前言

近年來，隨著新一代信息技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，以及國家對于“新基建”布局的加速，我國地鐵站信息化建設(shè)步入快速發(fā)展階段。同時，地鐵車站的空間環(huán)境也變得復(fù)雜多樣。反映在地鐵空間環(huán)境的設(shè)計上，各相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計難度越來越高，傳統(tǒng)設(shè)計方式已經(jīng)不足以滿足當(dāng)前的設(shè)計需求。

BIM 技術(shù)作為建筑業(yè)的前沿技術(shù)，基于其可視化、信息化的特點，可以為地鐵車站空間環(huán)境設(shè)計、城市建設(shè)、數(shù)據(jù)中心、園區(qū)施工等項目提供新的思路與方法。圖撲軟件支持將 BIM 建筑數(shù)據(jù)疊加到 3D 場景中，也支持將 BIM 模型疊加到地圖場景中，實現(xiàn) BIM GIS 的結(jié)合展示。

BIM 簡介

BIM（Building Information Modeling）技術(shù)是一種應(yīng)用于工程設(shè)計、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具。BIM 輕量化技術(shù)是指在工程建筑的 BIM 模型建立之后通過對 BIM 模型的壓縮處理等技術(shù)手段，讓 BIM 可以在各類 Web 瀏覽器、移動 App 上被使用的技術(shù)。

BIM 在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用：

圖撲軟件將 BIM 技術(shù)應(yīng)用到數(shù)據(jù)中心建設(shè)中，涵蓋：規(guī)劃、設(shè)計、施工及運維管理等各個階段。結(jié)合 BIM 技術(shù)，對數(shù)據(jù)中心的建筑結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備進行三維模擬呈現(xiàn)，直觀逼真。數(shù)據(jù)中心的各個系統(tǒng)都可以采用 BIM 設(shè)計，包括空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)。

在日常運維過程中，通過已建立的 BIM 模型中設(shè)備的位置與編碼，實現(xiàn)運維系統(tǒng)中的設(shè)備快速定位；實時獲取數(shù)據(jù)中心設(shè)備運行狀態(tài)和業(yè)務(wù)處理情況，實現(xiàn) BIM 自動告警，為數(shù)據(jù)中心智能化運維提供保障。

BIM 模型特點和當(dāng)前用于 3D 可視化的問題：

• 模型精細程度高，數(shù)據(jù)量大
• 許多元素在 3D 展示不需要
• （比如建筑內(nèi)的家具，施工鋼筋等）
• 模型數(shù)據(jù)量大導(dǎo)致加載緩慢，甚至無法加載
• 貼圖不美觀，可視化效果不理想

將 BIM 模型用于 3D 可視化，需要做以下處理：

• 輕量化處理
• 外觀優(yōu)化處理

BIM GIS 應(yīng)用融合：

將 BIM 模型按照 IFC（Industry Foundation Classes）標準組織數(shù)據(jù)，或者轉(zhuǎn)換成 OBJ、DirectX、OSG 等成熟的三維引擎支持的格式，GIS 系統(tǒng)直接讀取，實現(xiàn) BIM 與 GIS 數(shù)據(jù)的融合。

通常建筑施工管理平臺是結(jié)合 GIS BIM 技術(shù)進行地理位置信息及水文地質(zhì)數(shù)據(jù)信息內(nèi)容的仿真分析，并提供空間分析、定位、信息發(fā)布等功能。

而圖撲軟件 HT 的輕量化方式是在傳統(tǒng)的 GIS 和 BIM 技術(shù)上做出了全新的改變：HT 具有輕量化、低成本的優(yōu)點，企業(yè)無需再購置笨重昂貴的 GIS 和 BIM 軟件；而且起點低、效果好，傳統(tǒng) Web 開發(fā)人員可輕松上手，借力 HT 強大的 3D 渲染效果即可做出高仿真施工場景。

