CN106407604A - 基于bim的实验室工程交互式设计方法及系统 - Google Patents

基于bim的实验室工程交互式设计方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统。包括使用BIM搭建实验室建筑、设备等工程数据模型，结合VR技术进行实验室工程的交互设计的具体步骤。并在云服务器搭建基于BIM的实验室工程交互式系统，通过交互式系统，对实验室工程的场景进行三维可视化显示，对实验室的工况进行模拟计算并动态可视化输出。通过该方法和系统，可以提高生物、理化实验室，洁净厂房等工程的规划、建设水平，降低工程建设成本。

Description

基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统
技术领域
本发明涉及生物、理化实验室，洁净厂房的交互式设计领域，具体涉及一种基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统。
背景技术
实验室工程不同于普通建筑工程，应用于科研、检验检测、医疗卫生领域的实验室是一项复杂的系统工程。实验室工程对通风、空气净化、安全消费、通信、供电、供水、排水都有着相比于普通工民建工程更高的要求。实验室设计的策划人员应该熟悉实验室工作流程、实验仪器工作原理、实验安全等专业知识，同时还应具有实验室工程中建筑设计的专业知识，目前，多数设计院面对不同行业的实验室工程，缺乏专业的经验，难以规划设计合理、先进的专业实验室，极大的阻碍实验室建设的发展。而对于实验室工程的建设方，往往对本行业的工作流程、环境要求比较熟悉，但又缺乏工程设计的专业知识。因此，在目前的实验室工程建设中，缺少一个双方高效沟通的平台，使得实验室工程建设的效率低下，在一些工程中也会出现建成后功能要求不能完全达标，造成巨大的损失。
BIM（建筑信息模型）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立起三维的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、 可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特；目前，BIM技术的应用领域常见于大型、高层民用建筑，生物、理化实验室，洁净厂房等专业实验室建设领域应用很少；并且，BIM的应用更多的主要由设计方建模，建设方只能被动的观看建成的模型，并没有在设计阶段实时的交互平台将设计方、建设方连接起来，进行高效、合理的设计。
VR（虚拟现实）技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中。目前，VR技术多应用与游戏、影视等领域，工程建设领域，特别是实验室工程领域的应用很少，利用VR技术可以在设计阶段沉浸观看实验室工程建成后的仿真视景，从而使工程建设所见即所得。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在专业实验室工程中，工程设计方与工程建设方交互式设计的方法与系统，用以使双方高效沟通，简化生物、理化实验室，洁净厂房等复杂的系统工程的设计过程，提高设计实验室工程的建设水平。
本发明技术方案如下 ：
一种基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统，其特征在于，包括步骤 ：
S1. 按照工程规划、设计要求，构建实验室工程建筑信息模型（BIM），并按照建筑、设备、管件、构件将模型分类保存到族库；
S2. 将建筑模型、族导出为FBX格式以剔除模型除形状外其他信息数据，将模型进行优化后保存，并将优化后的模型编号，与原BIM模型一一对应；
S3. 基于优化后的模型，建立三维可视化的虚拟现实工程应用服务，并上传到云服务器；
S4. 通过互联网可访问云服务器的三维可视化的虚拟现实工程应用服务，并可以向服务器发送信息及指令，并对工程设计提出修改建议；
S5. 服务器接收客户端指令后，依据指令可以即时响应并修改，亦可以保存意见到数据库，以供工程设计人员查阅；
S6.工程设计人员查阅修改意见后，对BIM模型进行修改后继续进行S1,直至工程设计完善；
S7.将完善的模型存储到云服务器形成最终的基于BIM的实验室工程交互式系统。
所述的基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统，其特征在于，所述步骤S1中：建筑、设备、管件、构件模型均指定模型比例，坐标系标准，族库建立规则。所述的基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统，其特征在于，所述步骤S2中：模型的优化和导出均指定处理规则并可以反向处理，与剔除的数据进行合并还原为BIM模型，优化的操作由存储于云端的应用服务完成。所述的基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统，其特征在于，所述步骤S3中：三维可视化的虚拟现实工程应用服务包括B/S(Client/Server)、C/S（Browser/Server）两种构架；可通过客户端、WEB、手机APP、VR（虚拟现实）外设来访问。
所述的基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统，其特征在于，所述步骤S4中：应用服务可接收的信号、命令包括：客户端使用鼠标、VR外设手柄对模型构建的移动、缩放、删除、替换，对光强、音频流、视频流的存储处理。
所述的基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统，其特征在于，所述步骤S4与S5中：工程设计方、工程建设方以及其他相关方可以通过所述应用服务实时在线互联，并可以对三维可视化的虚拟现实工程模型进行交互操作，亦可以通过视频流、音频流进行实时交流。
所述的基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统，其特征在于，所述步骤S7中：基于BIM的实验室工程交互式系统，包括三维可视化的虚拟现实实验室工程场景、与三维可视化的虚拟现实工程应用服务，其场景的物质材质、光照强度、环境数据、气息数据按照规划、设计图纸要求建立。
所述的基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统，其特征在于，所述三维可视化的虚拟现实实验室工程场景由云渲染对优化后的BIM模型进行高速渲染，可通过客户端、WEB、手机APP访问，可接收鼠标、VR外设的指令进行实时响应；所述三维可视化的虚拟现实工程应用服务可以响应鼠标、VR外设的指令。
所述的基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统，其特征在于，所述三维可视化的虚拟现实实验室工程场景包括一个动态可视化显示实验室模拟工况（温度、压力、压差、流量、电量、光强）的UI界面；所述工程应用服务包括一个流体力学计算程序，一个电力计算程序对模拟工况进行计算输出。
