Конкурс. Бесплатная публикация

Биоцифровые объекты здания: архитектура, моделирование и область применения

"Научный аспект №6-2024" - Строительство и арх.

УДК 72

Зуева Дарья Викторовна – магистрант Санкт-Петербургского политехнического университета.

Научный руководитель Терех Максим Дмитриевич – кандидат технических наук, доцент Санкт-Петербургского политехнического университета.

Аннотация: В данной статье рассмотрены биоцифровые объекты здания: архитектура, моделирование и область их применения. Подробно описана система строительного проектирования и моделирования, основанная на создании информационной модели здания BIM (Buildinginformationmodeling). В работе также представлены проблемы, с которыми сталкивается интеллектуальное проектирование биоцифровых объектов в условиях цифровой трансформации. В заключении делается вывод о том, что биоцифровая система интеллектуального проектирования зданий должна строго регулироваться, чтобы постоянно способствовать дальнейшему развитию и совершенствованию этой области.

Ключевые слова: биоцифровые объекты здания, архитектура, моделирование, Buildinginformationmodeling.

В современном мире, где технологии проникают во все сферы жизни, архитектура не является исключением. Возникает новая концепция, основанная на интеграции цифровых элементов здания. Эти объекты объединяют в себе принципы эффективности и функциональности с возможностями цифровых технологий. В данной статье мы рассмотрим архитектуру биоцифровых объектов здания, методы их моделирования и области применения, а также роль, которую они могут сыграть в развитии устойчивого будущего.

Строительная отрасль на сегодняшний день представляет собой одну из основных отраслей российской экономики. Являясь сложной системой, инвестиционно-строительные проекты требуют регулярного контроля и управления на протяжении его жизненного цикла. Во многих странах с развитием технологий происходит связанная с цифровизацией экономики цифровая трансформация жизненного цикла жилых, общественных и промышленных объектов, задачами которой являются энергосбережение, автоматизация, оптимизация и повышение эффективности процессов управления объектом и прочих инженерных процессов.

В связи с развитием компьютерных технологий в настоящее время в мире сформировалась принципиально новая система строительного проектирования и моделирования, основанная на создании информационной модели здания BIM (Buildinginformationmodeling).

Данная цифровая модель позволяет создавать биоцифровые объекты здания.

Анализ применения информационного моделирования в создании биоцифровых объектов зданий, показал, что эффективность применения BIM технологий позволяет снизить затраты на процесс проектирования от 10% до 50% при значительном снижении ошибок при создании рабочей документации.

Всеобъемлющая модель жизненного цикла проекта биоцифровых объектов необходима для разработки плана его реализации от начальной стадии до полного завершения. Этапы жизненного цикла различаются по продолжительности и интенсивности в зависимости от потребностей отдельного проекта [2].

Биоцифровые объекты здания стали неизбежной тенденцией строительства будущих зданий. Концепция основана на непрерывной интеграции передовых информационных технологий со зданиями и их системами, что позволяет управлять и контролировать объекты удаленно на протяжении всего жизненного цикла удобным, комфортным, экономичным и энергосберегающим способом.

Цель биоцифровых объектов зданий – предоставлять безопасные, энергосберегающие, экологически чистые и удобные услуги.

Процесс моделирования биоцифровых объектов включает в себя несколько этапов. Сначала создается 3D-модель основных архитектурных элементов. Затем интегрируются различные системы, такие как электричество, отопление, вентиляция и другие. После этого проводятся специальные проверки, чтобы определить эффективность и комфортность предлагаемого решения.

3D-модели предназначены, например, для управления системами эксплуатации и обслуживания. Алгоритм включает в себя как геометрические, так и топологические связи для создания трехмерной модели биоцифровых объектов, состоящей из отдельных сегментов, например, стен.

Использование трехмерных моделей может дать людям более удобное и интуитивное понимание модели биоцифровых объектов.

