CN107563628B - Bim构件与施工任务关联关系的建立方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种BIM构件与施工任务关联关系的建立方法及系统，本发明通过设置各级施工任务与BIM中三类常见构件组织结构的关联关系，然后自动生成施工任务与构件关系的关联方法，减少大量人工工作量；当BIM模型中构件发生变化时，支持自动更新构件与任务关联关系，提高四维BIM模型更新及时性和准确性，促进BIM在施工中应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种BIM构件与施工任务关联关系的建立方法及系统。
背景技术
建筑信息模型(Building Information Model,BIM)是对建筑全生命周期信息的三维数字化表达，被誉为建筑领域的第二次技术革命。BIM中包含了建筑工程所有建筑构件的三维几何模型和功能特性等工程信息。构件既是建筑实体的基本组成单元，亦是BIM中最基本元素。随着BIM在施工阶段应用越来越广泛，将BIM中各个构件与施工计划中相应任务建立关联，形成四维BIM模型，支持根据施工计划时间对施工过程进行三维动画模拟，成为BIM在施工中应用最基本工作。
目前常规的关联方法主要是针对每个施工任务建立一个构件分组，然后将分组关联到相应施工任务。由于建筑项目庞大复杂，施工周期长，BIM中构件数量数以万计，施工计划中任务也是成千上万；因此建立施工任务与BIM构件关联的工作越来越庞大，费时费力，阻碍BIM技术应用推广。另外，施工过程中，由于设计变更常常导致BIM中少数构件增加、修改、删除，这都会带来大量构件与施工任务关联关系更新工作，严重影响BIM在施工中的应用价值充分发挥。
发明内容
本发明的目的在于提供一种BIM构件与施工任务关联关系的建立方法及系统，能够当BIM模型中构件发生变化时，支持自动更新构件与任务关联关系。
为解决上述问题，本发明提供一种BIM构件与施工任务关联关系的建立方法，包括：
步骤1：从建筑信息模型中自动提取由空间结构元素组成的空间结构、由构件分类结构元素组成的构件分类结构、由构件分组元素组成的构件分组结构三类构件组织结构；
步骤2：从建筑信息模型中自动提取空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系；
步骤3：为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的空间结构元素、构件分类结构元素和构件分组结构元素；
步骤4：根据施工任务及其父节点与空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素的关联关系，以及空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系，计算与所述施工任务关联的构件；
步骤5：当进度计划的更新时，依次调用步骤3、4，完成进度计划更新后施工任务与构件的重新关联；当建筑信息模型更新时，依次调用步骤2、4，完成建筑信息模型更新后施工任务与构件的重新关联。
进一步的，在上述方法中，所述步骤1包括：
步骤1.1：从建筑信息模型中提取空间结构，所述空间结构包括单位工程、楼层划分、区域划分三层的树状空间结构元素，是根据构件空间属性对构件的组织结构；
步骤1.2：从建筑信息模型中提取构件分类结构，所述构件分类结构包括专业、系统和构件类型三层的树状构件分类结构元素，是根据构件功能属性对构件的组织结构；
步骤1.3：从建筑信息模型中提取构件分组结构，所述构件分组结构包括分组、子分组组成的多层树状分组结构，是根据项目特殊属性对构件的组织结构。
进一步的，在上述方法中，所述步骤2包括：
步骤2.1：从建筑信息模型中提取空间结构各个元素与构件的关联关系，所述空间结构元素与构件的关联关系是一种1：n的关系，n为自然数，即一个构件只与一个空间结构元素关联，一个空间结构元素关联多个构件；
步骤2.2：从建筑信息模型中提取构件分类结构，所述构件分类结构元素与构件的关联关系是一种1：n的关系，n为自然数，即一个构件只与一个构件分类结构元素关联，一个构件分类结构元素关联多个构件；
步骤2.3：从建筑信息模型中提取构件分组结构，所述构件分组结构元素与构件的关联关系是一种1：n的关系，n为自然数，即一个构件只与一个构件分类结构元素关联，一个构件分类结构元素关联多个构件。
进一步的，在上述方法中，所述步骤3包括：
步骤3.1：为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的空间结构元素，所述的施工任务与空间结构元素的关联关系是一种m：n的关系，m为自然数， n为自然数即一个空间结构元素可与多个施工任务关联，一个施工任务关联多个空间结构元素；
步骤3.2：为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的构件分类结构元素，所述的施工任务与构件分类结构元素的关联关系是一种m：n的关系，m 为自然数，n为自然数，即一个构件分类结构元素可与多个施工任务关联，一个施工任务关联多个构件分类结构元素；
步骤3.3：为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的构件分组结构元素，所述的施工任务与构件分组结构元素的关联关系是一种m：n的关系，m 为自然数，n为自然数，即一个构件分组结构元素可与多个施工任务关联，一个施工任务关联多个构件分组结构元素。
