前言
近年來，隨著新一代資訊科技的不斷髮展和應用，以及國家對於“新基建”佈局的加速，我國地鐵站資訊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 技術作為建築業的前沿技術，基於其視覺化、資訊化的特點，可以為地鐵車站空間環境設計、城市建設、資料中心、園區施工等專案提供新的思路與方法。圖撲軟體支援將 BIM 建築資料疊加到 3D 場景中，也支援將 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、管理的資料化工具。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 在資料中心的應用：
圖撲軟體將 BIM 技術應用到資料中心建設中，涵蓋：規劃、設計、施工及運維管理等各個階段。結合 BIM 技術，對資料中心的建築結構、基礎設施系統內裝置進行三維模擬呈現，直觀逼真。資料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 模型中裝置的位置與編碼，實現運維繫統中的裝置快速定位；實時獲取資料中心裝置執行狀態和業務處理情況，實現 BIM 自動告警，為資料中心智慧化運維提供保障。
BIM 模型特點和當前用於 3D 視覺化的問題：
- 模型精細程度高，資料量大
- 許多元素在 3D 展示不需要
（比如建築內的傢俱，施工鋼筋等） - 模型資料量大導致載入緩慢，甚至無法載入
- 貼圖不美觀，視覺化效果不理想
將 BIM 模型用於 3D 視覺化，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）標準組織資料，或者轉換成 OBJ、DirectX、OSG 等成熟的三維引擎支援的格式，GIS 系統直接讀取，實現 BIM 與 GIS 資料的融合。
通常建築施工管理平臺是結合 GIS+BIM 技術進行地理位置資訊及水文地質資料資訊內容的模擬分析，並提供空間分析、定位、資訊釋出等功能。
而圖撲軟體 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 軟體；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模擬施工場景。
圖撲 BIM 輕量化解決方案
圖撲提供一整套完整的 BIM 視覺化解決方案。主要流程如下圖：
BIM 檔案上傳解析和 BIM 模型輕量化通過圖撲 BIM 建築資訊模型開發平臺實現。視覺化場景搭建和視覺化展示通過圖撲視覺化引擎實現。視覺化引擎提供前端 BIM 視覺化外掛，負責解析 BIM 資訊。
使用者可以把精力放到業務層的開發，而無需關心 BIM 相關的載入處理。開發過程中的平臺之間的資料交換通過拖拽或一鍵匯入即可完成，不需要複雜的配置。
而圖撲軟體 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 軟體；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模擬施工場景。
BIM 建築資訊模型開發平臺
HT BIM 開發平臺提供了輕量化處理 BIM 模型的方法。通過平臺使用者可以建立 BIM 模型的快照（模型輕量化子集）。
HT BIM 平臺提供以下功能：
BIM 檔案（IFC2X3， IFC4）上傳、解碼功能。伺服器端 BIM 解碼程式將 IFC 檔案解碼成 HT 可以顯示渲染的私有格式。匯出 BIM 建築資訊，可以用 HT SDK 訪問模型的建築資訊。
客戶端可以瀏覽解碼後的 BIM 模型和 BIM 屬性資訊
客戶端支援按需選擇載入模型，支援對大模型分批載入處理
客戶端對模型的處理包括：
根據模型高度或資產型別資訊生成快照（HT 私有格式）。快照可以直接被 HT SDK 解析，直接用於專案開發
根據模型高度或資產型別資訊生成 OBJ 檔案。OBJ 可用通用 3D 軟體開啟編輯。
使用者可以手動控制模型分批載入，顯示或隱藏。便於使用者分析，生成最優的快照。
功能流程圖
通過 BIM 平臺客戶端，使用者可以上傳 IFC 檔案。平臺伺服器端將 IFC 檔案處理後，按照 BIM 屬性結構在客戶端展示 BIM 模型。使用者可以通過客戶端編輯功能，選擇需要保留的 BIM 元件，將選中的 BIM 元件生成一個 BIM 模型快照或 OBJ 檔案。生成的快照和 OBJ 檔案可以被 HT SDK 直接載入。
效果展示
本次地鐵站與園區施工視覺化專案，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，配合圖撲軟體 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。支援 360 度旋轉以及細部的放大等觀賞方式，有利於車站、施工管理的全域性管控。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。
