造成一種身處虛擬空間的假象，從而進(jìn)入虛擬世界。但由于目前VR設(shè)備只關(guān)注在視覺層面欺騙我們的眼睛，這就造成了眼睛接收到的信息與人體其他部位感知的沖突。比如在VR世界中，眼睛得到的信息我們是在高山滑雪或坐過山車進(jìn)行快速移動(dòng)，但身體卻沒有對(duì)應(yīng)的動(dòng)作的反饋，這種感官上的沖突就會(huì)觸發(fā)人體的保護(hù)機(jī)制，從而造成眩暈感，嚴(yán)重的還會(huì)嘔吐。解決這個(gè)問題關(guān)鍵就是VR的空間定位問題，使得現(xiàn)實(shí)世界的位置與VR虛擬世界中的位置達(dá)到一致。良好VR體驗(yàn)的構(gòu)建卻還缺少了最重要的一環(huán)，就是廉價(jià)而靈活準(zhǔn)確的定位方案。這里所說的定位，就是確定體驗(yàn)館中的參與者在場館中的絕對(duì)空間位置，并反饋到所有VR體驗(yàn)者和游戲服務(wù)器上，進(jìn)而執(zhí)行群體游戲所必需的各種游戲邏輯。縱觀現(xiàn)在市面上形形色色的VR空間定位方案，鮮有能夠提供足夠成熟穩(wěn)定的技術(shù)實(shí)現(xiàn)的廠商，或者用巨大的成本以及靈活度的喪失作為代價(jià)，構(gòu)建并不成功的Demo作品。這樣的程度恐怕還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能稱之為解決方案，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足眾多體驗(yàn)館從業(yè)者的胃口。

已經(jīng)有一些設(shè)備(HTC Vive)開始著手解決這個(gè)問題，通過Lighthouse激光定位技術(shù)，讓體驗(yàn)者帶上頭盔的同時(shí)還能在場地中移動(dòng)，使虛擬場景與真實(shí)位置的變化一致，從而減少眩暈感。雖然Light House是迄今為止體驗(yàn)最好的VR交互定位設(shè)備，但是由于激光對(duì)人眼安全照射功率的限制等問題，它能夠覆蓋的距離比較有限，大概也就是5M* 5M 見方的一個(gè)區(qū)域，無法擴(kuò)展，這對(duì)于BIM場景漫游來說還是太小了，并且還不能有過多的遮擋物導(dǎo)致接收不到信號(hào)。

此外還有OptiTrack技術(shù)，他們采用了幀速率大于100Hz的專業(yè)攝像頭，并且采用高反射率的材質(zhì)來制作玩家佩戴的標(biāo)記點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)位置追蹤。但與之相對(duì)的，往往是高昂的成本，一臺(tái)攝像頭(如下圖)的價(jià)格都是以數(shù)萬人民幣計(jì)算的，而構(gòu)建一個(gè)規(guī)則空間起碼需要4臺(tái)這樣的攝像頭以及軟件系統(tǒng)。另外基于攝像頭的方案可維護(hù)性也較差，輕微的震動(dòng)就可能造成數(shù)據(jù)的嚴(yán)重偏差。

此外還有超寬帶UWB(Ultra Wide Bind)技術(shù)，也有成本、可維護(hù)性等類似的問題。另外無論是激光定位技術(shù)還是攝像頭定位技術(shù)或者超寬帶定位技術(shù)，都不能有遮擋和干擾，對(duì)于活動(dòng)空間的搭建和維護(hù)都有很高的要求。

與此同時(shí)，獨(dú)樂樂不如眾樂樂，如果我們的VR只是一個(gè)人像自閉癥患兒一樣自嗨，在其他外人看來卻很傻。不如大家一起加入同一場景一起嗨。上面提到的一些VR定位方案要么不能實(shí)現(xiàn)多人同時(shí)進(jìn)入，要么能實(shí)現(xiàn)但成本奇高，并隨同時(shí)進(jìn)入的人數(shù)成本呈指數(shù)級(jí)增長，這個(gè)問題一直是業(yè)界難以解決的問題之一。對(duì)于VR定位技術(shù)的討論這里不再展開，我們可以單獨(dú)開一個(gè)話題討論。