进一步的，在上述方法中，所述步骤4包括：
步骤4.1：根据施工计划中各个施工任务Ti关联的空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素，以及关联的空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素与构件的关联关系，计算每个施工任务关联的构件集合Ci；
步骤4.2：针对施工计划中各个施工任务Ti，通过Ti关联的构件集合Ci与 Ti所有父节点Tip关联的构件集合Cip的交集，获得Ti实际关联的构件集合。
进一步的，在上述方法中，所述步骤5包括：
步骤5.1：当设计变更导致BIM中构件发生增加、删除、修改时，重新执行所述的步骤2，从建筑信息模型中自动提取空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系，更新空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系；
步骤5.2：重新执行所述的步骤4，根据施工任务及其父节点与空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素的关联关系，以及空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系，自动更新各个施工任务关联的构件。
根据本发明的另一面，提供一种BIM构件与施工任务关联关系的建立系统，包括：
模型结构树提取模块，用于从建筑信息模型中自动提取由空间结构元素组成的空间结构、由构件分类结构元素组成的构件分类结构、由构件分组元素组成的构件分组结构三类构件组织结构；
构件和模型结构关联模块，用于从建筑信息模型中自动提取空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系；
进度计划输入模块，用于为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的空间结构元素、构件分类结构元素和构件分组结构元素；
任务与模型结构关联模块，用于获取施工任务及其父节点与空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素的关联关系；
构件与任务关联模块，用于根据施工任务及其父节点与空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素的关联关系，以及空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系，计算与所述施工任务关联的构件；
进度计划更新模块，用于当进度计划的更新时，依次调用进度计划输入模块、任务与模型结构关联模块、构件与任务关联模块，完成进度计划更新后施工任务与构件的重新关联；
建筑信息模型更新模块，用于当建筑信息模型更新时，依次调用构件和模型结构关联模块、构件与任务关联模块，完成建筑信息模型更新后施工任务与构件的重新关联。
进一步的，在上述系统中，模型结构树提取模块包括：
空间结构树构建模块，用于建筑信息模型中提取空间结构，所述空间结构包括单位工程、楼层划分、区域划分三层的树状空间结构元素，是根据构件空间属性对构件的组织结构；
逻辑结构树构建模块，用于从建筑信息模型中提取构件分类结构，所述构件分类结构包括专业、系统和构件类型三层的树状构件分类结构元素，是根据构件功能属性对构件的组织结构；
分组结构树构建模块，用于从建筑信息模型中提取构件分组结构，所述构件分组结构包括分组、子分组组成的多层树状分组结构，是根据项目特殊属性对构件的组织结构。
进一步的，在上述系统中，构件和模型结构关联模块包括：
构件空间结构树关联模块，用于从建筑信息模型中提取空间结构各个元素与构件的关联关系，所述空间结构元素与构件的关联关系是一种1：n的关系， n为自然数，即一个构件只与一个空间结构元素关联，一个空间结构元素关联多个构件；
构件逻辑结构树关联模块，用于从建筑信息模型中提取构件分类结构，所述构件分类结构元素与构件的关联关系是一种1：n的关系，n为自然数，即一个构件只与一个构件分类结构元素关联，一个构件分类结构元素关联多个构件；
构件分组结构树关联模块，用于从建筑信息模型中提取构件分组结构，所述构件分组结构元素与构件的关联关系是一种1：n的关系，n为自然数，即一个构件只与一个构件分类结构元素关联，一个构件分类结构元素关联多个构件。
进一步的，在上述系统中，进度计划输入模块，用于为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的空间结构元素，所述的施工任务与空间结构元素的关联关系是一种m：n的关系，m为自然数，n为自然数，即一个空间结构元素可与多个施工任务关联，一个施工任务关联多个空间结构元素；
为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的构件分类结构元素，所述的施工任务与构件分类结构元素的关联关系是一种m：n的关系，m为自然数， n为自然数，即一个构件分类结构元素可与多个施工任务关联，一个施工任务关联多个构件分类结构元素；
为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的构件分组结构元素，所述的施工任务与构件分组结构元素的关联关系是一种m：n的关系，m为自然数，n为自然数，即一个构件分组结构元素可与多个施工任务关联，一个施工任务关联多个构件分组结构元素。
