BIM技术的结构健康监测管理系统设计与应用研究

BIM技术的结构健康监测管理系统设计与应用研究

宾民

吉好地建筑设计武汉有限公司长沙分公司 湖南长沙 410004

摘要：BIM技术是一种包含项目全部信息的技术，对于建筑物的结构健康安全监测具有十分重要的作用。随着我国现代化信息技术的发展与进步，现阶段对于建筑物的实际要求越来越高，因此在建筑物中使用良好的BIM技术能对建筑物的建设和使用提出良好的建议，以此能有效保证建筑物的结构健康监测质量。

关键词：BIM技术；健康监测；系统设计与应用

不论是近些年兴起的超高层建筑还是现阶段的艺术性建筑，其特有的空间结构使其在建设过程中都会受到结构复杂性以及受力特殊性的影响。同时在我国现代化建设的过程中，建筑物的数量正在呈井喷式增长。所以为了保证建筑物的建设质量和使用质量，在实际的建设过程中使用BIM技术来对建筑物的结构健康进行管理，保证建筑物能满足使用者的要求。

1. BIM技术特点以及优势

1. BIM技术特点

在实际建设的过程中，最常见的软件技术应该有BIM技术和CAD技术，CAD技术是精准的几何信息汇集构成的图形和模型。但是在使用BIM技术的过程中，其中的主要元素不仅仅具有几何意义，同时这些模型本身还具有精准的参数信息。因此在BIM模型中包含着大量的属性数据，能够对建筑物建设项目进行更好的管理。同时BIM技术模型的特点还包含可视化、模拟性以及参数化等等^[1]。

2. BIM技术优势

BIM技术的优势有很多，首先就是BIM技术是建设项目物理和功能的数字表达形式，所以在项目中集成了相关的项目信息，这样既能有效保证项目管理有据可依，同时还能实现不同管理人员在运维过程中的交流。在实际使用BIM技术的过程中，由于其可视化的功能设计，在使用模型来模拟冲突出现以及人员疏散模型等情况时能有效帮助运维人员确定建筑结构中存在的安全问题，并且及时对其进行管理和预警。同时在管理的过程中由于BIM技术模型是使用数字化的形式进行管理的，所以在实际使用的过程中建筑物建设的相关信息传输和保护都具有极大的优势，能有效提高建筑结构运维安全管理工作的质量和效率^[2]。

2. 结构健康监测管理系统需求分析

1. 系统功能设定

良好的功能设计能有效的保证系统使用的质量和效率，同时能有效发挥出BIM技术在结构健康运维阶段的重要作用^[3]。所以在实际的使用过程中应该实现以下功能：第一就是对检测对象模型的快速操作功能。在建筑三维模型和施工的模型中，应该保证系统能满足对对象模型的快速操作功能，像导入、查看和编辑。这种功能是模型在使用过程中能发挥作用的基础功能。第二就是对监测装置模型的快速建立和布置。为了能保证远程实际监测状态，应该在实际的建筑模型中建立检测装置的模型，比如说温度湿度传感器、位移传感器等。第三就是来实现可视化监测信息的实时显示，在信息化以及检测器的使用下，建筑结构的实施情况能通过互联网实时传输到数据库中，并且能通过计算机屏幕实现对关键信息的可视化。同时还应该充分保证结构健康监测系统的预警功能。预警功能是在BIM技术使用过程中极为重要的功能，发挥着提示运维工作人员系统出现故障等现象的作用，帮助运维工作人员以及相关维修人员及时对模型以及实际的建筑设计进行维修，通过这种手段降低实际的施工成本，同时还能提高建筑结构的健康性。第四就是建立监测点以及数据记录查询、定位以及导出的相关功能。现阶段我国已经进入了信息化时代，在我国大数据技术的发展背景下，任何数据都具有一定的价值。同时在使BIM技术的过程中，收集到的数据数量是十分巨大的，所以在对数据查询的过程中如果能对数据进行定位和导出，能有效提高数据分析工作对建筑结构健康的积极影响。第五就是设计良好的系统输出功能，这样能对之后的修改工作以及处理工作奠定良好的文件基础。最后应该保证BIM系统具备良好的拓展性。在实际的建筑工程施工过程中，对于不同类型的工程项目监测应该具有不同的要求，所以应该实现对基础系统的拓展功能，这样能有效保证BIM系统能应用在多种类型的建筑工程监测工作中，为我国的建筑工程质量提供一定的保证。

