CN108984832A - 一种智能建筑运维中利用Unity3D加载BIM模型的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能建筑运维中利用Unity3D加载BIM模型的方法，包括按照树结构对需要加载的BIM模型进行分层处理；对经过分层处理的BIM模型进行减面处理，以减小BIM模型的大小；将BIM模型中设备模型的标识ID赋值给设备实体ID，建立设备实体与设备模型之间的对应关系；根据BIM模型的层结构分别进行转换，并对转换后的设备模型进行显示因素修复，获取FBX格式的BIM模型；加载FBX格式的BIM模型，读取设对应关系，利用设备模型对设备实体进行控制。本发明技术方案的方法还公开了一种智能建筑运维中利用Unity3D加载BIM模型的系统，针对目前BIM过大时3D平台加载速度、响应速度上的不足，通过分层设计、预转换等步骤减小了BIM模型的大小，提升了BIM模型的加载速度和响应速度。

Description

一种智能建筑运维中利用Unity3D加载BIM模型的方法及系统

技术领域

本发明属于智能建筑BIM模型领域，具体涉及一种智能建筑运维中利用Unity3D加载BIM模型的方法及系统。

背景技术

建筑信息模型(Building Information Modeling)或者建筑信息化管理(Building Information Management)或者建筑信息制造(Building InformationManufacture)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，通过三维建筑模型，实现工程监理、物业管理、设备管理、数字化加工、工程化管理等功能。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点。

与传统模式相比，3D-BIM的优势明显，因为建筑模型的数据在建筑信息模型中的存在是以多种数字技术为依托，从而以这个数字信息模型作为各个建筑项目的基础，可以进行各个相关工作。建筑工程与之相关的工作都可以从这个建筑信息模型中拿出各自需要的信息，既可指导相应工作又能将相应工作的信息反馈到模型中。同时BIM可以四维模拟实际施工，以便于在早期设计阶段就发现后期真正施工阶段所会出现的各种问题，来提前处理，为后期活动打下坚固的基础。在后期施工时能作为施工的实际指导，也能作为可行性指导，以提供合理的施工方案及人员，材料使用的合理配置，从而来最大范围内实现资源合理运用。有关4D-BIM的应用，目前主要是基于4D-BIM的工程管理，主要应用于施工阶段的进度、成本、质量安全以及碳排放测算等方面。

在这种应用背景下，BIM模型的仿真程度就是一个关键的衡量指标。由于传统的二维平面视图对于整个建筑物的实况模拟程度距离真实水平距离较大，不能给用户带来直观体验，不能满足实际应用中的要求。现有技术中，一般采用开发3D平台来满足系统的运维需求。在这种情况下，现有技术的3D展示项目中，传统的技术在加载BIM模型的时，会出现诸多问题。例如在遇到较大的BIM模型时，会遇到加载速度慢，响应速度慢等的问题。目前的3D平台还不能十分准确的对BIM模型的多个结构部件进行加载，罔论BIM模型在4D模型需求下随着时间联动变化的需求。其主要原因在于，对于现实的施工需求来说，越是大型的施工项目越是需要准确的BIM模型，从而对应构建的BIM模型一般很大，3D平台在对大型BIM模型进行加载的时候，总是不可避免的存在加载速度和准确度的困难，最终导致BIM模型的3D效果不理想。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种在智能建筑运维中利用Unity3D加载BIM模型的方法及紫铜，至少可以部分解决上述问题。本发明技术方案的方法，针对目前BIM过大时3D平台加载速度、响应速度上的不足，在不影响BIM模型3D显示效果的基础上，通过分层设计、预转换等步骤减小了BIM模型的大小，提升了BIM模型的加载速度和响应速度。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种智能建筑运维中利用Unity3D加载BIM模型的方法，其特征在于，包括

