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1 BIM技術簡介

　　BIM是BuildingInformationModeling(建筑信息模型)的簡稱，是利用數字技術，表達建設項目幾何、物理和功能信息，以支持項目生命周期中的建設、運營、管理決策的技術、方法或過程。用BIM技術建立起來的項目信息模型稱為BIM模型。它包含了建筑物所有的幾何信息和非幾何信息(如材料的物理性能、構件的價格等等)。具體來說，BIM技術的優勢主要體現在以下四個方面:

　　(1)可視化

　　在目前的建筑設計環境下，建筑的相關圖紙只是各個構件在圖紙上采用線條來繪制表達，盡管有建模軟件做出的效果圖可以使人們對建筑外觀有感官了解，但涉及到構造形式和系統管線等就不能夠直接以三維形式呈現，需要專業人員結合平面圖紙來想象。采用這種方式常出現圖紙間對應不上的錯誤，并且不能夠較好地觀察建筑內部各單元的關系。而BIM提供了可視化的思路，運用BIM軟件，設計師可以創造“所見所想即所得”的虛擬建筑模型，它不僅包含建筑體的三維外觀模型，還包括水暖電等設備系統的三維模型，在設計的任何階段，都可以隨時看到各個部分的設計效果。

　　(2)模擬分析

　　二維CAD繪制的圖紙永遠無法進行智能化的分析和模擬，往往需要在相關的分析軟件中單獨建模計算，這將耗費大量時間，并且模型粗糙會使計算產生誤差。而運用BIM技術創建的信息模型中包含著全部的數據信息，因此將模型導入到基于BIM技術的分析模擬軟件中，即可進行結構分析、熱工性能分析、管道沖突檢驗、防火安全檢驗、能量分析、規范檢驗等。不僅省時，而且保證了數據的準確性，優化了設計方案。

　　(3)多專業協同設計

　　由于建筑信息模型包含了建筑中的所有信息參數，因此建筑各工種(建筑師、結構工程師、設備工程師等)都可以基于此模型進行協同設計。例如設備專業人員可以將建好的設備部分的信息模型上傳到核心數據模型中，然后利用相關軟件來進行碰撞檢測，發現設計沖突后，反饋給相關專業的設計人員，及時進行修改。

　　(4)圖紙生成與關聯修改

　　基于CAD的設計圖，圖與圖之間沒有信息聯動，一張圖紙的錯誤常常會導致大量圖紙的逐一修改，工作量大而繁瑣。BIM技術則可避免這一現象，設計的中心是模型而不是圖紙，此時圖紙只是同一個模型中的數據從不同角度的表現，因此在任意視圖中的修改都會直接反應在模型中，從而在其他視圖中得到自動更新，這極大的減少了修圖改圖的工作量，提升了設計效率。

　　2 BIM技術應用于建筑照明設計的必要性

　　2.1外在推動

　　BIM技術最早是為建筑設計服務的，經過近些年的發展，BIM對建筑業帶來的變革已經成為不爭的事實。它對建筑設計的成本預算、場地分析、能量分析、能耗分析、規范驗證、三維協調等方面都有著創新性的提高，在美國、歐洲、日本等地區已經相當普及。近幾年，BIM在國內的發展速度也可謂驚人，住房和城鄉建設部印發于2011年的《2011～2015年建筑業信息化發展綱要》中提出，“十二五”期間，基本實現建筑企業信息系統和加快建筑信息模型的普及應用。合理的政策和良好的發展環境為BIM在建筑照明設計中的應用提供了可能性。

　　與此同時，越來越多的設計院正在將設計平臺由二維CAD轉向BIM，可見其已經成為了未來建筑設計發展的趨勢。如今的BIM，其內涵與剛提出時相比，已經大大豐富了，不僅是建筑設計專業，給排水、暖通、電氣等建筑的子專業都從BIM技術中受益，甚至風景園林專業也在思考能否將BIM技術引入其中。在如此強大的外力推動下，建筑照明同樣作為建筑系統中的一個子系統，也應該緊跟潮流，探索BIM技術是否能為其服務。

　　2.2內在需求

　　除外在的推動力外，行業內在的需求也是BIM進入建筑照明行業的重要理由。而探索內在需求就應該考慮照明設計中存在哪些BIM可以解決的問題。總的來說，現有設計環境中BIM技術對照明設計的提升有如下幾個方面。

　　(1)圖紙修改

　　同建筑設計類似，照明設計者也飽受圖紙修改的困擾。而BIM技術基于一個總體的信息模型，如前所述，只要在任意視圖中將模型修改，就會自動反映到所有的圖紙中，使得設計師可以將更多的時間和精力用在設計上，而不是畫圖、改圖上。