进一步的，在上述系统中，构件与任务关联模块，用于根据施工计划中各个施工任务Ti关联的空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素，以及关联的空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素与构件的关联关系，计算每个施工任务关联的构件集合Ci，针对施工计划中各个施工任务 Ti，通过Ti关联的构件集合Ci与Ti所有父节点Tip关联的构件集合Cip的交集，获得Ti实际关联的构件集合。
进一步的，在上述系统中，建筑信息模型更新模块，用于当设计变更导致 BIM中构件发生增加、删除、修改时，重新执行所述构件和模型结构关联模块，从建筑信息模型中自动提取空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系，更新空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系；重新执行所述构件与任务关联模块，根据施工任务及其父节点与空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素的关联关系，以及空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系，自动更新各个施工任务关联的构件。
与现有技术相比，本发明通过设置各级施工任务与BIM中三类常见构件组织结构的关联关系，然后自动生成施工任务与构件关系的关联方法，减少大量人工工作量；当BIM模型中构件发生变化时，支持自动更新构件与任务关联关系，提高四维BIM模型更新及时性和准确性，促进BIM在施工中应用。
附图说明
图1是本发明一实施例的BIM构件与施工任务关联关系的建立方法的流程图；
图2是本发明一实施例的示例图；
图3是本发明一实施例的BIM构件与施工任务关联关系的建立系统数据库图；
图4是本发明一实施例的BIM构件与施工任务关联关系的建立系统的模块图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1和2所示，本发明提供一种BIM构件与施工任务关联关系的建立方法，包括：
步骤1：从建筑信息模型中自动提取由空间结构元素组成的空间结构、由构件分类结构元素组成的构件分类结构、由构件分组元素组成的构件分组结构三类构件组织结构；
步骤2：从建筑信息模型中自动提取空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系；
步骤3：为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的空间结构元素、构件分类结构元素和构件分组结构元素；
步骤4：根据施工任务及其父节点与空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素的关联关系，以及空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系，计算与所述施工任务关联的构件；
步骤5：当进度计划的更新时，依次调用步骤3、4，完成进度计划更新后施工任务与构件的重新关联；当建筑信息模型更新时，依次调用步骤2、4，完成建筑信息模型更新后施工任务与构件的重新关联。具体的，当设计变更导致 BIM中构件发生增加、删除、修改时，首先重新执行步骤2，更新各构件组织结构与构件的关联关系；然后重新执行步骤4，自动更新各个施工任务关联的构件。
本发明通过设置各级施工任务与BIM中三类常见构件组织结构的关联关系，然后自动生成施工任务与构件关系的关联方法，减少大量人工工作量；当 BIM模型中构件发生变化时，支持自动更新构件与任务关联关系，提高四维 BIM模型更新及时性和准确性，促进BIM在施工中应用。
本发明的BIM构件与施工任务关联关系的建立方法一实施例中，所述步骤1 包括：
步骤1.1：从建筑信息模型中提取空间结构，所述空间结构包括单位工程、楼层划分、区域划分三层的树状空间结构元素，是根据构件空间属性对构件的组织结构；譬如，在图2示例中，空间结构包括单位工程“航站楼”,及其子元素楼层划分“地下B3层”和“地下B2层”，及“地下B3层”的子元素区域划分“A区”、“B区”和“地下B2层”的子元素区域划分“A区”、“B区”；
步骤1.2：从建筑信息模型中提取构件分类结构，所述构件分类结构包括专业、系统和构件类型三层的树状构件分类结构元素，是根据构件功能属性对构件的组织结构；譬如，在图2示例中，构件分类结构包括“给排水专业”，及其子元素“室内排水系统”和“室内给水系统”，及“室内排水系统”的子元素“水管”、“潜污水泵”和及“室内给水系统”的子元素“水管”、“水泵”；
步骤1.3：从建筑信息模型中提取构件分组结构，所述构件分组结构包括分组、子分组组成的多层树状分组结构，是根据项目特殊属性对构件的组织结构，譬如建筑机电系统回路等。譬如，在图2示例中，构件分组结构包括“给排水系统分组”，及其子分组“室内排水系统分组”，及其子分组“重力排水系统分组”和“压力排水系统分组”。
本发明的BIM构件与施工任务关联关系的建立方法一实施例中，所述步骤2 包括：
