文摘

建筑microrenovation指建筑更新方法实现通过部分拆除,修理、保护、功能置换、改造,改善,保护、装饰、和激活的前提下维持目前建设模式基本持平。城市信息建模(CIM)技术提供了一种三维空间地板与所有元素提炼城市治理和智能城市建设;智能传感器网络的数据层(SSN)技术可以通过与工厂对接聚合多源数据层,可以综合数据资源进行分类。的基础上,总结和分析以往的研究结果,本研究的研究现状和意义阐述了构建microrenovation数据分析,阐述了发展背景、现状,以及未来前景CIM和SSN引入聚合和分割的方法和原则的信息资源和多源数据的聚合和互连,进行特征提取和数据存储的原始建筑,进行了方案设计和信息microrenovation分类,实现了数据提取和基于CIM模型的建设构建microrenovation SSN,表现建筑外观改善的数据分析,进行了数据分析的功能置换,实现了数据库的建立和数据分析基于CIM的建筑microrenovation SSN,最后进行了算例应用程序及其结果分析通过中学两层高的教学楼为例。研究结果表明,CIM技术可以提供建筑的实际数据信息,如几何、物理结构、microrenovation制度建设;SSN技术大大减少了很多工作造成的重新构建microrenovation控制系统建设。CIM和SSN的组合可以有效地连接各种实体元素构建microrenovation形成一个主题库通过各种数据空间关系和空间编码,实现空间数据和非空间数据的连接多个维度。构建microrenovation基于CIM的数据分析和SSN包括多个维度的成就,流程,资源,特点,和应用程序,这是更符合CIM集成应用程序和更现实的信息交换和共享的应用程序。

1。介绍

建筑microrenovation指建筑更新方法实现通过部分拆除,修理、保护、功能置换、改造,改善,保护、装饰、和激活的前提下维持目前建设模式基本上保持不变(1]。建筑功能的主要标准是指建筑产品从另一个建筑产品的区别。它的本质是建筑产品表达一定的物质形态,也就是说,大楼的适用性能,安全性能,耐久性性能、环保性能等。2]。原建筑的延性和利用的核心问题是原建筑改造的理论研究。可塑性是指原始建筑的改造和更新的概念,关注可持续发展和一些典型的韧性保护原始建筑与历史和文化遗产的意义来反映历史建筑的特点和历史的荣耀3]。这是一个相对静态的保护和转换,使历史建筑可以获得可持续发展的活力。所谓的利用涉及到原始的建设注入新的活力,使建筑空间可以适应新的使用功能,反映了当代优秀的施工工艺,使它成为一个新的兴奋在城市建设中,这是一个充满活力和积极向上的保护和转换(4]。

城市信息建模(CIM)集成地理信息系统(GIS)的大型场景,建筑信息模型(BIM)的小场景,和物联网等新一代信息技术(物联网),这是完善城市治理和智能城市的基础和提供了一个全功能的空间。CIM基本平台是一个基本的平台建立的数字模型建筑,基础设施等和表达和管理三维城市空间的基础上基本的地理信息,这是一个基本的操作平台,城市规划、建设、管理和操作(5]。一个典型的智能传感器网络(SSN)建设包括分布式传感器节点、接收器和发射器,互联网,和用户界面,传感器节点是网络的基本单元6]。CIM能保证项目审批和建设实施的整个过程,可以逐步形成物理实体和数字虚拟的成就。SSN可以实现多维显示根据所需的服务和建立相应的统一和标准化的使用标准和系统资源整合和信息共享7]。节点作为中继传输并将相关信息发送给网关节点通过多次反射继电器。网关节点是一种特殊的节点相对强劲的处理器和更大的内存空间,更大的处理能力和传播范围(8]。

的基础上,总结和分析以往的研究结果,本研究的研究现状和意义阐述了构建microrenovation数据分析,阐述了发展背景、现状,以及未来前景CIM和SSN引入聚合和分割的方法和原则的信息资源和多源数据的聚合和互连,进行特征提取和数据存储的原始建筑,进行了方案设计和信息microrenovation分类,实现了数据提取和基于CIM模型的建设构建microrenovation SSN,表现建筑外观改善的数据分析,进行了数据分析的功能置换,实现了数据库的建立和数据分析基于CIM的建筑microrenovation SSN,最后进行了算例应用程序及其结果分析通过中学两层高的教学楼为例。具体章节安排如下:部分2介绍了聚合和分割的方法和原则的信息资源和多源数据的聚合和互连;部分3实现了数据提取和基于CIM模型的建设构建microrenovation SSN;部分4介绍了数据库建立和数据分析,建立基于CIM microrenovation SSN;部分5就是一个很好的例子应用程序及其结果分析;部分6总结了结论。

