基于微信小程序的BIM 輕量化模型瀏覽系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張衛(wèi)強(qiáng) 陳昌黎 成 蕾

（中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明650000）

隨著信息化及物聯(lián)網(wǎng)催生的數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)，傳統(tǒng)業(yè)態(tài)擁抱信息化成為大勢(shì)所趨，信息化移動(dòng)端的應(yīng)用，在行業(yè)服務(wù)在線化和去平臺(tái)化的建設(shè)上取得斐然的成績(jī)。微信小程序是在微信平臺(tái)上開(kāi)發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的新技術(shù)，開(kāi)發(fā)人員只需要熟悉Java Script、CSS 等前端開(kāi)發(fā)技術(shù)就可以完成應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)[1]，并且微信小程序應(yīng)用場(chǎng)景豐富、使用門檻低。

傳統(tǒng)的PC 端BIM 模型瀏覽和應(yīng)用，主要存在以下幾個(gè)難點(diǎn)：應(yīng)用門檻高，需要專業(yè)軟件的配合，而轉(zhuǎn)月軟件需要購(gòu)買、安裝，授權(quán)費(fèi)用高，且占用很多硬件資源；應(yīng)用難度大，需要一定的專業(yè)軟件知識(shí)和操作技能；硬件要求苛刻，模型體量大，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求也更高，并且對(duì)于硬件配置和渲染有比較高的要求。使得BIM 移動(dòng)辦公的模型加載困難，應(yīng)用的范圍和場(chǎng)景比較受限。

經(jīng)過(guò)近兩年的高速發(fā)展，BIM 對(duì)于整個(gè)建筑行業(yè)的作用已毋庸置疑。然而在BIM 技術(shù)應(yīng)用開(kāi)端，新建工程對(duì)于BIM 技術(shù)的應(yīng)用過(guò)少，各方面條件尚不成熟,過(guò)于強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)BIM 對(duì)于建設(shè)工程全生命周期信息管理與應(yīng)用, 將加大各方開(kāi)發(fā)BIM 技術(shù)的負(fù)擔(dān),具體體現(xiàn)在三維建模的難度大，人力資源成本高等方面[6]。因此，BIM 推行、落實(shí)復(fù)雜的BIM 技術(shù)必須走輕量化路線，即先應(yīng)用輕便、快捷的BIM 技術(shù)。

而隨著智能機(jī)的普及和網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，擴(kuò)展BIM 的服務(wù)范圍，為BIM 全過(guò)程管理應(yīng)用的深化提供了更多可能。項(xiàng)目工地現(xiàn)場(chǎng)往往情況復(fù)雜，不具備隨時(shí)打開(kāi)專業(yè)平臺(tái)和專業(yè)軟件進(jìn)行BIM 協(xié)同應(yīng)用和輔助管理的條件，而使用微信小程序進(jìn)行模型輕量化應(yīng)用，將BIM 應(yīng)用去平臺(tái)化，隨時(shí)隨地進(jìn)行BIM 應(yīng)用和管理，更符合現(xiàn)場(chǎng)需求，暢通不同項(xiàng)目參建方之間的溝通渠道，促進(jìn)不同專業(yè)協(xié)同應(yīng)用，降低BIM 應(yīng)用對(duì)于電腦等硬件設(shè)備的要求、軟件平臺(tái)的限制，有利于提升項(xiàng)目管理水平、提高人員工作效率、消除信息孤島，促進(jìn)BIM 產(chǎn)業(yè)高端化發(fā)展、應(yīng)用服務(wù)升級(jí)，助力建筑行業(yè)移動(dòng)化辦公。

1 總體設(shè)計(jì)

需求分析:

基于微信小程序的BIM 輕量化模型瀏覽系統(tǒng)的核心是BIM 模型輕量化的可視化應(yīng)用，去除平臺(tái)化的限制，降低應(yīng)用門檻、豐富應(yīng)用服務(wù)場(chǎng)景，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)相關(guān)的項(xiàng)目管理、模型管理和用戶管理等符合工程項(xiàng)目應(yīng)用場(chǎng)景的功能，是BIM 信息化應(yīng)用場(chǎng)景的完善、擴(kuò)展，帶來(lái)BIM 生命周期的延伸，成為BIM 全生命周期信息化應(yīng)用整體解決方案不可或缺的一部分，是BIM 信息化應(yīng)用的創(chuàng)新。

