前言
近年來，隨着新一代信息技術的不斷髮展和應用，以及國家對於“新基建”佈局的加速，我國地鐵站信息化建設步入快速發展階段。同時，地鐵車站的空間環境也變得複雜多樣。反映在地鐵空間環境的設計上，各相關係統的設計難度越來越高，傳統設計方式已經不足以滿足當前的設計需求。
BIM 技術作爲建築業的前沿技術，基於其可視化、信息化的特點，可以爲地鐵車站空間環境設計、城市建設、數據中心、園區施工等項目提供新的思路與方法。圖撲軟件支持將 BIM 建築數據疊加到 3D 場景中，也支持將 BIM 模型疊加到地圖場景中，實現 BIM + GIS 的結合展示。
BIM 簡介
BIM（Building Information Modeling）技術是一種應用於工程設計、建造、管理的數據化工具。BIM 輕量化技術是指在工程建築的 BIM 模型建立之後通過對 BIM 模型的壓縮處理等技術手段，讓 BIM 可以在各類 Web 瀏覽器、移動 App 上被使用的技術。
BIM 在數據中心的應用：
圖撲軟件將 BIM 技術應用到數據中心建設中，涵蓋：規劃、設計、施工及運維管理等各個階段。結合 BIM 技術，對數據中心的建築結構、基礎設施系統內設備進行三維模擬呈現，直觀逼真。數據中心的各個系統都可以採用 BIM 設計，包括空調系統、通風系統。
在日常運維過程中，通過已建立的 BIM 模型中設備的位置與編碼，實現運維繫統中的設備快速定位；實時獲取數據中心設備運行狀態和業務處理情況，實現 BIM 自動告警，爲數據中心智能化運維提供保障。
BIM 模型特點和當前用於 3D 可視化的問題：
-
模型精細程度高，數據量大
-
許多元素在 3D 展示不需要
（比如建築內的傢俱，施工鋼筋等）
-
模型數據量大導致加載緩慢，甚至無法加載
-
貼圖不美觀，可視化效果不理想
將 BIM 模型用於 3D 可視化，需要做以下處理：
-
輕量化處理
-
外觀優化處理
BIM + GIS 應用融合：
將 BIM 模型按照 IFC（Industry Foundation Classes）標準組織數據，或者轉換成 OBJ、DirectX、OSG 等成熟的三維引擎支持的格式，GIS 系統直接讀取，實現 BIM 與 GIS 數據的融合。
通常建築施工管理平臺是結合 GIS+BIM 技術進行地理位置信息及水文地質數據信息內容的仿真分析，並提供空間分析、定位、信息發佈等功能。
而圖撲軟件 HT 的輕量化方式是在傳統的 GIS 和 BIM 技術上做出了全新的改變：HT 具有輕量化、低成本的優點，企業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 Web 開發人員可輕鬆上手，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 建築信息模型開發平臺實現。可視化場景搭建和可視化展示通過圖撲可視化引擎實現。可視化引擎提供前端 BIM 可視化插件，負責解析 BIM 信息。
用戶可以把精力放到業務層的開發，而無需關心 BIM 相關的加載處理。開發過程中的平臺之間的數據交換通過拖拽或一鍵導入即可完成，不需要複雜的配置。
而圖撲軟件 HT 的輕量化方式是在傳統的 GIS 和 BIM 技術上做出了全新的改變：HT 具有輕量化、低成本的優點，企業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 Web 開發人員可輕鬆上手，借力 HT 強大的 3D 渲染效果即可做出高仿真施工場景。
BIM 建築信息模型開發平臺
HT BIM 開發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。服務器端 BIM 解碼程序將 IFC 文件解碼成 HT 可以顯示渲染的私有格式。導出 BIM 建築信息，可以用 HT SDK 訪問模型的建築信息。