2。方法和原则

2.1。聚合和细分的信息资源

CIM包括所有建筑的整个生命周期的信息的调查和设计,批准,承包、建设、和物业管理。就当前城市建筑信息管理,建立信息通常是分散在不同的主管部门和信息篇作品往往需要大量的人力和物力。平台可以执行基于空间数据肖像的时空特征和关联的各种资源主题库,为后续各种智能建筑的应用奠定了基础。在层次结构中,簇头节点不仅管理或控制集群中的所有节点之间还负责转发数据集群。以下是CIM的分类根据建筑的整个生命周期的不同阶段microrenovation,从设计审批、建设、使用(9]。审查信息构建microrenovation包括参与建筑规划和设计的所有信息批准在建筑施工之前,政府批准文件、项目保险文件,贷款文档和项目招标文件。

这些技术结合的具体实现与各种特殊数据建立microrenovation构建microrenovation和提供有效的指导。对于各种主要建筑microrenovation项目,CIM可以确保项目审批和建设实施的整个过程,可以逐步形成物理实体和数字虚拟的成就。SSN可以实现多维显示根据所需的服务和建立相应的统一和标准化的使用标准和系统资源整合和信息共享,确保整个城市公共信息资源的开发和利用是有效地改善。构建microrenovation需要逐步建立一个会议中心和应用门户城市的信息资源和网络资源的积极促进消费和个性化的应用程序。所需的传感设备模块构建microrenovation已逐渐由原来的单一传感器节点智能硬件和波兰人,与强大的实时、全面的能力感知城市的实际工作状态,效率高的特点。

2.2。聚合和互连的多源数据

建筑microrenovation的特点使它不可能直接使用平面拓扑结构和分层拓扑结构的传感器网络。由于传感器网络的特点,在建筑,一些传感器节点可以使用连续电力来提供能量,和一些传感器节点使用电池来提供能量,但是这些节点可能更方便更换电池。在数字城市环境,CIM的管理需要与整个城市的管理信息,协调,提供必要的和可靠的数据管理的数字城市。为了建立一个合理的城市建筑microrenovation信息综合管理和利用模型,有必要建立一个分类CIM标准。通过与设备层,数据层骨料多源数据和将数据资源划分为基本的时空数据,资源调查数据,规划和控制数据,建设项目数据,物联网感知数据,和公共专题数据。层次结构具有良好的可扩展性和易于管理,适用于大规模SSN环境。层次结构的缺点是,簇头节点的可靠性和稳定性有很大的影响整个网络的性能,以及簇头选择算法是复杂的。

SSN的使用效率在构建microrenovation仍主要取决于系统传感器节点的反馈信息。然而,由于节点都是手动部署和他们的数量很多,是不现实的,在每个节点上执行手册或定位控制。此外,网络节点放置在建筑物是非常容易受到攻击,因为他们是在一个开放的环境。主要定位过程分为以下四个阶段,即认证密钥预先调整阶段,阶段的计算未知节点之间的最小数量的啤酒花和每个信标节点,计算的平均距离,信标节点的权重值。近程计算阶段的系统可以准确地定位系统中的节点通过四个阶段的分析和计算10]。因此,SSN的使用可以大大减少很多工作引起的控制系统网络的重新布线的过程中建筑microremodeling。网络的使用寿命很短,但是由于节点能量SSN系统可以补充,这大大增加了系统的使用寿命。

