CN109214068B - 基于bim的底层装配式建筑信息提取方法 - Google Patents
基于bim的底层装配式建筑信息提取方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及基于BIM的底层装配式建筑信息提取方法，属于信息检索技术领域。本发明包括如下步骤：建立底层装配式建筑的BIM全局模型，包括搭建的建筑模型、结构模型、详细设备信息模型、施工阶段信息模型；从BIM全局模型中导出各结构的构件信息和要素管理信息；从BIM全局模型中导出各个构件的属性信息和坐标信息以及要素管理信息到数据库中；将底层装配式建筑的BIM全局模型的数据信息提取到建筑信息集成管理系统中，通过各个构件唯一ID号的关联，实现BIM全局模型数据与建筑信息集成管理系统的数据对接。本发明，通过将建筑物的各种信息以统一的形式在建筑信息模型中表达出来，实现建筑信息的集成化和信息的完全共享。
Description
技术领域
本发明涉及基于BIM的底层装配式建筑信息提取方法，属于信息检索技术领域。
背景技术
装配式建筑主要用于工业建筑，其施工方式为：将施工现场大量湿作业都转移到预制构件工厂内，按照设计图纸在构件工厂生产构件，预制构件运到施工场地后用设备进行吊装，像“汽车零件”组装的新型方式。从而实现降少施工垃圾，避免环境污染，提高机械化程度，实现建筑行业的健康、持续发展。相对于传统建筑而言，它可以节约劳动力、提高建筑质量、缩短施工工期、使建造成本处于可控范围内、改善施工现场环境，并会对招投标阶段、设计阶段、施工阶段、装饰阶段产生不同影响的建筑方式。
建筑信息模型BIM(Building Information Modeling)是以建筑程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，建立建筑模型。BIM能够将工程项目在全生命周期中各个不同阶段的工程信息、过程和资源集成在一个模型中，方便的被工程各参与方使用。BIM是数据丰富的、目标导向的、智能的、参数化、数字化的信息高度集成的模型，其提供的各种3D视图以及模型输出的各种数据可以帮助项目各方决策，改善整个建设运营流程，模型中丰富的数据信息是建筑设施管理的基础。
现有技术通常通过Revit等软件建立BIM模型，但Revit软件占用空间大，很多电脑不适用，而且建筑施工人员由于其专业水平有限，不会使用Revit软件，进而无法根据BIM模型进行作业等工作，影响了工作的正常进行，无法确保建筑信息在项目各参与方之间的传递。因此，亟需一种方便各方查看建筑信息的方式，其首要任务就是将Revit等软件建立BIM模型中的建筑信息进行提取。但BIM模型中包含着大量的信息，只有在对BIM模型信息进行有效的信息分类、信息赋值、信息提取，并对模型中未包含的信息进行补充和完善，才能使BIM技术与建筑设施管理有机结合。建筑设施管理过程中充分利用BIM模型的有效信息，不但可以充分体现BIM模型的优势，而且可以为建筑设施管理提供基本数据。
发明内容
本发明提出了一种基于BIM的底层装配式建筑信息提取方法，通过将Revit建立BIM全局模型，从模型中导出各结构的构件信息，导出各个构件的属性信息、坐标信息到Excel数据库中，最后将模型数据导入到建筑信息集成管理系统中，通过构件唯一ID号的关联，实现了模型数据与建筑信息集成管理系统的数据对接，通过将建筑物的各种信息以统一的形式在建筑信息模型中表达出来，实现建筑信息的集成化和信息的完全共享。
本发明是采用以下的技术方案实现的：一种基于BIM的底层装配式建筑信息提取方法，包括如下步骤：
第一步：建立底层装配式建筑的BIM全局模型，包括搭建建筑模型、结构模型、详细设备信息模型、施工阶段信息模型；
第二步：从BIM全局模型中导出各结构的构件信息和要素管理信息；
第三步：从BIM全局模型中导出各个构件的属性信息和坐标信息以及要素管理信息到数据库中；
第四步：将底层装配式建筑的BIM全局模型的数据信息提取到建筑信息集成管理系统中，通过各个构件唯一ID号的关联，实现BIM全局模型数据与建筑信息集成管理系统的数据对接。
进一步地，第四步中提取各结构的构件信息以BIM子模型进行数据提取。
进一步地，BIM子模型的数据提取需要与BIM全局模型数据分离，其分离通过不同的机制实现，包括通过实体的反向属性分离和通过BIM子模型视图中实体属性的访问表示进行分离。
进一步地，BIM子模型的数据提取包括：
初始化BIM子模型中的实体字典结构，并读取子模型视图，生成实体类型列表；
对实体类型列表中的每一个实体类型进行遍历，并根据实体类型在数据库中查询对应的数据库记录；
对数据库记录集进行遍历；
在实体字典中查询实体是否存在；若实体存在，则返回实体的引用处并处理下一条记录；若实体不存在，则对实体数据进行提取，并将成功提取的实体添加到数据字典中。
进一步地，实体数据的提取包括可独立交换的实体和引用类型的实体，引用类型的实体采用递归的方式继续提取实体信息。
进一步地，BIM子模型数据提取后，需要进行BIM子模型数据的集成，包括：
读取BIM子模型视图，子模型视图中记录着实体属性的访问方式；
建立可独立交换的实体实例列表，对该列表中的实体实例进行遍历并执行上节描述的实体提交过程。
