Công nghệ thực tế ảo (Virtual reality – VR), thực tế tăng cường (Augmented reality – AR) được biết đến như những công nghệ tiến 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.
AR có thể được định nghĩa là một hệ thống đáp ứng ba tính năng cơ bản: sự kết hợp 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.
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.
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).
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.
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 minh chạy hệ điều hành android / IOS + box | Thiết bị chuyên dụng thực tế ảo VR, kính Oculus Quest và kính 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, ứng dụng chưa được tối ưu. | Giá thành cao, khó sử dụng cần phải đào tạo trước khi sử dụng. |
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 thấp. | Chất lượng hình ảnh cao, độ chính xác cao, ứng dụng nhiều tính năng có thể tương tác từ xa, |
Nhược điểm | Chất lượng hình ảnh không cao, độ chính xác không cao, các ứng dụng chưa được tối ưu, không thể sử dụng cho mô hình có dung lương lướng. | Giá thành cao, khó sử dụng cần phải đào tạo trước khi sử dụng và cần có sự hiểu biết về việc xử lý mô hình. |
Hình 7. Thiết bị AR chuyên dụng, kính AR Мicrosoft hololensCác phần mềm chuyên dụng để ứng dụng VR, AR : Unity Reflect, Augment, Gamma AR, Visual live, augin, AR Viewer,…
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.
Nguồn tài liệu tham khảo:
Nhứt Nam – Yến Nhi – Khắc Văn