CN219957500U - 一种基于bim的室内物理环境适老化辅助设计系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于BIM的室内物理环境适老化辅助设计系统，包括BIM平台和平板电脑，还包括传感器组、微控制器和通讯模块，所述传感器组、所述微控制器及所述通讯模块通过面板集成安装成一体，所述传感器组包括温湿度传感器、二氧化碳与总挥发性有机物传感器和可吸入颗粒物传感器；所述温湿度传感器、二氧化碳与总挥发性有机物传感器和可吸入颗粒物传感器的输出端均与所述微控制器的输入端连接，所述微控制器的输出端与所述通讯模块的输入端连接，所述通讯模块的输出端与所述平板电脑连接，所述BIM平台安装于所述平板电脑。该系统结构简单、操作便捷、便于携带、测试成本低，便于辅助建筑设计人员进行室内物理环境适老化设计。
Description
技术领域
本实用新型属于物理环境监测领域，具体地说，涉及一种基于BIM的室内物理环境适老化辅助设计系统。
背景技术
社会老龄化程度进一步加剧，居家养老成为趋势。室内温湿度与空气质量等与人体健康息息相关，为老年人设计舒适健康的居住环境十分必要。现有老年人居住空间改造项目中，进行适老化空间物理环境设计前，需对环境进行实测评估，评估项目复杂，需要携带多类型设备进行测试，操作不便，测试成本高，测试后数据处理过程繁杂，无法达到数据可视化目标，不利于设计师快速作出判断，亟需更简易便携的测试设备对环境进行检测，掌握室内环境质量，辅助建筑设计。
BIM技术是建筑建设工程中信息化技术应用的代表，是对建筑工程物理特征和功能特征信息的数字化承载和可视化表达，它可以集成多维度信息，为建筑项目提供数据库支持。现有专利中的环境质量监测系统多与以手机为主的移动终端进行连接，仅作数据查看，或与家居设备连接以进行控制，未发现有从辅助设计层面出发，针对老年人生活环境，将物理环境数据与建筑信息平台连接并交互，进行数据处理，进而辅助环境设计的系统应用。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于BIM的室内物理环境适老化辅助设计系统，该结构简单、操作便捷、便于携带、测试成本低，便于辅助建筑设计人员进行室内物理环境适老化设计。
为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：一种基于BIM的室内物理环境适老化辅助设计系统，包括BIM平台和平板电脑，还包括传感器组、微控制器和通讯模块，所述传感器组、所述微控制器及所述通讯模块通过面板集成安装成一体，所述传感器组包括温湿度传感器、二氧化碳与总挥发性有机物传感器和可吸入颗粒物传感器；所述温湿度传感器、二氧化碳与总挥发性有机物传感器和可吸入颗粒物传感器的输出端均与所述微控制器的输入端连接，所述微控制器的输出端与所述通讯模块的输入端连接，所述通讯模块的输出端与所述平板电脑连接，所述BIM平台安装于所述平板电脑。
优选的，所述温湿度传感器的型号为DHT22。
优选的，所述二氧化碳与总挥发性有机物传感器的型号为SGP30。
优选的，所述可吸入颗粒物传感器的型号为GP2Y1014AU。
优选的，所述通讯模块为蓝牙。
优选的，所述蓝牙的型号为HC-06。
与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果包括：
(1)本实用新型将传感器组、微控制器及通讯模块通过面板集成安装成一体，组成传感器系统，其结构简单、安装方便、便于携带、测试成本低，有效提高了建筑设计人员的工作效率。
(2)本实用新型通过微控制器实时读取环境数据，并通过平板电脑将环境数据实时显示在BIM平台建立的BIM建筑模型中，便于辅助建筑设计人员进行室内物理环境适老化设计。
附图说明
图1为本实用新型的系统结构示意图。
图2为本实用新型的控制程序原理图。
图3为本实用新型的微控制器接口图。
图4为本实用新型的温湿度传感器电路图。
图5为本实用新型的二氧化碳与总挥发性有机物传感器电路图。
图6为本实用新型的可吸入颗粒物传感器电路图。
