以BIM技术为基础绿色建筑预评估系统分析.pdf

数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering211当前，绿色建筑已成为新建建筑工程中的主流，但目前的新建绿色建筑工程项目中，采用相似技术手段（如屋顶绿化、导光管等）的设计施工内容较多，这些设计施工内容对于不同区域的绿色建筑起到的影响效果也可能存在一定差异，这就需要对绿色建筑项目进行预评估。为实现预评估目标，以 BIM 技术为基础，整合计算机技术等内容构建绿色建筑预评估系统则是可行之策，应当以此为基础做进一步探究。1 预评估系统整体架构设计通过调研绿色建筑预评估工作的实际需要后，确定采用 B/S 架构进行整体系统开发，系统客户端则为 Web端，在实际运行过程中，用户登录浏览器后向 BIM 服务器与 Webserver 服务器发出相应请求，当服务器接收到相应请求后，依托服务器内的程序对数据进行处理，再根据数据分析和数据库规则，对相关数据进行检索与更新，并将结果传回客户端。同时在设计过程中，BIM技术模型采用轻量化设计理念，以减小对服务器和网络构成的压力。在该模块架构的基础上，为实现系统各个功能模块之间的有效对接，避免出现信息传输不畅等问题，所有模块均以 BIM 模型为基准，并以 WBS 结构为基础建立联系，实现模块间的信息关联。2 系统主要模块设计2.1 数据库设计因预评估涉及到的数据量较高，选择 MySQL2019进行数据库设计，同时参考绿色建筑预评估工作中涉及到的主要内容，确定数据表如表 1 所示。表 1：数据信息表字段名信息类别数据类型数据长度nyxh能源消耗Num32nyly能源利用Num32tfzk通风状况CHAR64lhhj绿化环境CHAR64shj声环境CHAR64szyly水资源利用Num32在得到该数据信息表后，进一步采用 AES 加密算法进行数据加密设计以提升数据库信息安全性，该加密算法则内置于 DS420j 存储器中。2.2 系统BIM服务器的构建结合服务器建设的实际需求，并兼顾成本和精度上的需要，本次选用树莓派电脑平台对 BIM 模型中的数据进行采集，在该设备中，Andunio 开发小板作为分布端的数据采集子节点，以实现数据采集目标。在得到模拟分析的能源消耗、通风状况、声环境等数据信息后，均以 CSV 格式文件对其进行存储。而后通过网络将数据更新到 BIM 模型和 WEB 数据库中。同时，考虑到数据实时性和 WEB 终端使用效率两方面的要求，以树莓派电脑平台作为中介平台，按照每天更新一次数据的频率进行更新操作。在面向 BIM 服务器的数据上传过程中，由于本次设计的系统基于 Web 平台，因此浏览器客户端对于存储于计算机中的数据文件不能主动调用，这就需要通过数据自动上传工具实现数据文件上传调用功能。为此，以 BIM 技术为基础绿色建筑预评估系统分析于秀娟（德州职业技术学院 山东省德州市 253000）摘要：本文以 BIM 技术为基础，通过整合计算机技术和互联网技术等内容，从数据库、服务器和客户端等多个角度入手，详细设计了基于 BIM 技术的绿色建筑预评估系统，并辅以非功能设计等要素，对该信息系统进行了完善。对该系统进行实际测试后可知，该系统各项功能均正常运行，且针对给定 BIM 建筑模型可达到较为准确的预评估效果，表明本次设计的绿色建筑预评估系统取得了初步成功，具有潜在的应用价值。关键词：BIM 技术；建筑模型；预评估系统；系统设计数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering212设计人员基于 WinForm 技术开发数据上传工具，其主要分为如下步骤：（1）采用 FileSystemWatcher 组件监控文件系统的变化，如发生变化则调用相应函数向上传程序发出指令，提示用户上传数据或自动上传数据；（2）使用 HttpWebClient 组件实现数据上传功能。另一方面，为实现服务器与数据库之间的交互功能，设计人员基于表 2 中的函数实现数据交互功能。表 2：数据库交换类类名util.interacWithDB函数Public StringRead(String table)Public StringWrite(String table)说明与数据库进行交互输入读写的表的字符串信息输出读写结果（存盘成功或失败）2.3 系统客户端设计结合 Web 客户端设计的实际需要，本次选用 Vue.js框架和 MVVM 架构进行客户端设计，将界面分为视图层和视图模型层，以视图模型中的数据驱动界面的改变，界面的响应（按钮点击等交互）传到视图模型层数据改变后，再驱动界面发生改变。