BIM 模型輕量化的可視化功能需求主要包括，模型縮小體量后的幾何轉(zhuǎn)換與渲染處理，輕量化模型的的快速瀏覽、三維可視化，包括對(duì)模型放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、平移及回歸主視圖操作、模型的屬性查看、按關(guān)鍵字檢索模型。

BIM 輕量化模型瀏覽系統(tǒng)從數(shù)據(jù)維度和管理維度進(jìn)行業(yè)務(wù)和模型輕量化的操作，提升便捷性和易用性?；谖⑿判〕绦虻腂IM 輕量化模型瀏覽系統(tǒng)主要功能需求包括用戶登錄及權(quán)限、首頁(yè)、我的項(xiàng)目、我的模型庫(kù)、用戶管理這五大模塊。

用戶登錄及權(quán)限用來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶驗(yàn)證、角色、功能和權(quán)限授權(quán)，并實(shí)行綜合管理及維護(hù)，是用戶在系統(tǒng)中的基礎(chǔ)和核心，更方便記錄用戶信息和行為，形成操作日志。

首頁(yè)是用戶登錄成功后首先看到的模塊，針對(duì)常用和重要的信息進(jìn)行集成顯示，方便快速瀏覽和應(yīng)用，提高用戶的使用體驗(yàn)和管理效率。

我的項(xiàng)目這一模塊包含用戶所參與或者權(quán)限允許查看的項(xiàng)目信息、項(xiàng)目模型等。

我的模型庫(kù)包括用戶自己有權(quán)限查看、瀏覽、操作的模型，以及用戶本人是上傳人的模型，可以進(jìn)行快速瀏覽和常規(guī)三維可視化操作、屬性查詢等。

用戶管理中可以針對(duì)當(dāng)前登錄用戶進(jìn)行用戶信息查詢和編輯管理。

1.1 用戶登錄及權(quán)限

為保證用戶數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)的信息安全，進(jìn)入微信小程序時(shí)，需要進(jìn)行用戶的身份驗(yàn)證，保證項(xiàng)目和模型的信息信息安全。根據(jù)用戶輸入的用戶名和密碼，查詢是否是被授權(quán)的賬戶，配置管理不同用戶的使用權(quán)限既有利于項(xiàng)目和模型的數(shù)據(jù)安全，減少數(shù)據(jù)威脅，也有利于減少用戶的不必要操作，避免資源浪費(fèi)。用戶登錄成功以后，系統(tǒng)拉取用戶的基本信息，包括用戶角色、用戶名和掛接的項(xiàng)目、模型業(yè)務(wù)信息等，形成用戶操作日志，可追溯、可查詢，保障數(shù)據(jù)安全和操作規(guī)范。

1.2 首頁(yè)

首頁(yè)匯總登錄者參與的項(xiàng)目信息、BIM 模型，主要包括模型所屬項(xiàng)目名稱、模型名稱、模型上傳日期和上傳人等信息，另外還可預(yù)覽三維模型，形成對(duì)當(dāng)前用戶所屬于的項(xiàng)目情況和模型應(yīng)用情況的快速預(yù)覽了解，或者形成當(dāng)前用戶的數(shù)據(jù)使用記錄，作為工作的存續(xù)信息提示，幫助快速恢復(fù)工作狀態(tài)。

1.3 我的項(xiàng)目

該模塊下可以檢索所有的BIM 項(xiàng)目。此模塊匯總了當(dāng)前登錄用戶所參與的項(xiàng)目信息，包括項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目簡(jiǎn)介和項(xiàng)目所屬的模型數(shù)量。形成對(duì)項(xiàng)目信息的總體介紹預(yù)覽，幫助用戶掌握項(xiàng)目和模型應(yīng)用情況。

1.4 我的模型庫(kù)

該模塊可以查看我上傳的所有BIM 模型、族庫(kù)、構(gòu)件信息以及模型的快速瀏覽，對(duì)于當(dāng)前用戶本身所擁有的BIM 模型建立管理目錄和索引，方便快速管理，以簡(jiǎn)單便捷的方式，形成BIM 模型的共享和復(fù)用，提升BIM 模型應(yīng)用的深化程度，提升平臺(tái)的易用性。

1.5 用戶管理

展示了當(dāng)前登錄用戶的基本信息，并可以進(jìn)行用戶信息的基本維護(hù)和管理。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