S1按照树结构对需要加载的BIM模型进行分层处理；

S2对经过分层处理的BIM模型进行减面处理，以减小BIM模型的大小；

S3根据BIM模型的层结构分别对设备模型进行转换，并对转换后的设备模型进行显示因素修复，获取FBX格式的BIM模型；

S4将BIM模型中设备模型的标识ID赋值给设备实体ID，建立起设备实体与设备模型之间的对应关系；

S5加载FBX格式的BIM模型，读取设备实体与设备模型之间的对应关系，利用设备模型对设备实体进行控制。

作为本发明技术方案的一个优选，减面处理包括利用简单模型替换复杂模型和/或删除不需要的模型。

作为本发明技术方案的一个优选，步骤S3中，优选利用C4D对非运营设备模型和/或管线设备模型进行转换，利用3dMax对运营设备模型进行转换。

作为本发明技术方案的一个优选，显示因素包括设备模型的纹理、颜色、透明度和浮雕中的一种或多种。

按照本发明的一个方面，提供了一种智能建筑运维中利用Unity3D加载BIM模型的系统，其特征在于，包括，

分层模块，用于按照树结构对需要加载的BIM模型进行分层处理；

减面模块，用于对经过分层处理的BIM模型进行减面处理，以减小BIM模型的大小；

转换模块，用于根据BIM模型的层结构分别进行转换，并对转换后的设备模型进行显示因素修复，获取FBX格式的BIM模型；

关联模块，用于将BIM模型中设备模型的标识ID赋值给设备实体ID，建立起设备实体与设备模型之间的对应关系；

加载模块，用于加载FBX格式的BIM模型，读取设备实体与设备模型之间的对应关系，利用设备模型对设备实体进行控制。

作为本发明技术方案的一个优选，减面模块可以利用简单模型替换复杂模型和/或删除不需要的模型。

作为本发明技术方案的一个优选，转换模块优选利用C4D对非运营设备模型和/或管线设备模型进行转换，利用3dMax对运营设备模型进行转换。

作为本发明技术方案的一个优选，转换模块修复的显示因素包括设备模型的纹理、颜色、透明度和浮雕中的一种或多种。

按照本发明的一个方面，提供了一种存储设备，其中存储有多条指令，所述指令适用于由处理器加载并执行：

S1按照树结构对需要加载的BIM模型进行分层处理；

S2对经过分层处理的BIM模型进行减面处理，以减小BIM模型的大小；

S3根据BIM模型的层结构分别对设备模型进行转换，并对转换后的设备模型进行显示因素修复，获取FBX格式的BIM模型；

S4将BIM模型中设备模型的标识ID赋值给设备实体ID，建立起设备实体与设备模型之间的对应关系；

S5加载FBX格式的BIM模型，读取设备实体与设备模型之间的对应关系，利用设备模型对设备实体进行控制。

按照本发明的一个方面，提供了一种终端，包括处理器，适于实现各指令；以及存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行：

S1按照树结构对需要加载的BIM模型进行分层处理；

S2对经过分层处理的BIM模型进行减面处理，以减小BIM模型的大小；

S3根据BIM模型的层结构分别对设备模型进行转换，并对转换后的设备模型进行显示因素修复，获取FBX格式的BIM模型；

S4将BIM模型中设备模型的标识ID赋值给设备实体ID，建立起设备实体与设备模型之间的对应关系；

S5加载FBX格式的BIM模型，读取设备实体与设备模型之间的对应关系，利用设备模型对设备实体进行控制。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1)本发明技术方案的方法，通过对BIM模型采取了设备层和非运营设备层的分层处理，并分别采取了不同的优化方式，在减小了BIM模型大小的同时，保留了BIM模型的必要结构，减小BIM模型的大小，提升Unity3D的加载速度，从而实现对智能建筑运维中的设备运营与性能优化的结合。

2)本发明技术方案的方法，通过对BIM模型进行分层、减面、转换等操作，在不影响BIM模型3D显示效果的基础上，通过运营设备层和非运营设备层对BIM模型结构进行了功能划分，在保留必要的结构特征的同时，使得管理人员可以根据需求针对其中特定的层结构进行操作，减小了BIM模型管理的复杂程度。

3)本发明技术方案的方法，通过采用减少可缩减子模型,可替换近似构件,减面,模型整合等操作，以子模型为单位减小了BIM模型的大小；其一方面能够保证整个BIM模型的显示准确度，另一方面也减小了在将BIM模型导入Unity3D时的模型准确度，使得BIM模型在Unity中运行的时候兼具高速和准确。

