zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Ứng dụng công nghệ thực tế ảo (VR), thực tế tăng cường (AR) trong thiết kế, xây dựng và vận hành các công trình điện

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Báo xấu

15
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Công nghệ thực tế ảo (VR), thực tế tăng cường (AR) được biết đến như những công nghệ tiên tiến nhất hiện nay, nó đã phát triển và được ứng dụng mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực như: giáo dục, quân sự, giải trí,... Trong nghiên cứu này sẽ đưa ra phương pháp kết hợp giữa công nghệ AR và mô hình BIM và các lợi ích thực tiễn mà nó mang lại trong quá trình thực hiện dự án xây dựng trong ngành Điện.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ứng dụng công nghệ thực tế ảo (VR), thực tế tăng cường (AR) trong thiết kế, xây dựng và vận hành các công trình điện

KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC NĂM 2022 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THỰC TẾ ẢO (VR), THỰC TẾ TĂNG CƯỜNG (AR) TRONG THIẾT KẾ, XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH CÁC CÔNG TRÌNH ĐIỆN APPLICATION OF VIRTUAL REALITY (VR), AUGMENTED REALITY (AR) TECHNOLOGY IN DESIGN, CONSTRUCTION, AND OPERATION OF ELECTRICAL CONTRUCTION WORKS Dương Nhứt Nam, Phạm Thị Yến Nhi, Hoàng Khắc Văn Công ty CP Tư vấn XD Điện 3, 0375642043, namdn@pecc3.com.vn Công ty CP Tư vấn XD Điện 3, 0819530350, nhipty@pecc3.com.vn Công ty CP Tư vấn XD Điện 3, 0909310165, vanhk@pecc3.com.vn Tóm tắt: Công nghệ thực tế ảo (VR), thực tế tăng cường (AR) được biết đến như những công nghệ tiên tiến nhất hiện nay, nó đã phát triển và được ứng dụng mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực như: giáo dục, quân sự, giải trí, ... Hiện nay ngành xây dựng nói chung và ngành điện nói riêng đang thực hiện các dự án đầu tư xây dựng áp dụng công nghệ mô hình thông tin công trình (BIM), nhưng những dữ liệu thông tin của mô hình BIM chưa được khai thác và sử dụng hiệu quả. Câu hỏi đặt ra là làm sao để đưa mô hình BIM ảo đó ra ngoài công trình thực tế một cách trực quan nhất. Công nghệ VR, AR là công cụ để khai thác những dữ liệu thông tin từ mô hình BIM một cách hiệu quả và đơn giản. Trong nghiên cứu này sẽ đưa ra phương pháp kết hợp giữa công nghệ AR và mô hình BIM và các lợi ích thực tiễn mà nó mang lại trong quá trình thực hiện dự án xây dựng trong ngành Điện. Đối tượng nghiên cứu của đề tài sử dụng mô hình BIM của dự án “Trạm biến áp 110kV Mỹ Phước 3” với các đặc tính của mô hình BIM là mức độ phát triển (LOD) ở mức cao 300-350 đáp ứng được yêu cầu đầu vào của công nghệ VR, AR và có thể triển khai ngoài thực địa. Phương pháp nghiên cứu: Sử dụng các ứng dụng VR, AR trên các thiết bị điện tử để khai thác mô hình BIM trong môi trường số và ngoài thực địa công trình sau đó khai thác những ứng dụng, lợi ích của nó. Kết quả: Nghiên cứu đưa ra được giải pháp trang bị, triển khai công nghệ VR, AR với những dự án xây dựng đã áp dụng BIM, và những lợi ích của việc áp dụng công nghệ chuyển đổi số mang lại trong các giai đoạn thiết kế, thi công và vận hành. Nghiên cứu sẽ đưa ra những giải pháp sau: - Sử dụng công nghệ VR, AR vào giai đoạn thiết kế để trình diễn mô hình BIM, tạo lập mô hình ảo công trình trong tương lai và tương tác với mô trường bên ngoài; - Sử dụng công nghệ VR, AR để hỗ trợ công tác lắp đặt, giám sát trong giai đoạn thi công; - Cách thức sử dụng công nghệ VR, AR và mô hình BIM để tăng cường khả năng phối hợp giữa các bên trong dự án; 298