微信小程序的技術(shù)架構(gòu)相比傳統(tǒng)的原生APP 來(lái)說(shuō)更清晰和簡(jiǎn)潔明了，給用戶的體驗(yàn)更加簡(jiǎn)單、搞笑、方便、快捷，省去APP 的下載安裝，提高用戶的使用體驗(yàn)，速度快、體量小，更適合模型輕量化的應(yīng)用。在微信小程序框架下，需要JSON、JS、WXML、WXSS 四個(gè)類型文件進(jìn)行整合實(shí)現(xiàn)。

微信小程序的運(yùn)行環(huán)境分成渲染層、邏輯層和配置文件。其中WXML 模板和WXSS 樣式工作在渲染層；JS 腳本工作在邏輯層；JSON 文件為配置文件，用于單個(gè)頁(yè)面的配置和整個(gè)項(xiàng)目的配置。

2.1 渲染層

渲染層包含微信小程序的公共樣式表，決定了微信小程序應(yīng)該如何顯示。WXML 視圖層文件，是MINA 設(shè)計(jì)的一套標(biāo)簽語(yǔ)言，結(jié)合基礎(chǔ)組件、事件系統(tǒng)，可以構(gòu)建出頁(yè)面的結(jié)構(gòu)，主要用來(lái)書(shū)寫(xiě)功能頁(yè)面的框架布局；WXSS 樣式文件，用于描述WXML 的組件樣式，小程序的一套腳本語(yǔ)言，同CSS 或SCSS 等文件一樣，結(jié)合WXML，可以構(gòu)建出模板文件的頁(yè)面結(jié)構(gòu)，渲染層的實(shí)現(xiàn)讓BIM 輕量化模型瀏覽系統(tǒng)小程序端的界面更注重可用性。

2.2 邏輯層

邏輯層，主要包括微信小程序的全局邏輯，也是BIM 輕量化模型瀏覽系統(tǒng)的核心價(jià)值部分。基于微信小程序的BIM 輕量化模型瀏覽系統(tǒng)的業(yè)務(wù)規(guī)則、業(yè)務(wù)流程、對(duì)象模型、驗(yàn)證規(guī)則等，均主要在這一層進(jìn)行規(guī)定和實(shí)現(xiàn)，以JS 文件的形式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，JS 文件是基于JavaScript 的邏輯層框架，主要用于書(shū)寫(xiě)各功能頁(yè)面的業(yè)務(wù)邏輯等。在本文的系統(tǒng)中，以便于操作為起點(diǎn)，設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程和業(yè)務(wù)組件，將業(yè)務(wù)邏輯映射到小程序界面的操作中去，提升小程序的可讀性和易用性。

2.3 配置文件

在微信小程序的配置目錄下添加JSON 文件，JSON 文件用來(lái)對(duì)微信小程序進(jìn)行全局配置，決定頁(yè)面文件的路徑、窗口表現(xiàn)、設(shè)置網(wǎng)絡(luò)超時(shí)時(shí)間、設(shè)置多TAB 等，進(jìn)行響應(yīng)式的數(shù)據(jù)綁定，數(shù)據(jù)、視圖和配置保持同步，保證BIM 輕量化模型瀏覽系統(tǒng)數(shù)據(jù)的顯示正確、系統(tǒng)配置規(guī)范。

2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

基于微信小程序的BIM 輕量化模型瀏覽系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括用戶信息表、項(xiàng)目信息表、模型信息表和系統(tǒng)日志。

2.4.1 用戶信息表：用于存儲(chǔ)包括管理員在內(nèi)所有用戶的信息和權(quán)限相關(guān)標(biāo)識(shí)，用于用戶登錄驗(yàn)證和授權(quán)。主要的字段包括賬號(hào)、密碼、姓名、性別、職稱、專業(yè)等字段，其中密碼存儲(chǔ)時(shí)是加密后的字段，而不是明文密碼，防止信息泄露。

2.4.2 項(xiàng)目信息表：用于存儲(chǔ)項(xiàng)目相關(guān)信息。主要的字段包括名稱、項(xiàng)目簡(jiǎn)介、項(xiàng)目所在地等。