點選左側選單按鈕，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資料內容查詢與處理，不必再為跨平臺的不同互動模式而煩惱。系統支援在三維場景內根據違規情況自由設定報警型別，例如人群擁擠、超過安全線和積水未排等。
系統分析
系統概覽
圖撲軟體將地鐵的基礎設施與外觀進行數字孿生，再將裝置資訊、能耗、監控視訊等資料資訊通過 2D 皮膚呈現。以 BIM 地鐵空間資訊、裝置資訊為核心，以監控視訊為紐帶，整合現有視訊監控、空調、管網、安防、機房、配電等系統，實現裝置與能耗的綜合資訊連續實時感知。圖撲軟體 HT 系統支援通過行人視角漫遊，為使用者呈現地鐵站整體面貌，線上監管物聯裝置異常情況，並輔以柱狀圖與環形圖對地鐵站能耗清晰呈現。
物聯裝置告警視覺化
為解決傳統的、採用分散的通訊各系統維護管理問題，圖撲軟體採用集中告警平臺實現統一物聯裝置告警。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，以及具體裝置故障維護處理相關資料資訊，以支援整個地鐵通訊系統的運營管理。
能耗資訊視覺化
地鐵車站中能耗影響因素眾多，圖撲軟體通過建立地鐵車站用能指標體系，利用圖撲軟體餅狀圖視覺化效果呈現照明、空調、螢幕、通訊與機房等裝置用能情況，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，發現執行中的問題和節能潛力。
一鍵開站
為了保證所有裝置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。為確保運營期間裝置狀態良好，傳統方式運營前需人工逐一確認裝置是否正常。圖撲軟體 HT 引擎搭建的一鍵自檢功能可實現關鍵裝置的線上自動檢測、保障開站前裝置執行正常。每一項的校準，都為後續地鐵執行奠定基礎。
一鍵開站功能可實現全裝置一鍵自動啟動，通過 BIM 裝置健康狀態感知監控裝置故障，保障開站前裝置正常。
空調系統視覺化
圖撲軟體 HT 具備與其他系統融合對接的能力，可通過後臺資料庫或者標準通訊協議對接空調監控系統。將空調與通風系統的全部管道和裝置與 BIM 視覺化系統進行有效關聯，三維場景通過資料介面實時讀取空調的真實資料，並通過 2D 皮膚上的資料改變內容，優化控制，節約能源。
通風控制視覺化
在排程中心可以監視、記錄到節能開度、常態開度執行資料，支援遠端檢視回風系統的執行引數，如迴風系統的速度、風壓、檢修計劃等，排風機的啟停以及當前執行模式，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 檢視，提升地鐵的智慧化運營。
管網視覺化
圖撲軟體 HT 引擎採用逼真的三維組態模擬技術，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 皮膚疊加關鍵的資料顯示。
包括迴圈供水 -CHR-1 和生活供水系統 -J-2 的基礎資訊（包括材質、尺寸、壓降、流量等）。
用水量視覺化
圖撲軟體 HT 視覺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絡機理。對高耗水專案加強計劃用水管理，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、裝置複雜並且客流密集，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。圖撲軟體 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。還可擴充 AI 智慧決策輔助，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裝置設施具有直接的聯絡。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裝置狀態，啟動智慧指揮系統。
2D 皮膚接入安防系統資訊，包括消防系統的材質、水管型別、尺寸、壓降、流量和速度等。並在三維場景內以圖示形式顯示 X-1、SP-1 與 ZP-1 具體位置。為指揮人員提供智慧化的預案呼叫、資源調配，實現對應急事件處置的視覺化指揮。
監控系統
圖撲軟體 HT 通過無縫融合視訊技術，接入所對應的攝像頭視訊畫面，將地鐵三維場景與站臺、裝置層、站廳、井下等形成孿生聯動，實現場景還原。各類監控視訊顯示在場景右側，直觀展現各地點的執行資訊。系統支援調取任意一個監控點位的視訊監控歷史資訊。使用者可自行對視訊監控的時間點進行配置，從而為複查歷史視訊提供保障，實現監控系統智慧化管理。
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，導致資訊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。圖撲軟體根據地鐵運營現場的實際情況，整合地鐵工作組資訊、巡檢安排、工單安排，並顯示在視覺化看板。做到有跡可循，對於領導等管理層角色，也能實時檢視各崗位上報的問題。系統內的資訊流向更加明確，滿足了地鐵日常運營管理的需求。