Целью системы 3D-моделирования строительства биоцифровых объектов является завершение контроля всех параметров и всего процесса строительства объекта, который объединяет основные функции. Важная отрасль искусственного интеллекта, известная как глубокое обучение, очень полезна при создании биоцифровых объектов. Поэтому технология глубокого обучения имеет исключительное практическое значение для сочетания искусственного интеллекта и строительной отрасли.

Трехмерная реконструкция архитектурных чертежей является важным применением компьютерной графики в области архитектуры. Технология основана на компьютерном зрении и распознавании образов, поддерживаемых искусственным интеллектом, трехмерной реконструкцией и другими аспектами компьютерных технологий и знаний в инженерной области. Она специализируется на обработке архитектурных чертежей с богатой семантической информацией и различными формами описания для автоматического создания макетов архитектурных чертежей. Информация высокого уровня с такими предметными значениями, как геометрия и семантика/функции графики биоцифровых объектов, может быть проанализирована для формирования полной и независимой исследовательской системы. Как новая область компьютерных технологий, трехмерные чертежи реконструкции подходят для демонстрации характеристик архитектурных сооружений [1].

Одним из главных преимуществ цифровизации на этапе проектирования является повышение эффективности и точности проектирования. Цифровые модели биоцифровых объектов зданий позволяют инженерам и архитекторам создавать более точные и детальные планы, что уменьшает вероятность ошибок и снижает затраты на исправление ошибок.

Продукты для моделирования интерьера биоцифровых объектов включают в себя множество типов, включая сам продукт, с одной стороны, и объективные факторы, такие как цвет и стиль, с другой стороны. Цвет является важной частью архитектурного дизайна интерьера и чрезвычайно активным и выразительным элементом моделирования. Выбор и применение внутренних архитектурных цветов должны отвечать потребностям психологии и жизни, а также социальной среде и структурным характеристикам внутренней архитектуры. Между тем, применение цветов в архитектуре интерьера постепенно усложняется, поэтому цветовой дизайн должен полностью учитывать восприятие комфорта людьми. 

На текущем этапе развития проблемы, с которыми сталкивается интеллектуальное проектирование биоцифровых объектов в условиях цифровой трансформации, в основном включают в себя:

• отсутствие системы индексации биоцифровых объектов зданий, технических мер и методов;
• недостаточный уровень развития технологий для цифрового строительства объекта;
• отсутствие общей системы развития цифровой информации;
• нехватка цифровых и профессиональных композитных материалов [3].

В связи с этим биоцифровая система интеллектуального проектирования зданий должна строго регулироваться, чтобы постоянно способствовать дальнейшему развитию и совершенствованию этой области.

Также существует потребность в разработке более устойчивых и экологически чистых зданий, которые будут способствовать улучшению качества жизни людей и снижению негативного влияния на окружающую среду. Биоцифровые объекты здания представляют собой инновационный подход, который может помочь достичь этих целей.

Список литературы

1. Гогин А. Г. BIM технологии и их будущее в России //Молодежный научный форум: Технические и математические науки: электр. сб. ст. по материалам XXXVII студ. междунар. заочной науч.-практ. конф. М.:«МЦНО. – 2022. – № 8(37).– URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_tech/8%2837%29.pdf (дата обращения: 24.04.2024).
2. Гусакова Е. А., Овчинников А. Н. Перспективы моделирования жизненного цикла объекта капитального строительства информационными потоками // Вестник МГСУ – 2020. – № 8. – С. 1191–1200. – URL: http://vestnikmgsu.ru/en/component/sjarchive/issue/article.download/2020/8/1191-1200 (дата обращения:23.04.2024).
3. Петров К. С., Кузьмина В. А., Федорова К. В. Проблемы внедрения программных комплексов на основе технологий информационного моделирования (BIM-технологии) // Инженерный вестник Дона, – 2021, – № 2. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29911755 (дата обращения: 23.04.2024).