翟建華 孟建文 王瑞志 趙文海

摘??要：城市不斷發(fā)展導(dǎo)致地下管網(wǎng)的種類和數(shù)量日益增多?。城市管理者對地下空間的開發(fā)缺乏科學(xué)合理?的規(guī)劃設(shè)計(jì)，以及主管部門在規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工維修過程中存在一定的溝通閉塞，城市地面被反復(fù)開挖，造成嚴(yán)?重的社會(huì)資源浪費(fèi)?。通過三維建模軟件將地下各類管網(wǎng)繪制在三維模型中，以三維實(shí)體管線模型真實(shí)反映地下管網(wǎng)復(fù)雜空間分布狀態(tài)，為城市地下管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工維修、運(yùn)營維護(hù)提供清晰的解決思路和技術(shù)方案。

關(guān)鍵詞：BIM?建模???城市管網(wǎng)???智慧建造???產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

中圖分類號：?????????????????????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A????????????????????文章編號???：???1672-3791（XXXX）XX-

0001-04

Research?on?Urban?Smart?Underground?Pipe?Networks

—Taking?the?Pipe?Network?Reconstruction?Project?in?a?City?as?an?Example

ZHAI?Jianhua???MENG?Jianwen???WANG?Ruizhi???ZHAO?Wenhai

（Wuwei?Occupational?College，?Wuwei，?Gansu?Province，?733000?China）

Abstract：?The?continuous?development?of?cities?has?led?to?the?increasing?number?and?kind?of?underground?pipe?networks.?Urban?managers?lack?the?scientific?and?reasonable?planning?design?of?the?development?of?underground?space，?and?competent?authorities?have?a?certain?communication?block?in?the?process?of?planning?design?and?construction?maintenance，?so?the?urban?ground?is?repeatedly?excavated，?resulting?in?a?serious?waste?of?social?resources.?This?paper?uses?3D?modeling?software?to?draw?various?types?of?underground?pipe?networks?in?the?3D?model，?and?uses?the?3D?solid?pipeline?model?to?truly?reflect?the?complex?spatial?distribution?state?of?underground?pipe?networks，?which?provides?clear??solutions?and?technical?schemes?for?the?planning?design，?construction?maintenance?and?operation?maintenance?of?urban?underground?pipe?networks.

Key?Words：?BIM?modeling;?Urban?pipe?network;??Smart?building;??Industrial?development

城市地下管線被稱為“地下生命線”。隨著城市的不斷發(fā)展，地下空間開發(fā)需求日益增大，城市地下空間的開發(fā)缺乏整體規(guī)劃以及網(wǎng)絡(luò)化、信息化和智能化的應(yīng)用，導(dǎo)致地下管道種類繁多，不同項(xiàng)目的施工主體因信息壁壘導(dǎo)致地下管線反復(fù)開挖，造成社會(huì)資源嚴(yán)重浪費(fèi)，城市交通舉步維艱，城市環(huán)境嚴(yán)重惡化。

本項(xiàng)目著重研究利用BIM?技術(shù)強(qiáng)大的建模、渲染、變更和高仿真能力，逐步建成涼州城區(qū)“地下生命線?”的?BIM?管網(wǎng)數(shù)據(jù)三維可視化模型［1］。

1?武威市涼州區(qū)城市地下管網(wǎng)改造現(xiàn)狀

通過調(diào)查走訪，了解到從?2023?年初至今，武威市涼州城區(qū)內(nèi)地下集中管道敷設(shè)工程主要有：2023年?3?月開工建設(shè)城區(qū)鳳凰路、濱河西路光明橋—榮華橋段、迎賓路、惠民小區(qū)、榮華新天地、天一央著集中供暖管網(wǎng)改造提升項(xiàng)目等。

