BIM相關(guān)硬件技術(shù)原理與應(yīng)用

項(xiàng)目策劃與設(shè)計(jì)階段，BIM虛擬出項(xiàng)目細(xì)節(jié)，甲方及終端使用者可更直觀判斷是否為其所想要項(xiàng)目，甚至可以判斷投資額、建造周期等關(guān)鍵決策信息，當(dāng)然，這是應(yīng)用成熟后的理想狀態(tài)。這個(gè)過程核心是準(zhǔn)確信息的集成，主要依靠政策、標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、市場(chǎng)數(shù)據(jù)、項(xiàng)目環(huán)境數(shù)據(jù)等。

而項(xiàng)目施工階段，隨著人、材、物、設(shè)備等生產(chǎn)要素的投入，實(shí)際項(xiàng)目不斷推進(jìn)直至最終完成，生產(chǎn)要素不斷動(dòng)態(tài)變化，現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目也不斷在變化，現(xiàn)實(shí)中關(guān)鍵數(shù)據(jù)與BIM施工模型中承載的施工計(jì)劃信息是否一致，虛擬模型可否隨著實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)展動(dòng)態(tài)調(diào)整，這些是施工階段的核心數(shù)據(jù)問題。

而到了運(yùn)維階段，核心關(guān)注點(diǎn)在于建筑是否智能、維護(hù)是否方便及時(shí)、特有商業(yè)或使用功能可否實(shí)現(xiàn)，這些運(yùn)維階段核心需求的實(shí)現(xiàn)都需要相應(yīng)數(shù)據(jù)的支撐。

數(shù)據(jù)的幾個(gè)核心問題：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的集成、數(shù)據(jù)的分析、數(shù)據(jù)的響應(yīng)與輸出。數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)的響應(yīng)與輸出兩個(gè)環(huán)節(jié)涉及到特殊技術(shù)與軟硬件設(shè)備，設(shè)備發(fā)揮價(jià)值需要與BIM數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)進(jìn)行接口，讓數(shù)據(jù)能順暢傳遞。

相關(guān)硬件的應(yīng)用不難，大多事情由硬件廠商和核心軟件廠商搞定，但讓硬件發(fā)揮價(jià)值卻不容易，原因是硬件操作和使用習(xí)慣往往涉及到具體的工作組織與流程中。

注意：沒有相應(yīng)硬件技術(shù)的配合，BIM與施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用是打不通的，主要是RFID和GIS技術(shù)。此處是最有機(jī)會(huì)開展應(yīng)用產(chǎn)品創(chuàng)新之處。

1.條形碼技術(shù)

條碼是將線條與空白按照一定的編碼規(guī)則組合起來的符號(hào)，用以代表一定的字母、數(shù)字等資料。在進(jìn)行辨識(shí)的時(shí)候，是用條碼閱讀機(jī)即(條碼掃描器又叫條碼掃描槍或條碼閱讀器)掃描，得到一組反射光信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換後變?yōu)橐唤M與線條、空白相對(duì)應(yīng)的電子訊號(hào)，經(jīng)解碼后還原為相應(yīng)的文數(shù)字，再傳入電腦。

條形碼可以標(biāo)出商品的生產(chǎn)國、制造廠家、商品名稱、生產(chǎn)日期、圖書分類號(hào)、郵件起止地點(diǎn)、類別、日期等信息，廣泛應(yīng)用于商業(yè)、郵政、圖書管理、倉儲(chǔ)、工業(yè)生產(chǎn)過程控制、交通等領(lǐng)域的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，具有輸入速度快、準(zhǔn)確度高、成本低、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)今的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)中占有重要的地位。現(xiàn)如今條碼辨識(shí)技術(shù)已相當(dāng)成熟，其讀取的錯(cuò)誤率約為百萬分之一，首讀率大于98%，是一種可靠性高、輸入快速、準(zhǔn)確性高、成本低、應(yīng)用面廣的資料自動(dòng)收集技術(shù)。世界上約有225種以上的一維條碼，每種一維條碼都有自己的一套編碼規(guī)格，規(guī)定每個(gè)字母(可能是文字或數(shù)字或文數(shù)字)是由幾個(gè)線條(Bar)及幾個(gè)空白(Space)組成，以及字母的排列。一般較流行的一維條碼有 39碼、EAN碼、UPC 碼、128碼，以及專門用于書刊管理的ISBN、ISSN等。