4)本发明的技术方案，在将BIM模型导入Unity后，为了保证BIM模型在Unity中显示的准确度，筛选出Unity中BIM模型的显示与Revit中不一致的情况，采用Revit材质与在Unity中对应实际材质比对，逐一对显示失真的子模型进行修复，保证BIM模型在Unity3D中的显示可以达到无失真效果。

附图说明

图1是本发明技术方案的实施例红智能建筑综合管理平台基本运行环境的拓扑图；

图2是本发明技术方案的实施例中智能建筑运维中利用Unity3D加载BIM模型的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

在本发明技术方案的实施例中，优选在智能建筑综合管理平台的基础上利用Unity3D对BIM模型进行加载，如图1所示是一个具体的实施例中的BIM模型(如虹信园区的BIM模型)基本运行环境的拓扑图，如图所示，其使用分布式架构，Server端(如服务端，可以实现BIM模型的展示)和DataBase端(如数据库端，可以实现基于BIM的3D可视化技术)只有一个实例，Client端(客户端)则可以有多个实例，如基本操作、园区应用等。

具体来说，本实施例中的BIM模型是利用Revit构建的。如图2所示，本实施例中利用Unity3D对BIM模型进行加载的方法包括下列步骤：

步骤1：对BIM模型进行分层处理。具体来说，本实施例中优选按照树结构对BIM模型进行分层，即按照建筑物的外部到内部进行分层，如园区-建筑-楼层-房间-设备的层结构，从而有效的将全部设备按照一定的结构划分归类，以便管理。以虹信园区为例，优选对虹信园区的BIM模型按照树结构进行分层，分层的目的是为了方便后续步骤针对不同的BIM模型部分采取不同的处理方法。本实施例中，对具体的虹信园区BIM模型来说，树结构的顶层为整个虹信园区。第二层可以将虹信园区按照楼栋和场景先进行分类，如建筑物、建筑物之间的连廊、绿化地等。第三层可以根据需求采用不同的分层方式，如将第二层中的楼栋依次按照楼栋名称、楼层名称、楼层组成部分(楼层组成部分按照楼层的建筑、结构、装饰(外墙)、内装(家具)、设备子系统的弱电相关等大项)、楼层运营设备进行分层；或者是将第二层中的场景按照道路、弱电等分层。

步骤2：对BIM模型进行预处理。本实施例中，包括两个方面的预处理。

首先，进行减面处理。对经过分层处理的BIM模型来说，优选对模型中面数过大的实体比如家具、栅栏、车位、百叶窗等这类不影响显示和运维操作的实体模型进行减面处理。所谓减面处理，具体来说，可以用简单的模型替换复杂模型，或是将不需要的模型直接删除。在一个BIM模型中，可以只采取其中一种减面处理方法，也可以同时使用两者。减面这个过程可以减小BIM模型的大小，提升Unity3D的加载速度，对整个运维系统不会产生影响。

其次，对BIM模型中的设备模型ID进行初始化。本实施例中，智能建筑3D运维系统中的数据是依托于智能建筑综合管理平台的，为了能够将BIM模型中的设备实体跟智能建筑综合管理平台中的设备一一对应起来，需要为BIM模型中的每个设备模型添加一个属性ID。具体来说，将智能建筑综合管理平台中的设备的唯一标识ID赋值给BIM模型中的设备实体的ID，即将模型设备的属性ID(本实施例中，该ID是REVIT工具自动生成的)与对应的实体设备的标识ID建立一一对应关系表。也就是在BIM模型和实际的设备之间采用唯一标识ID来代表设备实体与其在BIM模型中对应的设备模型，建立起设备实体与设备模型之间的对应关系，设备实体包括视频监控子系统、门禁子系统、周界子系统、消防子系统等，实现在这些子系统的弱电设备在BIM模型中的定位。也就是说，通过设备模型ID实现将实际的设备与BIM模型中的设备模型对应起来的操作，使得在3D运维系统中，根据设备实体在BIM模型中的对应关系，可以对这些设备进行操作，比如通过BIM模型下发设备告警和开关门命令等。