圖撲 BIM 輕量化解決方案

圖撲提供一整套完整的 BIM 可視化解決方案。主要流程如下圖：

BIM 文件上傳解析和 BIM 模型輕量化通過圖撲 BIM 建筑信息模型開發(fā)平臺實現(xiàn)。可視化場景搭建和可視化展示通過圖撲可視化引擎實現(xiàn)。可視化引擎提供前端 BIM 可視化插件，負責(zé)解析 BIM 信息。

用戶可以把精力放到業(yè)務(wù)層的開發(fā)，而無需關(guān)心 BIM 相關(guān)的加載處理。開發(fā)過程中的平臺之間的數(shù)據(jù)交換通過拖拽或一鍵導(dǎo)入即可完成，不需要復(fù)雜的配置。

而圖撲軟件 HT 的輕量化方式是在傳統(tǒng)的 GIS 和 BIM 技術(shù)上做出了全新的改變：HT 具有輕量化、低成本的優(yōu)點，企業(yè)無需再購置笨重昂貴的 GIS 和 BIM 軟件；而且起點低、效果好，傳統(tǒng) Web 開發(fā)人員可輕松上手，借力 HT 強大的 3D 渲染效果即可做出高仿真施工場景。

BIM 建筑信息模型開發(fā)平臺

HT BIM 開發(fā)平臺提供了輕量化處理 BIM 模型的方法。通過平臺用戶可以創(chuàng)建 BIM 模型的快照（模型輕量化子集）。

HT BIM 平臺提供以下功能：

• BIM 文件（IFC2X3， IFC4）上傳、解碼功能。服務(wù)器端 BIM 解碼程序?qū)?IFC 文件解碼成 HT 可以顯示渲染的私有格式。導(dǎo)出 BIM 建筑信息，可以用 HT SDK 訪問模型的建筑信息。
• 客戶端可以瀏覽解碼后的 BIM 模型和 BIM 屬性信息
• 客戶端支持按需選擇加載模型，支持對大模型分批加載處理

客戶端對模型的處理包括：

1. 根據(jù)模型高度或資產(chǎn)類型信息生成快照（HT 私有格式）。快照可以直接被 HT SDK 解析，直接用于項目開發(fā)
2. 根據(jù)模型高度或資產(chǎn)類型信息生成 OBJ 文件。OBJ 可用通用 3D 軟件打開編輯。
3. 用戶可以手動控制模型分批加載，顯示或隱藏。便于用戶分析，生成最優(yōu)的快照。

功能流程圖

通過 BIM 平臺客戶端，用戶可以上傳 IFC 文件。平臺服務(wù)器端將 IFC 文件處理后，按照 BIM 屬性結(jié)構(gòu)在客戶端展示 BIM 模型。用戶可以通過客戶端編輯功能，選擇需要保留的 BIM 組件，將選中的 BIM 組件生成一個 BIM 模型快照或 OBJ 文件。生成的快照和 OBJ 文件可以被 HT SDK 直接加載。

效果展示

本次地鐵站與園區(qū)施工可視化項目，采用線框工藝高精度構(gòu)建還原地鐵站三維立體模型。BIM 技術(shù)將模型進行細化及深化之后，配合圖撲軟件 HT 引擎，進行貼近現(xiàn)實的三維渲染動畫，給人以真實感和直接的視覺沖擊。支持 360 度旋轉(zhuǎn)以及細部的放大等觀賞方式，有利于車站、施工管理的全局管控。再配合 VR 等技術(shù)可以實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實的演示，增加業(yè)務(wù)人員的真實體驗感。

點擊左側(cè)菜單按鈕，逐層下鉆至地鐵對應(yīng)系統(tǒng)。方便工作人員在具體作業(yè)期間完成對各項數(shù)據(jù)內(nèi)容查詢與處理，不必再為跨平臺的不同交互模式而煩惱。系統(tǒng)支持在三維場景內(nèi)根據(jù)違規(guī)情況自由設(shè)置報警類型，例如人群擁擠、超過安全線和積水未排等。