c) 畢加索的BIM+VR解決方案

畢加索公司的BIM+VR解決方案是包含硬件和相關(guān)軟件的整體解決方案。畢加索VR定位技術(shù)能提供0.1毫米級(jí)的VR空間定位精度，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界的位置的一致性，從而緩解眩暈感。并且定位空間無限擴(kuò)展，可達(dá)1000平方米，滿足BIM VR漫游的需要，并且不怕遮擋和電磁、光等干擾，對(duì)場地要求簡單。同時(shí)該方案支持大規(guī)模多人(可多達(dá)上百人)同時(shí)進(jìn)入，而成本卻在可控范圍內(nèi)。軟件部分借助畢加索BIM輕量化引擎，一鍵實(shí)現(xiàn)BIM到VR的自動(dòng)化轉(zhuǎn)換，并且保留完整的屬性信息和材質(zhì)。結(jié)合手勢(shì)操作模式，實(shí)現(xiàn)在BIM模型中虛擬漫游、查看構(gòu)件屬性、指定構(gòu)件的隱藏查看隱蔽工程、按照類型查看、模型中語音標(biāo)注實(shí)現(xiàn)協(xié)作等功能，形成基于VR的BIM深入應(yīng)用，更拓寬了BIM模型的應(yīng)用價(jià)值。

BIMVR場景展示與漫游

指定構(gòu)件屬性查看

指定構(gòu)件屬性查看

指定構(gòu)件屬性查看

查看指定類型(風(fēng)管)的構(gòu)件

場景中實(shí)時(shí)距離測(cè)量

顯示設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行曲線(和IoT結(jié)合)

3. BIM+IoT

IoT是Internet of Things的縮寫。物聯(lián)網(wǎng)IoT(Internet of Things)指的是將各種信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，方便識(shí)別和管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為我們更便捷的獲取、分析和展示物聯(lián)設(shè)備數(shù)據(jù)提供了基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)各種物聯(lián)設(shè)備也是分布在現(xiàn)實(shí)空間中，對(duì)于建筑物來講，分布在建筑物的各個(gè)角落，于是BIM與IoT技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)建筑物的智能運(yùn)維也成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。通過BIM技術(shù)更直觀的展示物聯(lián)設(shè)備的位置和信息，并實(shí)現(xiàn)信息與位置聯(lián)動(dòng)。

BIM+IoT技術(shù)的結(jié)合

BIM+IoT技術(shù)的結(jié)合

BIM+IoT技術(shù)的結(jié)合

BIM+IoT技術(shù)的結(jié)合

說到BIM+IoT物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，我們不得不說一下基于BIM的運(yùn)維系統(tǒng)--BIMFM。Facility Management設(shè)施管理，簡稱FM，是運(yùn)用多學(xué)科專業(yè)，集成人、場地、流程和技術(shù)來確保樓宇良好運(yùn)行的活動(dòng)。人們通常理解的建筑運(yùn)維管理，就是物業(yè)管理。但是現(xiàn)代的建筑運(yùn)維管理(FM)與物業(yè)管理有著本質(zhì)的區(qū)別，其中最重要的區(qū)別在于：面向的對(duì)象不同;物業(yè)管理面向建筑設(shè)施，而現(xiàn)代建筑運(yùn)維管理面向的則是企業(yè)的管理有機(jī)體。隨著BIM的出現(xiàn)，兩者也在尋找著更好的結(jié)合。

據(jù)國外研究機(jī)構(gòu)對(duì)辦公建筑全生命周期的成本費(fèi)用分析，設(shè)計(jì)和建造成本只占到了整個(gè)建筑生命周期費(fèi)用的 20%左右，而運(yùn)營維護(hù)的費(fèi)用占到了全生命周期費(fèi)用的 67%以上。由于BIM 強(qiáng)大的整合能力，現(xiàn)在 80%的大型項(xiàng)目都應(yīng)用了 BIM 技術(shù)，60%以上的企業(yè)正在考慮采用 BIM來完成。FM與BIM系統(tǒng)的逐步銜接，也對(duì)原本各自為政、自成體系的運(yùn)維系統(tǒng)或服務(wù)管理開啟了整合統(tǒng)一的大門。

