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BIMVR教学与实训虚拟仿真系统

为更好的推动高校建筑信息化相关专业教学的深入,培养具备较强实践能力的应用型技术人才,为工程信息化技术等相关专业提供实践教学和实训平台,借助“互联网+”、“BIM+”、“无人机”、“虚拟现实”、“AIOB虚拟仿真”等新技术的大融合,对实践教学进行重新整合与改造升级,形成一体化实践创新教学模式,实现基于AIOB(All In One Modeling)教学实践应用体系的——“BIMVR教学与实训虚拟仿真系统”。

通过该系统可以配合高校教学工作者结合校内与校外资源、教学与科研、模拟与仿真、虚拟与现实等内容,强化学生专业学科理论知识学习,加强学生对工程项目实践的认识,运用基于AIOB教学实践应用体系的虚拟仿真技术,培养学生在校期间对建设工程的实践能力。该系统是以AIOB教学课程内容及资源为载体,将全流程与全专业案例资源整合其中,包含设计、造价与施工等相关资源。基于工程实践项目来开展工程仿真应用,建设成为建筑各专业课程学习的基础资源及基于BIMVR虚拟仿真资源系统的课程管理与实践教学平台。

描述

1 系统简介

为更好的推动高校建筑信息化相关专业教学的深入,培养具备较强实践能力的应用型技术人才,为工程信息化技术等相关专业提供实践教学和实训平台,借助“互联网+”、“BIM+”、“无人机”、“虚拟现实”、“AIOB虚拟仿真”等新技术的大融合,对实践教学进行重新整合与改造升级,形成一体化实践创新教学模式,实现基于AIOB(All In One Modeling)教学实践应用体系的——“BIMVR教学与实训虚拟仿真系统”。
通过该系统可以配合高校教学工作者结合校内与校外资源、教学与科研、模拟与仿真、虚拟与现实等内容,强化学生专业学科理论知识学习,加强学生对工程项目实践的认识,运用基于AIOB教学实践应用体系的虚拟仿真技术,培养学生在校期间对建设工程的实践能力。该系统是以AIOB教学课程内容及资源为载体,将全流程与全专业案例资源整合其中,包含设计、造价与施工等相关资源。基于工程实践项目来开展工程仿真应用,建设成为建筑各专业课程学习的基础资源及基于BIMVR虚拟仿真资源系统的课程管理与实践教学平台。

系统首页示意图

BIMVR教学与实训虚拟仿真系统是针对高校工程类专业教学应用开发的一款集BIM资源云平台和VR可视化终端为一体的教学系统。该系统自带丰富的BIMVR资源,包含了各类建筑、桥梁、道路、景观设施等完整模型和各类工程构造节点大样、装配式部件、施工模板脚手架等细部构造模型,并且系统可由高校使用方自行扩充不断丰富其资源种类,所有的模型资源均支持即时的VR浏览交互,为工程类专业的情景式教学提供充足的技术保障。

该系统由BIMVR资源云平台、BIMVR模型呈现展示端与课程教学管理平台三大部分构成。

(1)资源云平台采用WEB端技术架构,数据库资源可部署于私有服务器或公有服务器,云平台原生附带多种BIMVR资源,可满足多专业,不同类型的教学资源需求;平台本身有开放式端口,经授权的教师、学生或第三方均可对平台中的资源进行扩充或修改,所有经授权的平台使用方均可互相分享、传递模型或构件。

(2)模型呈现端采用的是具有实时渲染属性的高逼真BIMVR引擎,可以实时显示资源云平台中任何模型或构件,并且支持多种外接VR设备进行浏览与交互,同时支持各种移动设备的浏览与交互。

