基于BIM的接觸網(wǎng)一桿一檔管理系統(tǒng)及應用

張 平

(北京中鐵建電氣化設計研究院有限公司 北京 100043)

1 引言

BIM即“Building Information Modeling”，中文翻譯為“建筑信息模型”。它以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)并集成建筑工程項目各種相關(guān)信息的工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模型，是對工程項目相關(guān)信息詳盡的數(shù)字化表達[1]。BIM技術(shù)最大的特點是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成和復用，進而帶來生產(chǎn)組織模式和管理方式的變革，使BIM技術(shù)從技術(shù)手段上升為一種管理行為[2]。

最近幾年來，BIM技術(shù)已經(jīng)在一些鐵路四電工程中獲得了成功的研究與應用[3-10]。在接觸網(wǎng)工程各階段BIM實施過程中，創(chuàng)建的BIM模型應充分考慮到BIM模型在全生命周期各階段的應用并應充分利用BIM模型所含有的信息進行協(xié)同工作，實現(xiàn)各階段信息的有效傳遞[11]。

現(xiàn)今的鐵路接觸網(wǎng)信息管理，設計階段的信息以圖紙為主，施工和運維階段的信息多以圖片和文本為主。各階段的資料信息以各自的方式移交給運營管理單位，運營管理單位會根據(jù)信息資料的內(nèi)容存放在不同的地方。這就導致了同一個觸網(wǎng)設施的信息查找會在不同的地方，會出現(xiàn)信息追溯繁瑣且效率低下以及不直觀的問題。如果相關(guān)信息能在一個平臺中與每個支柱模型進行綁定，形成一桿一檔。信息包括文本、圖片、鏈接、圖紙以及視頻等。信息就會一目了然，建設過程中也可隨時對信息查漏補缺，避免在完工后大量檔案資料補填完善。

BIM(建筑信息模型)作為一種新型的主要應用于工程建設領(lǐng)域的重要計算機應用技術(shù)，使用數(shù)字建模軟件，能夠?qū)佑|網(wǎng)各階段信息進行可視化模擬和管理，提升接觸網(wǎng)一桿一檔管理的效率和科學把控，給施工單位和運維單位帶來極大的價值。

本文設計一種新的鐵路接觸網(wǎng)一桿一檔管理系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有鐵路接觸網(wǎng)管理方式的上述缺陷。

2 技術(shù)方案

2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設計

基于BIM的鐵路接觸網(wǎng)一桿一檔管理系統(tǒng)包括兩臺服務器，工作站若干臺。其中，接觸網(wǎng)一桿一檔管理的Web發(fā)布使用其中一臺服務器。SqlServer數(shù)據(jù)庫軟件使用另一臺服務器，為日常接觸網(wǎng)一桿一檔提供管理及數(shù)據(jù)庫存儲服務?；贐IM的鐵路接觸網(wǎng)一桿一檔管理系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于BIM的鐵路接觸網(wǎng)一桿一檔管理系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

(1)數(shù)據(jù)庫服務器包括中心數(shù)據(jù)庫、配置文件、BIM模型系統(tǒng)和接觸網(wǎng)一桿一檔管理系統(tǒng)。

(2)Web服務器用于接觸網(wǎng)一桿一檔管理的Web發(fā)布。

(3)操作人員通過授權(quán)的賬號信息在工作站上訪問服務器，進入鐵路接觸網(wǎng)一桿一檔管理系統(tǒng)。

2.2 軟件結(jié)構(gòu)設計

接觸網(wǎng)一桿一檔管理系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

(1)數(shù)據(jù)層

接觸網(wǎng)一桿一檔管理數(shù)據(jù)庫和配置文件構(gòu)成了軟件數(shù)據(jù)層。

(2)服務層

WebService和DAL數(shù)據(jù)訪問層是服務層的主要構(gòu)成部分[12]：

①DAL數(shù)據(jù)訪問層：主要是對接觸網(wǎng)一桿一檔數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的增、刪、改、查等操作，以及用來讀取配置文件。

②WebService：為應用層的B/S頁面提供Web API接口服務。

(3)應用層

功能包括：模型創(chuàng)建及編碼、模型管理、二維碼生成、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護、業(yè)務數(shù)據(jù)維護等。