2D 皮膚展示安保、客服、檢修組的工作時間和值班資訊，以圖表形式統計分析站臺基礎、排水以及配電、網路裝置、空調裝置等巡檢安排資訊，輔以工單安排資訊，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。
配電櫃視覺化
圖撲軟體採用 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執行中的原理以及裝置執行情況，實時線上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。
基礎資訊視覺化
並利用互動、2D 組態皮膚等多種形式，展現配電系統的裝置基礎資訊，包括配電室供電方式、主變引數、電壓等級、溫度、溼度等重要引數。
異常裝置視覺化
融合地鐵車站配電系統，對接裝置預警、故障資訊，圖撲軟體 HT 可對異常裝置實現資訊化管理。線上監管配電箱電流、觸頭溫度、彈簧儲能狀態等重要資訊。提高巡檢精度及效率，保障運維工作安全開展。
機房系統視覺化
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。滑鼠左鍵點選指定組合櫃即可檢視對應執行狀態、健康度、型號、檢修時間、投運時間、阻性電流和洩漏電流等引數，為地鐵站機房監測提供有力支撐。
右側 2D 皮膚聯動三維場景，線上監控機房綜合狀態，以及裝置的基本資訊。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，實現智慧化的站務工作。
聯動 BIM 裝置狀態感知資料，實現 BIM 視角的遠端智慧視訊巡檢；自動設定巡檢內容、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。並聯動開啟電扶梯、閘機、捲簾門等相關應急裝置，自動釋出應急資訊，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，就採用了圖撲軟體 BIM 輕量化解決方案，搭建智慧車站。系統通過客運組織、裝置運管、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慧化。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。圖撲軟體利用 BIM 技術的視覺化、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，模擬還原整體佈局，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。並做成視訊動畫，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
設計視覺化
圖撲軟體 HT 引擎依託 BIM 工具多種視覺化的模式，包括隱藏線、帶邊框著色、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為一個整體 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 通過壓縮模型資訊，同樣的模型檔案大小隻有 OBJ 文字格式的十分之一，優化了網路載入速度。通過使用已有 BIM 模型，節省了建模費用，同時保留了 BIM 資訊，極大方便了使用者使用已有 BIM 系統開發視覺化應用。
空間視覺化
利用 BIM 模型，可對建築裝置空間是否合理進行提前檢驗。圖撲軟體充分利用 BIM 工程施工動畫優勢，將施工現場的現有條件、施工順序進行視覺化模擬，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。皮膚右上角按鈕可點選互動，從動畫流程到樓層展示，實現更為優秀的進度控制。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 視覺化解決方案提供了模型預處理階段和模型載入展示階段的輕量化方法。通過模型快照、引數化模型、BIM 元件過濾、模型三維資訊智慧分析功能，大幅降低模型的三角面數。通過 BIM 轉 OBJ 功能和載入後通過 API 改變顏色、更換貼圖功能，實現 BIM 模型的外觀優化，根據應用系統採集資料實現狀態展示。
依託於圖撲軟體 HT 強大的 WebGL 3D 引擎，可以用於開發各種 BIM 視覺化場景，比如變電站視覺化，機房視覺化，工廠視覺化等。
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。隨著 5G、大資料、人工智慧的不斷深入發展，將會解鎖更多應用場景，實現多元化跨界合作。圖撲軟體依託 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，實現專案的多方協同辦公，資料互聯互通，消除資訊孤島，最終全面提升地鐵站的精細化管理。
更多行業應用例項可以參考圖撲軟體官網案例連結：