(3)课程教学管理平台针对BIMVR资源云平台与BIMVR模型呈现两者的有机结合开发的,教学管理与使用者同过系统提供的丰富功能完成管理课程资源与实践教学。

系统底层架构示意图

2 系统功能简介

2.1 资源分类与管理子系统

本系统通过BIMVR类资源建设与BIMVR虚拟现实平台实现BIM+VR技术的应用。BIMVR类资源的建设包含BIM资源、VR资源等资源,通过对BIM技术与VR技术的高度集成,可在此系统平台上查看BIM类资源、VR类资源的各种信息,同时通过外部接入设备实现BIMVR体验。

资源分类与管理子系统示意图

2.1.1 资源上传、删除与替换功能

系统支持的虚拟现实资源包含BIM模型、VR模型等资源模型,使用者可通过上传工具完成模型的上传,上传的数据存储在数据服务器中,方便使用者的实时查看与调用。

资源上传示意图

资源删除示意图

资源替换示意图

2.1.2 资源附件上传与下载功能

系统支持BIMVR模型附件的上传与下载,附件形式包含PDF文件、RVT文件、文档文件等。使用者可自行使用附件文件。

附件上传与下载示意图

2.1.3 BIMVR可视化交互功能

BIMVR交互功能是虚拟现实系统的核心功能,通过集成的外部FUZOR可视化软件,完成数据获取与相关操作。

BIMVR交互入口示意图

BIMVR交互界面示意图

2.1.4 激活FUZOR外部应用

系统通过集成的FUZOR可视化软件,通过WEB端完成相关模型的调用。

激活FUZOR界面示意图

激活FUZOR并下载文件示意图

2.1.5 通过FUZOR获取模型数据

在WEB平台上通过激活打开的FUZOR模型,完成对此模型数据的获取,包含模型的构件信息、项目信息以及其他相关信息。

通过打开的FUZOR模型获取数据示意图

获取数据示意图

2.1.6 通过FUZOR实时交互

系统对FUZOR的交互操作提供丰富的功能,使用者可通过此功能完成高交互的虚拟体验。

FUZOR交互操作示意图

2.1.7 通过FUZOR定位模型

系统通过对FUZOR的API调用,实现在WEB端实时对FUZOR软件进行操作。

模型定位示意图

模型定位示意图

2.1.8 BIMVR模型分享

系统可对上传的BIMVR资源模型进行分享,不同的使用者可分享使用同一个模型。

模型分享示意图

模型文件地址分享示意图

2.1.9 BIMVR构件分享

系统可对上传的BIMVR资源模型的构件进行分享,不同的使用者可分享使用同一个模型的不同构件。

构件分享示意图

构件分享示意图

2.1.10 保存模型视点功能

系统支持使用者对所需视点的保存功能,用于模型的展示、管理等。

保存视点示意图

保存视点示意图

2.1.11 保存构件视点功能

系统支持使用者对所需构件视点的保存功能,用于模型构件的展示、管理等。

保存构件视点示意图

保存构件视点示意图

2.1.12 通过WEB端查看数据

系统平台获取的数据自动按照默认数据目录树的架构组织,便于使用者查看相关数据信息。

数据目录树示意图

数据查看示意图

2.1.13 通过WEB端数据上传构件附件

系统支持在WEB端通过获取的数据,对相应构件附加相应的附件,使用者可通过此功能完成与FUZOR的交互。

对模型构件上传附件示意图

上传构件附件示意图

2.2 课程分类与管理子系统

2.2.1 在线上传与下载课程资源

系统可在线上次与下载教学课程的相关资源,教学管理与使用者可按权限管理相关课程的教学资源,资源类型包含教学视频类、教学课件类、电子书籍、文档类、规范类、图集类等教学所需资源。

系统的资源平台的上传格式兼容大部分文档,教学管理与使用者可根据课程内容需要上传专业相关的其他资源。

在线上传教学资源示意图

在线下载教学资源示意图

2.2.2 在线浏览与查看文件

系统支持教学管理与使用者上传部分教学资源的在线浏览与查看,包含Word、Excel、PPT、Pdf等常规文档资源;影视音像资源;教学3D模型等资源。实现此教学实践系统平台建设的轻量化与高集成化,更适用于高校相关专业学科课程教学。