-
客戶端可以瀏覽解碼後的 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：
-
根據模型高度或資產類型信息生成快照（HT 私有格式）。快照可以直接被 HT SDK 解析，直接用於項目開發
-
根據模型高度或資產類型信息生成 OBJ 文件。OBJ 可用通用 3D 軟件打開編輯。
-
用戶可以手動控制模型分批加載，顯示或隱藏。便於用戶分析，生成最優的快照。
功能流程圖
通過 BIM 平臺客戶端，用戶可以上傳 IFC 文件。平臺服務器端將 IFC 文件處理後，按照 BIM 屬性結構在客戶端展示 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
本次地鐵站與園區施工可視化項目，採用線框工藝高精度構建還原地鐵站三維立體模型。BIM 技術將模型進行細化及深化之後，配合圖撲軟件 HT 引擎，進行貼近現實的三維渲染動畫，給人以真實感和直接的視覺衝擊。支持 360 度旋轉以及細部的放大等觀賞方式，有利於車站、施工管理的全局管控。再配合 VR 等技術可以實現虛擬現實的演示，增加業務人員的真實體驗感。
點擊左側菜單按鈕，逐層下鑽至地鐵對應系統。方便工作人員在具體作業期間完成對各項數據內容查詢與處理，不必再爲跨平臺的不同交互模式而煩惱。系統支持在三維場景內根據違規情況自由設置報警類型，例如人羣擁擠、超過安全線和積水未排等。
系統分析
系統概覽
圖撲軟件將地鐵的基礎設施與外觀進行數字孿生，再將設備信息、能耗、監控視頻等數據信息通過 2D 面板呈現。以 BIM 地鐵空間信息、設備信息爲核心，以監控視頻爲紐帶，集成現有視頻監控、空調、管網、安防、機房、配電等系統，實現設備與能耗的綜合信息連續實時感知。圖撲軟件 HT 系統支持通過行人視角漫遊，爲用戶呈現地鐵站整體面貌，在線監管物聯設備異常情況，並輔以柱狀圖與環形圖對地鐵站能耗清晰呈現。
物聯設備告警可視化
爲解決傳統的、採用分散的通信各系統維護管理問題，圖撲軟件採用集中告警平臺實現統一物聯設備告警。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，以及具體設備故障維護處理相關數據信息，以支持整個地鐵通信系統的運營管理。
能耗信息可視化
地鐵車站中能耗影響因素衆多，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照明、空調、屏幕、通訊與機房等設備用能情況，並輔以柱狀圖展示近期內能耗與能耗變化趨勢。運營人員可以掌握用能規律，用統一標準限制用能水平，發現運行中的問題和節能潛力。
一鍵開站
爲了保證所有設備在地鐵運營期間都能夠正常運轉，地鐵開站前，要做一系列的準備工作。爲確保運營期間設備狀態良好，傳統方式運營前需人工逐一確認設備是否正常。圖撲軟件 HT 引擎搭建的一鍵自檢功能可實現關鍵設備的在線自動檢測、保障開站前設備運行正常。每一項的校準，都爲後續地鐵運行奠定基礎。
一鍵開站功能可實現全設備一鍵自動啓動，通過 BIM 設備健康狀態感知監控設備故障，保障開站前設備正常。
空調系統可視化
圖撲軟件 HT 具備與其他系統融合對接的能力，可通過後臺數據庫或者標準通信協議對接空調監控系統。將空調與通風系統的全部管道和設備與 BIM 可視化系統進行有效關聯，三維場景通過數據接口實時讀取空調的真實數據，並通過 2D 面板上的數據改變內容，優化控制，節約能源。
通風控制可視化
在調度中心可以監視、記錄到節能開度、常態開度運行數據，支持遠程查看回風系統的運行參數，如迴風系統的速度、風壓、檢修計劃等，排風機的啓停以及當前運行模式，當出現意外情況時系統上彈出報警畫面，業務人員可通過手機或者 PC、Pad 查看，提升地鐵的智慧化運營。
管網可視化