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系統(tǒng)分析

系統(tǒng)概覽

圖撲軟件將地鐵的基礎(chǔ)設(shè)施與外觀進行數(shù)字孿生，再將設(shè)備信息、能耗、監(jiān)控視頻等數(shù)據(jù)信息通過 2D 面板呈現(xiàn)。以 BIM 地鐵空間信息、設(shè)備信息為核心，以監(jiān)控視頻為紐帶，集成現(xiàn)有視頻監(jiān)控、空調(diào)、管網(wǎng)、安防、機房、配電等系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)備與能耗的綜合信息連續(xù)實時感知。圖撲軟件 HT 系統(tǒng)支持通過行人視角漫游，為用戶呈現(xiàn)地鐵站整體面貌，在線監(jiān)管物聯(lián)設(shè)備異常情況，并輔以柱狀圖與環(huán)形圖對地鐵站能耗清晰呈現(xiàn)。

物聯(lián)設(shè)備告警可視化

為解決傳統(tǒng)的、采用分散的通信各系統(tǒng)維護管理問題，圖撲軟件采用集中告警平臺實現(xiàn)統(tǒng)一物聯(lián)設(shè)備告警。包括槍機、煙感、閘機、門禁、售票、溫感、安檢以及水浸。配合告警時間，以及具體設(shè)備故障維護處理相關(guān)數(shù)據(jù)信息，以支持整個地鐵通信系統(tǒng)的運營管理。

能耗信息可視化

地鐵車站中能耗影響因素眾多，圖撲軟件通過建立地鐵車站用能指標體系，利用圖撲軟件餅狀圖可視化效果呈現(xiàn)照明、空調(diào)、屏幕、通訊與機房等設(shè)備用能情況，并輔以柱狀圖展示近期內(nèi)能耗與能耗變化趨勢。運營人員可以掌握用能規(guī)律，用統(tǒng)一標準限制用能水平，發(fā)現(xiàn)運行中的問題和節(jié)能潛力。

一鍵開站

為了保證所有設(shè)備在地鐵運營期間都能夠正常運轉(zhuǎn)，地鐵開站前，要做一系列的準備工作。為確保運營期間設(shè)備狀態(tài)良好，傳統(tǒng)方式運營前需人工逐一確認設(shè)備是否正常。圖撲軟件 HT 引擎搭建的一鍵自檢功能可實現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備的在線自動檢測、保障開站前設(shè)備運行正常。每一項的校準，都為后續(xù)地鐵運行奠定基礎(chǔ)。

一鍵開站功能可實現(xiàn)全設(shè)備一鍵自動啟動，通過 BIM 設(shè)備健康狀態(tài)感知監(jiān)控設(shè)備故障，保障開站前設(shè)備正常。

空調(diào)系統(tǒng)可視化

圖撲軟件 HT 具備與其他系統(tǒng)融合對接的能力，可通過后臺數(shù)據(jù)庫或者標準通信協(xié)議對接空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)。將空調(diào)與通風(fēng)系統(tǒng)的全部管道和設(shè)備與 BIM 可視化系統(tǒng)進行有效關(guān)聯(lián)，三維場景通過數(shù)據(jù)接口實時讀取空調(diào)的真實數(shù)據(jù)，并通過 2D 面板上的數(shù)據(jù)改變內(nèi)容，優(yōu)化控制，節(jié)約能源。

通風(fēng)控制可視化

在調(diào)度中心可以監(jiān)視、記錄到節(jié)能開度、常態(tài)開度運行數(shù)據(jù)，支持遠程查看回風(fēng)系統(tǒng)的運行參數(shù)，如回風(fēng)系統(tǒng)的速度、風(fēng)壓、檢修計劃等，排風(fēng)機的啟停以及當(dāng)前運行模式，當(dāng)出現(xiàn)意外情況時系統(tǒng)上彈出報警畫面，業(yè)務(wù)人員可通過手機或者 PC、Pad 查看，提升地鐵的智慧化運營。