　　(2)信息化

　　以往編制設計相關的各項報表時，一般需要根據CAD文件進行測量和統計，之后借助excel等軟件制作報表，這樣的工作非常繁瑣、易錯。并且一旦修改圖紙，所有數據都需重新統計。而信息是BIM技術的核心，與傳統建模軟件建立的模型相比，BIM模型最大的特點就是攜帶信息。因此BIM模型也可以理解為一個信息庫，可以提供實時可靠的報表清單，例如燈具選型表，配電盤明細表等等。如果設計修改，報表中的信息也會隨之自動修改，既省時省力，又保證設計的準確性。

　　(3)一體化

　　在照明設計中，設計師要嚴格遵循相關的設計規范要求，例如照度水平、眩光要求、能耗指標等。很多照明計算軟件可以較準確的計算相關的物理量，但是在目前的二維CAD設計環境中，只能將圖紙導入照明軟件中作為參照底圖使用，之后根據底圖再次建模、置入燈具后計算。因此一些設計師為了節省時間，常常憑經驗計算，這樣就不能保證設計的規范性。除計算外，照明設計最后還要向業主提供夜景效果圖，目前國內的效果圖制作主要有兩種方法:第一是用三維建模軟件例如3DMAX建立模型，之后置入光源文件，通過渲染生成效果圖;第二種方法是用photoshop等軟件直接將建筑日景的效果圖改為夜景效果。關于第一種方法，建模依然是件費時間的事情，盡管建好的模型可以導入照明計算軟件中繼續使用，但放置的光源卻無法識別，需要重新放置，對于規模較大的項目來說，依然費時費力。而第二種方法，需要設計師對光有較好的感覺和想象力，才能準確在PS中選色，而能做到圖上色彩與實際用燈準確一致的少之又少，所以往往圖與實際效果有差距。由于BIM模型包含了設計案中的信息，例如光源、建筑表面材質的光學屬性等信息，因此它既能像傳統CAD設計那樣出照明平面圖，還可以直接渲染，或者將模型導入到基于BIM技術的照明計算軟件中，進行計算，實現照明設計出圖、計算、渲染等相關步驟的一體化。

　　(4)三維化

　　在目前的照明設計中，效果圖只能反映某一個角度或者某一個區域內的照明情況，無論對于設計師還是業主來說，在項目竣工前都無法準確了解項目區域內的全部情況。而BIM技術是一種全三維的技術，通過它可以向人們展現一個立體全面的虛擬光環境，設計師可以看到每個區域的照明情況，以便發現問題及時修改方案，實質上提高了照明設計的質量。此外，通過這種全三維的設計模式，可以直接看到照明系統的模型，為設計的深入和之后的施工都提供了便利。

　　3 BIM技術在建筑照明設計中應用的可能性

　　要判斷BIM技術能否在照明設計中應用，首先應該選擇合適的軟件作為工具，通過實踐來論證其可能性。

　　AutodeskRevit是Autodesk公司的系列產品之一。在最新的版本中，其不再分為面向建筑專業的RevitArchitecture、面向結構工程專業的RevitStructure、面向機電專業的RevitMEP三個軟件，而是將他們的功能集中于一個軟件，即Revit2013。本文選擇該軟件作為主體平臺軟件，重點研究其MEP部分在照明設計中起到的作用。

　　目前國內在照明計算方面較常用的軟件主要有:廣泛應用于學校、設計部門的DIALux;少數大專院校和少數幾個較專業的設計公司中使用的AGI32;建筑設計行業中進行建筑物理性能評估最常見的軟件———Ecotect。

　　經過比較，從三者的計算能力來看，DIALux和AGI32強于Ecotect。從目前的軟件功能來說，Ecotect最大的優勢在于其屬于BIM軟件，因此提供了與BIM軟件的接口，例如gbXML文件格式(GreenBuildingExtensibleMarkupLanguage的縮寫，即綠色建筑可擴展的標記語言，包含了項目所有的建筑構件數據)和IFC文件格式(IndustryFoundationClasses的縮寫，是由國際協同工作聯盟組織制定的建筑工程數據交換標準，為不同軟件應用程序之間的協同問題提供解決方案。IFC模型包括項目、地點、建筑、樓層等建筑分級，墻、板、柱、梁等元素類型，材料，標準屬性等信息)。當BIM模型以gbXML或IFC文件格式導入后，可在Ecotect中得到一個完整的帶有信息的建筑模型，直接進行計算。但該軟件主要是在建筑設計的早期階段進行建筑物理參數的分析，因此多為估算，在照明計算方面以天然光的計算為主，可計算的照明指標較少，數值不夠精確。

　　AGI32目前只提供了一些二維圖形格式的接口，例如DWG格式。利用導入后的平面圖作為參考，繪制墻體、門窗等構件，不能充分發揮BIM技術的優勢。

　　DIALux軟件在較新的版本中已經提供了gbXML接口，雖然功能還不健全，導入后只能以多個室內空間的形式出現，無法實現建筑室外照明的計算，但是從中可以看到DIALux對目前BIM潮流的響應，據悉其下一個階段的任務就是創造IFC接口，到時可將Revit中帶有照明設備的模型導入并直接計算，實現與BIM軟件的完美對接。

