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BIM+AR技术在建筑运维管理中的应用研究
时间:2020-09-22 14:53 | 栏目:建筑论文 | 浏览:次
硕士论文网第2020-09-22期，本期硕士论文写作指导老师为大家分享一篇建筑论文文章《BIM+AR技术在建筑运维管理中的应用研究》，供大家在写论文时进行参考。
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本文是一篇建筑硕士论文，近十年是互联网、物联网发展迅速的十年，可以说我们正处在一个数字信息化的时代。随着 4G 技术的全面覆盖和 5G 技术的全面推进，未来十年互联网发展的势头势必会更加猛烈。但是走得太快未必就是好事，我们不得不放慢我们自己的脚步回过头来去思考在当前的大环境下，建筑运维管理甚至是整个建筑行业之后的路究竟应该怎么走，如何在现有条件的基础上去深度挖掘数字信息技术所带来的行业潜力。
1 绪论
1.1 研究背景
2018 年是改革开放第 40 周年，我国经过了具有划时代意义的巨大跨越。随着我国基础设施建设的大规模进行，建筑行业也得到了快速地发展，并且由于建筑行业在整个国民经济中的比重不断提高，支柱产业的作用愈来愈明显，所以其产业地位得到了逐步的确立。根据中国建筑业协会、国家统计局最新资料统计，2018 年建筑业总产值已破23 万亿元。统计数据显示，2010 年到 2018 年以来，建筑业总产值稳中有涨，虽然建筑业总产值同比增速连续几年有所下降，但是到 2016 年之后有所回升。不难看出，目前建筑行业在我国的经济发展中依然有着举足轻重的地位。具体数据如表 1-1 所示。
进入到 21 世纪以来，互联网、物联网等概念迅速风暴全球。特别是在 2014 年 11月 19 日首届世界互联网大会在我国浙江乌镇成功举办之后，互联网+、物联网+等概念在国内得到了进一步的发酵，社会各行各业都愿意通过借助互联网思维以推动自身行业的发展，力求向“低碳化”、“标准化”和“数字化”三个方向转变，当然建筑行业也不例外。2016 年 8 月 23 日，中国住房和城乡建设部发布了《2016-2020 年建筑业信息化发展纲要》，纲要明确提出，“十三五”时期，全面提高建筑业信息化水平，着力增强BIM、大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等信息技术集成应用能力，建筑业数字化、网络化、智能化取得突破性进展，积极探索“互联网+”形势下建筑行业格局和资源整合的新模式。这一系列措施旨在增强建筑业信息化发展能力，优化建筑业信息化发展环境，加快推动信息技术与建筑业发展的深度融合[1] 。2018 年 4 月 22 日，首届数字中国建设峰会在福建省福州市成功举办，大会以“以信息化驱动现代化，加快建设数字中国”为主题，深入贯彻习近平总书记在十九大报告中提出的信息化、互联网的概念，要以信息技术打造新型智慧城市，建设“数字中国”。
1.2 研究目的和意义
当前我国建筑行业飞速发展，从 CAD 时代到 BIM 时代，建筑行业也一直在面临互联网和数字信息技术所带来的冲击和挑战。我们意识到，BIM 技术所带来的可视化效果的确能够为广大建筑从业人员带来了福音，但我们不得不承认，BIM 技术在应用过程中依然存在一定的问题，如可视化程度不足，普及范围窄，专业化程度高等等，这就会导致工作人员在建筑全生命周期中信息理解存在一定偏差，进一步导致信息传递的不准确。 本文针对建筑项目运维管理中存在的实际问题进行深入剖析，对继 CAD 之后建筑业第二次“科技革命”的 BIM 技术和引领时代潮流的智能化数字信息技术 AR 技术进行深入研究，再结合传统住宅建筑为研究对象，对现阶段的住宅建筑运维管理过程进行分析，提出 BIM+AR 的技术思维。最后通过设计并制作一款移动终端 APP 应用，通过这一手段来实现同时利用 BIM 技术和 AR 技术，真正让知识理论结合到实践当中，最大化地发挥 BIM 技术和 AR 技术的价值，达到物尽其用的目的，从而进一步提升建筑项目运维管理水平，提高管理工作效率，为实现智慧工地、智慧城市更近一步。
