基于本体与BIM的绿色施工智能评价系统设计

基于本体与 BIM 的绿色施工智能评价系统设计

余敏

武汉地悦小镇房地产开发有限公司 湖北武汉 430100

摘要：针对绿色建筑检测标准的耗时、费时、人为操作，以及绿色建筑检测标准的信息公开、共享和复用问题，提出了基于智能的绿色建筑检测系统和BIM三个使用系统结构的规则思维模块。通过提取标准规范、比较语义数据、构建验证规则集、开发定制问题，确定支撑系统的语义结构，创建用于针对性测试的本体和数据格式的本体，并进行测试，实验数据和本体表示，使用逻辑推理来解释规则被使用。

关键词：本体；BIM；绿色施工

引言

近年来，国家对保护措施和资源的监管和执法更加普遍和稳健，绿色建筑已成为我国建筑业转型的重要途径。传统的人工检测方式耗时、费力、不准确，极大地阻碍了绿色结构的健康成长。建筑行业信息化的动态发展也促进了绿色建筑的转型，BIM（建筑信息模型）、IoT（物联网）、智能和移动通信等信息技术已经应用于实际的人力资源管理中。它用于监测该地区的环境和能源消耗，但是，绿色建筑测试还处于独立测试阶段，没有对信息技术产生的各种数据进行复杂的应用。本体是对通用概念模型的清晰、正式的定义，它使定义对象的概念定义成为一个坚实的逻辑联系。WebLanguageOntology（OWL）作为定义本体的语言，可以作为语义基础，用于领域内的人、设备、软件程序等多种主题之间的讨论、交流、分享等交流方式。语义是一种支持思维的需求，提供了一个将各种数据转化为语义数据的框架，以识别不同数据的集成和不同应用之间的交互，完成领域本体的重用和修正。

1绿色施工智能评价系统的建立

1．1现有绿色施工评价存在的问题

绿色建筑测试是对施工过程的测试。在这个过程中产生的测试数据没有固定的、集成的存储格式，导致构建过程中产生的兼容数据缺乏结构化的形式。在创建用于分析和使用绿色建筑采集数据的本体模型之前，发现与绿色建筑采集相关的问题如下：

(1)采集过程耗时、费力、不准确。根据国家绿色建筑评价标准和“四章一环保”的衡量要求，绿色建筑评价是对项目建设过程的全面综合评价，系统收集评价信息。但试验建设工作规模大、持续时间长，数据采集和信息渠道不在一个档次。在本研究中，自动化测试信息的收集可以通过提取BIM模型、物联网监控系统和现场验证支持来完成。

(2)信息容易丢失，无法编译。测量绿色结构的信息来源多种多样，测试数据的存储方式多种多样，其中很多是密不可分的，与绿色结构相关的信息可能存储在文档、图表或网站中，没有一个标准。传统的数据采集方式很容易导致信息在输入过程中丢失，最后缺乏时间参考会给信息交流造成障碍。因此，应提前创建绿色建筑测试数据。本体是信息的系统表示，可以逻辑地解释概念并使用它们来集成不同的数据和不同应用程序之间的交互。

1．2系统框架概述

绿色建筑测试程序的使用是呈现、共享和重用领域信息的过程。基本结构由信息获取、数据采集、执法三部分组成，这三个部分不是独立的，而是相互兼容的。

首先，数据采集模块初步定义标准体系中包含的概念之间的关系，形成结构化的信息陈述，满足测试信息要求，定义数据采集系统。

其次数据采集和模块采集的数据分为IFC格式数据和表格格式数据两种，根据数据类型进行并行测量分析，获取语义数据并入本体库，示例构建，开发信息本体，语义Web代码语言（SWRL）用于定义点索引中包含的内容的语法和数字规则，以提高本体思维能力。

最后，通过请求语义思维引擎，进行巧妙的测试，将测试结果呈现为新的语句；然后选择查询服务器，并选择SPARQL查询语言（简单协议和RDF查询语言）来检查不适当的语义问题，将设计改进措施与信息的重用相结合。

1．3程序结构的实现

本文选用斯坦福大学医学信息化研究组开发的Protégé 5.5.0作为构建本体模型的工具，Protégé 5.5.0检验了描述性本体的精确语言。用户只需要在概念层面构建领域的本体模型，用户界面简单易用，可扩展性强。该研究系统框架的所有方面都可以使用插件和基于 Java 的 API（应用程序编程接口）来实现。该系统使用 BIM（Revit 软件）提供模型和数据监控，并使用 RevitAPI 下载数据并使用 Protégé 的 Cellfie、Reasoner 和 SWRLTAP 插件发布 SPARQL 规则和查询。

2 数据收集和应用分析

2.1 数据流模型

作为结构知识的基础，数字 BIM 包含丰富且有意义的原始数据，为数据模型提取有关测量要求的信息提供了基础。物联网监控系统可以在内置环境中提供环境和动态数据，集成物联网和BIM，并且可以使用物联网设备上的实时读数更新实时BIM对象，识别静态实时信息模型。通过安排工业基础类 (IFC) 的 EXPRESS-G 表示并在 BIM 中创建一个具有代表性和包容性的家庭，物联网业务被添加到 IFC 框架中。绿色建筑测试过程是数据信息转换的过程，即收集数据、处理数据、保证效率的过程。

（1）BIM模型数据返回嵌入参数或RevitAPI共享的参数，使用IFtoOWL转换器完成数据记录，注入数据格式本体模型。

（2）可在单个测试项中使用的BIM模型数据，物联网监控数据自动传递，将需要辅助人工鉴权的内容设计为本地验证表使用Protégé中的Cellfie模块，对数据本体验证表进行修改。

（3）本体数据库使得对包含数据的评估和验证以及发布测试结果和改进措施成为可能。

2．2应用分析

根据上述建立的本体模型，根据推理规则对测试方法进行合理描述，得到绿色结构测试结果。本阶段以区域检测设备的两个部分为例，包括裸露的地面覆盖物和车辆的进出。本地测试记录数据表转换为语义数据，建模本体编程使用Protégé5.5.0 软件在Cellfie Module中，建立了一个修改版，其语法规则遵循Mapping Master DSL。修改系统将验证元素设置为 Inspection Items 类别，通过单元格地址生成唯一的样本标识符，使用注释向单元格内容添加注释，并将模型与其值与 Has Inspection Results 数据属性相关联。样本及其值链接到“Has ID”数据属性，有关车辆进出的信息的副本显示在“Has ID”上，并存储在类过程“Vehicle Number”的本体模型中，司机、车型等可以通过请求有关车牌的信息来获得。

结语

本研究开发了基于智能本体的评估系统，结合BIM和物联网信息，并结合本地验证生成测量信息，有效减少数据采集和测量功能，提高绿色结构信息。本体的语义结构为标准设计和本体测试提供了解决方案，信息智能传递到本体知识库，促进绿色建设通信与管理通信系统的实施提供了重要的基础。此外，本研究提出的智能评分系统也存在一些缺陷，在智能测试系统的实际应用中，每个测试级别的语义修改应直接确定测试数据的对象、时间和类型，并保证测试级别和模型的准确性。提取和捕获各种数据，需要人工转换，数据处理复杂，因此实现有效的数据集成处理非常重要，上述问题需要在今后的研究中加以解决。

参考文献：

[1]徐秦平,佘健俊,叶嵩.基于本体与BIM的绿色施工智能评价系统设计[J].土木工程与管理学报,2021,38(03):180-186.DOI:10.13579/j.cnki.2095-0985.2021.03.026.