进一步地，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BIM模型的创建，并利用扩展数据进行BIM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。
本发明的有益效果是：
本发明所述的基于BIM的底层装配式建筑信息提取方法，通过将Revit建立BIM全局模型，从模型中导出各结构的构件信息，导出各个构件的属性信息、坐标信息到Excel数据库中，最后将模型数据导入到建筑信息集成管理系统中，通过构件唯一ID号的关联，实现了模型数据与建筑信息集成管理系统的数据对接。本发明在最初的二维图纸分析基础上，利用BIM技术先进的三维参数化建模，将建筑物的各种信息以统一的形式在建筑信息模型中表达出来，实现建筑信息的集成化和信息的完全共享。
附图说明
图1是IFC标准中部分对象之间的关系图。
图2是BIM子模型的数据提取流程图。
图3是BIM子模型数据的集成流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚、明白，下面结合附图和具体实例，对本发明提出的基于BIM的底层装配式建筑信息提取方法进行进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所述的基于BIM的底层装配式建筑信息提取方法，其实质是对各类功部件及其相关信息的识别，BIM模型中包含了丰富的信息，作为BIM主流的基础建模工具，本文以Revit模型为例，包括如下步骤：
第一步：通过Rebit建立底层装配式建筑的BIM全局模型，包括搭建建筑模型、结构模型、详细设备信息模型、施工阶段信息模型；
第二步：从BIM全局模型中导出各结构的构件信息和要素管理信息；要素管理信息如表1所示：
第三步：从BIM全局模型中导出各个构件的属性信息和坐标信息以及要素管理信息到Excel数据库中；
第四步：将底层装配式建筑的BIM全局模型的数据信息提取到建筑信息集成管理系统中，通过各个构件唯一ID号的关联，实现BIM全局模型数据与建筑信息集成管理系统的数据对接，其中，为适应需求，建筑信息集成管理系统的数据符合IFC标准,在IFC标准中，建筑物的几何信息是按照项目(Ifc Projeot)、建筑区域(Ifc Zone)、建筑空间(Ifc Spaoe)、场地(Ifc Site)、建筑物(Ifo Building)、建筑楼层(Ifo Building Storey)等层次依次描述的，IFC标准中部分对象之间的关系描述如图1所示。
表1：BIM全局模型中提取的五大要素管理信息
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BIM模型的创建，并利用扩展数据进行BIM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。
第四步中提取各结构的构件信息以BIM子模型进行数据提取；BIM子模型是相对于BIM全局模型而言的子集，是按照BIM子模型视图由BIM全局模型提取，或由应用软件生成的BIM局部模型。在实际应用中，BIM子模型通常通过STEP文件或IFC XML文件进行交换。BIM子模型是面向过程的BIM信息提取与集成的基础，建筑生命期的应用软件通过子模型由BIM全局模型提取数据，并将生成的结果通过BIM子模型与BIM全局模型集成。子模型的使用可以使应用程序仅提取相关的数据，能够减少数据的网络传输开销、减少数据的并发访问、有利于保持数据的一致性、避免数据冲突。即：BIM子模型可是某个构件，也可是构件的组合，如：需要具体到一个梁、板、柱或墙的类型、默认单位、位置、面积、体积、长度或结构用途等则是对构件的信息提取，如只需要一个房间或者梁与墙结合的信息，则是对构件的组合进行信息提取。
BIM子模型的数据提取需要与BIM全局模型的数据进行分离，其分离通过不同的机制实现，包括通过实体的反向属性分离和通过BIM子模型视图中实体属性的访问表示进行分离。
第一种分离机制利用BIM模型中对象化的关系实体实现。关系实体(IfcRelationship)提供了一种类似于关系数据库中关系表的功能，它将相关联的实体引用保存在自身的实例中，而被关联的实体则通过反向属性查询存储关系的关系实体的实例。实体的反向属性是一个接口在需要是被动态调用，并不被存储。因此，子模型可以自然的通过反向属性与全局模型分离。第二种分离机制利用子模型视图中定义的实体属性的访问方式实现，提供了更加灵活的子模型分离控制。子模型在访问方式被标识为Ignore的实体属性处分离。当子模型重新集成时，被标识为Ignore的实体属性忽略外部作出的修改，保留原有数据。例如对于IfcProduct的派生实体，在某些应用中不需要提取Representation属性，该属性存储几何模型。通常几何模型占用大量的存储空间，而在该属性处分离子模型可以提高子模型的提取和传输效率。
由于IFc标准中实体间存在着复杂的关联关系，一个实体实例可能被多个实体实例引用。为了避免实体提取过程中出现重复提取，进而造成数据的不一致和冲突，在实体的提取过程中，将成功提取的实体存储在一个以GUID为关键字的字典结构中。每次提取实体前首先在该字典中检索实体是否己被提取，若己被提取则直接由实体字典获取实体引用，若未被提取则调用上述的实体提取算法。如图2所示，BIM子模型的数据提取具体包括：