管網(wǎng)可視化

圖撲軟件 HT 引擎采用逼真的三維組態(tài)仿真技術(shù)，1:1 呈現(xiàn)地鐵站用水管網(wǎng)分布的 3D 渲染模型，可將管道及其他相關(guān)的構(gòu)筑物進行直觀呈現(xiàn)，并在 2D 面板疊加關(guān)鍵的數(shù)據(jù)顯示。

?包括循環(huán)供水 -CHR-1 和生活供水系統(tǒng) -J-2 的基礎(chǔ)信息（包括材質(zhì)、尺寸、壓降、流量等）。

用水量可視化

圖撲軟件 HT 可視化利用豐富的圖表和設(shè)計元素，將 2021 年與 2020 年的用水量對比展示，并通過折線圖顯示一年內(nèi)的用水變化趨勢，揭示地鐵站用水消耗量的變化趨勢和內(nèi)在聯(lián)系機理。對高耗水項目加強計劃用水管理，提高用水水平和效率，增強節(jié)水意識。

演算系統(tǒng)

地鐵空間有限、設(shè)備復(fù)雜并且客流密集，出口有限，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，排煙排熱困難，氧含量急劇下降，對乘客的生命安全威脅重大。圖撲軟件 HT 引擎通過對地鐵火災(zāi)事故進行數(shù)字孿生設(shè)定，同時對現(xiàn)場報警情況進行模擬，進而挖掘預(yù)案的不足，完善預(yù)案。還可拓展 AI 智能決策輔助，根據(jù)警情生成疏散路線，協(xié)助完善指揮方案。避免火災(zāi)發(fā)生時因應(yīng)急能力不足導(dǎo)致不該有的損失。

安防系統(tǒng)

地鐵車站的消防聯(lián)動功能與車站內(nèi)的綜合監(jiān)控系統(tǒng)、感溫光纖系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)以及其他各種配套的控制系統(tǒng)和設(shè)備設(shè)施具有直接的聯(lián)系。當(dāng)出現(xiàn)火災(zāi)等應(yīng)急事件時，安防系統(tǒng)可實時定位事故點，基于 BIM 模型元素的空間位置與設(shè)備狀態(tài)，啟動智慧指揮系統(tǒng)。

2D 面板接入安防系統(tǒng)信息，包括消防系統(tǒng)的材質(zhì)、水管類型、尺寸、壓降、流量和速度等。并在三維場景內(nèi)以圖標形式顯示 X-1、SP-1 與 ZP-1 具體位置。為指揮人員提供智能化的預(yù)案調(diào)用、資源調(diào)配，實現(xiàn)對應(yīng)急事件處置的可視化指揮。

監(jiān)控系統(tǒng)

圖撲軟件 HT 通過無縫融合視頻技術(shù)，接入所對應(yīng)的攝像頭視頻畫面，將地鐵三維場景與站臺、設(shè)備層、站廳、井下等形成孿生聯(lián)動，實現(xiàn)場景還原。各類監(jiān)控視頻顯示在場景右側(cè)，直觀展現(xiàn)各地點的運行信息。系統(tǒng)支持調(diào)取任意一個監(jiān)控點位的視頻監(jiān)控歷史信息。用戶可自行對視頻監(jiān)控的時間點進行配置，從而為復(fù)查歷史視頻提供保障，實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)智能化管理。

人員系統(tǒng)

在傳統(tǒng)的地鐵人員管理中一般采用人工編排和紙質(zhì)化記錄等落后的方式實現(xiàn)，導(dǎo)致信息間得不到有效的交換而形成“孤島效應(yīng)”、管理費時、費力等問題。圖撲軟件根據(jù)地鐵運營現(xiàn)場的實際情況，整合地鐵工作組信息、巡檢安排、工單安排，并顯示在可視化看板。做到有跡可循，對于領(lǐng)導(dǎo)等管理層角色，也能實時查看各崗位上報的問題。系統(tǒng)內(nèi)的信息流向更加明確，滿足了地鐵日常運營管理的需求。