2 相关技术理论概述
2.1 BIM 技术
BIM（Building Information Modeling 建筑信息模型），最开始是 1975 年由乔治亚理工大学的 Charles Eastman 教授提出的 “A Computer-based Description Of A Building（基于计算机的建筑模型）”这一概念，被称为是 BIM 概念的雏形[37] 。但真正 BIM 概念的出现是建筑同行之间经过不断地商讨和思想上不断碰撞的结果。那BIM 到底是什么，它有什么用，究竟能给建筑行业带来怎样的改变？ BIM，中文名称为建筑信息模型，即利用数字化建筑模型里面的信息对建筑物在勘察、设计、施工、运维等阶段能够提前进行建筑结构分析、施工模拟与优化、管线碰撞、工程量统计等过程，实现了建筑细节可视化，一键出全专业施工图，各专业协同工作与信息共享，从而达到了在建筑全生命周期过程中利用数字模型对建筑项目进行设计施工，运营管理的过程[37] 。对于 BIM 的定义，初学 BIM 者确实会存在误区，他们可能浅显地将 BIM 归结为是一款软件，或者就是三维建筑模型，其实这都是不正确的想法。BIM 软件仅仅是实现 BIM 技术的一种工具，并且现如今的 BIM 软件有好多种，如国外的 Revit、Bentley、Catia、Navisworks、Lumion 等，国内的广联达 BIM5D，鲁班等（常用 BIM 软件分类（如图 2-1 所示）。其中以美国欧特克公司为首的 Autodesk Revit 软件为主，以其建筑、结构、机电为一体的特点和优势占领了主要的市场。
2.2 AR 技术
AR（Augmented Reality 增强现实）技术这一概念最早出现在 20 世纪 90 年代初期，并且伴随着互联网技术的快速发展，AR 技术被应用在众多领域，比如；医疗、军事、广告营销、教学演示、互联网影视以及赛事直播等领域。随着计算机技术的进一步升级，AR 技术也逐渐走进建筑从业人员的视野，通过与当前建筑行业内先进的BIM 技术相结合，在真实的环境中无缝融合虚拟场景，进一步实现建筑细节的可视化，能够最大化发挥两者的优势[38] 。 增强现实技术（Augmented Reality Technique）简称 AR 技术，是一种基于摄像影像特定位置和特定角度并且能够使用自定义三维图像的实时技术，也可以理解为体验者通过计算机提供的虚拟模型与真实世界进行无缝融合，从而能够获得更加真实的体验，增强对现实世界的感知。AR 技术的发展其实得益于 VR（Virtual reality technology）技术的发展，又通过计算机技术和设备的不断升级和更新换代，衍生出了 AR 技术[41] 。然后又随着计算机技术的不断提高，软硬件的不断升级，现在的 AR 技术已经发展到能够提供定制内容以外的更加个性化的体验，并以此为长期目标。 2018 年 12 月 25 日，工信部发布 《关于加快推进虚拟现实产业发展的指导意见》 ，意见当中提出到 2020 年“建立比较健全的虚拟现实产业链条”，到 2025 年实现“我国虚拟现实产业整体实力进入全球前列”的目标。由此可见，AR 技术等产业的发展已经纳入国家发展规划当中。并且随着 5G 技术的推进，AR、VR 等技术又要迎来新一轮的爆发，因此我们对 AR 行业新一年的发展充满了期待。
3 建筑运维管理现状与应用分析