步骤2.1：从建筑信息模型中提取空间结构各个元素与构件的关联关系，所述空间结构元素与构件的关联关系是一种1：n的关系，n为自然数，即一个构件只与一个空间结构元素关联，一个空间结构元素关联多个构件；譬如，在图2 示例中，地下B3层的区域划分“A区”关联的构件组为Sb3a，地下B2层的区域划分“A区”关联的构件组为Sb2a；
步骤2.2：从建筑信息模型中提取构件分类结构，所述构件分类结构元素与构件的关联关系是一种1：n的关系，n为自然数，即一个构件只与一个构件分类结构元素关联，一个构件分类结构元素关联多个构件；譬如，在图2示例中，室内排水系统的构件类型“水管”关联的构件组为Spt1；
步骤2.3：从建筑信息模型中提取构件分组结构，所述构件分组结构元素与构件的关联关系是一种1：n的关系，n为自然数，即一个构件只与一个构件分类结构元素关联，一个构件分类结构元素关联多个构件。譬如，在图2示例中，重力排水系统分组关联的构件组为Sids。
本发明的BIM构件与施工任务关联关系的建立方法一实施例中，所述步骤3 中，所述的施工计划是一个将工程建造任务即施工任务进行从粗到细分解的树状结构，每个树节点代表一个施工任务，每个施工任务具有计划开始时间、计划结束时间等属性。
本发明的BIM构件与施工任务关联关系的建立方法一实施例中，所述步骤3 包括：
步骤3.1：为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的空间结构元素，所述的施工任务与空间结构元素的关联关系是一种m：n的关系，m为自然数， n为自然数，即一个空间结构元素可与多个施工任务关联，一个施工任务关联多个空间结构元素；譬如，在图2示例中，施工计划中施工任务“A区(T1.1.1)”关联空间结构元素“A区(K1.1.1)”；
步骤3.2：为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的构件分类结构元素，所述的施工任务与构件分类结构元素的关联关系是一种m：n的关系，m 为自然数，n为自然数，即一个构件分类结构元素可与多个施工任务关联，一个施工任务关联多个构件分类结构元素；譬如，在图2示例中，施工计划中施工任务“室内排水系统安装(T1)”关联构件分类结构元素“室内排水系统(C1.1)”；施工任务“重力排水管道(T1.1.1.1)”关联构件分类结构元素“水管(C1.1.1)”。
步骤3.3：为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的构件分组结构元素，所述的施工任务与构件分组结构元素的关联关系是一种m：n的关系，m 为自然数，n为自然数，即一个构件分组结构元素可与多个施工任务关联，一个施工任务关联多个构件分组结构元素。譬如，在图2示例中，施工计划中施工任务“重力排水管道(T1.1.1.1)”关联构件分组结构元素“重力排水系统分组 (S1.1.1.1)”。
本发明的BIM构件与施工任务关联关系的建立方法一实施例中，所述步骤4 包括：
步骤4.1：根据施工计划中各个施工任务Ti关联的空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素，以及关联的空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素与构件的关联关系，计算每个施工任务关联的构件集合Ci。首先计算施工任务关联的所有空间结构元素关联的构件集合的并集，得到Cis；计算施工任务关联的所有构件分类结构元素关联的构件集合的并集，得到Cic, 计算施工任务关联的所有构件分组结构元素关联的构件集合的并集，得到Cig；则Ci＝Cis∩Cic∩Cig。譬如，在图2示例中，施工任务“A区(T1.1.1)”关联的构件组即为空间结构元素“A区(K1.1.1)”关联的构件组Sb3a；重力排水管道 (T1.1.1.1)关联的构件组即为构件分组元素“重力排水系统分组(S1.1.1.1)”关联的构件组Sids和构件分类结构元素“水管(C1.1.1)”关联的构件组Spt1的交集，即Spt1∩Sids；
步骤4.2：针对施工计划中各个施工任务Ti，通过Ti关联的构件集合Ci与 Ti所有父节点Tip关联的构件集合Cip的交集，获得Ti实际关联的构件集合。譬如，在图2示例中，重力排水管道(T1.1.1.1)关联的最终构件组即为C1f＝Spt1∩Sids∩Sb3a。
本发明的BIM构件与施工任务关联关系的建立方法一实施例中，所述步骤5 包括：
步骤5.1：当设计变更导致BIM中构件发生增加、删除、修改时，重新执行所述的步骤2，从建筑信息模型中自动提取空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系，更新空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系；在图2示例中，假如地下三层A区新增了重力排水管道构件集合c，则重新执行所述的步骤2后，将自动更新“水管(C1.1.1)”关联的构件组S’pt1＝Spt1+c,空间结构元素“A区(K1.1.1)”关联的构件组S’b3a＝Sb3a+c，重力排水系统分组(S1.1.1.1)关联的构件组S’ids＝Sids+c；
步骤5.2：重新执行所述的步骤4，根据施工任务及其父节点与空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素的关联关系，以及空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系，自动更新各个施工任务关联的构件。在图2示例中，重力排水管道(T1.1.1.1)关联的新构件组可通过C’ 1f＝S’pt1∩S’b3a∩S’ids计算，从而自动将新增的重力排水管道构件集合c准确关联到施工任务重力排水管道(T1.1.1.1)，减少大量构件与施工任务关联工作，促进BIM技术在施工管理的应用。
