CN108665248A - 基于bim的建筑信息集成管理系统及构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于BIM的建筑信息集成管理系统及构建方法，属于信息集成管理技术领域。本发明的管理系统包括数据层、信息模型层和功能应用层，数据层实现信息的采集、编码、归类和存储；信息模型层利用从数据层提取的模型图元基本数据，进行建筑信息模型的创建，并利用扩展数据进行信息模型的更新完善，为工程项目各参与方提供各自需要的模型信息；功能应用层对由信息模型层获取的各类共享模型信息进行分析应用，并将各自分析应用得到的信息进行相互交流和共享，可以高质量和动态地处理大量工程项目设计、施工、竣工验收及运营维护的相关信息，保证信息高效流通，实现工程项目管理信息化，为全生命周期各阶段做出最优决策。

Description

基于BIM的建筑信息集成管理系统及构建方法

技术领域

本发明涉及一种基于BIM的建筑信息集成管理系统及构建方法，属于信息集成管理技术领域。

背景技术

对工程项目各阶段的大量信息，如何有计划地对其收集、分类处理、储存以及对其中信息进行有效提取利用，是信息集成管理中的关键问题。虽然工程建设参与方己经普遍使用了互联网技术，但很多管理软件仍然是基于cis架构和Bis架构，云技术和IoT技术仍然在发展阶段。由于各参与方对信息的需求不同，以及信息处理权限、信息保密等仍然未达成统一协议，导致信息共享程度不够，形成“信息孤岛”现象。

发明内容

本发明的目的在于克服现有建筑工程管理过程中存在的上述缺陷，提出了一种以信息模型为数据交换的主要载体的基于BIM的建筑信息集成管理系统及构建方法。

本发明是采用以下的技术方案实现的：

基于BIM的建筑信息集成管理系统，包括数据层、信息模型层和功能应用层，所述的数据层实现信息的采集、编码、归类和存储；所述的信息模型层利用从数据层提取的模型图元基本数据，进行建筑信息模型的创建，并利用扩展数据进行信息模型的更新完善，为工程项目各参与方提供各自需要的模型信息；所述的功能应用层对由信息模型层获取的各类共享模型信息进行分析应用，并将各自分析应用得到的信息进行相互交流和共享。

进一步地，所述数据层对信息归类为结构化数据和非结构化数据，所述结构化数据包括结构化文档和结构化模型。

进一步地，所述基本数据为描述模型构件的自身特征和属性的数据。

进一步地，所述基本数据包括几何数据、物理数据、功能数据。

进一步地，所述扩展数据为项目管理过程中所产生的与模型图元关联的信息或资料。

进一步地，所述扩展数据包括成本数据、技术数据、进度数据。

一种基于BIM的建筑信息集成管理系统的构建方法，包括以下步骤：

对信息进行采集、编码和归类，并将信息存储到BIM数据库；

从BIM数据库中提取模型图元数据，创建和完善建筑信息模型；

针对建筑工程全生命周期不同阶段，生成相应的建筑信息各阶段的子模型，各阶段子模型再生成面向应用主体的子模型；

获取建筑信息模型并进行分析应用，并将各自分析应用得到的信息进行相互交流和共享。

进一步地，对结构化模型数据的存储包括以下步骤：

通过IFC模型解析器处理成IFC对象模型数据；

建立关系型数据模式与IFC对象数据模型的映射关系，实现从IFC对象数据模型到关系型数据模型之间的转换，并最终存储于IFC关系型数据库中。

进一步地，对结构化文档信息采用XML进行存储。

进一步地，对非结构化数据的存储包括以下步骤：

建立统一的数据仓库及专门的非结构化数据库；

通过IFC关系实体与IFC关系型数据库建立关联。

本发明的有益效果是：

基于BIM技术的信息管理系统随着工程项目的进展和需要分阶段创建BIM数据，即从项目策划到设计、施工、使用不同阶段，针对不同的应用建立相应的子信息模型。各子信息模型能够自动演化，可以通过对上一阶段模型进行数据提取、扩展和集成，形成本阶段信息模型，也可针对某一应用集成模型数据，生成应用子信息模型，随着工程进展最终形成面向建筑生命期的完整信息模型，因此可以高质量和动态地处理大量工程项目设计、施工、竣工验收及运营维护的相关信息，保证信息高效流通，实现工程项目管理信息化，为全生命周期各阶段做出最优决策。

附图说明

图1是本发明所述的基于BIM的建筑信息集成管理系统的系统框图。

图2是本发明所述的数据层的结构框图。

图3是本发明所述的信息模型层的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明所述的基于BIM的建筑信息集成管理系统，包括数据层、信息模型层和功能应用层，所述的数据层实现信息的采集、编码、归类和存储；所述的信息模型层利用从数据层提取的模型图元基本数据，进行建筑信息模型的创建，并利用扩展数据进行信息模型的更新完善，为工程项目各参与方提供各自需要的模型信息；所述的功能应用层对由信息模型层获取的各类共享模型信息进行分析应用，并将各自分析应用得到的信息进行相互交流和共享。

