鄧?yán)誓? 黃曉霞 彭來 馬晉超 羅日生

摘 要：建立工程施工危險源控制管理系統(tǒng)可有效預(yù)防工程施工安全事故的發(fā)生，降低事故造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失. BIM技術(shù)憑借著諸多特性受到各方的青睞和推廣，以歐特克公司為代表的更是為此主打Revit系列軟件受到廣泛的好評，但是Revit軟件平臺沒有針對施工危險源安全管理進(jìn)行針對性的研發(fā).為了進(jìn)一步拓展BIM技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)施工危險源安全管理系統(tǒng)的建立，現(xiàn)使用Revit API開放數(shù)據(jù)接口，通過二次開發(fā)途徑，創(chuàng)建基于Revit軟件安全管理模塊，實(shí)現(xiàn)了基于BIM技術(shù)工程施工危險源的安全管理，并已在實(shí)踐應(yīng)用中取得了極好的效果.

關(guān)鍵詞：施工危險源；安全管理；Revit API；二次開發(fā)

中圖分類號：TU71 DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2018.01.018

0 引言

作為第二次信息化產(chǎn)業(yè)革命主要推動力，BIM技術(shù)憑借著可視化特性、協(xié)同性、綜合性，以及具有全面的信息、便于問題的溝通和協(xié)調(diào)等諸多優(yōu)點(diǎn)在其他領(lǐng)域中逐漸嶄露頭角，特別在安全管理應(yīng)用方面近幾年得到了很好的發(fā)展[1].2010年，美國知名學(xué)者Kamardeen教授[2]在研究中提到：項(xiàng)目在開始的設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)存在許多安全問題，要想避免或者減少安全事故的發(fā)生，最有效的方法就是從設(shè)計(jì)源頭來預(yù)防和消除.與此同時，基于該理念，Kamardeen教授提出了PtD（Prevention through Desgign）方法——在設(shè)計(jì)中預(yù)防安全事故的方法，該方法通過BIM模型構(gòu)件來進(jìn)行危險分析，并給出相應(yīng)的安全設(shè)計(jì)建議，而對于一些不能通過設(shè)計(jì)修改的危險源則需要施工現(xiàn)場進(jìn)行安全管理. 清華大學(xué)胡振中等[3]研究施工階段時變結(jié)構(gòu)模型在施工全過程的荷載特性分析和安全性能研究，同時借助BIM虛擬施工技術(shù)模擬建筑支撐體系從安裝至拆除的全過程，結(jié)合大型有限元軟件ANSYS對其受力性能進(jìn)行安全性分析. Singh等[4]通過建立3D、4D模型，模擬施工動畫，結(jié)合數(shù)字化監(jiān)控技術(shù)對施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，建立自動化危險源識別系統(tǒng)，對施工過程重大危險源進(jìn)行識別與控制. AZHAR等[5]研究施工場地安全應(yīng)急路線，建立安全模擬系統(tǒng)，分析施工過程中人材機(jī)、環(huán)境和管理因素在現(xiàn)場安全狀況的影響程度.但是Revit軟件平臺并沒有對施工危險源安全管理進(jìn)行針對性的研發(fā).

本文將研究基于Revit平臺創(chuàng)建安全管理模塊來對施工場地的部分危險源進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控管理，使用C#語言通過Visual Studio開發(fā)平臺進(jìn)行基于Revit平臺的二次開發(fā).

1 基于Revit二次開發(fā)創(chuàng)建安全管理模塊設(shè)計(jì)思想

1.1 設(shè)計(jì)思路及Revit二次開發(fā)設(shè)計(jì)板塊

工程施工危險源按陳寶智教授[6]的兩類危險源來分析可以得出：第一類危險源是導(dǎo)致危險的最根本源頭，其所包含的能量越多，危險物質(zhì)越多，意味著將造成的危害就越大.所以施工安全管理的工作重點(diǎn)在于必須積極采取相應(yīng)措施來約束、限制能量或危險物質(zhì)，以此來控制第一類危險源，預(yù)防安全事故的發(fā)生. 然而，實(shí)際生產(chǎn)過程中完美無缺的控制措施并不存在，在各種觸發(fā)因素的作用下，約束、限制能量的把控措施將會削弱，一旦把控措施失效，繼而引發(fā)安全事故.因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，通常把導(dǎo)致約束、限制能量的把控措施失效或破壞的各種不安全的觸發(fā)因素歸類為第二類危險源.