根据本发明的另一面，还提供一种BIM构件与施工任务关联关系的建立系统，该系统的内部数据以关系型数据库数据表的形式储存。如图3所示，包括以下的数据表(与本系统功能无关的表与字段已被略去)：
表1：单位工程表，储存单位工程的名称。
表2：楼层表，储存楼层的名称、所属单位工程。
表3：分区表，储存分区的名称、编码、所属楼层。
表4：专业表，储存专业名称。
表5：系统表，储存系统名称、所属专业。
表6：构件类型表，储存构件类型名称、编码、所属系统。
表7：分组类型表，储存分组类型名称。
表8：分组表，储存分组名称、编码、所属分组类型。
表9：任务表，储存任务名称。
表10：构件表，储存构件关联的任务列表。
以及用于建立两表间多对多关联的数据关联表，包括：任务与分区关联表、任务与构件类型关联表、任务与分组关联表、任务与构件关联表。
如图4所示，BIM构件与施工任务关联关系的建立系统包含有以下功能模块：
模块1：模型结构树提取模块，用于从建筑信息模型中自动提取由空间结构元素组成的空间结构、由构件分类结构元素组成的构件分类结构、由构件分组元素组成的构件分组结构三类构件组织结构，具体的，本模块从外部数据源中提取信息，构建模型结构树，并储存至数据库。
模块2：构件和模型结构关联模块，用于从建筑信息模型中自动提取空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系，具体的，本模块是建立建筑信息模型中的构件与模型结构树间的关联关系。
模块3：进度计划输入模块，用于为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的空间结构元素、构件分类结构元素和构件分组结构元素，具体的，本模块提供进度计划输入的接口。进度计划是任务的集合，每个任务必须任务名称、任务全局唯一标识符、任务计划开始时间、任务计划完成时间、任务的父级任务全局唯一标识符等信息。特殊地，对于本系统中的进度计划，任务必须包含关联的空间结构编码列表、关联的逻辑结构编码列表、关联的分组结构编码列表。该模块解析导入的进度计划，组织为WBS树，储存于任务表。
模块4：任务与模型结构关联模块，用于获取施工任务及其父节点与空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素的关联关系，具体的，本模块根据任务关联空间结构编码列表在分区表中查询对应的分区，在任务与分区关联表中建立任务与分区的关联；根据任务关联构件类型编码列表在构件类型表中查询对应的构件类型，在任务与构件类型关联表中储存任务与构件类型的关联；根据任务关联分组编码列表在分组表中查询对应的分组，在任务与分组关联表中建立任务与分组的关联。
模块5：构件与任务关联模块，用于根据施工任务及其父节点与空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素的关联关系，以及空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系，计算与所述施工任务关联的构件，具体的，本模块用于对于每个任务表中的每个任务，根据构件与模型结构关联信息和任务与模型结构关联信息，计算出任务与构件的关联，并储存在任务与构件关联数据表。
模块6：进度计划更新模块，用于当进度计划的更新时，依次调用模块3进度计划输入模块，模块4任务与模型结构关联模块、模块5构件与任务关联模块，完成进度计划更新后施工任务与构件的重新关联。
模块7：建筑信息模型更新模块，用于当建筑信息模型更新时，依次调用模块2构件和模型结构关联模块、模块5构件与任务关联模块，完成建筑信息模型更新后施工任务与构件的重新关联。
本发明的BIM构件与施工任务关联关系的建立系统一实施例中，模块1模型结构树提取模块包括以下子模块：
模块1.1：空间结构树构建模块，用于建筑信息模型中提取空间结构，所述空间结构包括单位工程、楼层划分、区域划分三层的树状空间结构元素，是根据构件空间属性对构件的组织结构。具体的，本模块用于解析建筑信息模型数据，并完成下列数据提取与处理，建立空间结构树：1.提取单位工程信息，包括单位工程的名称，插入至单位工程表；2.提取楼层信息，包括楼层名称和所属单位工程信息，插入楼层表；3.提取分区信息，包括分区名称和所属楼层，根据预设规则对分区自动编码，插入至分区表。
模块1.2：逻辑结构树构建模块，用于从建筑信息模型中提取构件分类结构，所述构件分类结构包括专业、系统和构件类型三层的树状构件分类结构元素，是根据构件功能属性对构件的组织结构。具体的，本模块用于从建筑信息模型中提取下列信息并处理建立逻辑结构树：1.提取专业列表，包括专业名称，插入至专业表；2.提取系统表，包括系统名称、所属专业，插入至系统表；3.提取构件类型信息，包括类型名称、类型编码、所属系统，插入至构件类型表。
模块1.3：分组结构树构建模块，用于从建筑信息模型中提取构件分组结构，所述构件分组结构包括分组、子分组组成的多层树状分组结构，是根据项目特殊属性对构件的组织结构，譬如建筑机电系统回路等。具体的，本模块用于输入项目分组清单，分组清单中的每个项目包含分组类型、分组名称、分组编码信息。将所有不重复的分组类型插入至分组类型表，将所有分组及其编码插入到分组表。
