CN104899384A - 一种基于Revit的结构健康监测可视化*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于Revit的结构健康监测可视化***，包括自动监测模块，用于提供对监测数据的实时显示及自动化预警；测点查找模块，用于提供Revit模型中传感器图元的自动查找与定位；监测信息查询模块，用于提供传感器图元对应的原始监测数据、分析结果、预警记录和图片资料的查询；文件导出模块，用于提供将Revit模型导出为包含监测数据的IFC格式、NWC格式的功能；以及，附加功能模块，用于提供监测信息记录和邮件发送的功能。本发明将BIM核心建模软件Revit作为结构健康监测数据可视化显示的平台，充分利用BIM的可视化、参数化特征，实现监测数据与传感器图元的关联，提高数据与模型的交互性，从而显著提高监测信息的可视化水平，降低数据理解难度。

Description

一种基于Revit的结构健康监测可视化***

技术领域

本发明属于建筑业信息技术领域，具体涉及一种基于Revit的结构健康监测可视化***。

背景技术

为确保建筑结构的安全性，避免结构发生灾害事故造成的损失，进行结构健康监测显得尤为重要。结构健康监测产生大量数据，这些数据是对结构的服役情况、可靠性和耐久性进行评估的有力依据，为结构的维修、养护与管理决策提供依据和指导。随着结构变得愈加复杂，结构健康监测的测点数目和传感器类型越来越多，数据量大且复杂，难以理解，因此，需要提高监测数据的可视化水平，使监测数据直观易理解。

建筑信息模型(BIM，Building information modeling)是一种应用于结构设计、建造、管理的数字化方法，可以通过三维数字化模型模拟建筑物所有的真实信息，是对工程对象的完整描述，可以使项目各方清楚全面地了解项目。BIM模型是一种三维可视化、参数化模型，可为项目各阶段的信息提供可视化平台，使项目各方能够快速直观地获取所需信息，从而大大提高人机交互性和工作效率。结构健康监测作为项目的一个重要阶段，可以运用BIM可视化技术实现监测信息的可视化，直观显示结构响应信息，降低监测数据理解难度，提高决策效率，从而更好地保证结构安全。

BIM软件众多，其中Revit是目前应用最为广泛的BIM核心建模软件，具有强大的建模及模型可视化能力。Revit提供了开放的API，可以对Revit进行功能的定制。基于Revit二次开发实现监测数据的可视化既能利用BIM的可视化参数化特征，满足复杂结构监测数据可视化的需求，又能降低开发难度，缩短开发周期，节约开发成本。

近年来，许多专家学者开始研究监测数据的可视化方法，并且取得了很多成果。如浙江大学的罗尧治等设计开发了大型结构健康监测可视化***，并将其应用于国家体育场健康监测中。该***由监测中心数据服务器、数据更新客户端和可视主动画三部分组成，可实现监测数据的图形显示及监测状态的动画显示，取得了良好的效果。华中科技大学的肖鹏开发了可视化远程结构健康监测***，通过对AutoCad进行二次开发，将其主显示界面嵌入监测***的用户界面中实现可视化图形界面，并且实现了监测数据的多途径显示，具有较强的可视化功能。重庆大学的谢全宁针对某桥梁设计开发了三维可视化桥梁健康监测***，引入了三维图像技术，大大改善了人机交互性。

但以上方法存在着建模复杂，模型不够直观，交互性差等问题，随着结构形式愈加复杂，这些方法将难以满足监测信息可视化的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有结构健康监测数据可视化方法的不足，提供一种有效降低监测数据理解难度、决策效率高，能更好地保证结构安全的基于Revit的结构健康监测可视化***。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种基于Revit的结构健康监测可视化***，该***包括：

自动监测模块，用于提供对监测数据的实时显示及自动化预警；

测点查找模块，用于提供Revit模型中传感器图元的自动查找与定位；

监测信息查询模块，用于提供传感器图元对应的原始监测数据、分析结果、预警记录和图片资料的查询；

文件导出模块，用于提供将Revit模型导出为包含监测数据的IFC格式、NWC格式的功能；以及，

附加功能模块，用于提供监测信息记录和邮件发送的功能。

进一步地，所述自动监测模块包括数据读取与显示模块和自动预警模块，所述数据读取与显示模块用于监测数据的读取和图形显示；所述自动预警模块用于超限数据预警，包括弹框提醒、声音报警、邮件提醒、自动记录预警信息到数据库以及超限传感器的自动定位。

进一步地，所述监测数据的图形显示具有数据动态显示、鼠标悬停提示监测信息、自定义纵坐标范围的功能。

进一步地，所述测点查找模块包括基于传感器图元节点列表的查找、基于测点号的查找、基于传感器图元ElementID的查找以及基于视图控制的查找；所述节点包括父节点和子节点；所述父节点对应传感器类型，其名称与传感器图元的类别参数值一致，子节点对应传感器图元，其名称与传感器图元的测点号参数值一致；所述测点号和ElementID为传感器图元的参数；所述视图控制包括传感器图元与其他图元的透明度和投影线属性值的设置。