数据层是一个中央数据库，包含了建设项目全生命周期内所有的信息，包含结构化数据和非结构化数据两类。信息随着工程项目的发展，不断进行更新。通过该中央数据库，可实现信息在不同阶段、不同参与方之间的传递和共享。数据层的主要工作是进行信息的采集、编码、归类和存储。

信息模型层通过BIM信息集成平台，实现IFC模型数据的读取、保存、提取、集成、验证，针对建筑生命期不同阶段和应用生成相应的子信息模型。这些子信息模型可以是面向阶段层面的策划子信息模型、设计子信息模型、施工子信息模型以及运营子信息模型等，也可以是针对某个应用主题的子信息模型，如建筑成本信息模型、施工安全信息模型、物业管理信息模型。

另外，模型层提供了一些底层操作的模块，封装了基本数据访问、子模型操作功能的一组应用程序组成，是能够完成一定功能的功能模块。如工程数据库管理模块，就是由数据库创建、维护、备份等工具组成的用于管理工程数据库的模块。

信息模型层是建筑信息管理系统中的核心部分，连接着数据层和功能应用层，主要是利用从BIM数据库中提取的数据，进行建筑信息模型的创建，并利用扩展的数据进行信息模型的更新完善，为工程项目各参与方提供各自需要的模型信息，如图2所示。

模型图元定义了所有构配件对象及其属性和操作，因此创建BIM建筑信息模型，首先要从BIM数据库中进行模型图元数据的提取。其中，提取的模型图元基本数据(如几何数据、物理数据、功能数据等)是描述模型构件的自身特征和属性，用于创建BIM几何模型。其扩展数据是项目管理过程中所产生的与模型图元关联的信息或资料，如成本数据、技术数据、进度数据等。通过将大量的、非直接的与模型元素相关联的各种扩展数据不断整合到信息模型中，逐步完善建筑信息模型。针对建筑工程全生命周期不同阶段，还可生成相应的建筑信息各阶段的子模型，各阶段子模型又可生成面向应用主体的子模型，如项目设计子阶段又可生成建筑设计子模型、结构设计子模型以及MVP设计子模型等。

功能应用层主要由工程项目各参与方对信息模型层获取的各类共享模型信息(如设计信息、成本信息、进度信息等)，运用相应BIM软件进行分析应用，并将各自应用分析得到的信息进行相互交流和共享。例如:在设计阶段，将RevitArchitecture建立的3D建筑信息模型导入到Navisworks中进行建筑信息模型的碰撞检查；3D建筑信息模型导入到Ecotect Analysis中进行光照、热能等建筑综合性能分析；在施工阶段，3D建筑信息模型结合Project创建的施工进度信息进行项目4D进度管理等。但由于目前各软件公司开发的数据存储格式标准不同，出现了各专业软件之间信息无法共享的问题。IFC作为一个公开的数据表达和存储标准，使得工程类软件能够以其作为数据交换的中转站，完成数据的无缝链接，实现建筑项目各专业之间高效的信息交换。利用网络协作平台创建的虚拟网络环境，来实现工程项目各参与方各专业之间远程的信息交流和协同工作，完成全生命周期内模型信息的传递和共享。

一种基于BIM的建筑信息集成管理系统的构建方法，包括以下步骤：

步骤一：对信息进行采集、编码和归类，并将信息存储到BIM数据库，如图2所示；

(1)信息采集：电子文件记录方式通过基于网络的云盘平台，项目各参与方可以将项目各阶段的信息(如几何信息、材料信息、类型信息、质量信息、进度信息、报表信息、成本信息、其他有形信息以及无形信息等)上传到该平台，由信息管理员对采集的信息进行前期的集中管理。

(2)信息编码、归类：由信息管理人员对云盘上收集来的各种信息逐层进行工程项目结构分解(WBS>，直至将整个项目分解成可控制的活动，以满足项目管理过程的顺利实施。在完成WBS工作后，综合使用项目编码四种基本形式(顺序码、分类码、结构码和组合码)进行项目信息编码，以保证信息可以被计算机识别和操作。对编码后的信息中包含的各种离散杂乱的数据，按照文件格式和数据标准划分成非结构化数据与结构化数据。将诸如工程文档、报表、图像类多媒体信息、无形信息这类既没有预定义的数据模型，也无法用二维表结构进行逻辑表达的数据，归类为非结构化数据。基于IFC标准所描述的，并可以通过交换或解析存储到数据库中的结构化文档和模型，归类为结构化数据。