本发明的BIM构件与施工任务关联关系的建立系统一实施例中模块2构件和模型结构关联模块包括以下子模块，对于建筑信息模型中的每个构件，分别传入每个子模块处理：
模块2.1：构件空间结构树关联模块，用于从建筑信息模型中提取空间结构各个元素与构件的关联关系，所述空间结构元素与构件的关联关系是一种1：n 的关系，n为自然数，即一个构件只与一个空间结构元素关联，一个空间结构元素关联多个构件。具体的，本模块用于根据构件的位置坐标判断构件所属区域并获取其分区编码。在分区表中查询该编码对应的分区，建立构件与分区的关联。
模块2.2：构件逻辑结构树关联模块，用于从建筑信息模型中提取构件分类结构，所述构件分类结构元素与构件的关联关系是一种1：n的关系，n为自然数，即一个构件只与一个构件分类结构元素关联，一个构件分类结构元素关联多个构件。具体的，本模块用于提取构件的类别、类型名、构件名称信息，结合分类体系数据库与分类规则数据库，判断构件所属构建类型。在构件类型表中查询编码对应的构件类型，建立构件与构件类型的关联。
模块2.3：构件分组结构树关联模块，用于从建筑信息模型中提取构件分组结构，所述构件分组结构元素与构件的关联关系是一种1：n的关系，n为自然数，即一个构件只与一个构件分类结构元素关联，一个构件分类结构元素关联多个构件。具体的，本模块用于从构件的用户自定义参数列表中查找分组编码字段，在分组表中查询编码对应的分组，建立构件与分组的关联。
本发明的BIM构件与施工任务关联关系的建立系统一实施例中，模块3：进度计划输入模块，用于为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的空间结构元素，所述的施工任务与空间结构元素的关联关系是一种1：n的关系，n 为自然数，即一个空间结构元素只与一个施工任务关联，一个施工任务关联多个空间结构元素；
为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的构件分类结构元素，所述的施工任务与构件分类结构元素的关联关系是一种1：n的关系，n为自然数，即一个构件分类结构元素只与一个施工任务关联，一个施工任务关联多个构件分类结构元素；
为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的构件分组结构元素，所述的施工任务与构件分组结构元素的关联关系是一种1：n的关系，n为自然数，即一个构件分组结构元素只与一个施工任务关联，一个施工任务关联多个构件分组结构元素。
本发明的BIM构件与施工任务关联关系的建立系统一实施例中，模块5构件与任务关联模块，用于根据施工计划中各个施工任务Ti关联的空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素，以及关联的空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素与构件的关联关系，计算每个施工任务关联的构件集合Ci，针对施工计划中各个施工任务Ti，通过Ti关联的构件集合Ci与Ti 所有父节点Tip关联的构件集合Cip的交集，获得Ti实际关联的构件集合。具体的，模块5包括以下子模块，对于任务表中的每个任务，分别传入模块5.1、模块5.2、模块5.3进行处理，处理结果传递到模块5.4进行汇总处理，并建立关联关系。
模块5.1：通过任务与分区关联表查询任务相关的所有分区，在构件表中查询这些分区对应的所有构件，输出构件集合。
模块5.2：通过任务与构件类型关联表查询任务相关的所有构件类型，在构件表中查询这些构件类型对应的所有构件，输出构件集合。
模块5.3：通过任务与分组关联表查询任务相关的所有分组，在构件表中查询这些分组对应的所有构件，输出构件集合。
模块5.4：计算模块5.1、模块5.2、模块5.3输出的构件列表的交集，建立任务与集合内构件的关联，并储存在构件与任务关联表中。
本发明的BIM构件与施工任务关联关系的建立系统一实施例中，建筑信息模型更新模块，用于当设计变更导致BIM中构件发生增加、删除、修改时，重新执行所述构件和模型结构关联模块，从建筑信息模型中自动提取空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系，更新空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系；重新执行所述构件与任务关联模块，根据施工任务及其父节点与空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素的关联关系，以及空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系，自动更新各个施工任务关联的构件。
综上所述，本发明通过设置各级施工任务与BIM中三类常见构件组织结构的关联关系，然后自动生成施工任务与构件关系的关联方法，减少大量人工工作量；当BIM模型中构件发生变化时，支持自动更新构件与任务关联关系，提高四维BIM模型更新及时性和准确性，促进BIM在施工中应用。本发明可实现自动更新施工任务与构件关联关系，从而保证四维BIM模型准确性和及时性，可减少构件与任务关联工作量50％以上，促进BIM在施工进度管理、动态计算完成工程量等方面的应用，提高施工过程精细化和信息化管理水平。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种BIM构件与施工任务关联关系的建立方法，其特征在于，包括：