3所示。数据提取和模型构建Microrenovation基于CIM和SSN的建设

3.1。原始建筑的特征提取和数据存储

从建筑的角度microreconstruction、空间信息是通过控制单元进行的人体细胞,并通过各种data-spatial关系,各种建筑空间的物理元素有效地通过空间编码连接形成一个主题库。平台可以执行基于空间数据肖像的时空特征和关联的各种资源主题库,为后续各种智能建筑的应用奠定了基础。各类企业和个体居民住在大楼的整体和个人共同发展相互影响。各种策略和建设发展的阶段目标,未来发展的愿景建设导致的有机和整体发展道路建设,可以有效地解决各种问题在建设开发(11]。数据方面的建设,城市框架的四个专题数据库,工程实体、动态感知,和未来远景构造数据实现数字地理空间模型的有效融合,政府管理决策信息,个人行为的企业居民的信息,和未来城市的发展远景,地上和地下,现状和未来,两年期和三维集成,全套的汽车,城市各要素全面时空数据,提供一个统一的时空数据构建microrenovation系统和服务资源,建设、管理、决策和智能应用程序。图1显示了数据提取和模型框架构建microrenovation基于CIM和SSN的建设。

通过多个无线传感器节点随机地在建筑环境中,无线网络的连接可以形成一个不需要布线的SSN。这样的SSN可以实时监控建筑物的microrenovation microrenovation和量化经济评估标准。基于经济定量数据相同的工作条件,建筑物的控制和调整microrenovation可以实现改善microtransformation进行。建筑microrenovation结合SSN可以动态地调整与建筑的不同加载microrenovation过程,确保经济建设microrenovation操作,实现智能节能(12]。数据同步处理的智能算法,实时评估和监测的数据构建的microrenovation工作进行实现microrenovation智能调整和控制的过程。用户信任的审计评价是有效的,它发现问题的评估、审计信任评价模型抑制随机评价,正确地消除其影响,提高信任的公平,维护稳定的评价模型,进而促进系统的稳定性和有效性。

由于原建筑存在的问题反映在许多方面,如环境、安全、结构和功能,实现建筑microrenovation项目中,建筑的基本功能应作为基础为后续microrenovation工作奠定基础。因此,现有建筑的节能改造技术应该把主要精力集中于研究如何提高围护结构材料的保温系数。它主要体现在三个方面:一是提高外墙保温系数的材料;另一种是使用节能门窗材料加强门窗的密封;第三,积极研究屋顶节能技术。加热和天然气管道的扩建和翻新,要求管道和利用的集成实现,和室外单元住宅空调的统一和规范,以提高通过全面改造原始建筑的外观。海拔一代首先遍历每个多边形的每条边,构造两个顶点对应的高程的边缘形成四边形高程。复杂性是高到一定程度时,参与者自己的能力无法掌握所有的信息,必须依靠一定的科技和设备的帮助。由于现有条件的限制,常常需要多个方案比较和选择最好的,所以CIM极大地提高了工作效率;同时,CIM可以配合各种设计研究所的合作,以避免各种矛盾。

3.2。方案设计和信息Microrenovation分类

microrenovation建模建筑时,这两种技术首先将整个建模过程分为主体建模和屋顶建模,只有主体建模是包含在平顶建筑模型。主体的建模、多边形数据和高层数据高程系统主要用于完成建筑的立面生成模型。室内空间的改造以及改造设备管道和装饰都可以同时进行。CIM技术可以优化项目的管道和检查各种错误和遗漏;它还可以迅速建立并获得统计工程量清单的工程的统一命名改造组件。BIM模型提供了信息的实际存在的建筑,包括几何信息,物理信息,和规则信息,还提供了实际存在的信息后的变化。会有差异的实际消费和配额消费,应及时调整。每个月他们库存的实际消费,调整实际成本数据,分成零,动态维护的实际成本,大大降低了一次性的工作负载,并有助于确保数据的准确性13]。特征提取的三维图表和数据存储的原始建筑和信息分类microrenovation方案如图所示2。

图3显示信息层比例和体重之间的关系价值的bean节点构建microrenovation CIM的数据分析。建筑之间的换热及其共生环境是主要的负载,导致建筑物的能源消耗,热交换是近似线性相关建筑物的热导率信封。建筑的外墙的microrenovation工作应该首先分析外墙的质量,治疗工作完成之后,保温层的施工应该实现。水资源利用和环境保护的考虑,一些原始的建筑也需要开展雨水和污水转移转换根据管道的实际布局和修复受损的道路。模型集中在减少建筑能源消耗和开展microrenovation现有建筑物的阴影处理,外窗改造、墙体保温、屋顶保温,节能改造的地板。室内装饰是不方便,很容易破坏绝缘层;的外部保温外墙不产生热桥,可有效避免冷凝,施工过程不影响居民的正常生活。