2?城市地下管網(wǎng)建設(shè)暴露出來的問題

2.1?管網(wǎng)種類繁多，規(guī)劃不合理

目前城市地下管網(wǎng)的管理存在諸多遺留問題?。隨著城市化建設(shè)范圍不斷擴(kuò)大，城區(qū)范圍內(nèi)生活用水設(shè)?施設(shè)備在不停的增加，并且出現(xiàn)與工業(yè)用水交叉存在的情況?。

2.2?城市管網(wǎng)主管單位責(zé)權(quán)模糊，管理水平較低

目前，城市地下管線涉及城市供水、排水、燃?xì)?、熱力、電力、電信、工業(yè)、人防等行業(yè)。相關(guān)行政、企事業(yè)單位，各單位地下管線管理方式不一，權(quán)責(zé)不統(tǒng)一，常常造成城市道路反復(fù)開挖，常年施工的局面，嚴(yán)重影響城市的市容環(huán)境，市民的交通出行，城市的健康發(fā)展。

3?建設(shè)城市地下智慧管網(wǎng)的措施

通過勘查武威市涼州區(qū)城市地下管網(wǎng)改造工程全過程，收集第一手管網(wǎng)工程資料，匯總整理形成各專業(yè)數(shù)據(jù)表格。按專業(yè)分組利用revit等建模軟件，建立各專業(yè)管道模型，逐步建成涼州區(qū)BIM?管網(wǎng)數(shù)據(jù)三維可視化模型［2］。

3.1?建立智慧管網(wǎng)BIM實(shí)施平臺(tái)

為推進(jìn)涼州區(qū)城市地下管網(wǎng)數(shù)字化三維模型的建立，成立了智慧管網(wǎng)BIM實(shí)施共享平臺(tái)。平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和模型的輸出。并對模型成果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對明顯不符合設(shè)計(jì)規(guī)范的管網(wǎng)模型發(fā)送警報(bào)，促使進(jìn)一步核查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。

3.2??勘測武威涼州區(qū)城市地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)資料

為了提高城市的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，改善城區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施條件，解決城區(qū)內(nèi)供水、供熱、燃?xì)庠O(shè)施功能落后的問題，本項(xiàng)目利用已有管網(wǎng)圖紙資料和實(shí)地勘測地下管網(wǎng)信息來確定城區(qū)地下既有給排水、電力電信、暖通燃?xì)獾裙艿赖男畔①Y料，為后期采用三維可視化方式展現(xiàn)地下管線全域多維“一張圖”打好基礎(chǔ)。使得管線信息更加清晰明了，為市政管理部門提供各類查詢、編輯、輔助分析等功能。

3.3??創(chuàng)建武威涼州區(qū)城市地下管網(wǎng)三維模型

3.3.1?項(xiàng)目服務(wù)特色優(yōu)勢

本項(xiàng)目致力于將歸屬權(quán)不同的城市地下給排水、電力電信、暖通燃?xì)夤艿兰嫌谝粋€(gè)可視化三維模型??中，改善城市管網(wǎng)管理比較混亂的現(xiàn)象，充分發(fā)揮?BIM?合作共享為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化信息模型優(yōu)勢?。

3.3.2?地下管線的特征分析

多種類型的地下管線交匯集合形成了地下管網(wǎng)?。一條管線的空間位置屬性和構(gòu)件屬性是建立模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在前期勘查階段，收集以上信息。?建立管線模型，首先要確定其管道系統(tǒng)類型，通過revit建模軟件來定義管道系統(tǒng)類型。然后，管線建模過程要確定兩個(gè)管點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)信息和構(gòu)成實(shí)體的材質(zhì)等信息?。多個(gè)管線段通過變徑接頭、彎頭、三通和四通等管道附件連接起來就形成了一條完整的管線［3］，如表1所示。

3.3.3?建立地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫

為了將海量管道數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理和將來建立三維模型的需要，管線的空間位置信息以三維坐標(biāo)的形式儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫中，并配合管線字段、數(shù)據(jù)類型、備注說明等形式加以表征?。管線的屬性信息，如材質(zhì)、顏色、類型、建設(shè)年份等以表格的形式儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫中。這樣可以方便準(zhǔn)確的提取到任意管段的信息，為將來數(shù)字化建模提供數(shù)據(jù)保障［4］，如表2所示。