基于上述思路，在Revit軟件二次開發(fā)安全管理模塊中創(chuàng)建安全標(biāo)識、危險物品、大型機(jī)械3類危險源，對于展示類的危險源，如臨邊、洞口添加防護(hù)欄，可利用BIM技術(shù)的可視化特性，以三維模型保存視圖的方式進(jìn)行監(jiān)管.除了建立3類危險源板塊，還可創(chuàng)建幾種輔助功能，如屬性命令、項(xiàng)目信息、ID號選擇、危險源信息匯總等等，目的在于更好地掌握和收集施工危險源的安全信息，以便工程施工危險源的安全管理[7].

1.2 項(xiàng)目參數(shù)的添加

由于Revit自身沒有安全管理模塊，所以對于載入的相關(guān)危險源也沒有相應(yīng)的安全管理參數(shù)，有必要使用管理選項(xiàng)卡中的項(xiàng)目參數(shù)，如圖1所示，為危險源添加安全管理信息參數(shù)[8].

通過走訪調(diào)研和查看相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合實(shí)際需要，現(xiàn)對安全標(biāo)識、危險物品、大型機(jī)械添加以下安全信息參數(shù)如表1所示.通過添加安全信息參數(shù)，然后錄入對應(yīng)的安全信息，以方便后期進(jìn)行明細(xì)表統(tǒng)計(jì)，有利于安全管理人員對安全標(biāo)識、危險物品和大型機(jī)械的實(shí)時情況有個全面的了解，實(shí)現(xiàn)對施工現(xiàn)場危險源的安全管理.

2 基于Revit二次開發(fā)創(chuàng)建安全管理模塊設(shè)計(jì)過程

2.1 開發(fā)語言

Revit提供的API（Application Programming Interface.應(yīng)用程序編程接口）是基于.NET框架的類型，.NET框架是微軟新的一代技術(shù)平臺，即Microsoft XML Web service平臺.將應(yīng)用程序通過Internet進(jìn)行通訊和共享數(shù)據(jù)，具有跨語言、跨平臺、安全以及對互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的支持等優(yōu)點(diǎn)[9].NET框架從層次結(jié)構(gòu)來看主要是由3個比較大的模塊構(gòu)成：公共語言運(yùn)行庫（Common Language Runtime，簡稱CLR），服務(wù)框架（Services Framework）和上層的兩類應(yīng)用模板（傳統(tǒng)的windows應(yīng)用程序模板（Win Forms）和基于ASP.NET的面向Web的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序模板（Web Forms和Web Service））.

本文基于Revit軟件二次開發(fā)所采用的程序設(shè)計(jì)語言是C#（讀“C Sharp”）語言，C#語言是微軟發(fā)布的一種面向?qū)ο蟮?、運(yùn)行于. NET Framework之上的高級程序設(shè)計(jì)語言[10]，由C語言和C++語言衍生出來，不僅繼承了C語言和C++語言的強(qiáng)大功能，而且還去掉了一些復(fù)雜的特性，如不允許重繼承、沒有宏和模板等，具有簡單、安全、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn).

2.2 開發(fā)工具和擴(kuò)展命令方式

Revit平臺憑借著強(qiáng)大的三維建模功能[11]以及全面的建筑信息數(shù)據(jù)為建筑產(chǎn)業(yè)信息化打下了良好基礎(chǔ). 通過API開發(fā)技術(shù)，第三方軟件不僅可以使用Revit內(nèi)置的命令，還可以根據(jù)自身軟件特點(diǎn)創(chuàng)建新的命令程序[12].然而第三方軟件開發(fā)還需借助開發(fā)工具的介入，目前國內(nèi)基于Revit二次開發(fā)主要有Visual Studio Tools for Application和Microsoft Visual Studio這兩個開發(fā)工具.

Microsoft Visual Studio（簡稱VS）是美國微軟公司開發(fā)的一個基本完整的開發(fā)工具集，使用語言不僅包含C#，VB語言，還可以使用C語言和托管C++語言進(jìn)行程序的編輯.本文使用基于Microsoft.NET Framework 4.0平臺的VS2010版本對 Revit進(jìn)行二次開發(fā)，所使用的程序設(shè)計(jì)語言是C#語言，Revit系列3個產(chǎn)品擁有相同的接口組件裝配：RevitAPI.dll，RevitAPIUI.dll.通過使用External Command外部命令的方式對安全管理中所涉及到的功能命令進(jìn)行添加，然后利用External Application外部應(yīng)用方式進(jìn)行創(chuàng)建Ribbon界面，命令程序的集成和調(diào)用.

