CN102867076B - 基于bim的地铁综合管线净空检测方法 - Google Patents

Abstract

基于BIM的地铁综合管线净空检测方法，是在创建BIM模型的基础上获得管线净高度，判断管线模型与区域模型是否相交，如果相交，则获取此管线的净高度，以及该类管线在相交区域内所规定的最低净高度或者最高净高度，如果该管线净高度超出最低净高度或者最高净高度，则认为此管线不符合设计规范，标记并记录此管线，然后，继续判断下一根管线是否符合设计规范，标记并记录，检测完所有管线后，提交所有被标记的管线相关信息。本发明以BIM模型为基础，可以快速有效地判断管线在特定区域内的净空是否符合设计规范，降低了设计出错率，提高设计效率与设计质量。本发明适应于各种基于BIM技术的三维辅助设计平台。

Description

基于BIM的地铁综合管线净空检测方法

技术领域

本发明属于地铁综合管线计算机相关应用领域，具体涉及一种基于BIM的三维可视化平台中对地铁综合管线净空规范检测方法。

背景技术

随着我国城市建设的快速发展,城市轨道交通进入高速发展期，并成为衡量一座城市是否为现代化国际都市的标准之一。目前，全国已有四十多座城市已建成或正在建设地铁线路。地铁车站属于地下结构，空间狭小，且人流密集。因此，地铁车站的通风，消防，列车安全等因素显得格外的重要。地铁综合管线是地铁重要的设施设备，包括通风、消费、给排水、强电、弱电等，是保证地铁正常运行的关键，同时也是地铁车站正常运营的保证。

在地铁车站的建设过程中，综合管线的敷设是一个非常复杂的环节，所涉及到的管线种类繁多，且每种管线在不同的区域内有不同的设计要求，如站台、站厅等有吊顶的区域，管线下方净空高度为吊顶底加250mm；变电所设备用房及设备运输通道上，管线下方净空不低于一定高度。然而，在传统的CAD设计模式中，由于二维平面设计的局限性，无法表达三维空间信息，管线的净高是以文本的形式标注在管线的旁边，管线的净高与管线模型是独立的，管线净高是否符合规范需要人工检测。虽然部分软件通过CAD二次开发将管线高度作为管线模型的一个属性，但因无法自动获取管线所穿过的房间等区域，依旧需要人为检测。人工检测的劳动量大，工作重复单一，而且效率低下，容易出错。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于BIM的地铁综合管线净空检测方法，实现地铁综合管线净空的智能检测，克服现有技术采用人工检测存在的劳动量大、效率低的问题。

本发明的目的是这样实现的，基于BIM的地铁综合管线净空检测方法，是在创建BIM模型的基础上获得管线净高度，判断管线模型与区域模型是否相交，如果相交，则获取此管线的净高度，以及此管线所属类的管线在相交区域内所规定的最低净高度或者最高净高度，如果该管线净高度超出最低净高度或者最高净高度，则认为此管线不符合设计规范，标记并记录此管线，然后，继续判断下一根管线是否符合设计规范，标记并记录，检测完所有管线后，提交所有被标记的管线相关信息；

所述判断管线模型与区域模型是否相交的方法，是确定管线两端口中心点的空间坐标SC(X1,Y1,Z1)与EC(X2,Y2,Z2)，结合管线的直径或者宽度，确定中心剖面轮廓线OutLine1:P0_P1_P2_P3_P0各边方程，同理，确定区域模型各个面的法向量，以及构成底面轮廓线OutLine2:A0_A1A2_A3_A4_A5_A0的各边方程，具体判断步骤如下：

步骤1、判断管线的高度是否大于区域高度，是则说明此管线不在该区域内，停止判断，否则进行下一步；

步骤2、取OutLine1一边P0P1，可得线段P0P1在平面OutLine2上的投影P0’P1’；

步骤3、若点P0’或P1’在区域OutLine2内部，则说明管线模型至少一端位于区域模型内部，即管线模型与区域模型相交，停止判断；否则进行下一步；

步骤4、获取P0’P1’所在射线与OutLine2一边A0A1所在射线的交点C，若交点C在线段P0’P1’内部，则线段P0’P1’与OutLine2相交，即管线模型穿过区域模型，即得OutLine1与区域模型相交，停止判断；否则进行下一步；