3 工作原理

系統(tǒng)原理如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)原理

基于鐵路BIM聯(lián)盟相關(guān)標準對工程實體進行編碼，創(chuàng)建與工程實體對應的模型構(gòu)件，再在BIM平臺中利用模型構(gòu)件生成對應的二維碼。以此二維碼作為接觸網(wǎng)一桿一檔信息的入口。通過掃描二維碼，可以將設計、施工、運維各階段的數(shù)據(jù)動態(tài)接入平臺。最后形成以模型為載體，以二維碼為入口，集成支柱相關(guān)的業(yè)務數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了一桿一檔數(shù)據(jù)的動態(tài)擴展。既可以在三維場景中通過模型交互查看一桿一檔信息，也可以通過掃描現(xiàn)場支柱上粘貼的二維碼快速查詢相關(guān)信息。通過這種方式，當模型存在時，即自動形成了一桿一檔。從設計到施工再到運維，甚至到最后報廢，整個全壽命周期的數(shù)據(jù)都可以實現(xiàn)存檔管理。

例如：某個區(qū)間工點需要進行一桿一檔管理。首先根據(jù)鐵路BIM聯(lián)盟的標準結(jié)合工程實際BIM應用需求，制定出適用于一桿一檔管理的編碼體系。然后通過建模軟件創(chuàng)建該區(qū)間的接觸網(wǎng)模型并按編碼規(guī)則對相關(guān)模型進行分類編碼。再將模型輕量化導入至BIM平臺中作為數(shù)據(jù)的可視化載體進行統(tǒng)一管理。接著利用平臺生成各支柱模型對應的二維碼，現(xiàn)場施工時打印安裝。將二維碼作為現(xiàn)場人員一桿一檔數(shù)據(jù)交互的快速入口，通過掃描二維碼可快速查詢相關(guān)的設計、施工、運維數(shù)據(jù)，也可以將相關(guān)的施工、運維記錄作為檔案擴展到一桿一檔中。

具體操作流程如下：

(1)登錄平臺網(wǎng)站。登錄個人賬戶進入平臺。

(2)左側(cè)菜單欄找到【項目管理】，并在項目配置中配置相關(guān)的編碼規(guī)則。

(3)左側(cè)菜單欄找到【模型管理】，上傳BIM模型。

(4)進入模塊后點擊【數(shù)據(jù)導入】，根據(jù)BIM聯(lián)盟的信息交換模板，填相關(guān)數(shù)據(jù)，導入平臺，將相關(guān)基礎(chǔ)信息掛載到模型上。數(shù)據(jù)導入界面如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)導入

(5)與模型相關(guān)的日志填報、物資管理等業(yè)務數(shù)據(jù)在業(yè)務交互的過程中，自動擴展一桿一檔數(shù)據(jù)。

(6)現(xiàn)場通過掃描二維碼，根據(jù)用戶權(quán)限可直接交互一桿一檔數(shù)據(jù)。

基于BIM的接觸網(wǎng)一桿一檔應用展示如圖5所示。

圖5 基于BIM的接觸網(wǎng)一桿一檔應用展示

4 系統(tǒng)特點

(1)實現(xiàn)從設計到施工再到運維全過程，整個全壽命周期的數(shù)據(jù)都可以實現(xiàn)基于BIM的存檔管理。

(2)避免線下信息存儲方式多樣(紙質(zhì)、圖片、視頻等)、信息追溯繁瑣且效率低下的問題，可有效監(jiān)控和追溯鐵路接觸網(wǎng)各階段實施過程，提高接觸網(wǎng)信息的監(jiān)控質(zhì)量和效率。

(3)以高精度的三維模型展示接觸網(wǎng)；可以對接觸網(wǎng)進行精細度高、信息全面的管理；直觀形象地展示，對接觸網(wǎng)的施工過程可以進行動態(tài)回溯。

5 結(jié)束語

BIM技術(shù)的應用就是一個創(chuàng)建、收集、管理、應用信息的過程[13]。利用三維BIM模型來承載一個包含鐵路接觸網(wǎng)相關(guān)信息的數(shù)據(jù)庫，用三維模型作為項目接觸網(wǎng)管理的信息載體，以直觀的三維模型展示接觸網(wǎng)，便于相關(guān)人員之間的信息交流和溝通，可以有效減少信息不全或者信息流失帶來的損失，進而達到提高相關(guān)人員的工作效率的目的。所涉及到的人員通過平臺進行接觸網(wǎng)一桿一檔管理信息共享，避免了人員頻繁地查找紙質(zhì)文檔導致的信息不全、不準和效率低下的問題。