图7为本实用新型的通讯模块电路图。
图中：1为微控制器，2为温湿度传感器，3为二氧化碳与总挥发性有机物传感器，4为可吸入颗粒物传感器，5为通讯模块，6为平板电脑，7为BIM平台。
具体实施方式
为使本实用新型实现的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例，对本实用新型做进一步阐述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例中，如图1至图7所示的一种基于BIM的室内物理环境适老化辅助设计系统，包括BIM平台7和平板电脑6，还包括传感器组、微控制器1和通讯模块5，所述传感器组、所述微控制器1及所述通讯模块5通过面板集成安装成一体，所述传感器组包括温湿度传感器2、二氧化碳与总挥发性有机物传感器3和可吸入颗粒物传感器4；所述温湿度传感器2、二氧化碳与总挥发性有机物传感器3和可吸入颗粒物传感器4的输出端均与所述微控制器1的输入端连接，所述微控制器1的输出端与所述通讯模块5的输入端连接，所述通讯模块5的输出端与所述平板电脑6连接，所述BIM平台7安装于所述平板电脑6。
具体的，所述BIM平台7用于基于现有技术建模软件Autodesk Revit及软件插件Dynamo，根据待测室内空间的建筑基础信息及传感器摆放位置，在BIM平台建立BIM建筑模型，在BIM建筑模型中建立传感器族，给传感器族的族文件添加环境参数的共享参数项，并编写控制程序：编辑限定“老年人健康舒适环境参数范围”，对传感器系统获取的环境数据进行分析。
如图1所示，将温湿度传感器、二氧化碳与总挥发性有机物传感器、可吸入颗粒物传感器、微控制器及通讯模块通过面板集成，组成传感器系统。该结构非常简洁，安装方便。需要测试时，将该传感器系统布置在待测试的室内环境中，传感器组实时采集环境数据，所述环境数据包括空气温度、空气相对湿度、CO2含量、TVOC含量及可吸入颗粒物含量；微控制器通过读取并整合传感器组获取的环境数据，将环境数据信号通过通讯模块传输给平板电脑，平板电脑将环境数据传输给安装于平板电脑的BIM平台，BIM平台接收并处理环境数据：将环境数据添加至BIM平台建立的BIM建筑模型的传感器族的共享参数项中，并判断环境数据是否符合BIM平台通过程序编辑限定的“老年人健康舒适环境参数范围”，若不符合则提示并通过平板电脑将环境数据实时显示在BIM建筑模型中，指导改造方向，辅助设计，若符合则选择储存并导出环境数据或继续检测。其中，微控制器采用现有的单片机，比如Arduino UNO开发板。
该结构简单、测试便捷、便于携带、测试成本低，有效提高建筑设计人员的工作效率。
同时，该结构通过传感器组能够准确检测环境数据，通过微控制器实时读取环境数据，并通过平板电脑将环境数据实时显示在BIM平台建立的BIM建筑模型中，便于辅助建筑设计人员进行室内物理环境适老化设计。
如图3与图4所示，所述温湿度传感器的型号为DHT22。DHT22传感器的引脚2与Arduino UNO微控制器的引脚3相连，串行输出数字信号，GND引脚4与Arduino UNO微控制器的GND引脚26相连，VCC引脚1与Arduino UNO微控制器的5V引脚28相连。该温湿度传感器用于收集空气温度和相对湿度，其包含一个电阻式感湿元件和一个高精度NTC测温原件，具有超快响应、抗干扰能力强、性价比高、体积小、功耗低等优点，信号传输距离可达20米以上。
如图3与图5所示，所述二氧化碳与总挥发性有机物传感器的型号为SGP30。SGP30传感器的引脚3和引脚4分别与Arduino UNO微控制器的引脚20和引脚19相连，GND引脚2与Arduino UNO微控制器的GND引脚26相连，VCC引脚1与Arduino UNO微控制器的5V引脚28相连。该传感器是一款单一芯片上具有多个传感器元件的金属氧化物室内气体传感器，内部集成4个气体传感元件，具有完全校准的空气质量输出信号，可以输出的总挥发性有机物TVOC量程为0～60000ppb，CO2浓度量程为400～60000ppm。