相對(duì)于傳統(tǒng)建筑運(yùn)營維護(hù)軟件，基于 BIM 技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、GIS 技術(shù)、云計(jì)算等技術(shù)的BIM-FM產(chǎn)品將會(huì)在可視化、智能化、數(shù)據(jù)精確性和一致性方面都大大優(yōu)于傳統(tǒng)的運(yùn)維軟件，對(duì)建筑安全運(yùn)營維護(hù)、效率提高、質(zhì)量提升產(chǎn)生積極影響，引領(lǐng)智慧化運(yùn)維新潮流。

畢加索的BIM-FM產(chǎn)品是北京畢加索智能科技有限公司與優(yōu)服科技(北京)有限公司強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，面向業(yè)主單位推出的一款運(yùn)維云產(chǎn)品。該產(chǎn)品是基于BIMFM的理念，結(jié)合BIM技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，整合樓宇實(shí)際解決樓宇運(yùn)營實(shí)踐誕生的新型運(yùn)維產(chǎn)品。未來BIMFM產(chǎn)品必將為設(shè)施運(yùn)營維護(hù)在可視化管理、效率和質(zhì)量方面會(huì)帶來積極的影響。產(chǎn)品功能包括模型瀏覽、能源管理、設(shè)備管理、智能巡檢、人員管理、商鋪管理、庫存管理等。

BIMFM智慧運(yùn)營管理系統(tǒng)

BIMFM智慧運(yùn)營管理系統(tǒng)

BIMFM智慧運(yùn)營管理系統(tǒng)

此外，綜合管廊建設(shè)方興未艾，BIM+IoT技術(shù)必將在綜合管廊的運(yùn)維管理方面發(fā)揮重要作用。綜合管廊(日本稱“共同溝”、臺(tái)灣稱“共同管道”)，就是地下城市管道綜合走廊。即在城市地下建造一個(gè)隧道空間，將電力、通訊，燃?xì)?、供熱、給排水等各種工程管線集于一體，設(shè)有專門的檢修口、吊裝口和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一建設(shè)和管理，是保障城市運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和“生命線”。它是實(shí)施統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)，建于城市地下用于鋪設(shè)市政公用管線的市政公用設(shè)施。為保障綜合管廊安全穩(wěn)定的運(yùn)行，需要對(duì)布設(shè)在管廊內(nèi)的各種傳感器進(jìn)行綜合監(jiān)控和控制。結(jié)合的BIM+GIS、BIM+IoT等技術(shù)的綜合管廊監(jiān)控與智慧運(yùn)維系統(tǒng)也正在加緊研發(fā)中。

綜合管廊與智慧運(yùn)維管理系統(tǒng)

4. BIM+GIS

當(dāng)我們的視野從一棟建筑擴(kuò)展到一個(gè)小區(qū)、一個(gè)社區(qū)或園區(qū)、甚至到一個(gè)城市時(shí)，我們會(huì)自然的轉(zhuǎn)入GIS的世界。GIS與BIM相互融合已經(jīng)是業(yè)界共識(shí)。然而GIS技術(shù)已經(jīng)有超過20年歷史，已經(jīng)積累形成了一套描述客觀世界的成熟的、基于二維的方式方法，三維GIS后來有了很大的發(fā)展，然而畢竟積重難返，三維GIS領(lǐng)域也把目光從大尺度地域聚焦到城市、社區(qū)甚至建筑，必然要求GIS與BIM技術(shù)的融合。畢加索公司利用BIM輕量化技術(shù)和三維GIS結(jié)合，實(shí)現(xiàn)底層數(shù)據(jù)的融合，進(jìn)而結(jié)合室內(nèi)定位技術(shù)、智能攝像頭技術(shù)等，在安防、安保領(lǐng)域也提出了綜合解決方案。

除此之外，畢加索還在研發(fā)或?qū)嵤┲腔凵鐓^(qū)、智慧產(chǎn)業(yè)園區(qū)等解決方案，在此不在贅述。

結(jié)語

BIM技術(shù)發(fā)展順風(fēng)順?biāo)?，我們也需要百尺竿頭、更進(jìn)一步，勇敢邁向“BIM+”時(shí)代。借助BIM輕量化，使得BIM技術(shù)不只是建筑從業(yè)人員的專屬，而是充分發(fā)掘BIM的價(jià)值，讓更多的受眾從BIM中受益。在此分享一些我的淺見，愿和諸位同仁一起探討，共同進(jìn)步。

注：本文根據(jù)之前在國家會(huì)議中心演講過的ppt整理而成，可參考http://docs.bimsop.com/bimsop-slides/index.html#1

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