圖撲軟件 HT 引擎採用逼真的三維組態仿真技術，1:1 呈現地鐵站用水管網分佈的 3D 渲染模型，可將管道及其他相關的構築物進行直觀呈現，並在 2D 面板疊加關鍵的數據顯示。
包括循環供水 -CHR-1 和生活供水系統 -J-2 的基礎信息（包括材質、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計元素，將 2021 年與 2020 年的用水量對比展示，並通過折線圖顯示一年內的用水變化趨勢，揭示地鐵站用水消耗量的變化趨勢和內在聯繫機理。對高耗水項目加強計劃用水管理，提高用水水平和效率，增強節水意識。
演算系統
地鐵空間有限、設備複雜並且客流密集，出口有限，一旦發生火災事故，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事故進行數字孿生設定，同時對現場報警情況進行模擬，進而挖掘預案的不足，完善預案。還可拓展 AI 智能決策輔助，根據警情生成疏散路線，協助完善指揮方案。避免火災發生時因應急能力不足導致不該有的損失。
安防系統
地鐵車站的消防聯動功能與車站內的綜合監控系統、感溫光纖系統、火災報警系統以及其他各種配套的控制系統和設備設施具有直接的聯繫。當出現火災等應急事件時，安防系統可實時定位事故點，基於 BIM 模型元素的空間位置與設備狀態，啓動智慧指揮系統。
2D 面板接入安防系統信息，包括消防系統的材質、水管類型、尺寸、壓降、流量和速度等。並在三維場景內以圖標形式顯示 X-1、SP-1 與 ZP-1 具體位置。爲指揮人員提供智能化的預案調用、資源調配，實現對應急事件處置的可視化指揮。
監控系統
圖撲軟件 HT 通過無縫融合視頻技術，接入所對應的攝像頭視頻畫面，將地鐵三維場景與站臺、設備層、站廳、井下等形成孿生聯動，實現場景還原。各類監控視頻顯示在場景右側，直觀展現各地點的運行信息。系統支持調取任意一個監控點位的視頻監控歷史信息。用戶可自行對視頻監控的時間點進行配置，從而爲複查歷史視頻提供保障，實現監控系統智能化管理。
人員系統
在傳統的地鐵人員管理中一般採用人工編排和紙質化記錄等落後的方式實現，導致信息間得不到有效的交換而形成“孤島效應”、管理費時、費力等問題。圖撲軟件根據地鐵運營現場的實際情況，整合地鐵工作組信息、巡檢安排、工單安排，並顯示在可視化看板。做到有跡可循，對於領導等管理層角色，也能實時查看各崗位上報的問題。系統內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，以圖表形式統計分析站臺基礎、排水以及配電、網絡設備、空調設備等巡檢安排信息，輔以工單安排信息，便於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。
配電櫃可視化
圖撲軟件採用 HT BIM 輕量化建模方式數字孿生配電櫃，並根據地鐵配電實際運行中的原理以及設備運行情況，實時在線監測配電室內安防狀態。當有斷路超負荷等事故發生時，場景內將會產生高亮報警，提醒業務人員快速處理，減少人力監管成本。
基礎信息可視化
並利用交互、2D 組態面板等多種形式，展現配電系統的設備基礎信息，包括配電室供電方式、主變參數、電壓等級、溫度、溼度等重要參數。
異常設備可視化
融合地鐵車站配電系統，對接設備預警、故障信息，圖撲軟件 HT 可對異常設備實現信息化管理。在線監管配電箱電流、觸頭溫度、彈簧儲能狀態等重要信息。提高巡檢精度及效率，保障運維工作安全開展。
機房系統可視化
系統可多角度展示機房系統外部結構，業務人員能夠通過視點和視角的調節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櫃即可查看對應運行狀態、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，爲地鐵站機房監測提供有力支撐。