CHUYỂN ĐỔI SỐ VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA - Sử dụng công nghệ VR, AR để khai thác mô hình BIM trong giai đoạn quản lý, vận hành dự án. Kết luận: Ứng dụng công nghệ VR, AR là một trong những phương pháp chuyển đổi số của ngành xây dựng giúp khai thác thông tin số đã được tạo dựng khi thực hiện mô hình BIM, giảm thiểu sử dụng các tài liệu dạng truyền thống, tăng cường phối hợp, kết nối giữa thông tin số và công trình thực tế ngoài thực địa một cách trực quan, dễ dàng. Từ khoá: Thực tế ảo VR; Thực tế tăng cường AR; Công nghệ BIM; Chuyển đổi số trong xây dựng; trạm biến áp 110kV Mỹ Phước 3. Abstract: Virtual reality (VR) and augmented reality (AR) technology are known as the most advanced technology today, they have developed and are widely used in many industries, including education, military, entertainment, etc. The construction industry in general, and the power industry in particular, are currently undertaking construction investment projects using building information modeling (BIM) technology; however, the information data of the BIM model has not been effectively harnessed and utilised. The question is how to extract that virtual BIM model from the actual building in the most intuitive way. VA and AR technologies are instruments for efficiently and successfully utilizing information data from BIM models. This study will show the way of merging AR technology and BIM models, as well as the practical benefits it provides for the implementation of construction projects in the Electricity industry. The object of the study used the BIM model of the project "110kV My Phuoc 3 substation", which has a high level of development (LOD) of 300-350 to satisfy the input requirements of VR, AR technology, and can be deployed in the field. Method of research: Using VR and AR applications on electronic devices to bring BIM models to the construction site and exploit their benefits. Results: The study provides a solution for deploying VR and AR technology in construction projects that have used BIM, as well as the benefits of using digital transformation technologies in the design, construction, and operation stages. The study will provide the following solutions: - Using VR and AR technologies in the design phase to demonstrate BIM models, create virtual models of future works and interact with the external environment; - How to employ VR and AR technology to aid installation and monitoring during the construction process; - How to use VR, AR, and BIM models to improve collaboration among project stakeholders; - How to utilize BIM models using VR and AR technology during the project operation phase. Conclusion: The application of VR and AR technology is one of the digital transformation methods of the construction industry to help exploit digital information 299
KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC NĂM 2022 created when implementing BIM models, minimize the use of traditional documents, and improve coordination and connection between digital information and actual work in the field in an intuitive and easy way Keywords: Virtual Reality VR; Augmented reality AR; BIM technology; Digital transformation in construction; 110kV My Phuoc 3 substation. CHỮ VIẾT TẮT VR Virtual reality - Thực tế ảo AR Augmented reality - Thực tế tăng cường BIM Building Information Modelling - Mô hình thông tin công trình TBA Trạm biến áp CDE Common Data Environment – Môi trường dữ liệu chung 1. GIỚI THIỆU Công nghệ thực tế ảo (Virtual reality - VR), thực tế tăng cường (Augmented reality - AR) được biết đến như những công nghệ tiên tiến nhất hiện nay, nó đã phát triển và được ứng dụng mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực như: giáo dục, quân sự, giải trí, ... giúp các ngành này đạt được bước tiến lớn trong công cuộc chuyển đổi số. Hiện nay, ngành xây dựng cũng đang áp dụng một công nghệ hiện đại và mang lại nhiều lợi ích đó là công nghệ mô