在线浏览与查看PDF文件示意图

在线浏览与查看Word文件示意图

在线浏览与查看视频示意图

在线浏览与查看模型示意图

2.2.3 课程板块分类

系统支持教学管理与使用者自由定制课程分类标准与课程分类架构,默认分类为通用型高校专业学科课程分类,管理与使用者可以借鉴次分类来制定符合本校的专业学科课程分类,系统底层架构丰富,集成度较高,便于管理与使用者的管理与使用。

课程分类示意图

2.2.4 课程管理

系统支持的课程管理方式根据教学管理与使用者不同的管理权限进行,包含课程的新建、移除、隐藏等常规功能,同时也提供丰富的编辑方式,管理与使用者可自行进行课程的管理,课程呈现的方式较为丰富。

课程管理示意图

2.3 教学管理与评估子系统
2.3.1 课程情况追踪

系统对课程的管理提供数据化支持,教学管理与使用者可自定义课程分析数据,包含课程等级、课程形式、学生学习情况、课程要求等数据分析,通过回馈的数据情况,便于管理与使用者协调教学进度、教学方式。

课程情况示意图

2.3.2 在线课前课程内容预习(同课后复习与测试)

系统支持由教学管理与使用者高度自定义课程的课前预习、课后复习与课程测试情况的评估方式,通过集成在教学平台上的评估系统,轻松帮助管理与使用者实现教学目标,丰富学生学习方式与方法,提高学生学习兴趣。

课前课程预习示意图

2.3.3 在线课堂交流与讨论功能

系统支持教学管理与使用者与学生共同进行在线课堂交流与讨论,管理与使用者课前、课堂上与课程提出相应问题,由学生进行自主化交流与讨论学习;课后学生可自主提出课程疑难问题,学生间进行交流讨论,管理与使用者进行辅导,加强学生自主学习、交流讨论学习的能力。

在线课程问题讨论示意图

2.4 课程实训实践子系统

2.4.1 全景教学系统应用

系统集成了全景系统,教学管理与使用者可使用此系统进行形象化、融入式的教学,通过软件全景渲染成图与无人机航拍成图两种方式建立全景资源。

渲染全景样板间系统示意图一

渲染全景样板间系统示意图二

航拍全景系统示意图

整合施工进度的全景系统示意图

2.4.2 在线3D模型呈现应用

系统集成与支持在线浏览与查看3D模型,解决3D模型WEB端查看的轻量化,教学管理与使用者可使用此功能完成可视化教学,相比传统板、书教学方式更形象化,便于学生观察建筑物的每一个细部构造、节点做法、处理措施等。

交互式3D模型在线呈现(建筑专业)示意图

交互式3D模型在线呈现(设备专业)示意图

交互式3D模型在线呈现(模型拆解)示意图

2.4.3 BIMVR可视化系统应用

系统集成与支持平台显示端的简化三维模型中,并且根据需要还可以激活完整的建筑模型,将模型平台端的完整数据模型输出到三维展示端(BIM可视化平台),三维模型在PC端打开时可以外接无线手柄对其进行漫游浏览,方便多人在场时的演示,三维模型还可以在移动端中打开浏览,使得学生轻量化的在多地实时浏览查看模型,此外,无论PC端或是移动端皆可接入虚拟现实VR设备,对模型进行沉浸式浏览,让学生更加真实的了解建筑物内部的构造,完成实践教学的体验式目标。

在线关联外部应用示意图

BIMVR可视化集成(总体)示意图

BIMVR可视化集成(局部)示意图

3 系统附属资源

 

3.1.2 部分资源展示

建筑模型示意图

平法模型示意图

平法模型示意图

模型示意图

模型示意图

模型示意图

模型示意图

进度模型示意图

模型示意图

模型示意图

模型示意图

模型示意图

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