2.3 開發(fā)流程圖

本文從施工現(xiàn)場安全管理員的角度來實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場安全管理技術(shù)手段一次新的技術(shù)上的突破. 基于BIM技術(shù)二次開發(fā)，在Revit軟件平臺創(chuàng)建安全管理模塊，建立安全標(biāo)識、危險物品、大型機(jī)械3類施工危險源管理研究；同時，對展示類的危險源，可利用BIM技術(shù)可視化特性在三維建模中展現(xiàn)出來. 具體的程序開發(fā)實(shí)施方案如圖2所示.

2.4 Revit SDK

Revit SDK（Software Development Kit）是歐特克公司專門為Revit打造的軟件開發(fā)工具，這套軟件主要借助VS平臺，利用Add-In Manager實(shí)現(xiàn)接口的鏈接，通過SDK不僅可以進(jìn)行各種小插件的開發(fā)，同時也給出了各種現(xiàn)成的案例，方便程序員在進(jìn)行二次開發(fā)過程中直接調(diào)用，并在本文的二次開發(fā)過程中給予很大的幫助.

2.5 外部命令和外部應(yīng)用創(chuàng)建流程

2.5.1 外部命令創(chuàng)建流程

通過二次開發(fā)編程實(shí)現(xiàn)外部命令程序的創(chuàng)建，具體開發(fā)程序流程圖如圖3所示.

具體基于Revit二次開發(fā)程序流程如下：

Step 1 在visual studio 2010軟件平臺創(chuàng)建一個類庫/class Library工程.

Step 2 引用Revit接口裝配.dll和Windows相關(guān)組件：其中Revit接口裝配是Revit API.dll和RevitAPIUI.dll.需要注意的是在其Copy Local 屬性設(shè)置為False，以減少對內(nèi)存的占用，提升運(yùn)行速度.

Step 3 使用C#語言編輯代碼需要進(jìn)行命名空間的引用，如：

Using System；

Using System.Collections.Generic；

…….

Step 4 為命令類添加相關(guān)屬性：

·[Transaction（TransactionMode.Manual）] //事務(wù)屬性（手動事務(wù)模式）

·[Regeneration（RegenerationOption.Manual）] //模型更新屬性（手動更新模式）

Step 5 從IExternalCommand 派生新建所要創(chuàng)建的命令類.

Step 6 重載Execute（ ）方法.

Step 7 在Execute 中添加代碼來實(shí)現(xiàn)命令功能.

2.5.2 外部應(yīng)用創(chuàng)建流程

外部應(yīng)用創(chuàng)建流程與外部命令創(chuàng)建流程基本相似，不同點(diǎn)主要在于以下兩個方面，具體核心代碼如下所示：

1）新建類從IExternalApplication 接口派生；

2）實(shí)現(xiàn)OnStarup（ ）and OnShutdown（ ）方法；

public class App： IExternalApplication

{

public IExternalApplication.Result

OnStartup （ControlledApplication application）

{

CreateRibbonSamplePanel （application）；

CreateRibbonInfosPanel （application）；

Return IExternalApplication.Result.Succeeded；

}

public IExternalApplication.Result

OnShutdown （ControlledApplication application）

{

return IExternalApplication.Result.Succeeded；

}

}

2.6 “安全管理”RIBBON界面和屬性命令的創(chuàng)建

基于Revit平臺建立安全管理模塊：首先，創(chuàng)建“安全管理”RIBBON界面；其次，根據(jù)Revit API應(yīng)用程序編程接口在Visual Studio2010中創(chuàng)建一個類庫，在此類庫的方法中編寫程序代碼實(shí)現(xiàn)RIBBON界面和屬性功能，實(shí)現(xiàn)外部應(yīng)用.經(jīng)過一系列調(diào)試后，將會在功能選項(xiàng)卡出現(xiàn)“安全管理”RIBBON界面，以及功能區(qū)面板和屬性按鈕.