　　基于三款軟件在照明計算能力和BIM接口兩方面的綜合考慮，DIALux將是未來與主體軟件Revit配合使用的進行基于BIM技術的照明設計的照明計算軟件，因此選擇該軟件作為輔助軟件。

　　經過對Revit2013和DIALux4.10兩個軟件的研究以及它們在照明設計方面的表現，可以說以目前的設計環境和軟件水平來說，還無法實現照明設計的全部BIM化。但在政策、潮流和行業自身需求的推動下，將BIM技術應用于照明設計是必要的，也是必然的。隨著Revit軟件的進一步發展和DIALux軟件接口的日益完善，它們定會成為未來BIM時代照明設計的主流設計工具，得到越來越多設計機構和設計人員的認可，最終實現建筑照明設計的全部BIM化。

　　4 現存的問題及解決方案

　　目前的情況下，在照明設計中使用BIM技術主要存在如下幾個問題:

　　(1)對硬件的要求較高。對于習慣使用CAD進行繪圖的人來說，Revit軟件的運行速度和繪圖的流暢度與CAD仍有很大差距，尤其當項目規模較大時，通常打開模型就需要十分鐘或更長時間。

　　(2)“族”是Revit中構成項目模型的基本構件，是一個包含通用屬性參數集和相關圖形表示的圖元組。與“圖層”在CAD中的作用相似，族是Revit軟件中的一個重要概念。墻體，門窗，甚至圖紙標注都是一個個族文件。在照明設計中所需要的燈具，開關，配電盤等也都是以族的形式出現。例如在燈具族中，包含了燈具的外形尺寸、配光曲線、功率、光通量、色溫等信息，以滿足出圖，計算，渲染等需求。但是Revit軟件自帶的電氣專業族數量太少，且多是按國外的標準而做，例如開關的符號就不符合國內的規范要求，因此很多不適用于國內的工程設計。幾乎每個項目都要根據實際情況創建若干族，占用很多時間。而如果僅依靠設計師個人的力量創建符合我國實際情況的族庫，難度很大。

　　(3)Revit軟件是一個綜合的設計軟件，因此與博超、鴻業等專門服務于電氣及照明設計的軟件相比，其功能還有待加強，例如燈具沿墻布置、矩形均布等等均無法實現。僅依靠一筆一劃，一個一個的布置，效率較低。

　　(4)接口問題。Revit自身提供的照明計算無法滿足設計要求，勢必需要專業照明計算軟件DIALux的配合，而如果軟件間的接口問題不能解決，那么BIM技術在照明設計中能發揮的作用也會大大降低。

　　(5)目前BIM技術出圖所占照明專業出圖的數量仍處在較低的水平。其中設計說明、圖例表、配電系統圖、節點詳圖等圖紙還無法繪制。而數目繁多的設備元器件等，由于族庫、輔助繪圖工具不足等原因，仍只能表達到設計方案層次，無法做到施工圖深度。以目前BIM軟件的成熟度，仍然需要使用CAD作為輔助。若要解決上述問題，使得BIM技術可以在照明設計中使用，主要有以下幾點解決方法:

　　(1)加快Revit軟件的普及。Revit的應用情況也是影響BIM發展的一個很重要因素，它作為新興的BIM軟件，其普及肯定會有一個過程。在CAD依然風行而Revit還未根深蒂固時，出現不被所有人熱衷的情況是很正常的。加強Revit專業人才的培養是加快其普及的重要途徑。

　　(2)建立族庫。在照明設計中，每個項目都要根據實際情況靈活選擇合適的燈具，如果燈具廠家能在目前提供IES配光曲線文件的基礎上，進一步提供適用于Revit的燈具族文件，那么對于照明設計的BIM化將會起到強力的推動作用。

　　(3)增強Revit軟件的功能或開發相關的輔助程序。Revit作為平臺軟件，不可能在每一個細節問題上都做到盡善盡美。基于CAD平臺的天正等插件的開發，使得CAD的繪圖效率和智能程度都得到了大幅提升，在設計院和學校都被廣泛使用。因此對于目前的Revit來說，急需相關輔助程序的出現，提高軟件的實用性。

　　(4)解決接口問題。目前基本上所有的建筑類分析軟件都具備了CAD的接口，因此對于BIM接口的開發也只是時間問題。只有當各類分析軟件都具備了與BIM軟件的接口之后，才能將BIM虛擬模型的優勢充分發揮。

　　5 展望

　　綜上所述，雖然目前還無法實現照明設計的全部BIM化，有很多的問題需要解決，但正如本文開頭所述，將BIM技術應用于照明設計是必要且必然的。隨著BIM技術的進一步發展，相應問題會逐一解決，以Revit和DIALux軟件為工具，未來基于BIM技術的照明設計步驟應分為項目準備，創建電氣設備族，放置相關設備，電力系統創建，照明計算，照明渲染和編制圖紙，最終實現建筑照明設計的全部BIM化，擺脫傳統設計模式的束縛。