进一步地，所述监测信息查询模块包括原始数据查询模块、监测曲线查看模块、预警记录查看模块和现场图片查看模块；所述原始数据查询模块用于原始监测数据的查看；所述监测曲线查看模块用于监测数据曲线的查看，并进行数据变化趋势分析和数据分布分析；所述预警记录查看模块用于预警记录的查看，包括超限监测值及对应的监测时间；所述现场图片查看模块用于监测***现场图片的查看。

进一步地，所述文件导出模块包括IFC读写模块和NWC生成模块；所述IFC读写模块用于将Revit模型导出为IFC文件并将监测数据集成到导出的IFC文件中，从而实现基于IFC的监测数据的共享；所述NWC生成模块用于将Revit模型导出为NWC文件并在Navisworks中打开，利用Navisworks的实时漫游功能直观了解传感器的布置情况；所述NWC文件为施工模拟软件Navisworks支持的文件格式。

进一步地，所述附加功能模块包括信息记录模块和邮件发送模块，所述信息记录模块用于监测状态信息的记录、查看、编辑；所述邮件发送模块用于将监测数据、文档资料、预警记录等及时地通过邮件发送和共享给项目各方。

本发明选择Revit作为开发平台的优点是，Revit是应用最为广泛的BIM核心建模软件，具有强大的建模能力，且提供了开放的API，可显著降低开发难度，节约开发成本。

本发明的有益效果是：将BIM核心建模软件Revit作为结构健康监测数据可视化显示的平台，充分利用BIM的可视化、参数化特征，实现监测数据与传感器图元的关联，提高数据与模型的交互性，通过监测数据与BIM模型之间的交互，从而显著提高监测信息的可视化水平，降低数据理解难度，同时提高了决策效率，更好地保证结构安全。并且支持基于IFC的监测数据与BIM信息的集成，从而实现基于IFC的监测数据的共享。

附图说明

图1是本发明一种基于Revit的结构健康监测可视化***示意图。

图中：1、自动监测模块；11、数据读取与显示模块；12、自动预警模块；2、测点查找模块；3、监测信息查询模块；31、原始数据查询模块；32、监测曲线查看模块；33、预警记录查看模块；34、现场图片查看模块；4、文件导出模块；41、IFC读写模块；42、NWC生成模块；5、附加功能模块；51、信息记录模块；52、邮件发送模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1所示，本发明提供了一种基于Revit的结构健康监测可视化***，该***包括以下模块：

自动监测模块1，用于提供对监测数据的实时显示及自动化预警；

测点查找模块2，用于提供Revit模型中传感器图元的自动查找与定位；

监测信息查询模块3，用于提供传感器图元对应的原始监测数据、分析结果、预警记录、文档资料的查询；

文件导出模块4，用于提供将项目文件导出为包含监测信息的IFC格式、NWC格式的功能；

附加功能模块5，用于提供监测信息记录和邮件发送的功能。

通过上述方式，可以通过自动监测模块1读取监测数据文件，显示实时监测曲线，并在监测数据超出阈值时进行自动预警，包括弹框报警、声音报警、邮件提醒等方式，自动记录超限数据到数据库，以及自动定位超限传感器；此外，用户可以通过测点查找模块2快速定位到需要查找的传感器图元，并通过监测信息查询模块3查看传感器图元对应的监测信息，如原始监测数据、监测曲线、预警记录以及图片资料。通过文件导出模块4，用户可以将模型导出为IFC格式文件，并自动将监测数据集成到IFC文件中，从而实现基于IFC的监测数据的共享；还可以导出为NWC文件，并自动在Navisworks中打开，利用Navisworks的漫游功能，更直观地查看传感器***的布置情况。通过附加功能模块5，用户可以通过***提供的文本编辑控件记录和编辑监测过程中的异常状况，并且通过邮件发送程序将记录发送给项目各方。邮件发送程序同样可以用于其他文档资料的发送。

所述自动监测模块1包括数据读取与显示模块11和自动预警模块12，所述数据读取与显示模块11用于监测数据的读取和图形显示，包括监测状态控制、监测数据的图形显示、自动预警等功能；所述监测数据的图形显示具有数据动态显示、鼠标悬停提示监测信息、自定义纵坐标范围的功能；所述自动预警模块12用于超限数据预警，包括弹框提醒、声音报警、自动记录预警信息到数据库以及超限传感器的自动定位等功能。