2.7 發(fā)送Revit自身程序命令

Revit2014年版提供了可以發(fā)送Revit自身程序命令的功能，本文基于這個功能創(chuàng)建安全管理的危險源（包括）、基本信息、安全警示牌管理、安全信息表匯總以及設(shè)備物品載入族面板，并且都可以被二次開發(fā)程序所調(diào)用，其詳細(xì)命令可查看表2.

以安全標(biāo)識——PlaceDecal為例，將放置貼花這一系統(tǒng)內(nèi)置命令發(fā)送到附加模塊中，其核心代碼主要有兩部分：一部分代碼主要任務(wù)是發(fā)送命令到附加模塊中，另一部分代碼主要任務(wù)是將發(fā)送的命令移植到安全管理模塊中. 其他命令代碼和軟件加載操作與此一樣. 以同樣的方式在Revit平臺創(chuàng)建外部應(yīng)用，最終形成統(tǒng)一完整的安全管理模塊，如圖4所示.

3 工程應(yīng)用分析

3.1 工程概況

本文主要以柳州市某公共租賃房項(xiàng)目8#作為研究對象. 8#樓地下室：1層，地上：18層，建筑總高度：52.20 m；建筑基底面積：1 127.27 m2，總建筑面積：20 474.6 m2.建筑工程等級：二級；建筑結(jié)構(gòu)形式：框架剪力墻結(jié)構(gòu)；建筑結(jié)構(gòu)類別：丙類；抗震設(shè)防烈度：6度；設(shè)計(jì)使用年限：50年.本文主要以8#樓的上部結(jié)構(gòu)結(jié)合現(xiàn)場布置進(jìn)行案例分析.

3.2 基于Revit軟件安全管理模塊的應(yīng)用

利用Revit建立BIM模型，使用上文基于Revit平臺二次開發(fā)創(chuàng)建的安全管理模塊，將研究內(nèi)容應(yīng)用于柳州某公租房8號樓工程項(xiàng)目施工危險源安全管理.這里就以安全標(biāo)識為例來進(jìn)行驗(yàn)證.

通過添加新貼花類型功能載入安全標(biāo)識，如圖5所示，將施工過程中所需要的一些安全標(biāo)識以圖片格式保存在一個文件中，點(diǎn)擊警示牌按鈕加載對應(yīng)圖片.

以“進(jìn)入施工現(xiàn)場必須戴好安全帽”為例，單擊安全標(biāo)識，屬性對話框中選擇該類型貼花，將該標(biāo)識貼在施工現(xiàn)場出入口醒目的告知牌位置，并填寫相關(guān)參數(shù)信息，操作過程如圖6所示（交叉圖框線只有在選中的情況出現(xiàn)）.

其他的安全標(biāo)識以相同的方法操作，放置在指定位置，這里也不一一演示操作.如圖7所示，展示了其他安全標(biāo)識的放置效果圖.

基于BIM模型查看現(xiàn)場安全標(biāo)識，標(biāo)識不僅清晰直觀，也可通過明細(xì)表功能實(shí)現(xiàn)對安全標(biāo)識的統(tǒng)計(jì)管理.單擊危險源信息匯總，選擇相應(yīng)的類別，通過篩選建立施工現(xiàn)場安全標(biāo)識一覽表，如圖8所示.

4 結(jié)論

基于Revit軟件安全管理模塊的二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)對施工現(xiàn)場安全標(biāo)識、危險物品、大型機(jī)械等施工危險源的安全管理，內(nèi)容直觀清晰，信息參數(shù)易于收集管理，為施工現(xiàn)場危險源的安全管理提供全新的技術(shù)手段和管理思路，同時也為BIM技術(shù)應(yīng)用拓展新的廣闊空間.

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Abstract：In order to prevent construction accidents and reduce casualties and property losses， this paper established the safety management system of construction hazard. BIM technology has been favored and promoted by all parties and Autodesk Inc as a representative of the main Revit series of software has been widely praised. But the Revit software platform was not developed for the safety management of construction hazard. In order to extend the application of BIM technology and promote the establishment of safety management system of construction hazard， this article used Revit API open data interface to create security management module based on Revit software and to realize safety management of construction hazard based on BIM technology through the secondary development approach. And it has achieved excellent results in applications.

Key words： construction hazard； safety management； Revit API； secondary development

（學(xué)科編輯：黎 婭）