“GIS BIM IOT”在智慧校园运维中的运用研究.pdf
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1、智能规划NO.07 202368智能城市 INTELLIGENT CITY“GIS+BIM+IOT”在智慧校园运维中的运用研究潘雅静(中煤(西安)地下空间科技发展有限公司,陕西 西安 710000)摘要:三维可视化智慧校园运维管理建设逐渐成熟,以GIS(地理信息系统)数据为基础底座,建设地上地下全专业BIM(建筑信息模型)数据,结合先进的各类传感器设备,运用IOT(物联网)、空间数据建库、云计算、大数据、数字孪生等技术,可对建筑内部及地下电力、暖通、排水、消防等专业管线进行流量、温度、压力等监测,对校园中的安防、消防、停车、餐厅等进行智能化管控,校园智慧化运维管理更便捷、更高效。关键词:GIS
2、模型数据;BIM数据;IOT设备;智慧校园;三维可视化;运维管理中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:2096-1936(2023)07-0068-04DOI:10.19301/ki.zncs.2023.07.022西藏民族大学始建于1958年,有渭城、秦汉两个校区,建筑总面积约50 万m2。其中秦汉校区是近年来建设的新校区,还未投入使用,各类图纸完整。渭城校区是老校区,包含教学区、宿舍区、公共区、家属区等四大功能区,建筑面积约33 万m2,建筑年代久远,装饰装修施工改造多次,地下管线因维护维修导致排布错综复杂,建校初期的原始图纸留存较少且经改造多次,使用价值不高。为改善渭城校区的
3、居住环境,对校园建筑的外立面进行重新粉刷改造设计,并对校园的排水、电力、供热管道进行改造,添加传感器,随时监测水量水压水温等数据,保障后勤运维管理更高效安全,节约成本。借助数字孪生、大数据、云计算、人工智能等新技术,搭建一套“GIS+BIM+IOT”智慧校园运维管理平台,利用智能化的管理系统进行日常运营、维护、维修管理,降低管理难度,节约管理成本。1校园GIS数据的建设学校后勤处有一套渭城校区地上的GIS三维模型,该模型以百度地图为基础,结合外业拍照使用3DMax制作。该数据制作时没有使用相关的坐标系,整个校园建设最终要实现地上地下一体化运维管理,因此该数据没有使用价值,需要重新构建校园GIS
4、三维模型。鉴于渭城校区建筑高度较低,选用专业多旋翼无人机飞马D2000搭载先进的多镜头多姿态全画幅相机进行倾斜摄影立体测量,从5个不同角度对地成像获取地表地貌的立体信息。无人机自身平台重量轻,垂直起降灵活,对场地要求不高,低空近建筑飞行时分辨率高、精度高、续航时间长、高效便捷、稳定安全、操作简单、成本较低。暑期学校放假,校园人流量较少,天气晴朗,正午时分空气能见度高,地面阴影最小,此次无人机航飞时间为11:0013:00,共飞行3个架次完成校区的倾斜摄影测量,全面获取校园地形地貌的情况,横向和旁向重叠度均达到75%以上。为了保证三维模型的精度和质量,依据摄影测量外业像控测量技术等相关标准及规范
5、,满足倾斜影像数据进行内业选片、像控点选点刺点的要求,技术人员同时进行外业像片控制测量。像片控制点的目标应影像清晰,易于判断和立体测量,一般可选在交角良好的细小线状地物交点、明显地物折角定点,根据校区占地的特点,共布设像控点15个。倾斜摄影测量获取影像数据使用ContextCapture软件,基于数字摄影测量、多视影像联合平差、计算机视觉、全自动纹理匹配等相关算法,结合像片控制测量,实现多视图多视角的三维重建,还原真实的三维场景。整个数据处理过程完全实现软件自动化,无须人工干预,保证了数据的精度,具有高伸缩性和高效性1。倾斜摄影自动化建设的模型是mesh模型,是一收稿日期:2023-03-27