hình thông tin công trình (BIM). Công nghệ BIM tạo ra một mô hình 3D chứa đựng tất cả thông tin của dự án từ giai đoạn thiết kế đến giai đoạn thi công, vận hành. Câu hỏi đặt ra là làm sao để đưa mô hình BIM ảo đó ra ngoài công trình thực tế một cách trực quan nhất. Công nghệ VR, AR sẽ giúp cho công tác làm việc với mô hình BIM một cách dễ dàng và trực quan. Bên cạnh đó công nghệ VR, AR sẽ khai thác triệt để mô hình 3D của BIM và có nhiều ứng dụng trong các giai đoạn thiết kế, thi công và vận hành nhưng với chi phí không cao và thời gian ngắn vì đã có sẵn mô hình 3D thông tin từ việc áp dụng BIM. Trong nghiên cứu này sẽ đưa ra cách thức khai thác mô hình BIM trên các ứng dụng VR, AR và những lợi ích của nó mang lại. 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT/PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Khái niệm thực tế ảo VR, thực tế tăng cường AR Thực tại ảo (Virtual reality - VR) là thuật ngữ mô tả môi trường mô phỏng bằng máy tính, hình ảnh hiển thị trên màn hình thông qua kính nhìn ba chiều, cùng với các giác quan khác như âm thanh, xúc giác... để tạo ra một thế giới “như thật”. Thế giới “nhân tạo” này lại phản ứng, thay đổi theo ý muốn của người sử dụng. AR có thể được định nghĩa là một hệ thống đáp ứng ba tính năng cơ bản: sự kết hợp 300
CHUYỂN ĐỔI SỐ VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA giữa thế giới thực và ảo, tương tác thời gian thực và phối hợp 3D chính xác các đối tượng ảo và thực. Thông tin cảm giác được phủ lên có thể mang tính xây dựng (tức là phụ gia cho môi trường tự nhiên) hoặc phá hoại (tức là che dấu môi trường tự nhiên). Trải nghiệm này được kết hợp liền mạch với thế giới vật lý sao cho nó được coi là một khía cạnh nhập vai của môi trường thực. So sánh AR và VR, AR cho phép người dùng trải nghiệm thế giới thực, đã được tăng cường kỹ thuật số hoặc nâng cao theo một cách nào đó. Còn VR loại bỏ người dùng khỏi trải nghiệm thực tế đó, thay thế nó bằng một mô phỏng hoàn toàn. VR yêu cầu nhập vai hoàn toàn, các thiết bị VR đóng cửa hoàn toàn với thế giới vật lý. 2.2. Mô hình thông tin công trình BIM BIM là một quy trình tiên tiến được ứng dụng trong ngành xây dựng (AEC), là cả quá trình tạo lập xây dựng mô hình 3D kỹ thuật số chứa thông tin được sử dụng xuyên suốt trong vòng đời của một dự án thiết kế, hạ tầng và xây dựng. Hiện nay mô hình thông tin BIM (Building Information Modeling) ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực hoạt động xây dựng và quản lý vận hành công trình. Khả năng tương thích giữa công nghệ VR, AR và ngành xây dựng là rất cao, và là một công nghệ được kỳ vọng sẽ có tác dụng cộng hưởng với BIM. 2.3. Mô hình BIM được sử dụng để nghiên cứu Mô hình dữ liệu 3D được sử dụng để nghiên cứu ứng dụng công nghệ thực tế ảo VR, thực tế tăng cường AR là mô hình BIM của Dự án TBA 110kV Mỹ Phước 3. Giới thiệu dự án TBA 110kV Mỹ Phước 3: Dự án Trạm biến áp 110kV Mỹ Phước 3 và đường dây đấu nối được thể hiện ở hình 2, tỉnh Bình Dương do Công ty cổ phần Tư vấn xây dựng điện 3 (PECC3) thực hiện tư vấn thiết kế và giám sát tác giả theo hợp đồng với Tổng công ty Điện lực miền Nam, Ban quản lý dự án Điện lực miền Nam. Tổng diện tích xây dựng trạm: 3.930 m2. Áp dụng BIM vào công tác thiết kế TBA 110kV Mỹ Phước 3 được thực hiện từ giai đoạn báo cáo nghiên cứu khả thi đến giai đoạn thiết kế thi công và hoàn công. Mô hình BIM của dự án bao gồm mô hình hiện trạng, mô hình các thiết bị điện, cấu kiện xây dựng, nhà điều khiển, hệ thống mương cáp, hệ thống PCCC, … được mô hình hóa với mức độ phát triển chi tiết cao LOD 300-350, mô hình chuẩn xác từ kích thước, số lượng, đến đầy đủ các đặc tính kỹ thuật và thông tin chi tiết và đảm bảo khả năng xuất bản vẽ 2D và thống kê khối lượng từ mô hình BIM. Mô hình BIM lưu trữ thông tin đầy đủ trong quá trình phê duyệt trên môi trường dữ liệu chung (CDE). 301
KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC NĂM 2022 Hình 1. Mô hình BIM dự án TBA 110kV Mỹ Phước 3 Hình 2. Hình ảnh thực tế TBA 110kV Mỹ Phước 3 Theo hình 1, hình 3, hình 4 cho thấy sản phẩm mô hình BIM của dự án TBA Mỹ Phước 3 có đầy đủ chi tiết, các định dạng mô hình theo tiêu chuẩn BIM của quốc tế và Việt Nam đáp ứng yêu cầu đầu vào của các ứng dụng VR, AR hiện nay. Hình 3. Mô hình tổng thể TBA 110kV Mỹ Phước 3 trên CDE 302
CHUYỂN ĐỔI SỐ VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA Hình 4. Mức độ chi tiết của các cấu kiện trong mô hình BIM dự án TBA 110kV Mỹ Phước 3 2.4. Yêu cầu trang bị phần cứng, phần mềm để áp dụng công nghệ VR, AR Các thiết bị chính để sử dụng thực tế ảo VR và so sánh ưu, nhược điểm giữa chúng được thể hiện ở bảng 1 và hình 5, hình 6. Bảng 1. So sánh ưu và nhược điểm của các thiết bị VR Thiết bị di động, điện thoại thông Thiết bị chuyên dụng thực tế ảo minh chạy hệ điều hành android / VR, kính Oculus Quest và kính IOS + box HTC Vive Pro Ưu điểm Dễ sử dụng, giá thành thấp. Chất lượng hình ảnh cao, ứng dụng nhiều tính năng, trải nghiệm chân thật. Nhược điểm Chất lượng hình ảnh không cao, Giá thành cao, khó sử dụng cần ứng dụng chưa được tối ưu. phải đào tạo trước khi sử dụng. Hình 5. Thiết bị di động là điện thoại thông minh chạy hệ điều hành android / IOS + box 303
KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC NĂM 2022 Hình 6. Thiết bị chuyên dụng thực tế ảo VR, kính Oculus Quest và kính HTC Vive Pro  Thiết bị chính để sử dụng thực tế tăng cường AR và so sánh ưu nhược điểm giữa các thiết bị được thể hiện ở bảng 2 và hình 7 Bảng 2. So sánh ưu và nhược điểm của các thiết bị AR Thiết bị di động, máy tính bảng Thiết bị AR chuyên dụng Ưu điểm Dễ sử dụng, cơ động tiện dụng, giá thành Chất lượng hình ảnh cao, thấp. độ chính xác cao, ứng dụng nhiều tính năng có thể tương tác từ xa, Nhược Chất lượng hình ảnh không cao, độ chính Giá thành cao, khó sử dụng điểm xác không cao, các ứng dụng chưa được tối cần phải đào tạo trước khi ưu, không thể sử dụng cho mô hình có dung sử dụng và cần có sự hiểu lương lướng. biết về việc xử lý mô hình. Hình 7. Thiết bị AR chuyên dụng, kính AR Мicrosoft hololens Các phần mềm chuyên dụng để ứng dụng VR, AR : Unity Reflect, Augment, Gamma AR, Visual live, augin, AR Viewer,… 2.5. Cách thức triển khai công nghệ VR, AR Trong nghiên cứu này sẽ sử dụng ứng dụng augin để khai thác mô hình BIM dự án TBA 110kV Mỹ Phước 3.  Bước 1: Thực hiện cài đặt ứng dụng augin trên thiết bị máy tính và thiết bị di động, ipad. 304
CHUYỂN ĐỔI SỐ VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA  Bước 2: Xử lý mô hình BIM trên các phần mềm thiết kế để giảm bớt dung lượng, sau đó tải mô hình lên ứng dụng augin bằng plugin của ứng dụng.  Bước 3: Định vị mô hình BIM với công trình thực tế bằng Reference tracker. Trong ứng dụng augin tiến hành gắn Reference tracker tại vị trí dễ tiếp cận ngoài công trình thực tế và có thể dễ dàng xác định chính xác vị trí đó ngoài thực tế. Sau đó tiến hành in Reference tracker và dáng vào đúng vị trí ngoài công trình thực tế như hình hình ảnh minh họa được thể hiện ở hình 8. Hình 8. Gắn Reference tracker trên mô hình trong ứng dụng và Gắn Referencetracker trên công trình thực tế  Bước 4: Mở ứng dụng augin trên thiết bị di dộng và chọn vào mô hình BIM đã tải lên, đợi ứng dụng tải dữ liệu mô hình BIM xuống thiết bị, sau đó tiến hành đưa camera thiết bị di động vào Reference tracker để ứng dụng tiến hành định vị mô hình BIM và gắn vào công trình thực tế. Tiến hành xoay thiết bị di động để xem các góc cạnh của công trình và mô hình BIM. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Nghiên cứu đưa ra được giải pháp triển khai công nghệ VR, AR với những dự án xây dựng đã áp dụng BIM, và những lợi ích của việc áp dụng công nghệ trên mang lại trong các giai đoạn thiết kế, thi công và vận hành.  Sử dụng công nghệ VR, AR vào giai đoạn thiết kế để trình diễn mô hình BIM, tạo lập mô hình ảo công trình trong tương lai và tương tác với mô trường bên ngoài được minh họa ở hình 9; (hình ảnh đứng làm việc ở văn phòng và nhìn thấy mô hình thực tế ảo giống như người kỹ sư đang đứng ngoài công trình thực tế). bên cạnh đó AR có thể cung cấp cho người dùng góc nhìn công trình trong tương lai ngay tại vị trí thực địa để biết được hình dáng, kích thước của 305
KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC NĂM 2022 công trình đó tương lai như thế nào giúp người dùng có thể dễ dàng lựa chọn phương án thiết kế, tương tác giữa công trình với yếu tố bên ngoài. Hình 9. Sử dụng công nghệ VR nhập vai vào môi trường ảo để xem trước mô hình BIM của dự án TBA 110kV Mỹ Phước 3 trong giai đoạn thiết kế, hình bên trái là khung cảnh nhìn thấy khi đeo kính VR Sử dụng công nghệ VR, AR để hỗ trợ công tác lắp đặt, giám sát xây dựng trong giai đoạn thi công, hình ảnh chụp được trong quá trình giám sát ngoài công trình được thể hiện ở hình 10, hình 11. Hình 10. Giám sát thi công bằng công nghệ AR trên công trình thực tế TBA 110kV Mỹ Phước 3 306
CHUYỂN ĐỔI SỐ VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA Hình 11. Sử dụng AR để giám sát, kiểm tra lắp đặt thiết bị TBA 110kV Mỹ Phước 3  Cách thức sử dụng công nghệ VR, AR và mô hình BIM để tăng cường khả năng phối hợp giữa các bên trong dự án. Ví dụ như trong hình 12 thực hiện phối hợp giữa chủ đầu tư và nhà thầu trên mô hình BIM TBA 110kV bằng công nghệ VR. Hình 12: Phối hợp giữa các bên trong dự án TBA 110kV Mỹ Phước 3 bằng ứng dụng VR  Sử dụng công nghệ VR, AR để khai thác mô hình BIM trong giai đoạn vận hành dự án. Ví dụ ở hình số 13 là công tác quản lý, vận hành thiết bị nhờ sự trợ giúp của công nghệ AR có thể dễ dàng truy xuất thông tin thiết bị theo vị trí thực tế mong muốn một cách nhanh chóng (qua ipad hoặc điện thoại). 307
KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC NĂM 2022 Hình 13. Quản lý, vận hành công trình TBA 110kV bằng ứng dụng AR dựa trên dữ liệu của mô hình BIM và thông tin được truy suất từ mô hình BIM để phục vụ công tác vận hành 4. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Ứng dụng công nghệ VR, AR là một trong những phương pháp chuyển đổi số của ngành xây dựng. VR, AR giúp khai thác thông tin số đã được lưu trữ khi tạo dựng mô hình BIM, giảm thiểu sử dụng các tài liệu dạng truyền thống, tăng cường phối hợp, kết nối giữa thông tin số và công trình thực tế ngoài thực địa một cách trực quan, dễ dàng. Từ kết quả nghiên cứu cho thấy ứng dụng VR, AR vào xây dựng nói chung và xây dựng các công trình Điện nói riêng mang lại nhiều lợi ích. Đối với những dự án đã áp dụng BIM được khuyến nghị áp dụng VR, AR để khai thác triệt để lợi ích của mô hình BIM với chi phí không quá lớn và không tốn nhiều thời gian vì đã có sẵn mô hình 3D. Đối với những dự án xây dựng chưa áp dụng BIM thì có thể áp dụng VR, AR bằng cách xây dựng mô hình 3D đơn giản theo mục đích đề ra để khai thác. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hướng dẫn áp dụng mô hình thông tin công trình BIM – Bộ xây dựng https://moc.gov.vn/Images/FileVanBan/BXD_348-QD BXD_02042021_TLHDCapdungMohinhthongtincongtrinh(BIM).pdf [2] Theo Wikipedia Augmented reality https://en.wikipedia.org/wiki/Augmented_reality [3] Theo Wikipedia Virtual_reality https://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_reality 308

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.