?2D 面板展示安保、客服、檢修組的工作時間和值班信息，以圖表形式統(tǒng)計分析站臺基礎(chǔ)、排水以及配電、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、空調(diào)設(shè)備等巡檢安排信息，輔以工單安排信息，便于地鐵管理者實時掌握地鐵運營情況，提升地鐵智慧化運營能力。

配電柜可視化

圖撲軟件采用 HT BIM 輕量化建模方式數(shù)字孿生配電柜，并根據(jù)地鐵配電實際運行中的原理以及設(shè)備運行情況，實時在線監(jiān)測配電室內(nèi)安防狀態(tài)。當(dāng)有斷路超負荷等事故發(fā)生時，場景內(nèi)將會產(chǎn)生高亮報警，提醒業(yè)務(wù)人員快速處理，減少人力監(jiān)管成本。

基礎(chǔ)信息可視化

并利用交互、2D 組態(tài)面板等多種形式，展現(xiàn)配電系統(tǒng)的設(shè)備基礎(chǔ)信息，包括配電室供電方式、主變參數(shù)、電壓等級、溫度、濕度等重要參數(shù)。

異常設(shè)備可視化

融合地鐵車站配電系統(tǒng)，對接設(shè)備預(yù)警、故障信息，圖撲軟件 HT 可對異常設(shè)備實現(xiàn)信息化管理。在線監(jiān)管配電箱電流、觸頭溫度、彈簧儲能狀態(tài)等重要信息。提高巡檢精度及效率，保障運維工作安全開展。

機房系統(tǒng)可視化

系統(tǒng)可多角度展示機房系統(tǒng)外部結(jié)構(gòu)，業(yè)務(wù)人員能夠通過視點和視角的調(diào)節(jié)變化對整個場景進行全方位的觀察。鼠標左鍵點擊指定組合柜即可查看對應(yīng)運行狀態(tài)、健康度、型號、檢修時間、投運時間、阻性電流和泄漏電流等參數(shù)，為地鐵站機房監(jiān)測提供有力支撐。

右側(cè) 2D 面板聯(lián)動三維場景，在線監(jiān)控機房綜合狀態(tài)，以及設(shè)備的基本信息。包括監(jiān)管機柜與電池柜數(shù)量、設(shè)定溫度，以及健康狀態(tài)等。

一鍵關(guān)站

地鐵運營結(jié)束后，地鐵站工作人員需要做些收尾的工作。比如車輛、車站的安全檢查，車站內(nèi)安全隱患的排查等等。一鍵關(guān)站系統(tǒng)，可大大縮短關(guān)站時間及工作量，實現(xiàn)智能化的站務(wù)工作。

?聯(lián)動 BIM 設(shè)備狀態(tài)感知數(shù)據(jù)，實現(xiàn) BIM 視角的遠程智能視頻巡檢；自動設(shè)置巡檢內(nèi)容、巡檢路線，對巡檢中發(fā)現(xiàn)的安全事件或故障，提供事件上報功能。并聯(lián)動開啟電扶梯、閘機、卷簾門等相關(guān)應(yīng)急設(shè)備，自動發(fā)布應(yīng)急信息，廣播、PIS 聯(lián)動播報，保障運營安全。

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西安六號線智慧車站

在西安六號線郭杜西站，就采用了圖撲軟件 BIM 輕量化解決方案，搭建智慧車站。系統(tǒng)通過客運組織、設(shè)備運管、乘客服務(wù)、人員管理四個業(yè)務(wù)板塊全面提升運營自動化與智能化。填補我市西南片區(qū)地鐵空白，緩解西太路、錦業(yè)路及高新路沿線交通出行壓力。