6、作者简介:潘雅静,本科,高级工程师,研究方向为摄影测量与遥感。引用本文:潘雅静.“GIS+BIM+IOT”在智慧校园运维中的运用研究J.智能城市,2023,9(7):68-71.智能规划NO.07 202369智能城市 INTELLIGENT CITY体化的网格数据,渭城校区树木茂盛,对建筑遮挡严重,为了后期的拓展应用,需要进行二次单体化三维模型编辑,同时结合外业采集纹理,使数字校园建设更美观。2校园BIM数据建设为了满足学校后勤系统对建筑水电暖信息的数据共享,对所有建筑进行BIM建模。利用GIS技术实现对建筑物的位置坐标数据采集,将宏观的GIS数据与微观的BIM模型相结合,获取建筑物室内外构
7、件信息和位置信息。利用BIM技术建立建筑信息模型,对建筑全生命周期进行有效管理,积累信息化管理数据,辅助设计、施工和运维管理2。BIM从5个三维应用场景定义LOD100-LOD500等级的数据模型。本项目模型最终应用于运营维护阶段,需要建设LOD500模型,不仅要构建墙、梁、柱、门、窗等结构实体与连接方式,还要搭建内部各类管线和不同传感器的模型。BIM模型应用场景表达、建模语言表达、几何信息表达、语义信息表达,最终实现可视化、符号化、参数化、集成化、模拟性和优化性。建模前要充分收集相关图纸,以专业进行分类,制作操作手册,根据西藏民族大学学校建筑的设计图纸中描述的工程特点,建立Revit项目样板
8、,项目样板均为rvt格式文件,统命名规则。BIM建模基本流程:查看设计图纸CAD图单张化处理绘制项目轴网链接CAD图纸绘制BIM模型专业模型组合碰撞检查模型优化形成模型问题处理报告或记录。不同专业BIM建模方法有所不同,建模流程略有差异,需要根据图纸中的具体要求灵活运用BIM软件建模。针对装饰装修专业BIM模型,在Revit中难以达到装饰效果,需要辅助使用3DMax进行模型的贴图处理。如果设计图纸标志的设备缺少详细设计图,需要到实体房间中进行拍摄或扫描后制作设备模型,经过格式处理,导入Revit模型中。3摸清校园管线敷设情况渭城校区内部管线敷设于20世纪50年代末,留存文档性资料较少,后期学校
9、经过升级改造施工,现在的管线情况错综复杂,难以掌握。经常出现热力管道供水不足、电信网络中断、污水管道拥堵等问题,校园破土施工过程中破坏地下杂乱无章的管线,导致后勤管理困难,维修维护成本费用高。现状综合管线图是校园内部管网升级改造工程规划和设计的基础资料。运用综合物探、测绘与计算机技术对该校园内部管网进行探测,摸清内部地下约100 km各类管道管线材质、管径、规格、走向、埋深、平面位置、连接关系、权属单位等情况,调查周边阀门、水表、补偿器、调压箱、接线箱等附属设施的基本信息,依据探测的成果绘制综合地下管线图、建立管线数据库。首先,对校区环境进行现场踏勘,熟悉学校四大功能区的位置格局,了解存在的管
10、类与其分布情况,大体总结管线排布规律3-5。其次,收集一些地下管线的调绘资料,该校区管线竣工或设计图资料很少,只有几张纸质图纸,后期还会进行调整变更,只能参考管线的类型和走向。最后,选择英国RD系列高精度地下管线探测仪、日本富士PL960以及美国SIR2000、瑞典MALA系列地质雷达等专业的管线探测仪配合使用对学校内部道路管网探测工作,数据成果效率高、精度高、内容丰富。除传统探测管线的平面位置、埋深、走向、类别、材质、规格及附属设施等,着重对拐点、分支点、三通点、变深点、截止点进行探查。4地下管线BIM三维建模建设地下管线BIM三维实体模型,可以帮助优化设计、辅助施工、综合管理运维,同时连接
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