2. 系统总体设计

系统总体设计应该具备一定的原则，在一定原则的基础上来帮助系统实现良好的架构设计。首先就是实用性原则，给予BIM技术的结构健康监测系统第一要满足的原则就是实用性原则，系统的建立和使用的最终目的就是帮助用户在使用系统的过程中实现用户的要求，不同的客户对于系统的建立要求是不同的。所以在实际设计系统之前，应该充分保证系统的建立能满足用户的使用要求^[4]。其次就是信息集成原则。在实际的监测过程中，系统会监测到海量的信息，所以应该使用信息集成功能帮助系统来对这些数据进行良好的控制，这样能有效保证系统的使用质量提高，同时还能在一定程度上保护信息数据的安全性。最后就是模块化原则和规范性原则，将系统模块化能保证系统在实际使用的过程中相对稳定，将复杂的系统分化成为良好的小模块能保证模块之间的相互功能不会被打扰，进而能保证系统使用的稳定性。在结构健康监测系统的设计过程中使用规范化的原则，也就是采用行业统一的标准信息编码，这样能保证系统结构的合理性，同时在使用过程中一旦出现故障，也能方便运维人员对系统进行维护和修改，保证系统满足使用者的要求。

在系统架构的设计中，通常情况下使用Revit技术作为核心，NET作为实际的开发平台，按照整体性和一致性的原则对系统进行分层，实际分为四个层次，分别是采集、数据、平台以及应用层，不同的层次具备的系统功能也是不同的^[5]。第一就是采集层，保证系统能对环境监测数据、外部荷载监测数据、结构几何信息、结构反应信息、材料性能、监测装置、多媒体、运行管理数据进行充分的采集，保证数据安全可靠。数据层就是对业务监测数据、BIM模型数据、多媒体以及运行管理数据进行加工，保证这些内容能在下一层功能使用过程中提供精准数据。平台层就是对系统中的模块进行管理，其中主要包含三个部分，分别是平台基础、系统插件管理以及模型管理。最后就是应用层，在平台层管理的基础上，对系统实现了管理以及功能应用。系统管理应该具备良好的权限管理、用户管理以及日志管理，这样能有效保证系统使用的安全稳定，数据信息的稳定^[6]。对于功能应用应该包括模型管理、监测设置、监测管理、预警管理、数据管理、输出设置、场景设置以及多媒体设置，这些功能的良好使用能保证运维工作人员对系统进行良好的管理，将收集好的信息以另一种形式进行价值输出，进而帮助系统在结构健康管理的过程中发挥良好的作用。

3. 系统功能应用

在实际的系统使用过程中，应该保证系统能将各种功能完好的落实在建筑管理工作中。工作人员首先在登陆结构健康管理监测系统之后，应该会自动弹出工程项目管理界面，工作人员能在这个界面中实现对原有的工程项目进行管理，同时也能实现新建工程项目的管理。原有的工程项目以文字形式进行存在，同时还包括对原有的工程项目进行删除和编辑的管理。在新建项目之后，系统会直接进入监测管理系统的功能使用区，主要包括四个部分，分别是功能菜单、属性查看、项目浏览以及监测窗口。工作人员能在Revit平台中新建模型，或者是通过在其他平台建立的相关模型进行文件格式导入。导入相关模型之后，工作人员应该在相关模型中建立需要的监测装置模型，像温湿度传感器、建筑材料性能传感器、位移传感器等等。将相关监测装置布置在建筑结构中，通过这种方式来实现信息的接收和采集。最后在建立好相关的数据模型之后，应该对项目落实良好的数据处理。在数据处理的过程中能使用大数据技术、数据分析技术、高级算法等技术建立统一的数据信息管理中心，通过这种形式对施工现场的建筑信息进行统一的管理和分析，进而通过系统功能来展示出相关的三维动态模型。比如说在实际的管理过程中，工作人员能通过系统使用对良好的应力信息、装置信息可视化功能，对于在管理过程中出现的危险信号，系统能及时展示出预警信息，自动报警到运维人员的手机等信息接收装置中，从而实现对现场情况的良好控制。

结束语

总而言之，BIM技术运用在实际的建筑结构健康监测系统中，能帮助建筑工程管理人员在实际的管理过程中及时发现工程中存在的问题，进而落实相对应的修正措施，保证建筑物的建设质量。同时还能促进建筑施工信息化管理的发展，促进我国的建筑行业发展进步。

参考文献

1. 石韵,韩鹏举,刘军生,等.基于BIM技术的结构健康监测管理系统设计与应用[J].建筑钢结构进展,2019,21(2):8-8.

2. 付彦,杨智敏,梁志福,等.基于BIM的桥梁结构健康监测运营技术应用探究[J].西南公路,2019(1):6-6.

3. 陈康,李希胜.基于BIM的结构健康监测研究[J].土木建筑工程信息技术,2020,12(2):7-7.

4. 孙丽,徐自强,金峤,等.基于BIM平台的结构健康监测系统集成方法研究[J].2021(2017-4):410-415.

5. 刘天成,程潜,刘高,等.基于BIM平台的平塘特大桥结构健康监测信息融合技术研究[J].公路,2019(9):5-5.

6. 孙雷.BIM技术在建筑工程结构设计中的应用研究[J].建筑·建材·装饰,2019,(2):191+202.