步骤1：从建筑信息模型中自动提取由空间结构元素组成的空间结构、由构件分类结构元素组成的构件分类结构、由构件分组元素组成的构件分组结构三类构件组织结构；
步骤2：从建筑信息模型中自动提取空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系；
步骤3：为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的空间结构元素、构件分类结构元素和构件分组结构元素；
步骤4：根据施工任务及其父节点与空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素的关联关系，以及空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系，计算与所述施工任务关联的构件；
步骤5：当进度计划的更新时，依次调用步骤3、4，完成进度计划更新后施工任务与构件的重新关联；当建筑信息模型更新时，依次调用步骤2、4，完成建筑信息模型更新后施工任务与构件的重新关联；
所述步骤1包括：
步骤1.1：从建筑信息模型中提取空间结构，所述空间结构包括单位工程、楼层划分、区域划分三层的树状空间结构元素，是根据构件空间属性对构件的组织结构；
步骤1.2：从建筑信息模型中提取构件分类结构，所述构件分类结构包括专业、系统和构件类型三层的树状构件分类结构元素，是根据构件功能属性对构件的组织结构；
步骤1.3：从建筑信息模型中提取构件分组结构，所述构件分组结构包括分组、子分组组成的多层树状分组结构，是根据项目特殊属性对构件的组织结构。
2.如权利要求1所述的BIM构件与施工任务关联关系的建立方法，其特征在于，所述步骤2包括：
步骤2.1：从建筑信息模型中提取空间结构各个元素与构件的关联关系，所述空间结构元素与构件的关联关系是一种1：n的关系，n为自然数，即一个构件只与一个空间结构元素关联，一个空间结构元素关联多个构件；
步骤2.2：从建筑信息模型中提取构件分类结构，所述构件分类结构元素与构件的关联关系是一种1：n的关系，n为自然数，即一个构件只与一个构件分类结构元素关联，一个构件分类结构元素关联多个构件；
步骤2.3：从建筑信息模型中提取构件分组结构，所述构件分组结构元素与构件的关联关系是一种1：n的关系，n为自然数，即一个构件只与一个构件分类结构元素关联，一个构件分类结构元素关联多个构件。
3.如权利要求1所述的BIM构件与施工任务关联关系的建立方法，其特征在于，所述步骤3包括：
步骤3.1：为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的空间结构元素，所述的施工任务与空间结构元素的关联关系是一种m：n的关系，m为自然数，n为自然数，即一个空间结构元素与多个施工任务关联，一个施工任务关联多个空间结构元素；
步骤3.2：为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的构件分类结构元素，所述的施工任务与构件分类结构元素的关联关系是一种m：n的关系，m为自然数，n为自然数，即一个构件分类结构元素与多个施工任务关联，一个施工任务关联多个构件分类结构元素；
步骤3.3：为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的构件分组结构元素，所述的施工任务与构件分组结构元素的关联关系是一种m：n的关系，m为自然数，n为自然数，即一个构件分组结构元素与多个施工任务关联，一个施工任务关联多个构件分组结构元素。
4.如权利要求1所述的BIM构件与施工任务关联关系的建立方法，其特征在于，所述步骤4包括：
步骤4.1：根据施工计划中各个施工任务Ti关联的空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素，以及关联的空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素与构件的关联关系，计算每个施工任务关联的构件集合Ci；
步骤4.2：针对施工计划中各个施工任务Ti，通过Ti关联的构件集合Ci与Ti所有父节点Tip关联的构件集合Cip的交集，获得Ti实际关联的构件集合。
5.如权利要求1所述的BIM构件与施工任务关联关系的建立方法，其特征在于，所述步骤5包括：
步骤5.1：当设计变更导致BIM中构件发生增加、删除、修改时，重新执行所述的步骤2，从建筑信息模型中自动提取空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系，更新空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系；
步骤5.2：重新执行所述的步骤4，根据施工任务及其父节点与空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素的关联关系，以及空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系，自动更新各个施工任务关联的构件。
6.一种BIM构件与施工任务关联关系的建立系统，其特征在于，所述系统包括：