步骤5、取OutLine2另一边，重复步骤3；

步骤6、若OutLine2所有边参与判断，且未检测到相交，取OutLine1另一边重复步骤1、2、3、4、5；

步骤7、若OutLine1所有边检测完毕，且未检测到相交，则可确定管线模型与区域模型未相交。

所述创建BIM模型包括

步骤1、根据建筑设计的CAD图纸，在BIM平台中创建三维建筑模型，包括墙、门、窗、楼梯、幕墙；

步骤2、依据结构设计的CAD图纸，在建筑模型的基础上创建三维结构模型，包括结构柱、结构板、各种梁；

步骤3、在步骤1所建的建筑模型、步骤2所建的结构模型的基础上，根据各管线的CAD设计图纸，创建消防、给排水、污水、新风、回风、送风管线。

所述获得管线净高度的方法，是将地铁综合管线的形状根据其端口剖面形状分为两大类：矩形管线与柱形管线；管线模型作为实体模型，端口剖面的高HT、宽WH、直径DT以及管线高度Offset均为其基本属性，根据管线垂直对齐的方式，可得其净高高度Height如下：

本发明具有如下有益效果，本发明以BIM模型为基础，可以快速有效地判断管线在特定区域内的净空是否符合设计规范，降低了设计出错率，提高设计效率与设计质量。本发明适应于各种基于BIM技术的三维辅助设计平台。

附图说明

图1是本发明管线中心剖面轮廓示意图；

图2是本发明区域模型底面轮廓示意图；

图3是本发明管线在区域模型内部示意图；

图4是本发明管线模型穿过区域模型示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

基于BIM的地铁综合管线净空检测方法，是在创建BIM模型的基础上获得管线净高度，判断管线模型与区域模型是否相交，如果相交，则获取此管线的净高度，以及此管线所属类的管线在相交区域内所规定的最低净高度或者最高净高度，如果该管线净高度超出最低净高度或者最高净高度，则认为此管线不符合设计规范，标记并记录此管线，然后，继续判断下一根管线是否符合设计规范，标记并记录，检测完所有管线后，提交所有被标记的管线相关信息

1、创建BIM模型包括

步骤1、根据建筑设计的CAD图纸，在BIM平台中创建三维建筑模型，包括墙、门、窗、楼梯、幕墙；

步骤2、依据结构设计的CAD图纸，在建筑模型的基础上创建三维结构模型，包括结构柱、结构板、各种梁；

步骤3、在步骤1所建的建筑模型、步骤2所建的结构模型的基础上，根据各管线的CAD设计图纸，创建消防、给排水、污水、新风、回风、送风管线。

2、获得管线净高度

地铁综合管线的形状根据其端口剖面形状可分为两大类：矩形管线(如：矩形送风管等)与柱形管线(如：消防管道等)。管线模型作为实体模型，端口剖面的高HT与宽WH或者直径DT，以及管线高度(又称“偏移量”)Offset均为其基本属性，且易得这些属性值，根据管线垂直对齐的方式，可得其净高高度Height如下：

3、判断管线模型与区域模型是否相交

管线作为几何模型，易得其两端口中心点的空间坐标SC(X1,Y1,Z1)与EC(X2,Y2,Z2)，结合管线的直径或者宽度，可确定中心剖面轮廓线OutLine1:P0_P1_P2_P3_P0各边方程，如图1所示。

同理，易得区域模型各个面的法向量，以及构成底面轮廓线OutLine2:A0_A1A2_A3_A4_A5_A0的各边方程，如图2所示，具体步骤如下：

步骤1、判断管线的高度是否大于区域高度，是则说明此管线不在该区域内，停止判断，否则进行下一步；

步骤2、取OutLine1一边P0P1，可得线段P0P1在平面OutLine2上的投影P0’P1’；

步骤3、若点P0’或P1’在区域OutLine2内部，则说明管线模型至少一端位于区域模型内部，如图3所示，即管线模型与区域模型相交，停止判断；否则进行下一步；

步骤4、获取P0’P1’所在射线与OutLine2一边A0A1所在射线的交点C，若交点C在线段P0’P1’内部，则线段P0’P1’与OutLine2相交，即管线模型穿过区域模型，如图4所示，即得OutLine1与区域模型相交，停止判断；否则进行下一步；

步骤5、取OutLine2另一边，重复步骤3；

步骤6、若OutLine2所有边参与判断，且未检测到相交，取OutLine1另一边重复步骤1、2、3、4、5；

步骤7、若OutLine1所有边检测完毕，且未检测到相交，则可确定管线模型与区域模型未相交。

4、判断车站内所有管线模型是否符合设计规范

通过以上方法依次遍历地铁车站内的所有管线，判定当前管线模型是否与车站区域模型相交，如果相交，则获取此管线的净高度，以及此管线所属类的管线在相交区域内设计规范所规定的最低净高度或者最高净高度，如果该管线净高超出最低净高或者最高净高，则认为此管线不符合设计规范，则标记此管线并将其记录，继续判断下一条管线是否符合设计规范。当所有管线遍历完以后，以列表形式提交所有被标记的管线相关信息。

BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)是利用开放的行业标准，对设施的物理和功能特性及其相关的项目生命周期信息进行数字化形式的表现，从而为项目决策提供支持，有利于更好地实现项目的价值。BIM将所有的相关方面集成在一个连贯有序的数据组织中，相关的应用软件在被许可的情况下可以获取、修改或增加数据。BIM是以三维模型为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达，其能够连接建筑项目生命期不同阶段的数据、过程和资源，是对工程对象的完整描述，可被建设项目各参与方普遍使用。

在以BIM为基础的三维设计平台中，针对地铁综合管线的设计技术已经比较成熟。

在以BIM为基础的三维可视化基础上，设计人员可以根据地铁车站建筑、结构的三维设计模型，依据检测报告，可以总体规划管线的布局，优化管线的空间拓扑结构，合理地解决上述的难点。

实施例，下面结合实施例说明本方法实施过程:

以重庆市某地铁站举例说明。

步骤1：统计该地铁站的所有区域，如：站台、站厅、设备、0.4KV开关柜室、环控电控室、变电所设备用房，以及其它无特殊要求的设备用房等。

步骤2：根据设计规范要求，统计每一天区域内管线的净空要求。如站台、站厅等有吊顶的区域，管线下方净空高度为吊顶底加250mm；设备区内走道管线下方净空不低于2.50m；0.4KV开关柜室、环控电控室等房间管线净空应不低于2.80m。变电所设备用房及设备运输通道上，管线下方净空不低于3.50m，困难时不低于3.30m；其它无特殊要求的设备用房，管线下方净空不低于3.00m。

步骤3：在具有完整建筑、管线等三维模型的BIM平台中，输入每一个区域名称及对应的管线净空要求。

步骤4：运行该方法对应的功能模块，查看检测结果。

与人工检测结果进行对比发现，本方法能够快速有效地发现BIM平台中净空不符合设计规范要的管线，对提高综合管线设计效率及设计质量有着重要的作用。

Claims (3)

1.基于BIM的地铁综合管线净空检测方法，其特征在于：是在创建BIM模型的基础上获得管线净高度，判断管线模型与区域模型是否相交，如果相交，则获取此管线的净高度，以及此管线所属类的管线在相交区域内所规定的最低净高度或者最高净高度，如果该管线净高度超出最低净高度或者最高净高度，则认为此管线不符合设计规范，标记并记录此管线，然后，继续判断下一根管线是否符合设计规范，标记并记录，检测完所有管线后，提交所有被标记的管线相关信息；

所述判断管线模型与区域模型是否相交的方法，是确定管线两端口中心点的空间坐标SC(X1,Y1,Z1)与EC(X2,Y2,Z2)，结合管线的直径或者宽度，确定中心剖面轮廓线OutLine1:P0_P1_P2_P3_P0各边方程，同理，确定区域模型各个面的法向量，以及构成底面轮廓线OutLine2:A0_A1A2_A3_A4_A5_A0的各边方程，具体判断步骤如下：

步骤1、判断管线的高度是否大于区域高度，是则说明此管线不在该区域内，停止判断，否则进行下一步；

步骤2、取OutLine1一边P0P1，可得线段P0P1在平面OutLine2上的投影P0’P1’；

步骤3、若点P0’或P1’在区域OutLine2内部，则说明管线模型至少一端位于区域模型内部，即管线模型与区域模型相交，停止判断；否则进行下一步；

步骤4、获取P0’P1’所在射线与OutLine2一边A0A1所在射线的交点C，若交点C在线段P0’P1’内部，则线段P0’P1’与OutLine2相交，即管线模型穿过区域模型，即得OutLine1与区域模型相交，停止判断；否则进行下一步；

步骤5、取OutLine2另一边，重复步骤3；

步骤6、若OutLine2所有边参与判断，且未检测到相交，取OutLine1另一边重复步骤1、2、3、4、5；

步骤7、若OutLine1所有边检测完毕，且未检测到相交，则可确定管线模型与区域模型未相交。

2.如权利要求1所述的基于BIM的地铁综合管线净空检测方法，其特征在于：所述创建BIM模型包括

步骤1、根据建筑设计的CAD图纸，在BIM平台中创建三维建筑模型，包括墙、门、窗、楼梯、幕墙；

步骤2、依据结构设计的CAD图纸，在建筑模型的基础上创建三维结构模型，包括结构柱、结构板、各种梁；

步骤3、在步骤1所建的建筑模型、步骤2所建的结构模型的基础上，根据各管线的CAD设计图纸，创建消防、给排水、污水、新风、回风、送风管线。

3.如权利要求1所述的基于BIM的地铁综合管线净空检测方法，其特征在于：所述获得管线净高度的方法，是将地铁综合管线的形状根据其端口剖面形状分为两大类：矩形管线与柱形管线；管线模型作为实体模型，端口剖面的高HT、宽WH、直径DT以及管线高度Offset均为其基本属性，根据管线垂直对齐的方式，可得其净高高度Height如下：