整个系统的客户端（网页部分）采用这一架构设计。由于 MVVM 模型基于 Vue.js 框架加以实现，因此设计人员将重点放在 View 和ViewModel 层的开发工作当中。根据实际需求确定，该系统客户端的主要功能包括界面管理、BIM 模型的 Web三维浏览和数据报表输出等。其中，BIM 模型的 Web浏览方法基于开源工具包 XBIM 加以实现。基于此工具包，进一步引入 IFC 与 wexbim 数据转换功能，即对创建的 BIM 模型由 IFC 格式转换为 wexbim 格式，再调用XBIM 工具包中的 Web 显示组件，最终实现 BIM 模型的 Web 浏览。在该流程建立后，进一步应用基于 JavaScript 的开源可视化库 Echarts 实现对客户端中数据报表的生成和渲染，而后应用 Vue.js 框架下的 Vue-Element-Admin 脚手架功能实现对用户界面的管理。2.4 基于BIM技术的建模流程对于绿色建筑预评估工作而言，由于其集成数据量较高，且细部构建较多，因此在传统模式下，该类模型通常文件较大难以流畅浏览。同时，由于该系统基于Web 平台进行设计，其对于图形的渲染能力相对较低，因此在本次研究工作中，针对上述局限问题采用基于LOD（细节层次技术）的细节层次建模方法达到预期目标。在该技术模型下，可应用不同的细节层次的多个模型对特定物体予以描述，并根据需求的不同，调用不同细节的模型，从而控制场景的复杂程度来提升绘制速度。基于该技术模式，本次采用以离散 LOD 思想为基础的建模方法对建筑模型进行建立。在建筑整体框架的建模过程中，定义 LOD1 细节层次模型，主要涵盖建筑模型的空间位置、形状和线条等信息；而在建筑各个分部及其细节的建立过程中，则定义 LOD2 细节层次模型予以描述。在此基础上，进一步应用 Autodesk Revit 软件建立建筑模型的族库，在建立建筑模型族库的过程中，按照建筑的细部结构空间分部特征，分为点状模型和线状模型，分部按照 Revit 软件族样板库中的公制常规样板和自适应公制常规样板而建立。此环节主要运用拉伸、融合与放样等方法依次建立模型，并设置尺寸、材料等参数属性信息，最终完成构建。2.5 预评估功能设计考虑到 BIM 技术背景下的绿色建筑预评估环节涉及到较多的要素，因此本次应用模糊逻辑的基本原理，对预评估功能模块下的算法进行整体设计，根据实际需要，编写相应代码如表 3 所示。表 3：预评估功能的主要算法代码序号主要代码1Namespace Fuzzy 2Public partial class FormLeft;DockContent3Public static int currX MID4Public FormLeft()5InitializeComponent在确定上述代码后，将其输入至计算机中，以实现对相关指标的预评估操作。2.6 通信功能设计在通信功能设计中，由于本次 BIM 技术背景下的绿色建筑预评估系统涉及到多种类型的数据，对于通信方面的实时性与稳定性要求均较高。对此，设计人员以UDP 协议为基础整合多个数据来源点作为数据传输模数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering213式，其在理论上可实现无连接数据传输的实际需要。2.7 数据显示模块设计结合实际情况，在本环节的设计中，应用 MCGS工控组态软件进行平台的可视化设计，实现各类数据的显示。具体来看，此环节的设计分为以下几部分。2.7.1 MCGS 实时数据库组态此步骤是该环节的核心部分。在创建 MCGS 数据对象时，直接应用数据库中的系统变量获得系统内部参数，并在实时数据库的对象列表中，添加名字未发生重复的新数据对象，对其进行初始化，而后再进行存储。2.7.2 MCGS 用户窗口组态此步骤主要用于展示系统运行流程，主要步骤如下：（1）新建用户界面，选择图符对象进行画面布局；（2）以流动块模拟相关参数的运行状态；（3）创建标准按钮图符对象后，将其链接到相应的监控画面中，实现自由切换；（4）创建历史图符对象，设置表头为采集时间和各采集节点的名称，实现数据的采集和存储。2.7.3 MCGS 设备窗口组态该步骤主要用以实现组态工程与外部设备之间的数据交互。在该步骤中，主要通过自定义编写程序，编译相关的Active DLL格式文件，以实现对驱动设备的管理，进而完成构件安装过程。