條形碼技術(shù)的內(nèi)容

►編碼規(guī)則與條形碼標(biāo)準(zhǔn)

►條形碼自動(dòng)識(shí)別硬件技術(shù)

►條形碼自動(dòng)識(shí)別軟件技術(shù)

►條形碼自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)：包括掃描器、譯碼器、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、顯示器、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件

►條形碼印制技術(shù)

2.卡片識(shí)別技術(shù)

包括磁卡、光卡、IC卡等，其中IC卡是目前發(fā)展最迅速的綜合性數(shù)據(jù)識(shí)別卡片。

IC卡 (Integrated Circuit Card，集成電路卡)，也稱智能卡(Smart card)、智慧卡(Intelligent card)、微電路卡(Microcircuit card)或微芯片卡等。它是將一個(gè)微電子芯片嵌入符合ISO 7816標(biāo)準(zhǔn)的卡基中，做成卡片形式。IC卡與讀寫器之間的通訊方式可以是接觸式，也可以是非接觸式。根據(jù)通訊接口把IC卡分成接觸式IC卡、非接觸式IC和雙界面卡(同時(shí)具備接觸式與非接觸式通訊接口)。

IC卡由于其固有的信息安全、便于攜帶、比較完善的標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)，在身份認(rèn)證、銀行、電信、公共交通、車場(chǎng)管理等領(lǐng)域正得到越來越多的應(yīng)用，例如二代身份證，銀行的電子錢包，電信的手機(jī)SIM卡，公共交通的公交卡、地鐵卡，用于收取停車費(fèi)的停車卡等，都在人們?nèi)粘Ｉ钪邪缪葜匾巧?/p>

IC卡系統(tǒng)一般由三個(gè)部分組成：IC卡卡片、讀卡器、應(yīng)用程序。

3.無線射頻識(shí)別技術(shù)

射頻識(shí)別，RFID(Radio Frequency Identification)技術(shù)，又稱無線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。射頻的話，一般是微波，1-100GHz，適用于短距離識(shí)別通信。

RFID 技術(shù) 是一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，美國國防部規(guī)定 2005 年 1 月 1 日以后，所有軍需物資都要使用 RFID 標(biāo)簽;美國食品與藥品管理局(FDA)建議制藥商從 2006 年起利用 RFID 跟蹤常 造假的藥品。Walmart，Metro 零售業(yè)應(yīng)用 RFID 技術(shù)等一系列行動(dòng)更是推動(dòng)了 RFID 在全 世界的應(yīng)用熱潮。2000 年時(shí)，每個(gè) RFID 標(biāo)簽的價(jià)格是 1 美元。許多研究者認(rèn)為 RFID 標(biāo) 簽非常昂貴，只有降低成本才能大規(guī)模應(yīng)用。2005 年時(shí)，每個(gè) RFID 標(biāo)簽的價(jià)格是 12 美分 左右，現(xiàn)在超高頻 RFID 的價(jià)格是 10 美分左右。RFID 要大規(guī)模應(yīng)用，一方面是要降低 RFID 標(biāo)簽價(jià)格，另一方面要看應(yīng)用 RFID 之后能否帶來增值服務(wù)。

將標(biāo)簽附著在一輛正在生產(chǎn)中的汽車，廠方便可以追蹤此車在生產(chǎn)線上的進(jìn)度。倉庫可以追蹤藥品的所在。射頻標(biāo)簽也可以附于牲畜與寵物上，方便對(duì)牲畜與寵物的積極識(shí)別(積極識(shí)別意思是防止數(shù)只牲畜使用同一個(gè)身份)。射頻識(shí)別的身份識(shí)別卡可以使員工得以進(jìn)入鎖住的建筑部分，汽車上的射頻應(yīng)答器也可以用來征收收費(fèi)路段與停車場(chǎng)的費(fèi)用。

RFID是一種簡單的無線系統(tǒng)，只有兩個(gè)基本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測(cè)和跟蹤物體。系統(tǒng)由一個(gè)詢問器和很多應(yīng)答器組成。