(1)初始化BIM子模型中的实体字典结构，并读取子模型视图，生成实体类型列表；
(2)对实体类型列表中的每一个实体类型进行遍历，并根据实体类型在数据库中查询对应的数据库记录；
(3)对数据库记录集进行遍历，每一条记录对应一个实体实例，并由一个GUID作为主键；
(4)由于IFC模型的复杂引用关系，当前的实体可能在之前的过程中己经建立。因此根据GUID在实体字典中查询实体是否存在；若实体存在，则返回实体的引用处并处理下一条记录；若实体不存在，则对实体数据进行提取，并将成功提取的实体添加到数据字典中。数据的提取过程不删除数据库中的记录，在提取的同时为相应的数据记录标记实体的访问方式。
实体数据的提取包括可独立交换的实体和引用类型的实体，引用类型的实体采用递归的方式继续提取实体信息。具体为：
BIM子模型的视图存储了用于信息交换的实体类型，由主体实体和辅助实体构成，均为可独立交换的实体。而对于某一实体其属性值对应的实体类型，既可为可独立交换的实体又可为资源实体。在实体数据的提取过程中，依次提取实体的显示属性(ExplicitAttribute)，若显示属性为引用类型则按照递归的方式继续调用提取实体的算法。递归调用的终止条件有两个，满足其一便可终止递归调用过程返回临时结果，这两个条件是：1)属性值为非引用类型；2)模型视图中访问属性为Ignore。以Ifc Actor实体为例，其提取过程为：
步骤1直接获取GlobalId属性值；
步骤2处理Owner History属性，该属性为一个实体类型，因为其访问方式在子模型视图中设置为了Ignore，因此忽略该属性值的提取；
步骤3至步骤5直接获取Name,Description,Object Type属性值；
步骤6处理TheActor属性，该属性为一个选择类型，在本例中该选择类型存储了一个Ifc Person And Organization的实例。
此时，挂起对Ifc Actor的处理，读取IfcPersonAndOrganization实例的属性；
步骤6.1及步骤6.2处理The Person,The Organization属性，这两个属性为实体类型，进行递归调用；
步骤6.3为Roles属性，这是一个列表类型，其成员是IfcActorRole类型的实例。
执行步骤6.3.1至步骤6.3.3获取Role,UserDefinedRole,Description属性值。至此，成功的读取了IfcPersonAndOrganization实例，将其值返回给挂起的调用，即将其赋值给Ifc Actor实例的TheActor属性。这样便完成了Ifc Actor实例的提取。
BIM子模型数据提取后，需要进行BIM子模型数据的集成才能实现BIM全局模型数据与建筑信息集成管理系统的数据对接。
子模型数据的集成流程如图3所示。首先，读取BIM子模型视图，子模型视图中记录着实体属性的访问方式。然后，建立可独立交换的实体实例列表，对该列表中的实体实例进行遍历并执行上节描述的实体提交过程。通过对底层装配式建筑信息提取后便可将建筑信息导出为webgl的网页渲染格式，实现建筑信息的显示，方便工作人员查看，对工作人员的电脑配置和工作人员的电脑操作熟练度要求低。
Claims (1)
1.一种基于BIM的底层装配式建筑信息提取方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步：建立底层装配式建筑的BIM全局模型，包括搭建的建筑模型、结构模型、详细设备信息模型、施工阶段信息模型；
第二步：从BIM全局模型中导出各结构的构件信息和要素管理信息；
第三步：从BIM全局模型中导出各个构件的属性信息和坐标信息以及要素管理信息到数据库中；
第四步：将底层装配式建筑的BIM全局模型的数据信息提取到建筑信息集成管理系统中，通过各个构件唯一ID号的关联，实现BIM全局模型数据与建筑信息集成管理系统的数据对接；
第四步中提取各结构的构件信息以BIM子模型进行数据提取；
BIM子模型的数据提取需要与BIM全局模型数据分离，其分离通过不同的机制实现，包括通过实体的反向属性分离和通过BIM子模型视图中实体属性的访问表示进行分离；
BIM子模型的数据提取包括：
初始化BIM子模型中的实体字典结构，并读取子模型视图，生成实体类型列表；
对实体类型列表中的每一个实体类型进行遍历，并根据实体类型在数据库中查询对应的数据库记录；
对数据库记录集进行遍历；
在实体字典中查询实体是否存在；若实体存在，则返回实体的引用处并处理下一条记录；若实体不存在，则对实体数据进行提取，并将成功提取的实体添加到数据字典中；
实体数据的提取包括可独立交换的实体和引用类型的实体，引用类型的实体采用递归的方式继续提取实体信息；
BIM子模型数据提取后，需要进行BIM子模型数据的集成，包括：
读取BIM子模型视图，子模型视图中记录着实体属性的访问方式；
建立可独立交换的实体实例列表，对该列表中的实体实例进行遍历并执行上节描述的实体提交过程；
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建筑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。
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