模型结构树提取模块，用于从建筑信息模型中自动提取由空间结构元素组成的空间结构、由构件分类结构元素组成的构件分类结构、由构件分组元素组成的构件分组结构三类构件组织结构；
构件和模型结构关联模块，用于从建筑信息模型中自动提取空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系；
进度计划输入模块，用于为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的空间结构元素、构件分类结构元素和构件分组结构元素；
任务与模型结构关联模块，用于获取施工任务及其父节点与空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素的关联关系；
构件与任务关联模块，用于根据施工任务及其父节点与空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素的关联关系，以及空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系，计算与所述施工任务关联的构件；
进度计划更新模块，用于当进度计划的更新时，依次调用进度计划输入模块、任务与模型结构关联模块、构件与任务关联模块，完成进度计划更新后施工任务与构件的重新关联；
建筑信息模型更新模块，用于当建筑信息模型更新时，依次调用构件和模型结构关联模块、构件与任务关联模块，完成建筑信息模型更新后施工任务与构件的重新关联；
所述模型结构树提取模块包括：
空间结构树构建模块，用于建筑信息模型中提取空间结构，所述空间结构包括单位工程、楼层划分、区域划分三层的树状空间结构元素，是根据构件空间属性对构件的组织结构；
逻辑结构树构建模块，用于从建筑信息模型中提取构件分类结构，所述构件分类结构包括专业、系统和构件类型三层的树状构件分类结构元素，是根据构件功能属性对构件的组织结构；
分组结构树构建模块，用于从建筑信息模型中提取构件分组结构，所述构件分组结构包括分组、子分组组成的多层树状分组结构，是根据项目特殊属性对构件的组织结构。
7.如权利要求6所述的BIM构件与施工任务关联关系的建立系统，其特征在于，构件和模型结构关联模块包括：
构件空间结构树关联模块，用于从建筑信息模型中提取空间结构各个元素与构件的关联关系，所述空间结构元素与构件的关联关系是一种1：n的关系，n为自然数，即一个构件只与一个空间结构元素关联，一个空间结构元素关联多个构件；
构件逻辑结构树关联模块，用于从建筑信息模型中提取构件分类结构，所述构件分类结构元素与构件的关联关系是一种1：n的关系，n为自然数，即一个构件只与一个构件分类结构元素关联，一个构件分类结构元素关联多个构件；
构件分组结构树关联模块，用于从建筑信息模型中提取构件分组结构，所述构件分组结构元素与构件的关联关系是一种1：n的关系，n为自然数，即一个构件只与一个构件分类结构元素关联，一个构件分类结构元素关联多个构件。
8.如权利要求6所述的BIM构件与施工任务关联关系的建立系统，其特征在于，进度计划输入模块，用于为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的空间结构元素，所述的施工任务与空间结构元素的关联关系是一种m：n的关系，m为自然数，n为自然数，即一个空间结构元素与多个施工任务关联，一个施工任务关联多个空间结构元素；
为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的构件分类结构元素，所述的施工任务与构件分类结构元素的关联关系是一种m：n的关系，m为自然数，n为自然数，即一个构件分类结构元素与多个施工任务关联，一个施工任务关联多个构件分类结构元素；
为施工计划中不同层级的每个施工任务设置关联的构件分组结构元素，所述的施工任务与构件分组结构元素的关联关系是一种m：n的关系，m为自然数，n为自然数，即一个构件分组结构元素与多个施工任务关联，一个施工任务关联多个构件分组结构元素。
9.如权利要求6所述的BIM构件与施工任务关联关系的建立系统，其特征在于，构件与任务关联模块，用于根据施工计划中各个施工任务Ti关联的空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素，以及关联的空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素与构件的关联关系，计算每个施工任务关联的构件集合Ci，针对施工计划中各个施工任务Ti，通过Ti关联的构件集合Ci与Ti所有父节点Tip关联的构件集合Cip的交集，获得Ti实际关联的构件集合。
10.如权利要求6所述的BIM构件与施工任务关联关系的建立系统，其特征在于，建筑信息模型更新模块，用于当设计变更导致BIM中构件发生增加、删除、修改时，重新执行所述构件和模型结构关联模块，从建筑信息模型中自动提取空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系，更新空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系；重新执行所述构件与任务关联模块，根据施工任务及其父节点与空间结构元素、构件分类结构元素、构件分组结构元素的关联关系，以及空间结构、构件分类结构、构件分组结构中各个元素与构件的关联关系，自动更新各个施工任务关联的构件。
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