2.4.3 模型信息表：用于存儲(chǔ)模型相關(guān)信息。主要包括模型輕量化地址、模型名稱、模型專業(yè)、模型作者、模型所屬項(xiàng)目等。

3 系統(tǒng)測(cè)試

3.1 用戶登錄

圖1 登錄頁(yè)面

要求每個(gè)用戶都有單獨(dú)的賬號(hào)作為登錄表示，在登錄頁(yè)面，輸入賬號(hào)和密碼，進(jìn)行驗(yàn)證。只有正確的用戶名和密碼才能夠登錄成功，否則提示登錄失敗，實(shí)現(xiàn)用戶身份的驗(yàn)證匹配，從而發(fā)揮用戶的身份、角色識(shí)別的作用。

3.2 首頁(yè)

圖2 首頁(yè)及模型預(yù)覽

圖3 我的項(xiàng)目

圖4 我的模型庫(kù)

成功登錄后自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至首頁(yè)，以圖形列表的形式集中展現(xiàn)當(dāng)前用戶所屬的項(xiàng)目和模型概覽。主要顯示模型的預(yù)覽圖、模型名稱、模型所屬項(xiàng)目、上傳人和上傳日期，幫助用戶快速了解概況。點(diǎn)擊想查看的項(xiàng)目和模型，可以快速精準(zhǔn)定位模型，并進(jìn)行模型的三維可視化操作。

3.3 我的項(xiàng)目

點(diǎn)擊下方的“我的項(xiàng)目”可成功跳轉(zhuǎn)功能模塊，以圖形列表的形式對(duì)項(xiàng)目概況進(jìn)行快速瀏覽，展示包括項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目簡(jiǎn)介和項(xiàng)目的模型數(shù)量等簡(jiǎn)要信息，點(diǎn)擊項(xiàng)目可查看項(xiàng)目的具體詳細(xì)信息和模型展示，圖3。

3.4 我的模型庫(kù)

點(diǎn)擊“我的模型庫(kù)”則可以展現(xiàn)當(dāng)前用戶所上傳的模型，以圖形列表的形式進(jìn)行概覽，概覽信息包括模型預(yù)覽、模型類型、名稱、上傳人和上傳日期等簡(jiǎn)要信息介紹，點(diǎn)擊模型可以對(duì)模型進(jìn)行輕量化的快速瀏覽和三維可視化操作，圖4。

3.5 用戶管理

點(diǎn)擊“我”則可以進(jìn)入當(dāng)前用戶的基本信息、查詢、管理和維護(hù)。

結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的基于微信小程序的BIM 輕量化模型瀏覽系統(tǒng)適配更多的工程應(yīng)用場(chǎng)景，具有較強(qiáng)的移動(dòng)性、實(shí)用性、便捷性，實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景、多終端的輕量化BIM 模型應(yīng)用，使得BIM 模型的價(jià)值進(jìn)一步挖掘，破除設(shè)計(jì)軟件和大型PC 的限制，降低使用門檻，具有極大的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景?；谖⑿判〕绦虻腂IM 輕量化模型瀏覽的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，使得BIM 模型的應(yīng)用多樣、精準(zhǔn)，一套模型多種使用方式，豐富業(yè)務(wù)場(chǎng)景，使得用戶可以快速?zèng)Q策、輕松上手，把BIM 模型的應(yīng)用更立體化，多渠道連接用戶，使得BIM模型的實(shí)際應(yīng)用向更為靈活、更為輕便、更為高效轉(zhuǎn)變，提升項(xiàng)目和模型的管理效率、應(yīng)用水平，讓BIM 模型的應(yīng)用不再受到應(yīng)用終端的限制。

基于微信小程序進(jìn)行BIM 輕量化模型瀏覽系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)，將BIM 模型應(yīng)用的定制化、管理個(gè)性化、響應(yīng)及時(shí)化，緊密聯(lián)系BIM 生命周期的應(yīng)用主體、實(shí)現(xiàn)資源共享、降低設(shè)計(jì)成本、溝通成本和管理成本，有效地提升BIM 要素和數(shù)據(jù)的使用效能，促使BIM 生命周期數(shù)據(jù)深度交融，推動(dòng)BIM 產(chǎn)業(yè)管理優(yōu)化、協(xié)同設(shè)計(jì)、資源共享應(yīng)用創(chuàng)新服務(wù)和高效管理，更有助于提升BIM 在工程行業(yè)的普及度和應(yīng)用深度。