應(yīng)用軟件系統(tǒng) ：是應(yīng)用層軟件，主要是把收集的數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，并為人們所使用。

射頻識(shí)別系統(tǒng)最重要的優(yōu)點(diǎn)是非接觸識(shí)別，它能穿透雪、霧、冰、涂料、塵垢和條形碼無法使用的惡劣環(huán)境閱讀標(biāo)簽，并且閱讀速度極快，大多數(shù)情況下不到100毫秒。有源式射頻識(shí)別系統(tǒng)的速寫能力也是重要的優(yōu)點(diǎn)?？捎糜诹鞒谈櫤途S修跟蹤等交互式業(yè)務(wù)。RFID標(biāo)簽可以解決短距離尤其是室內(nèi)物體的定位，可以彌補(bǔ)GPS等定位系統(tǒng)只能適用于室外大范圍的不足。GPS定位、手機(jī)定位再加上RFID短距離定位手段與無線通信手段一起可以實(shí)現(xiàn)物品位置的全程跟蹤與監(jiān)視。

制約射頻識(shí)別系統(tǒng)發(fā)展的主要問題是不兼容的標(biāo)準(zhǔn)。射頻識(shí)別系統(tǒng)的主要廠商提供的都是專用系統(tǒng)，導(dǎo)致不同的應(yīng)用和不同的行業(yè)采用不同廠商的頻率和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

4.GIS全球定位系統(tǒng)技術(shù)

地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System或 Geo-Information system，GIS)有時(shí)又稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。

人員，是GIS中最重要的組成部分。開發(fā)人員必須定義GIS中被執(zhí)行的各種任務(wù)，開發(fā)處理程序。 熟練的操作人員通?？梢钥朔礼IS軟件功能的不足，但是相反的情況就不成立。最好的軟件也無法彌補(bǔ)操作人員對(duì)GIS的一無所知所帶來的負(fù)作用。

數(shù)據(jù)，精確的可用的數(shù)據(jù)可以影響到查詢和分析的結(jié)果。

硬件，硬件的性能影響到軟件對(duì)數(shù)據(jù)的處理速度，使用是否方便及可能的輸出方式。

軟件，不僅包含GIS軟件，還包括各種數(shù)據(jù)庫，繪圖、統(tǒng)計(jì)、影像處理及其它程序。

過程，GIS 要求明確定義，一致的方法來生成正確的可驗(yàn)證的結(jié)果。

空間分析能力是GIS的主要功能，也是GIS與計(jì)算機(jī)制圖軟件相區(qū)別的主要特征?？臻g分析是從空間物體的空間位置、聯(lián)系等方面去研究空間事物，以及對(duì)空間事物做出定量的描述。一般地講，它只回答What(是什么?)、Where(在哪里?)、How(怎么樣?)等問題，但并不(能)回答Why(為什么?)?？臻g分析需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)工具，其中最主要的是空間統(tǒng)計(jì)學(xué)、圖論、拓?fù)鋵W(xué)、計(jì)算幾何等，其主要任務(wù)是對(duì)空間構(gòu)成進(jìn)行描述和分析，以達(dá)到獲取、描述和認(rèn)知空間數(shù)據(jù);理解和解釋地理圖案的背景過程;空間過程的模擬和預(yù)測(cè);調(diào)控地理空間上發(fā)生的事件等目的。

數(shù)據(jù)建模能力，如：將濕地地圖與在機(jī)場(chǎng)、電視臺(tái)和學(xué)校等不同地方記錄的降雨量關(guān)聯(lián)起來是很困難的。然而，GIS能夠描述地表、地下和大氣的二維三維特征。

拓?fù)浣Ｄ芰?/strong>，如：在過去的35年，在濕地邊上有沒有任何加油站或工廠經(jīng)營過?有沒有任何滿足在2英里內(nèi)且高出濕地的條件的這類設(shè)施?GIS可以識(shí)別并分析這種在數(shù)字化空間數(shù)據(jù)中的這種空間關(guān)系。這些拓?fù)潢P(guān)系允許進(jìn)行復(fù)雜的空間建模和分析。地理實(shí)體間的拓?fù)潢P(guān)系包括連接(什么和什么相連)、包含(什么在什么之中)、還有鄰近(兩者之間的遠(yuǎn)近)。