步骤3：对BIM模型进行转换。本实施例中，利用C4D和3d Max工具进行转换，将Revit格式的BIM文件转换为FBX格式的模型文件。按照第一步中的BIM模型分层转换的过程优选分三种不同的情况。

1)对于非运营设备模型，也就是除具体的运营设备外的模型结构，比如第一栋第一楼的结构图，对于这类BIM模型利用C4D工具进行转换。C4D是一种具有极高的运算速度和强大的渲染能力的工具，广泛应用于智能仿真领域。

具体来说，在Revit里面打开对应的模型，利用Lumion插件导出模型对应的Lumion文件，再利用C4D打开转换之后的Lumion文件，导出成FBX文件。进一步地，在Lumion插件导出时根据模型的可视程度调整导出时的精度，比如将第一步中的分层将建筑模型设置成低精度，结构模型设置成低精度，装饰设置成高精度等。因为利用C4D工具转换会发生对象合并，减少模型文件的大小，可以提升加载速度。而对象合并对于非运营设备层的展示不会产生影响。

2)对于运营设备模型，比如摄像头、灯、空调等这些通过设备模型ID与真实的运营设备相对应的设备模型，对于这类BIM模型利用3dMax工具进行转换。3dMax是一种具有三维建模渲染功能的软件，广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、三维动画、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。

具体来说，在Revit里面打开对应的模型，将模型链接到3dMax，通过3d Max导出成FBX文件。采取3d Max工具转换的BIM模型文件不会发生对象合并。因为运营设备层的模型需要操控，也就是需要每个设备模型都是清楚明确的，可以分别关联到对应的设备实体，因此不能采取C4D进行导出。

3)对于管线设备模型，对于这类BIM模型利用C4D工具进行转换。

具体来说，在Revit里面打开对应的模型，利用Lumion插件导出模型对应的Lumion文件，再利用C4D打开转换之后的Lumion文件，再导出成FBX文件。在Lumion插件导出时设置成低精度。进一步地，由于管线文件很大，因而需要利用Polygon cruncher工具对导出的FBX文件进行进一步减面处理。线路管道结构在实际的管理中不需要单独对其进行控制，因此可以采用减面处理的方法对其进行进一步简化。

步骤4：对经过步骤1～3处理的BIM模型进行显示修复。具体来说，是对步骤3中获得的FBX文件进行显示修复，以保证FBX格式下的BIM模型中，设备模型所呈现出来的状态与原始的BIM模型一致。

由于使用C4D和3d Max工具进行转换的过程中，BIM模型会有一些显示因素的缺失，导致最终呈现出来的设备模型与原始状态下的BIM模型有出入，因此需要对转换后的BIM模型进行显示修复。其中，采用C4D进行转换的BIM模型层在纹理、颜色、透明度、浮雕等方面需要进行修复。采用3d Max进行转换的模型层在材质方面会有缺失，同时纹理和颜色等方面也需要进行修复。例如，BIM模型在在revit工具里面显示的外墙材质，有颜色和纹理，但是在C4D里面该材质名对应的材质没有纹理，需手动在C4D里面添加上原纹理。

步骤5：利用Unity3D对BIM模型进行加载。

本实施例中，通过Revit的二次开发导出模型在Revit中的ID与IBMS设备ID(已写入模型的属性中)的对应关系，将这个对应关系写入XML文件，Unity3D在加载时读取这个XML文件，根据模型的名字里面带的Revit ID建立模型与IBMS设备ID的对应关系。也就是说，通过将BIM模型中的设备模型ID与智能建筑运维管理系统(IBMS)中的设备ID对应关联，IBMS通过对BIM模型中的设备模型发出指令，可以通过上述对应关系控制设备实体对指令内容进行执行。

进一步地，本实施例中还可以编写脚本以实现俯视、旋转、缩放、平移、组件单选、组件多选、漫游、上帝视角、环视、模型显示、模型隐藏、设置模型透明度等功能。

本实施例中的基于Unity3D引擎下快速展示BIM模型的实现方法，在以虹信园区为BIM模型实体的具体实施例中，可以实现园区鸟瞰功能，实现基于BIM模型的园区自动漫游功能，实现园区关键区域预览，以及实现园区管线预览等。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能建筑运维中利用Unity3D加载BIM模型的方法，其特征在于，包括