(3)信息存储：BIM数据库是一个信息存储平台，能保证不同阶段不同参与方需要的任何信息都可以随时从此数据库中提取，同时各个参与方也可以根据建设项目管理的实际需要，扩展和输入相应的信息，不断完善数据库信息。此外，存储在BIM数据库中的信息只需要在某一阶段由某个参与方输入一次即可，其他后续参与方只需要根据自己的使用需求提取这些信息，提高了信息使用效率。BIM数据库要满足结构化数据和非结构化数据的存储要求。IFC关系数据库用于存储结构化文档数据和模型数据。

采用XML技术对结构化文档信息进行存储，用户自定义不同的需交换的数据结构，这些结构的集合体组成一个XML的schema。不同的XML schema实现不同软件之间对存储于相应的关系数据库中定义了实体属性和关系属性的数据交换。

对结构化模型数据先通过IFC模型解析器处理成IFC对象的模型数据。由于IFC是基于对象模型进行信息描述的，而关系型数据库则建立在关系模型基础上，用二维表的数据结构记录和存储数据。因此就要建立关系型数据模式与IFC对象数据模型的映射关系，实现从对象模型到关系型数据模型之间的转换，并最终存储于关系数据库中。对于非结构化数据可建立统一的数据仓库以及专门的非结构化数据库，进行非结构化数据的集中存储和数据管理。如文件元数据库专门用于存储非结构化文档的元数据。它根据文件的不同类型建立不同的数据表来记录文件的元数据，并通过IFC关系实体与IFC数据库建立关联，从而形成完整的BIM数据存储。

步骤二：从BIM数据库中提取模型图元数据，创建和完善建筑信息模型，其中，提取的模型图元基本数据(如几何数据、物理数据、功能数据等)是描述模型构件的自身特征和属性，用于创建BIM几何模型；其扩展数据是项目管理过程中所产生的与模型图元关联的信息或资料，如成本数据、技术数据、进度数据等。通过将大量的、非直接的与模型元素相关联的各种扩展数据不断整合到信息模型中，逐步完善建筑信息模型。

针对建筑工程全生命周期不同阶段，生成相应的建筑信息各阶段的子模型，各阶段子模型再生成面向应用主体的子模型，如项目设计子阶段又可生成建筑设计子模型、结构设计子模型以及MVP设计子模型等，如图3所示。

步骤三：功能应用层获取建筑信息模型进行分析应用，并将各自分析应用得到的信息进行相互交流和共享。

当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种基于BIM的建筑信息集成管理系统，其特征在于：包括数据层、信息模型层和功能应用层，所述的数据层实现信息的采集、编码、归类和存储；所述的信息模型层利用从数据层提取的模型图元基本数据，进行建筑信息模型的创建，并利用扩展数据进行信息模型的更新完善，为工程项目各参与方提供各自需要的模型信息；所述的功能应用层对由信息模型层获取的各类共享模型信息进行分析应用，并将各自分析应用得到的信息进行相互交流和共享。

2.根据权利要求1所述的基于BIM的建筑信息集成管理系统，其特征在于：所述数据层对信息归类为结构化数据和非结构化数据，所述结构化数据包括结构化文档和结构化模型。

3.根据权利要求1所述的基于BIM的建筑信息集成管理系统，其特征在于：所述基本数据为描述模型构件的自身特征和属性的数据。

4.根据权利要求3所述的基于BIM的建筑信息集成管理系统，其特征在于：所述基本数据包括几何数据、物理数据、功能数据。

5.根据权利要求1所述的基于BIM的建筑信息集成管理系统，其特征在于：所述扩展数据为项目管理过程中所产生的与模型图元关联的信息或资料。

6.根据权利要求5所述的基于BIM的建筑信息集成管理系统，其特征在于：所述扩展数据包括成本数据、技术数据、进度数据。

7.一种基于权利要求1-6任一项所述的基于BIM的建筑信息集成管理系统的构建方法，其特征在于：包括以下步骤：

对信息进行采集、编码和归类，并将信息存储到BIM数据库；

从BIM数据库中提取模型图元数据，创建和完善建筑信息模型；

针对建筑工程全生命周期不同阶段，生成相应的建筑信息各阶段的子模型，各阶段子模型再生成面向应用主体的子模型；

获取建筑信息模型并进行分析应用，并将各自分析应用得到的信息进行相互交流和共享。

8.根据权利要求6所述的基于BIM的建筑信息集成管理系统的构建方法，其特征在于：对结构化模型数据的存储包括以下步骤：

通过IFC模型解析器处理成IFC对象模型数据；

建立关系型数据模式与IFC对象数据模型的映射关系，实现从IFC对象数据模型到关系型数据模型之间的转换，并最终存储于IFC关系型数据库中。

9.根据权利要求6所述的基于BIM的建筑信息集成管理系统的构建方法，其特征在于：

对结构化文档信息采用XML进行存储。

10.根据权利要求6所述的基于BIM的建筑信息集成管理系统的构建方法，其特征在于：

对非结构化数据的存储包括以下步骤：

建立统一的数据仓库及专门的非结构化数据库；

通过IFC关系实体与IFC关系型数据库建立关联。