如图3与图6所示，所述可吸入颗粒物传感器的型号为GP2Y1014AU。GP2Y1014AU传感器的引脚3和引脚5分别与Arduino UNO微控制器的引脚5和引脚24相连，GND引脚2和引脚4与Arduino UNO微控制器的GND引脚26相连，并接150Ω电阻和220μF的电容，VCC引脚1和引脚6与Arduino UNO微控制器的5V引脚28相连。该传感器用于准确地探测PM2.5等可吸入颗粒物。
如图3与图7所示，所述通讯模块5为蓝牙，所述蓝牙的型号为HC-06。HC-06蓝牙的引脚1与Arduino UNO微控制器的3.3V引脚29相连，引脚2与Arduino UNO微控制器的GND引脚26相连，引脚3和引脚4分别与Arduino UNO微控制器的引脚9和引脚10相连。该模块用于将环境数据传输至平板电脑，该模块成本低、体积小、功耗低、收发灵敏性高，可以实现短距离的数据无线传输。
综上所述，本使用新型提出的一种基于BIM的室内物理环境适老化辅助设计系统，将传感器组(包括温湿度传感器、二氧化碳与总挥发性有机物传感器及可吸入颗粒物传感器)、Arduino UNO微控制器及蓝牙通过面板集成安装成一体，组成传感器系统；需要测试时，将该传感器系统布置在待测试空间中，通过传感器组对待改造设计的空间采集实时环境数据(包括空气温度、空气相对湿度、CO2含量、TVOC含量及可吸入颗粒物含量)，通过Arduino UNO微控制器读取并整合传感器组采集的环境数据，通过蓝牙传输至平板电脑，平板电脑将环境数据传输给安装于平板电脑的BIM平台，在BIM平台通过编写程序限定老年人健康舒适的环境数值范围(即老年人居住空间健康舒适标准)，并将环境数据的测试值与环境数据范围值进行比较，判断当前空间的环境数据是否符合老年人居住空间健康舒适标准，若不符合则提示并通过平板电脑将环境数据实时显示在BIM平台建立的BIM建筑模型中，指导改造方向，辅助设计，若符合则选择储存并导出物理环境数据或继续检测。
上述具体实施方式为本实用新型的优选实施例，并不能对本实用新型进行限定，其他的任何未背离本实用新型的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于BIM的室内物理环境适老化辅助设计系统，包括BIM平台(7)和平板电脑(6)，其特征在于，还包括传感器组、微控制器(1)和通讯模块(5)，所述传感器组、所述微控制器(1)及所述通讯模块(5)通过面板集成安装成一体，所述传感器组包括温湿度传感器(2)、二氧化碳与总挥发性有机物传感器(3)和可吸入颗粒物传感器(4)；
所述温湿度传感器(2)、二氧化碳与总挥发性有机物传感器(3)和可吸入颗粒物传感器(4)的输出端均与所述微控制器(1)的输入端连接，所述微控制器(1)的输出端与所述通讯模块(5)的输入端连接，所述通讯模块(5)的输出端与所述平板电脑(6)连接，所述BIM平台(7)安装于所述平板电脑(6)。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的室内物理环境适老化辅助设计系统，其特征在于，所述温湿度传感器(2)的型号为DHT22。
3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的室内物理环境适老化辅助设计系统，其特征在于，所述二氧化碳与总挥发性有机物传感器(3)的型号为SGP30。
4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的室内物理环境适老化辅助设计系统，其特征在于，所述可吸入颗粒物传感器(4)的型号为GP2Y1014AU。
5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的室内物理环境适老化辅助设计系统，其特征在于，所述通讯模块(5)为蓝牙。
6.根据权利要求5所述的一种基于BIM的室内物理环境适老化辅助设计系统，其特征在于，所述蓝牙的型号为HC-06。
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