传感器节点上的软件的主要功能是收集数据,如温度和湿度环境中,存储数据并将其发送到传感器网络接入点的无线收发器和接收的指令访问点。编程后,算法设置串口的参数根据无线传输模块的描述。自由上位机发送的命令包含地址信息,就没有竞争,降低电脑上传数据,从而确保通道的平滑度(14]。SSN适合任何地方网络扩张,网络工作站是否放置在大厅,走廊,和户外活动,或移动在一个区域而不用担心连接中断。这个解决方案可以直接集成到现有的有线网络,实现有线局域网络的扩张。在现代智能建筑中,每个节点的传感器可以放在建筑控制,和每个节点连接到电脑通过一个网关,从而达到远程控制的目的。用户可以连接到网络随时随地通过无线网卡覆盖范围内的无线网络或使用网络的无缝漫游和支持移动用户提供了最大可能的覆盖范围,减少盲点。

4所示。数据库的建立与数据分析建立Microrenovation基于CIM和SSN

4.1。数据分析的建筑外观改善

一项干预措施可以从现有建筑结构引起积极的回应。通过观察、使用和传播的居民,逐步扩大自己的影响力,甚至成为一个模型,可以被复制和持续增长。时间的渐进主义应充分考虑建筑microrenovation的过程,不断根据实际调整治疗措施效果。最初的干预是一种试验和示范;获得的结果后,它将逐步提升和扩展。应该避免大规模和连续装修带来的分裂和变异建筑结构。在改造之前,户外地砖的材料不均匀,明显有高度差,下雨天很容易滑倒。改造后,地面是统一由透水混凝土砖,它有一个大的表面粗糙度和大的摩擦力(图4)。黑暗的颜色是灰色的砖,砖铺设在地面上,有一个高度差,这是方向。楼梯踏步的前沿,添加防滑条,使用一个更引人注目的亮黄色来添加一个水平带和垂直带状前沿区分的步骤。信息基础设施包括软件和硬件资源,如数据存储和传输,以及物联网传感设备包括传感器终端,致动器终端,和图像捕获设备。

图5显示的信息提取率数据分析建筑外观改善。最常用的碰撞检测算法是边界盒算法,指使用小和相对简单的几何图形来代替复杂的几何实现碰撞检测。如果两个几何图形不相交,他们不发生碰撞,迅速消除不碰撞的几何图形。这个模块需要建立一个有效的管理和调度机制大规模异构多源数据,结合多源数据密集点云匹配和斜等图像实现自动生产和协作处理的标准化目前基本数据(15]。大部分如砖混结构,钢筋混凝土框架结构,钢筋混凝土排架结构,钢框架结构,等等。因此,平面形状的建筑大多是常规的整洁,可适应各种建筑功能的使用要求。改造期间,它可以摧毁并重建或直接使用,它提供了一个更大的立面的改造的机会。智能审批模块可以提供一个完整的数据包职能部门审查或记录。系统完成大部分的基于现有规范审核工作;同时,评审贯穿整个过程和同步计划准备。审查部门可以立即提出修订并立即联系设计师完成调整。

设计项目的前期工作,对施工过程具有重要的影响,尤其是建筑microrenovation图纸的设计。因此,设计单位应该谨慎挑选。首先,应当检查设计单位的资质,和建筑microrenovation设计资格的设计单位应选择。在设计过程中,建筑的完整性被认为是实现智能系统和建筑之间的协调。此外,对于任何智能建筑,有必要设计智能建筑的建筑自动控制系统根据其实际情况和设计原则的基础上,可以大大提高设计质量16]。建筑自动化系统包括冷冻站系统、空调系统、空气供应和排气系统、新风系统、热交换系统和电梯系统。CIM系统的标准至少应该包括数据标准、技术标准、管理标准和应用标准,以满足要求的CIM数据收集、数据传输、数据治理、数据质量管理、数据存储、数据安全性、数据分析、数据应用等。数据治理是一个有效的手段来提高数据质量,规范化和标准化组织改造数据按照一定的要求,格式要求和过程需求,激活和释放的数据值。