3.3.4??地下管網(wǎng)快速建模

城市地下管網(wǎng)種類十分龐雜、數(shù)量十分巨大，單純依靠人工建模工作量巨大，且效率不高，建模過程中容易出現(xiàn)錯(cuò)誤?。可以使用?C++編程語言編寫管線信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的自動(dòng)建模，這樣可以提高建模的效率?。這里還要強(qiáng)調(diào)，地下管網(wǎng)是依附在城市地形和道路等主體之下的，所以還需要將創(chuàng)建的城市三維地形信息載入建模軟件中［5］，如表3所示。

通過revit軟件強(qiáng)大的建模，渲染等功能，分專業(yè)建立模型。包括循環(huán)供水系統(tǒng)、衛(wèi)生設(shè)備系統(tǒng)、濕式消防系統(tǒng)等類型，各專業(yè)通過使用一個(gè)項(xiàng)目樣板文件建立各自專業(yè)的管線模型，然后通過多專業(yè)協(xié)作整合成完整的三維模型文件。

3.3.5?地下管網(wǎng)碰撞檢查及優(yōu)化處理

城市地下管網(wǎng)隨著模型規(guī)模的不斷擴(kuò)大，種類數(shù)量日益增加，會(huì)出現(xiàn)各種碰撞問題，出現(xiàn)這種問題基本上是因?yàn)閿?shù)據(jù)不準(zhǔn)確，或模型建立過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差?。出現(xiàn)這種情況，一定要從數(shù)據(jù)入手調(diào)查原因，排除?一切因素，不斷調(diào)整糾正管網(wǎng)空間信息，直到排除碰撞問題［6］。

4?結(jié)語

城市地下智慧管網(wǎng)建設(shè)過程中還有很多需要攻克的技術(shù)難題，要不斷提升?BIM?技術(shù)能力。在實(shí)踐中迎接各種挑戰(zhàn)，通過查資料、做調(diào)研、勤學(xué)習(xí)，不斷磨煉和提升整體的技術(shù)技能水平?。并積極探索利用智能化技術(shù)如人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等手段提高城市智慧管網(wǎng)的建設(shè)效率。將研究成果積極應(yīng)用于民生項(xiàng)目，與政府、企事業(yè)單位建立合作關(guān)系，謀求更深更廣的技術(shù)支持，為區(qū)域全面建立城市地下智慧管網(wǎng)作出更有效的貢獻(xiàn)［7］。

參考文獻(xiàn)

[1]?楊銳，馬丁山，雷文書.城市地下管網(wǎng)參數(shù)化建模關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用[J].城市勘測，2023（5）：51-55.

[2]?鄧梁，劉新華.基于BIM協(xié)同的地下管網(wǎng)三維建模方法研究[J].國防交通工程與技術(shù)，2022，20（5）：63-67.

[3]?江楠，張萬輝，馬揚(yáng).城市排水管網(wǎng)信息數(shù)據(jù)庫與智慧排水系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].廣東土木與建筑，2021，28（4）：56-60.

[4]?陳永鴻，甘文杰，高雄.地下管網(wǎng)BIM模型輕量化技術(shù)應(yīng)用研究：以云南某高校管網(wǎng)為例[J].科技和產(chǎn)業(yè)，2021，21（12）：107-111.

[5]?孫慶霞，劉廣文，于慶華.BIM?技術(shù)應(yīng)用實(shí)務(wù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2018.

[6]?林國清.城市綜合管廊?BIM?技術(shù)全過程應(yīng)用管理與工程仿真方法研究[D].廣州：廣東工業(yè)大學(xué)，2023?.

[7]?陶彥妤.城市地下管網(wǎng)一體化三維建模方法研究[D].桂林：桂林理工大學(xué)，2020.