右側 2D 面板聯動三維場景，在線監控機房綜合狀態，以及設備的基本信息。包括監管機櫃與電池櫃數量、設定溫度，以及健康狀態等。
一鍵關站
地鐵運營結束後，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，車站內安全隱患的排查等等。一鍵關站系統，可大大縮短關站時間及工作量，實現智能化的站務工作。
聯動 BIM 設備狀態感知數據，實現 BIM 視角的遠程智能視頻巡檢；自動設置巡檢內容、巡檢路線，對巡檢中發現的安全事件或故障，提供事件上報功能。並聯動開啓電扶梯、閘機、捲簾門等相關應急設備，自動發佈應急信息，廣播、PIS 聯動播報，保障運營安全。
西安六號線智慧車站
在西安六號線郭杜西站，就採用了圖撲軟件 BIM 輕量化解決方案，搭建智慧車站。系統通過客運組織、設備運管、乘客服務、人員管理四個業務板塊全面提升運營自動化與智能化。填補我市西南片區地鐵空白，緩解西太路、錦業路及高新路沿線交通出行壓力。
BIM 施工管理
傳統 CAD 圖紙難以展現鋼筋排布，而利用 BIM 可以進行動態演示，更好地展現施工方案，有利於施工和技術交底。圖撲軟件利用 BIM 技術的可視化、模擬性的優勢特點，將園區內建築、綠化等細節進行三維建模，輸出 OBJ 格式模型，並通過 HT 引擎進行渲染，仿真還原整體佈局，通過對 BIM 模型不同樓層及樓層內的資產建設進行分離，動態還原演示了樓宇的建造過程。並做成視頻動畫，降低開發成本。
業務人員能直觀準確地掌握整個施工過程和技術要點難點，避免施工中因過程不清楚、技術經驗不足造成的質量安全問題。
實現價值
設計可視化
圖撲軟件 HT 引擎依託 BIM 工具多種可視化的模式，包括隱藏線、帶邊框着色、真實渲染三種模式，採用三維組態方式向客戶進行更直觀的設計方案。
BIM 輕量化處理
將地鐵站的機電各專業模型融合爲一個整體 BIM 模型，從而使機電管線與建築物的碰撞點以立體方式直觀呈現，優化管線排布方案。HT BIM 通過壓縮模型信息，同樣的模型文件大小隻有 OBJ 文本格式的十分之一，優化了網絡加載速度。通過使用已有 BIM 模型，節省了建模費用，同時保留了 BIM 信息，極大方便了用戶使用已有 BIM 系統開發可視化應用。
空間可視化
利用 BIM 模型，可對建築設備空間是否合理進行提前檢驗。圖撲軟件充分利用 BIM 工程施工動畫優勢，將施工現場的現有條件、施工順序進行可視化模擬，從而詳細、系統、直觀的表達和體現建築施工工藝的各個細節、施工流程、工藝流程、運作原理及各類建築工程的施工預演等。面板右上角按鈕可點擊交互，從動畫流程到樓層展示，實現更爲優秀的進度控制。達到降低風險和減少施工浪費、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。通過 BIM 轉 OBJ 功能和加載後通過 API 改變顏色、更換貼圖功能，實現 BIM 模型的外觀優化，根據應用系統採集數據實現狀態展示。
依託於圖撲軟件 HT 強大的 WebGL 3D 引擎，可以用於開發各種 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
智慧車站是城市現代化的標誌，實現了乘客便捷出行和車站的高效管理。隨着 5G、大數據、人工智能的不斷深入發展，將會解鎖更多應用場景，實現多元化跨界合作。圖撲軟件依託 BIM、物聯網、移動互聯等技術，實現地鐵智慧化和精細化的完美結合，對地鐵管理中的每一流程和環節進行事先計劃、過程控制和事後分析，實現項目的多方協同辦公，數據互聯互通，消除信息孤島，最終全面提升地鐵站的精細化管理。
更多行業應用實例可以參考圖撲軟件官網案例鏈接：
https://www.hightopo.com/demos/index.html