3 系统非功能性设计在以上功能模块设计完成后，为进一步提升基于BIM 技术的绿色建筑预评估系统的稳定性，设计人员进一步开展系统非功能性设计，主要包括以下几个方面。3.1 对系统的出错处理进行设计由于不可抗力因素等影响，系统程序运行过程中难免存在错误，同时，如操作者在使用过程中输入了错误的数据格式，则主观错误也无可避免。针对上述问题分别做如下处理：针对操作者可能存在的主观错误，增设数据验证模块，对数据的类型、长度等进行检查，仅在判断正确后再允许输入，否则直接向用户反馈输入错误的信息。针对客观因素可能存在的影响，编写相应的错误信息及解决建议，同时当错误发生时对程序进行重置操作，并将记录错误数据信息的 log 格式文件自动存储于数据库当中。系统日志级别分类如表 4 所示。在系统部署过程中，系统日志功能通过配置文件环节调用 LOG_RECORDh 和 LOG_LEVEL 两个参数加以实现。3.2 对系统的维护部分进行设计该部分主要针对服务器上的应用程序及数据库数据进行维护，包括定期对数据库进行自动备份、维护管理数据库死锁问题及维护数据库内数据一致性等，上述功能均通过 SVN 版本管理服务器进行。3.3 对系统安全功能进行设计在系统安全功能设计工作中，应用门限循环单元神经网络（GRU）对系统安全风险进行验证识别与安全态势预测，其主要由记忆单元、以及分别负责控制数据更新和重置的更新门和重置门所组成。在此基础上，进一步引入“灰狼算法”（GWO），对 GRU 进行更新，由表 4：系统日志级别分类级别代号说明EMERG严重错误，将导致系统崩溃而无法继续正常运行ALERT警戒性错误，相关参数必须立刻修改CRIT部分指标超过临界值的错误ERR一般性错误WARN警告性错误NOTICE通知，程序可运行但运行状态非最优INFO信息，程序输出信息DEBUG调试，用于调试信息SQLSQL 执行情况，仅在系统调试时有效数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering214此建立基于 GWO-GRU 的工控网络安全态势预测模型，作为预评估系统中的安全检测模块。同时，参考已有研究经验，设定该安全检测模块的基本参数如下：GRU网络结构的神经元数量为 5、时间步长为 4、批处理大小为 1。以上参数确定后，使用 MATLAB 编写相应代码实现预期功能。3.4 对用户权限管理功能进行设计通过函数“amectionnameamelocalhost”以实现对不同用户权限的分别设置，以避免出现非法访问的问题。另一方面，为确保所有用户账户的行为做到可追溯，进一步引入 captureMessage 函数，对用户的操作行为进行实时跟踪。4 系统性能测试在本次基于 BIM 技术的绿色建筑预评估系统全部设计完成后，为检测该系统的运行质量，对其性能进行测试。4.1 对系统基本功能执行情况进行测试该系统能够正确显示绿色建筑能耗等重要参数信息，且显示内容较为完整，表明该系统的基本功能可正确执行。4.2 对该预评估系统的运行精准度进行分析在本环节的测试中，选取某新建建筑工程为案例，通过相关资料调取该建筑工程的 BIM 数据文件，将这些文件导入到系统中进行评估，而后将评估得到的结果与该建筑的实际评估结果相对比，得到对比结果如表 5所示。表 5：评估结果对比评估类型系统预评估分数实际评估分数能源消耗76.276.5能源利用68.368.0通风状况72.272.9绿化环境70.068.8声环境74.474.6水资源利用62.263.1根据表 5 中的数据对比可见，本次基于 BIM 的绿色建筑预评估系统得到的评估结果与实际评估分数之间的差距处于相对较低的水平，表明本次设计的基于 BIM的绿色建筑预评估系统能够较为准确地对绿色建筑设计质量实现预评估，具有一定的应用价值。5 结束语整体来看，通过开发基于 BIM 技术的绿色建筑预评估系统，能够对绿色建筑设计工作中的相关数据进行实时采集与分析，明确目标建筑设计工作质量，对于提升绿色建筑设计和施工建造水平而言，均具有一定的现实意义。当然，本次研究工作难免存在一定不足之处，因此在今后的研究工作中，仍需要进一步引入智能技术等内容，对数据统计分析、界面显示关联信息等方面做进一步优化设计，实现在 Web 端为不同角色用户提供更为精准的功能服务。参考文献1 刘珊珊.我国大陆绿色建筑评价标准和台湾绿建筑评估手册通风空调部分对比研究 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