所述的基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统，其特征在于，所述工程应用服务包括一个建筑、设备、材料统计程序，可以输出实验室工程的工程概预算。
附图说明
图 1 是本发明的基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统流程示意图。
图 2 是本发明的基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统系统模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对发明的具体实施方式做进一步描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
流程图如图 1 中所示的基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统，主要包括以下步骤。
S1. 按照工程规划、设计要求，将平面图链接到revit软件，构建实验室工程建筑信息模型（BIM），并按照建筑、设备、管件、构件将模型分类保存到族库；族库分别按照：建筑、设备、水力管道、通风管道、门、窗、附件进行分类编号，并存储入数据库。
S2.将BIM模型、族导出为FBX格式，使用3DSMax软件，将模型进行减面，设置两套贴图通道后保存，并将优化后的模型编号，与原BIM模型一一对应。
S3基于优化后的模型，使用商业引擎Unreal Engine 4建立三维可视化的虚拟现实工程应用服务，并上传到云服务器。
S4工程建设方通过互联网下载三维可视化的虚拟现实工程应用服务，佩戴VR眼镜（HTC VIVE) 进行访问，使用VR手柄向工程模型发送指令，对模型进行更换地板材质、移动试验台柜摆放位置、开关光源等操作。
S5. 服务器接收客户端指令后，依据指令可以即时响应并修改，设计人员在通过异地同时与建设人员互动访问三维可视化模型，对建设方的操作、指令进行交流和互动。
S6.建设方单方面登录客户端对三维可视化模型进行浏览、修改，修改指令自动存储到云数据库。工程设计人员登录服务器后，查阅修改意见后，对BIM模型进行修改。
S7.经过建设方与设计方的交互沟通后，将完善的模型存储到云服务器形成最终的基于BIM的实验室工程交互式系统。
以上仅为本发明的具体实施例，并非对本发明的保护范围的限定。凡依本案的设计思路所做的若干改进和补充，均落入本案的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统，其特征在于，包括步骤 ：
S1. 按照工程规划、设计要求，构建实验室工程建筑信息模型（BIM），并按照建筑、设备、管件、构件将模型分类保存到族库；
S2. 将建筑模型、族导出为FBX格式以剔除模型除形状外其他信息数据，将模型进行优化后保存，并将优化后的模型编号，与原BIM模型一一对应；
S3. 基于优化后的模型，建立三维可视化的虚拟现实工程应用服务，并上传到云服务器；
S4. 通过互联网可访问云服务器的三维可视化的虚拟现实工程应用服务，并可以向服务器发送信息及指令，并对工程设计提出修改建议 ；
S5. 服务器接收客户端指令后，依据指令可以即时响应并修改，亦可以保存意见到数据库，以供工程设计人员查阅；
S6.工程设计人员查阅修改意见后，对BIM模型进行修改后继续进行S1,直至工程设计完善；
S7.将完善的模型存储到云服务器形成最终的基于BIM的实验室工程交互式系统。
2.如权利要求 1 所述的基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统，其特征在于，所述步骤S1中：建筑、设备、管件、构件模型均指定模型比例，坐标系标准，族库建立规则。
3.如权利要求 1 所述的基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统，其特征在于，所述步骤S2中：模型的优化和导出均指定处理规则并可以反向处理，与剔除的数据进行合并还原为BIM模型，优化的操作由存储于云端的应用服务完成。
4.根据权利要求 1 所述的基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统，其特征在于，所述步骤S3中：三维可视化的虚拟现实工程应用服务包括B/S(Client/Server)、C/S（Browser/Server）两种构架；可通过客户端、WEB、手机APP、VR（虚拟现实）外设来访问。
5.根据权利要求 1 所述的基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统，其特征在于，所述步骤S4中：应用服务可接收的信号、命令包括：客户端使用鼠标、VR外设手柄对模型构建的移动、缩放、删除、替换，对光强、音频流、视频流的存储处理。
6.如权利要求 1 所述的基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统，其特征在于，所述步骤S4与S5中：工程设计方、工程建设方以及其他相关方可以通过所述应用服务实时在线互联，并可以对三维可视化的虚拟现实工程模型进行交互操作，亦可以通过视频流、音频流进行实时交流。
7.如权利要求 1 所述的基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统，其特征在于，所述步骤S7中：基于BIM的实验室工程交互式系统，包括三维可视化的虚拟现实实验室工程场景、与三维可视化的虚拟现实工程应用服务，其场景的物质材质、光照强度、环境数据、气息数据按照规划、设计图纸要求建立。
8.如权利要求 7所述的基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统，其特征在于，所述三维可视化的虚拟现实实验室工程场景由云渲染对优化后的BIM模型进行高速渲染，可通过客户端、WEB、手机APP访问，可接收鼠标、VR外设的指令进行实时响应；所述三维可视化的虚拟现实工程应用服务可以响应鼠标、VR外设的指令。
9.如权利要求 7所述的基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统，其特征在于，所述三维可视化的虚拟现实实验室工程场景包括一个动态可视化显示实验室模拟工况（温度、压力、压差、流量、电量、光强）的UI界面；所述工程应用服务包括一个流体力学计算程序，一个电力计算程序对模拟工况进行计算输出。
10.如权利要求 7所述的基于BIM的实验室工程交互式设计方法及系统，其特征在于，所述工程应用服务包括一个建筑、设备、材料统计程序，可以输出实验室工程的工程概预算。
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