3.1 传统建筑运维管理中存在的问题
3.2 BIM+AR 技术在建筑运维管理中的作用
3.3 BIM+AR 技术的适用原则
3.4 本章小结
4 基于 BIM+AR 技术的移动终端 APP 制作与应用
4.1 工程案例的选择
4.2 系统平台的选择及工程建模
4.3 BIM+AR 移动终端 APP 开发过程
4.4 建筑运维管理 APP 成果展示
4.5 APP 在实际应用中的优劣性分析
4.6 数字时代下对建筑运维管理的思考
5 结论与展望
5.1 结论
文章对现阶段的建筑业进行深入探讨，对现阶段的建筑运维管理过程进行深入分析发现当前建筑运维管理实际操作过程中存在隐蔽工程难以处理、图纸资料数量多管理复杂以及专业化程度高等问题。通过分析现阶段的 BIM 技术我们也发现应用 BIM技术的确能够为建筑业现状带来一些改变，带来一些新的技术层面的突破，但是我们也逐渐意识到 BIM 技术在运用中存在可视化程度与范围不足、操作专业化难度大等缺点，容易导致在建筑全生命周期信息传递过程中产生偏差，让 BIM 技术在实际操作过程中沦为空中楼阁，不能达到物尽其用的效果。在互联网+时代下，为了更好地利用数字信息技术解决当前建筑运维管理阶段的问题以及 BIM 技术运用问题，我们为此引入 AR 技术，提出同时应用 BIM+AR 技术的想法，设计并制作一款移动终端 APP，通过将 APP 应用在建筑运维管理阶段以此来提供更加直观的可视化模型和数字化信息指导，以期降低专业化门槛来解决这些实际问题。 通过将河大 22 号院的建筑模型导入到该 APP 当中，我们看到建筑模型能够清楚地显示在手机当中，并能够实时互动，同时该 APP 将功能模块进一步细化为“水、电、暖、风”等四个分模块，解决了模型交叉问题；通过将隐藏的建筑模型全部显露出来，解决了建筑运维管理中的隐蔽工程问题；通过将二维图纸与出厂信息加入到 APP 当中，因此也解决了图纸、出厂说明书等纸质资料档案数量众多管理复杂等问题。综合以上我们发现通过移动终端 APP 的使用，将专业性极强的三维建筑模型从 PC 端转移到移动终端，满足了非专业人士的使用需求，不仅降低了专业使用门槛，而且 BIM 与 AR技术的结合应用，也极大增强了三维建筑模型的可视化程度，让 BIM 技术真正发挥自身原有的价值，真正意义上实现建筑业数字化信息化技术，同时也为国家建筑智能化、产业化的进一步发展提供了参考。
5.2 展望
尽管 BIM 技术在现阶段建筑项目中应用较为广泛，AR 技术也在相关领域取得了长足的进步，但是由于本人时间和精力有限，BIM 技术和 AR 技术在学科结合交叉以及该 APP 在建筑运维阶段的应用和推广过程中，仍存在以下问题和不足，需要进一步完善：
（1）软件需要大量的二次开发，缺乏综合性人才。由于本人专业和时间限制导致目前在本文中开发的 APP 还尚未成熟，操作界面和功能还需要进一步优化和加强。而开发建筑类智能移动终端 APP，不仅需要土建类的专业知识，还需要掌握计算机、编程等相关专业的知识，所以这就对新时代的引进人才提出了更高的要求，不仅要掌握本专业的知识还要不断加强其他相关专业知识。而当前我国对人才的培养和教育各方面还不太完善，缺乏成熟的综合性人才培养方案，所以也导致了目前我们比较缺乏这种综合性人才。
（2）模型的精细度和深度不够。建筑行业自身的特点决定了建筑项目设计、施工、运维等过程割裂情况比较严重，项目对接不顺畅。其根本原因在于当前的技术水平使得项目交付的 BIM 模型精细度和深度还达不到我们理想的要求，无法满足项目各阶段连贯使用的要求，因此这极大地阻碍了该项目的落地与推广，建议以后在技术层面有所突破，模型精细度上再细化一下。
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