通过上述方式，利用数据读取与显示模块11，可以读取传感器采集到的数据文件，绑定到图表显示控件，实时显示监测曲线，利用自动预警模块12，将采集的数据与监测数据库表中存储的阈值相比较，超出阈值则自动报警，并能自动快速定位到超限传感器，帮助用户在最短的时间内处理监测过程中的异常状况，将损失降到最低，影响降到最小，同时还可以记录异常状况的相关信息，为以后的监测工作提供参考。

所述测点查找模块2包括基于传感器图元和节点管理的查找、基于测点号的查找、基于传感器图元ElementID的查找以及基于视图控制的查找；所述节点包括父节点和子节点；所述父节点对应传感器类型，其名称与传感器图元的类别参数值一致，子节点对应传感器图元，其名称与传感器图元的测点号参数值一致；所述测点号和ElementID为传感器图元的参数；所述视图控制包括传感器图元与其他图元的透明度和投影线属性值的不同设置。

通过上述方式，可以使传感器在实际管理的过程中，能够基于构件和节点进行查找，可以帮助用户快速准确地定位需要查找的传感器，然后进行查询、编辑等操作。

所述监测信息查询模块3包括原始数据查询模块31、监测曲线查看模块32、预警记录查看模块33和现场图片查看模块34。所述原始数据查询模块31用于原始监测数据的查看；所述监测曲线查看模块32用于监测数据曲线的查看，并进行数据变化趋势分析和数据分布分析；所述预警记录查看模块33用于预警记录的查看，包括超限数据值及对应的监测时间；所述现场图片查看模块34用于监测***现场图片的查看。

通过上述方式，用户可以方便地查询传感器的监测信息，包括原始数据、监测曲线、预警记录以及现场图片，并对监测数据的变化趋势和分布情况进行分析，从而对传感器所监测结构部位的状态有清晰直观的了解，对结构安全状态的评估起到辅助作用。

所述文件导出模块4包括IFC读写模块41和NWC生成模块42；所述IFC读写模块41用于将监测数据集成到Revit导出的IFC文件中，从而实现基于IFC的监测信息的共享；所述NWC生成模块42用于将Revit模型导出为NWC文件并在Navisworks中打开，利用Navisworks的实时漫游功能直观了解传感器的布置情况；所述NWC文件为施工模拟软件Navisworks支持的文件格式。

通过上述方式，利用IFC读写模块41，可以将监测数据集成到Revit导出的IFC文件，使不同部门不同BIM***都可以有效利用基于IFC协议的监测数据，从而实现基于IFC的监测数据的共享。并利用NWC生成模块42，可以将Revit模型导出为Navisworks支持的NWC格式并自动在Navisworks中打开，利用Navisworks提供的实时漫游功能直观了解传感器的布置情况。

所述附加功能模块5包括信息记录模块51和邮件发送模块52，所述信息记录模块51用于用于监测状态的记录、查看、编辑；所述邮件发送模块52用于将监测数据、文档资料、预警记录等及时地通过邮件发送和共享给项目各方。

通过上述方式，利用信息记录模块51可以及时地记录监测过程中可能出现的异常状况，并将记录的信息以及异常数据等利用邮件发送模块52通过邮件及时发送给专家，从而提高决策的效率，更好地保证监测***的正常运行和结构的安全。

现就本发明进一步详述如下：

本实施例中提供的基于Revit的结构健康监测可视化***，通过利用Revit提供的API对Revit进行二次开发，并综合应用BIM技术、计算机辅助工程技术(CAE)、数据库技术及计算机软件集成技术，引入建筑业国际信息标准IFC(Industry Foundation Classes)，能够实现基于BIM的监测数据的可视化。

本实施例中创造性地开发和应用了以下关键技术：Revit传感器图元查找与参数提取技术、Revit视图控制与还原技术、Revit传感器图元与数据库关联技术、监测数据提取与可视化技术、基于Revit自动化监测预警技术、基于IFC的监测数据集成技术、基于NavisworksAPI的监测***漫游技术、监测信息记录与邮件发送技术等多项关键技术，分别介绍如下：

1)Revit传感器图元查找与参数提取技术

BIM模型构件众多，利用BIM的参数化特征，结合RevitAPI技术，实现在Revit模型中传感器图元的快速自动查找与定位，并支持提取传感器图元的参数。

2)Revit模型视图控制与还原技术

利用BIM的参数化特征，通过提取并自定义Revit模型图元的透明度、投影线型等参数，改变模型的显示效果，实现传感器图元与其他图元的区分，直观地了解传感器的全局布置。

3)Revit传感器图元与数据库关联技术

通过搭建完备、高效的监测数据库，实现监测信息的存储，并结合BIM参数化特征，通过Revit中传感器图元的ElementID或测点编号等参数作为传感器图元的标识，并存储于监测数据库中，实现传感器图元与监测数据的关联，从而为监测数据在Revit中的应用提供基础。