4.2。数据分析的函数替换

microrenovation过程中,空间可以灵活地划分在水平方向上根据功能需要根据列的变化网络;部分楼板也可以增加或减少在垂直方向,和一个中庭空间可以建在大楼打破原来的空间形式;此外,由于框架结构的特点,建筑外墙和屋顶的装修非常灵活,可以形成一个独特的建筑形象。如图6,这种类型的结构有一个常规的平面和高程,明确负载传动路线,和一个明确的节点力,结构重建提供了必要的先决条件。CIM是数字平台,可以存储、提取、更新和修改所有有关信息;有关部门可以共享数据和CIM平台上传输信息。共识的基础上计划,该模型将优化建筑布局和建筑密度,改善风和光环境,山水生态资源的分配,协调景观,形成一个设计蓝图。为一种特殊类型的建筑或结构,其特殊的建筑形式也为架构师留下自由想象的空间。如果合理使用,它可以创建一个空间形式,不同于普通的相同类型的建筑,和新建筑成本等受到很多因素的影响。

中包含的信息构建microrenovation CIM涵盖各种时空维度,可以描述各种物理或人文实体,并多瞬时的特点,multitype,多层次的粒度和多源。根据现有模型在不同级别的显示特点,结合每一层的规模和细度,细节表达水平的精细模型构建microrenovation关注表达建筑物的三维框架和表面,完全满足水平需求项目级的女子,所以好的模型将精制。与项目级的BIM模型合并形成相同层次结构的多尺度、多维,multicategory导致复杂数据类型和丰富的数据内容。如图7,覆盖范围和内容更全面、更符合CIM集成应用程序,更现实的信息交换和共享的应用程序。根据初步数据标准要求的CIM基本平台,构建microrenovation包括六个类别的数据资源调查数据,工程建设项目数据,时空的基本数据,规划和控制数据,公共专题数据和物联网感知数据(17]。

SSN已经成为不可或缺的技术在智能建筑领域的microrenovation由于其容易部署和低成本。一方面,SSN可以控制设备,如空调和灯智能建筑通过自决权机制;另一方面,服务器决策者可以通过一个中央控制器直接控制一个特定的设备。数据采集子系统主要感官物理世界环境信息和上传通过网关服务器,并使用它作为持票人命名服务器发送的信息发送到控制节点控制智能建筑microrenovation的物理设备,包括信息感知、网关访问和服务器决策和控制18]。SSN的信息感知主要使用传感器,如温度,湿度以及光强感知的实际物理环境,实现数据采集的功能。网络运行稳定,没有特殊事件发生时在监控环境中,普通数据定期报告给外部世界的SSN。例如,SSN收集温度数据和内光强数据构建一个小时甚至更长一段时间。的损失少量的普通数据包将不会产生巨大影响整个建筑microrenovation系统的整体性能。

5。案例应用程序及其结果分析

5.1。背景和研究设计

在这篇文章中,一个两层高的教学楼在一所中学为例进行的数据分析microrenovation基于CIM和SSN。教学楼是翻新的主体是一个两层砌体结构,屋顶平台,三层部分。有两个八角形的钢筋混凝土石柱上的主入口大厅和柱廊西南侧。墙上从一楼到三楼都是建立在坚实的粘土红砖和混合砂浆砌筑质量平均水平;地板主要是钢筋混凝土楼板。建筑计划是不规则的,长度32.64米的从北到南,从东到西26.73米。大楼的第一层的高度是4.7米,二楼的高度是4.5米,三楼的部分高度是4.2米,屋顶的总高度是14.6米。建筑破坏主要包括镂空、内部和外墙开裂,部分风化建筑外墙砖,部分腐烂木制门窗、剥落的油漆,部分墙渗漏,宽松和变形层,局部开裂的水磨石地板上。结构的维修和加固设计和施工建筑主要采用钢筋网水泥砂浆表面的强化方案层,遵循建设改造原则基于传统加固方法和成熟的技术,减少破坏原来的结构,并进行计算和钢筋结构的审查(19]。

