基于AR+BIM技术的隐蔽工程管理

随着增强现实技术AR在工程领域的推广应用，越来越多的工程设施采用VR和AR技术辅助维护管理工作，包括对隐蔽工程的管理。隐蔽工程是指建筑物、构筑物等施工期间将建筑材料或构配件埋于物体之中后被覆盖而无法从外表看到的工程设施，例如现浇钢筋混凝土中的钢筋、吊顶中的各种设备系统、路面下的各种基础设施系统等。在设施维护管理过程中，这些隐蔽系统因为无法直接被观察到，因此给维护管理人员带来很多困难，而AR技术则能有效提供协助，使工程人员“虚拟“看到这些隐蔽系统。

图1（a）是使用增强现实技术通过平板电脑显示地下管线的例子。具体工作原理如下：

(1)  将地下管线等隐蔽工程的BIM模型和可识别的固定实景物体整合，例如路口的灯杆或者既有建筑物。这些可识别的实景物体作为锚点。

(2)  通过平板电脑的摄像头获取实景，即路口的场景。

(3)  将实景图像和BIM模型匹配，通过识别锚点，确定与照片场景相对应的虚拟BIM模型元素。

(4)  将虚拟BIM模型元素增强叠加到现实场景。

随着可穿戴技术的发展，AR设备也从手持走向穿戴。谷歌公司是最早试水AR头戴显示设备的高科技企业，可惜其探索性项目谷歌眼镜于2014年因为各种原因停止了研发。随后，2015年微软发布了增强现实头盔HoloLens，并于2016年开始发售，成为消费电子领域第一个实用型AR头盔，随后2019年又推出了第二代产品，HoloLens 2，从佩戴舒适度、视域范围等方面进一步提升其在各行各业的适用性。图1（b）显示的是用户佩戴HoloLens可以看到房间内隔墙中的龙骨以及配电管线的布局。传统上，如果用户想在这种龙骨隔墙上钉钉子悬挂比较重的东西，要用专用仪器探测龙骨位置，并要避免钉穿配电管。现在有HoloLens助力，就可以轻松识别龙骨和管线。

图1：AR技术识别隐蔽系统

如果增强到现实场景的BIM模型中，还带有从无线传感器获得的设施运行数据，这些数据也可以通过增强现实AR技术叠加到现实场景中，如图2（a）所示，管道中的气体流速、流向，可以通过增强现实的方式显示，各种压力表的度数，无需走进观察，就可以在眼前（使用HoloLens等头戴式设备）或者屏幕上（使用平板电脑等手持设备）看到，而且可以通过菜单和系统进行交互。图2（b）展示了设备运维人员使用AR眼镜对设备进行调试。在传统的设备调试工作中，运维人员通常需要携带厚重的系统手册来确定如何调整设备的状态。如果有AR眼镜协助，设备调试人员只需要转动眼前虚拟的阀门，就能看到管道内压力的变化，并且可以随时在眼前调用知识库中的手册进行查询。

图2：AR技术支持设施管理

文章来源：天津市工程管理学会