4)监测数据提取与可视化技术

通过传感器图元与监测数据关联技术，找到传感器图元对应的监测数据，并结合SQL数据提取技术，提取监测数据到DataTable中，然后利用MSchart、DataGridView控件实现监测数据在Revit中的可视化。

5)基于Revit的自动化监测预警技术

通过为监测物理量设置阈值，当读取的监测数据超过阈值时，在Revit中提供弹框报警、声音报警、邮件提醒的报警方式，自动定位超限传感器图元，并自动将预警信息写入监测数据库的预警记录表中。

6)基于IFC的监测数据集成技术

通过开发IFC文件读写程序，可支持将Revit模型导出为IFC文件并将监测数据集成到该IFC文件，监测数据与传感器图元具有对应关系，从而实现监测数据与BIM信息的集成，进而实现基于IFC的监测数据的共享。

7)基于NavisworksAPI的监测***漫游技术

通过NavisworksAPI技术，提供了NWC文件接口，支持Revit模型自动导出为NWC文件并在Navisworks中打开，利用Navisworks提供的实时漫游功能，更直观地理解传感器的布置情况。

8)监测信息记录与邮件发送技术

通过文本编辑工具，可以随时记录监测过程中的异常信息，并通过邮件发送模块将该信息共享给项目各方。该邮件发送模块支持附件发送功能，可以将原始数据文件、文档资料等共享给项目各方。

从以上的每个关键技术的研发应用角度出发，通过多项技术的结合，实现了监测数据在Revit中的可视化显示，工作人员可以随时查看传感器图元参数及监测状态，以及监测过程中出现的异常情况、预警记录等信息。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于Revit的结构健康监测可视化***，其特征在于：该***包括：

自动监测模块，用于提供对监测数据的实时显示及自动化预警；

测点查找模块，用于提供Revit模型中传感器图元的自动查找与定位；

监测信息查询模块，用于提供传感器图元对应的原始监测数据、分析结果、预警记录和图片资料的查询；

文件导出模块，用于提供将Revit模型导出为包含监测数据的IFC格式和NWC格式；以及，

附加功能模块，用于提供监测信息记录和邮件发送。

2.根据权利要求1所述的一种基于Revit的结构健康监测可视化***，其特征在于：所述自动监测模块包括数据读取与显示模块和自动预警模块，所述数据读取与显示模块用于监测数据的读取和图形显示；所述自动预警模块用于超限数据预警，包括弹框提醒、声音报警、邮件提醒、自动记录预警信息到数据库以及超限传感器的自动定位。

3.根据权利要求2所述的一种基于Revit的结构健康监测可视化***，其特征在于：所述监测数据的图形显示具有数据动态显示、鼠标悬停提示监测信息、自定义纵坐标范围的功能。

4.根据权利要求1所述的一种基于Revit的结构健康监测可视化***，其特征在于：所述测点查找模块包括基于传感器图元节点列表的查找、基于测点号的查找、基于传感器图元ElementID的查找以及基于视图控制的查找；所述节点包括父节点和子节点；所述父节点对应传感器类型，其名称与传感器图元的类别参数值一致，子节点对应传感器图元，其名称与传感器图元的测点号参数值一致；所述测点号和ElementID为传感器图元的参数；所述视图控制包括传感器图元与其他图元的透明度和投影线属性值的设置。

5.根据权利要求1所述的一种基于Revit的结构健康监测可视化***，其特征在于：所述监测信息查询模块包括原始数据查询模块、监测曲线查看模块、预警记录查看模块和现场图片查看模块；所述原始数据查询模块用于原始监测数据的查看；所述监测曲线查看模块用于监测数据曲线的查看，并进行数据变化趋势分析和数据分布分析；所述预警记录查看模块用于预警记录的查看，包括超限监测值及对应的监测时间；所述现场图片查看模块用于监测***现场图片的查看。

6.根据权利要求1所述的一种基于Revit的结构健康监测可视化***，其特征在于：所述文件导出模块包括IFC读写模块和NWC生成模块；所述IFC读写模块用于将Revit模型导出为IFC文件并将监测数据集成到导出的IFC文件中，从而实现基于IFC的监测数据的共享；所述NWC生成模块用于将Revit模型导出为NWC文件并在Navisworks中打开，利用Navisworks的实时漫游功能直观了解传感器的布置情况；所述NWC文件为施工模拟软件Navisworks支持的文件格式。

7.根据权利要求1所述的一种基于Revit的结构健康监测可视化***，其特征在于：所述附加功能模块包括信息记录模块和邮件发送模块，所述信息记录模块用于监测状态信息的记录、查看、编辑；所述邮件发送模块用于将监测数据、文档资料、预警记录等及时地通过邮件发送和共享给项目各方。