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建築研究簡訊第119期

  • 日期:112-06-02
業務報導厲娓娓
利用建築資訊建模(BIM)結合虛擬實境之應用

       至目前為止,營建產業仍有絕大部分保持著傳統的運作方式,且有相當比率之工作倚賴人工。隨著近年資訊科技的長足發展,例如建築資訊建模(Building Information Modeling,簡稱BIM),已漸漸導入營建產業的規劃、設計、施工、維護管理等建築全生命週期,逐步增進產業價值,扭轉其形象,且為此一產業開發出新的運作模式。

       隨著BIM技術的普及,以及配合政府建築管理之要求,現今已有不少建築工程已具有BIM模型。工程專案的BIM龐大資料庫,如果與虛擬實境(VR)科技攜手合作,將工程資訊可視化,依指令以三維模式顯現模擬情境,相信可協助參與者更快預知所面臨之狀況,同時減短溝通時間、減少溝通誤會,提高工作效率。

       為開拓虛擬實境與建築技術之應用,本所於111年進行「應用建築資訊建模(BIM)及延展實境(XR)技術於消防救災輔助系統研究」計畫,其緣起係基於救災是搶時間的危險工作,一個不慎極有可能丟失性命;在進行建築物室內救災時,對於消防隊而言,因為對現場環境不瞭解,導致誤判,延誤救災時機,是最大憾事。如果可以在進入火場之前,事先取得火場內部配置及當下狀況資料,便可有效規劃救災計畫,加上現場消防員與指揮官間若能有效互動,將有利於把握搶救黃金時間、及早撲滅火勢、救出受困民眾、大幅降低消防隊之損耗。

       本研究計畫所開發之消防救災輔助系統,從BIM模型萃取建築物單一樓層內部之平面圖、門窗等場景,透過自動轉檔,再藉助3D遊戲引擎,提供VR、XR之服務—指揮官在場外操作VR介面;而在火場內的消防隊員藉由穿戴的混合實境(MR)的智慧型眼鏡操作XR介面。VR、XR提供之服務包括以下5項功能,包括:

  1. 逃生路線:顯示所有逃生路線,並依顏色區別係由電腦計算而得或指揮官選定之建議路線。
  2. 導航:動態顯示經由電腦計算之最短逃生路徑方位。
  3. 火場空間及物理環境狀態:將場內消防隊員身處位置及頭部轉向角度畫面傳送於資料庫,透過系統轉換成座標,指揮官可得知該隊員所在之空間環境狀態。另利用火場原設有之感測器(如溫度、照度、煙霧等感測)所測得之數據回傳於資料庫,指揮官與場內消防隊員接收後,得依此判斷該區域是否具有風險。
  4. 建材資訊:利用預先建立之建材資料庫,系統可自動提供消防隊員眼前所見之建材材質訊息,藉以選擇適當之破壞工具,闢出新逃生路徑。

      本研究藉由BIM與XR之整合技術,建立數位雙生式建築救災訓練輔助系統的雛型,以輔助顯示該空間之資訊諸如感測器數值、逃生路線指示、材質資訊、合適之破壞工具等,提供平時練習與災害來臨時緊急環境之判別,增進消防隊員之空間感知能力,並且以場外(指揮官)與場內(現場消防隊員)之兩種角色,透過環境資訊和角色之視角畫面,發揮相互援助功能:指揮官可獲得現場消防隊員之方位、感測器回傳之即時資訊,以利對於系統向消防人員下達適當路線指引或訓練工作指派;而現場之消防隊員亦可同步瞭解場外指揮官之指令及各處感測器相關資訊,甚至可以與指揮官及其他隊員在現場進行虛實互動,進行最適宜之救災動作。