5.2。结果分析

改造前的建筑,雨雪侵蚀了很长一段时间,和泥灰岩是水流随处可见瓷砖的建筑立面。新面孔砖使用支持网格布和新粘合剂,确保面对砖不会脱落了很长一段时间。壁柱的大量的模块,窗口门楣,和其他元素预制的制造商,同时,结合主要通过粘结和锚固结构避免长期破损的组件(20.]。建筑在不同高度的规模将有所不同。在设计,建设的规模划分,建筑的一楼的细节描述创建一个丰富经验的空间。附近的墙的高度与干挂石材人包装,以避免意外损坏的脸砖和装饰壁柱。建筑保存,当节点的数目达到8到16日,数据处理效率的增长从30%降至71%;建设改造,从24%增长到64%。建筑保存,当节点的数目达到7到13日数据处理精度的增长从31%降至72%;建设改造,从22%增长到50%(图8)。易受侵蚀的结构部分的建筑功能可以解决这个问题,很容易污染,同时控制建筑的详细经历的人们可以触及的地方。

在虚拟场景中,如果建筑物的几何对象的位置和大小改变,必须有一个数学模型处理和转换。基础数据模块需要完成基本数据收集、分析和可视化构建microrenovation,获得高精度和高密度点云通过低空多视图状态基本数据倾斜摄影和激光扫描技术,和恢复和分析数据精度高。虚拟效果达到逼真的效果,几何对象之间的碰撞检测是必需的。然而,当使用原理模型的可视化信息采集系统设计可视化富达,场景中的几何物体相交的现象和碰撞往往影响可视化的保真度,应该取消。目前,只有一个边界框算法,不能确保虚拟场景的几何形状可以显示良好的结果。因此,包围盒碰撞检测算法的混合层是有效的边界范围的三种算法,直接边界框,离散的边界框。边界范围算法计算起来很简单,直接边界框有更好的保密,和离散边界框的成本相对较低(21]。

总的来说,大部分的建筑都保留了,和原来的面积比和立面风格。对于一些翻新建筑,基于CIM的改造方法和SSN的开发和利用还介绍了实现建筑的屋顶空间,提高绿化和美化的总体水平。颜色控制而言,除了重点保护建筑和改造他们,大部分的建筑物的外墙已经取代gray-toned石头漆或切片的青砖。此外,栏杆,门和装饰组件外观的一些建筑也相应升级,和整体空间质量一直在提高治疗景观细节。除了设置反射器,也可以使用其他反射表面引入阳光反射进房间后,为了避免过于强烈的直射光(22]。例如,在治疗窗开口,窗台上是向下斜处理以形成一个过渡的光,这有利于减少眩光,提高从地面反射的光的条目。这种变化几乎是不可避免的,但因为许多以前的装修是永久性的和不可逆转的改造项目,每次更新和维护意味着破坏和拆除原来的接口,由于不同时期这基本上是不可能恢复原来的维护和更新后外观。

6。结论

本研究进行了特征提取和数据存储的原始建筑,进行了方案设计和信息microrenovation分类,实现了数据提取和基于CIM模型的建设构建microrenovation SSN,表现建筑外观改善的数据分析,进行了数据分析的功能置换,实现了数据库的建立和数据分析基于CIM的建筑microrenovation SSN,最后进行了算例应用程序及其结果分析。基础数据模块需要完成基本数据收集、分析和可视化构建microrenovation,获得高精度和高密度点云通过低空多视图状态基本数据倾斜摄影和激光扫描技术,和恢复和分析数据精度高。数据同步处理的智能算法,实时评估和监测的数据构建的microrenovation工作进行实现microrenovation智能调整和控制的过程。CIM系统的标准至少应该包括数据标准、技术标准、管理标准和应用标准,以满足要求的CIM数据收集、数据传输、数据治理、数据质量管理、数据存储、数据安全性、数据分析、数据应用等。研究结果表明,CIM技术可以提供建筑的实际数据信息,如几何、物理结构、microrenovation制度建设;SSN技术大大减少了很多工作造成的重新构建microrenovation控制系统建设。CIM和SSN的组合可以有效地连接各种实体元素构建microrenovation形成一个主题库通过各种数据空间关系和空间编码,实现空间数据和非空间数据的连接多个维度。构建microrenovation基于CIM的数据分析和SSN包括多个维度的成就,流程,资源,特点,和应用程序,这是更符合CIM集成应用程序和更现实的信息交换和共享的应用程序。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称他们没有竞争的经济利益或个人关系可能出现影响工作报告。

确认

这项工作得到了学校的规划和设计,信阳农业和林业大学。