BIM 施工管理

傳統(tǒng) CAD 圖紙難以展現(xiàn)鋼筋排布，而利用 BIM 可以進行動態(tài)演示，更好地展現(xiàn)施工方案，有利于施工和技術(shù)交底。圖撲軟件利用 BIM 技術(shù)的可視化、模擬性的優(yōu)勢特點，將園區(qū)內(nèi)建筑、綠化等細節(jié)進行三維建模，輸出 OBJ 格式模型，并通過 HT 引擎進行渲染，仿真還原整體布局，通過對 BIM 模型不同樓層及樓層內(nèi)的資產(chǎn)建設(shè)進行分離，動態(tài)還原演示了樓宇的建造過程。并做成視頻動畫，降低開發(fā)成本。

?業(yè)務(wù)人員能直觀準確地掌握整個施工過程和技術(shù)要點難點，避免施工中因過程不清楚、技術(shù)經(jīng)驗不足造成的質(zhì)量安全問題。

實現(xiàn)價值

設(shè)計可視化

圖撲軟件 HT 引擎依托 BIM 工具多種可視化的模式，包括隱藏線、帶邊框著色、真實渲染三種模式，采用三維組態(tài)方式向客戶進行更直觀的設(shè)計方案。

BIM 輕量化處理

將地鐵站的機電各專業(yè)模型融合為一個整體 BIM 模型，從而使機電管線與建筑物的碰撞點以立體方式直觀呈現(xiàn)，優(yōu)化管線排布方案。HT BIM 通過壓縮模型信息，同樣的模型文件大小只有 OBJ 文本格式的十分之一，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)加載速度。通過使用已有 BIM 模型，節(jié)省了建模費用，同時保留了 BIM 信息，極大方便了用戶使用已有 BIM 系統(tǒng)開發(fā)可視化應(yīng)用。

空間可視化

利用 BIM 模型，可對建筑設(shè)備空間是否合理進行提前檢驗。圖撲軟件充分利用 BIM 工程施工動畫優(yōu)勢，將施工現(xiàn)場的現(xiàn)有條件、施工順序進行可視化模擬，從而詳細、系統(tǒng)、直觀的表達和體現(xiàn)建筑施工工藝的各個細節(jié)、施工流程、工藝流程、運作原理及各類建筑工程的施工預(yù)演等。面板右上角按鈕可點擊交互，從動畫流程到樓層展示，實現(xiàn)更為優(yōu)秀的進度控制。達到降低風(fēng)險和減少施工浪費、安全施工的目的，讓“意外”遠離施工。

HT BIM 可視化解決方案提供了模型預(yù)處理階段和模型加載展示階段的輕量化方法。通過模型快照、參數(shù)化模型、BIM 組件過濾、模型三維信息智能分析功能，大幅降低模型的三角面數(shù)。通過 BIM 轉(zhuǎn) OBJ 功能和加載后通過 API 改變顏色、更換貼圖功能，實現(xiàn) BIM 模型的外觀優(yōu)化，根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)實現(xiàn)狀態(tài)展示。

?依托于圖撲軟件 HT 強大的 WebGL 3D 引擎，可以用于開發(fā)各種 BIM 可視化場景，比如變電站可視化，機房可視化，工廠可視化等。

總結(jié)

智慧車站是城市現(xiàn)代化的標志，實現(xiàn)了乘客便捷出行和車站的高效管理。隨著 5G、大數(shù)據(jù)、人工智能的不斷深入發(fā)展，將會解鎖更多應(yīng)用場景，實現(xiàn)多元化跨界合作。圖撲軟件依托 BIM、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)等技術(shù)，實現(xiàn)地鐵智慧化和精細化的完美結(jié)合，對地鐵管理中的每一流程和環(huán)節(jié)進行事先計劃、過程控制和事后分析，實現(xiàn)項目的多方協(xié)同辦公，數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，消除信息孤島，最終全面提升地鐵站的精細化管理。

更多行業(yè)應(yīng)用實例可以參考圖撲軟件官網(wǎng)案例鏈接：圖撲軟件 – 構(gòu)建先進 2D 和 3D 可視化所需要的一切