摘要：针对IFC标准中缺少对隧道工程信息的完善描述的问题，本研究基于IFC标准，通过扩展实体类型的方法，根据隧道工程需求，完善IFC标准中工程地质信息、水文信息以及安全管理信息的描述，为建筑全生命周期提供一个完善的工程数据模型，该数据模型有助于实现工程项目建设高效化建设和精细化管控的目的。
关键词：建筑信息模型；工业基础类；隧道工程信息模型；IFC扩展机制
随着全球进入信息化时代，信息技术集成应用与管理已成为国家实现发展战略的杠杆。在建筑工程领域，工业化和信息化的融合就是要把信息技术应用于建筑全生命周期中，通过建筑面向建筑全生命周期的信息模型，系统地管控建筑工程全生命周期的各个环节。
然而，BIM技术正是信息化浪潮在建筑工程领域引发技术变革的新产物，它以三维模型为载体，通过对项目信息的录入、管理和应用，实现工程项目全生命周期内的数字化信息应用，统一工程生命周期的信息管理，从而达到工程项目建设高效化建设和精细化管控的目标。
1.项目重难点分析
隧道工程作为工程建设项目的一个重要分支，在具有工程体量大、投资高、建设周期长、参与方多、社会影响力广等特点。尤其对于城市隧道，其项目重难点有如下几点：
（1）整个工程埋设于地下，其工程地质和水文地质条件对于隧道施工进度管理和安全管理起着重要的作用。在进度管理方面，隧道施工工作开始之前，需要做好详细的地质勘查，尽可能地掌握隧道工程范围内的地质信息，并根据众多地质信息制定施工方案，对于地质条件苛刻的环境，可提前制定专业的施工措施和配套工具。在安全管理方面，地下施工环境较差，施工中出现的不确定性情况多变，如爆炸产生有毒气体、塌方等，因此需要在通风、照明、有害气体监测、隔音、排水、防尘等方面进行严格审查，在保证安全卫生的条件下，提高劳动生产效率。
（2）一个隧道工程涉及专业众多，体量大，建设周期长，进度管控难度大，同时，
图纸错误会耽误施工进度，从而影响整体项目的成本和工期，造成不可预估的损失。同时，纸质版的信息无法准确记录大型建筑项目的详细施工流程，其存有海量信息数据，管理成本和难度大大增加。
（3）一个工程项目中涉及内容较多，项目协同管理难度大，传统的协同管理模式难以保证项目信息的有效沟通，导致项目信息在多参与方的传递过程中流水，造成信息断层现象。
针对以上项目重难点分析，本研究通过引入BIM技术，利用BIM技术整合项目相关的各种信息，构建基于IFC标准的隧道工程信息模型，为隧道工程项目的精细化设计与施工管理提供有力的技术支持。
IFC标准是由工业协作联盟组织为建筑全生命周期提出的一种用于整合工程项目各阶段中各种相关信息的数据模型，为工程项目的各参与方或项目的生命周期各阶段提供统一的数据表达和存储机制，可以实现跨专业、跨阶段和跨平台的数据交互与共享[1]。基于IFC标准友好的稳定性和可扩展性，可以不断完善并适用于我国建筑行业的进步，并可以进行定制化的研究与应用[2]。根据不同需求扩展IFC标准中对建筑信息的存储与表达以及集成应用，已成为当前IFC标准领域研究的重要热点。在施工安全管理领域中，Hu Z Z[3，4]建立一个面向建筑设计结构分析及施工安全管控的扩展的4D施工安全信息模型（4DSIM++），并基于此模型提出安全分析与管控的整体应用流程以及一系列动态安全分析与管控的技术支持，对于改变建筑施工安全管理手段落后的局面、提高施工安全水平具有重要意义；对于结构维护领域，有学者[5，6]在IFC标准中结构信息模型中增加混凝土材料耐久性信息和耐久性分析机理等信息来表述结构耐久性信息，可以评定出结构的耐久性信息，同时针对既有结构的维护工作，通过扩展属性集的方式在构件层次集成了结构的加固信息，以此来辅助既有结构的维护工作。
针对IFC标准中对于隧道工程信息的研究为数不多，因此IFC标准中缺少对隧道工程信息完善定义和描述，无法为隧道工程的各阶段工作提供统一的信息模型。因此，本研究对IFC标准进行详细研究，通过扩展属性集的方法并根据隧道工程所需信息需求，在IFC标准中进行隧道工程信息的扩展。
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2.IFC标准体系架构
作为BIM存储与表达的数据交换与共享标准的IFC体系由四个层次构成，从下往上依此为资源层、核心层、共享层和领域层。IFC标准体系具有鲜明的层次性和模块化特性，每个层级都包含若干独立资源模块，且层级间及各资源模块间具有严格的继承与引用关系来保证IFC标准体系的稳定性和可扩展性。
3.IFC标准信息的表达与扩展机制
IFC标准采用EXPRESS语言对工程信息进行定义和描述。EXPRESS语言是一种专门用于机械、制造、航空航天等领域的产品模型数据交互标准的规范化表达语言。
EXPRESS语言对客观事物的描述，可以抽象为一个ENTITY实体来表示，ENTITY是IFC标准中描述数据的最小信息单元，一种类型的主体可由多个ENTITY构成，可以形成体量庞大的实体群；TYPE则包含SUPERTYPE和SUBTYPE两种类型，反映出两个或多个ENTITY间的继承和调用关系，可以直接描述出多个实体间的继承调用关系及实体属性等信息；RULE则是表示ENTITY所受的约束条件。
IFC标准体系具有良好的可扩展性，为适应不同行业领域的复杂需求，IFC提供了三种扩展机制，以支持在不同领域中的研究与应用：（1）扩展实体类型：为扩展IFC的描述范围，可以在IFC标准中新增或修改实体并建立实体间的层级关系和继承引用关系；（2）扩展IFCProxy实体：用户可以在IFCProxy中增加实体类型来定义未描述的对象；（3）自定义属性集扩展：为增加对实体描述的详细程度，用户可以根据IFC实体的属性信息和关联关系，新增或修改IFC标准中的属性集。通过这三种方式，用户均可根据不同需求在IFC标准中的资源层、核心层、共享层和领域层中对IFC实体进行增加或修改，以此来满足IFC标准对需求信息的完善定义和描述。
4.基于IFC标准的隧道工程信息模型
本研究通过扩展实体类型的方式，在IFC标准中增加对地质信息、水文信息以及安全信息的表达与描述。Ifcgeologyinfo是对工程地质信息的表达；IfchydrologyInfo是对水文信息的表达，Ifcsafetyinfo是对工程安全信息的表达，其中包含通风、照明、有害气体监测、隔音、排水、防尘等安全信息的详细表述，丰富了IFC标准中对隧道工程信息的完善表述。
5.结论与展望
本文针对IFC标准中缺少对隧道工程信息完善定义和描述问题，基于IFC标准，通过扩展实体类型的方式，增加了对地质信息、水文信息和安全信息的完善描述，为隧道工程提供一个贯穿全生命周期的统一的数据模型，为实现工程精细化设计与管控提供便利。
参考文献：
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论文作者:王永海
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/1
标签：信息论文; 标准论文; 隧道论文; 工程论文; 实体论文; 模型论文; 项目论文; 《基层建设》2019年第10期论文;