S1按照树结构对需要加载的BIM模型进行分层处理；

S2对经过分层处理的BIM模型进行减面处理，以减小BIM模型的大小；

S3根据BIM模型的层结构分别对设备模型进行转换，并对转换后的设备模型进行显示因素修复，获取FBX格式的BIM模型；

S4将BIM模型中设备模型的标识ID赋值给设备实体ID，建立起设备实体与设备模型之间的对应关系；

S5加载FBX格式的BIM模型，读取设备实体与设备模型之间的对应关系，利用设备模型对设备实体进行控制。

2.根据权利要求1所述的智能建筑运维中利用Unity3D加载BIM模型的方法，其中，所述减面处理包括利用简单模型替换复杂模型和/或删除不需要的模型。

3.根据权利要求1或2所述的智能建筑运维中利用Unity3D加载BIM模型的方法，其中，所述步骤S3中，优选利用C4D对非运营设备模型和/或管线设备模型进行转换，利用3dMax对运营设备模型进行转换。

4.根据权利要求1或2所述的智能建筑运维中利用Unity3D加载BIM模型的方法，其中，所述显示因素包括设备模型的纹理、颜色、透明度和浮雕中的一种或多种。

5.一种智能建筑运维中利用Unity3D加载BIM模型的系统，其特征在于，包括，

分层模块，用于按照树结构对需要加载的BIM模型进行分层处理；

减面模块，用于对经过分层处理的BIM模型进行减面处理，以减小BIM模型的大小；

转换模块，用于根据BIM模型的层结构分别进行转换，并对转换后的设备模型进行显示因素修复，获取FBX格式的BIM模型；

关联模块，用于将BIM模型中设备模型的标识ID赋值给设备实体ID，建立起设备实体与设备模型之间的对应关系；

加载模块，用于加载FBX格式的BIM模型，读取设备实体与设备模型之间的对应关系，利用设备模型对设备实体进行控制。

6.根据权利要求5所述的智能建筑运维中利用Unity3D加载BIM模型的系统，其中，所述减面模块可以利用简单模型替换复杂模型和/或删除不需要的模型。

7.根据权利要求5或6所述的智能建筑运维中利用Unity3D加载BIM模型的系统，其中，所述转换模块优选利用C4D对非运营设备模型和/或管线设备模型进行转换，利用3dMax对运营设备模型进行转换。

8.根据权利要求5或6所述的智能建筑运维中利用Unity3D加载BIM模型的系统，其中，所述转换模块修复的显示因素包括设备模型的纹理、颜色、透明度和浮雕中的一种或多种。

9.一种存储设备，其中存储有多条指令，所述指令适用于由处理器加载并执行：

S1按照树结构对需要加载的BIM模型进行分层处理；

S2对经过分层处理的BIM模型进行减面处理，以减小BIM模型的大小；

S3根据BIM模型的层结构分别对设备模型进行转换，并对转换后的设备模型进行显示因素修复，获取FBX格式的BIM模型；

S4将BIM模型中设备模型的标识ID赋值给设备实体ID，建立起设备实体与设备模型之间的对应关系；

S5加载FBX格式的BIM模型，读取设备实体与设备模型之间的对应关系，利用设备模型对设备实体进行控制。

10.一种终端，包括处理器，适于实现各指令；以及存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行：

S1按照树结构对需要加载的BIM模型进行分层处理；

S2对经过分层处理的BIM模型进行减面处理，以减小BIM模型的大小；

S3根据BIM模型的层结构分别对设备模型进行转换，并对转换后的设备模型进行显示因素修复，获取FBX格式的BIM模型；

S4将BIM模型中设备模型的标识ID赋值给设备实体ID，建立起设备实体与设备模型之间的对应关系；

S5加载FBX格式的BIM模型，读取设备实体与设备模型之间的对应关系，利用设备模型对设备实体进行控制。