CN109359322B - 基于Omniclass分类技术的新型水利工程BIM唯一编码方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的基于Omniclass分类技术的新型水利工程BIM唯一编码方法，包括以下步骤：建立水利工程对象分类目录结构树和分类编码，并设置为共享库；建立水利工程BIM唯一编码结构；形成与所述分类编码相对应的工程模型和数据唯一流水码；定义或扩展数字化编码体系的运算规则；对BIM工程模型和数据编码进行调整；导出水利工程BIM对象唯一编码数据报表和BIM信息集合；开展基于编码的数据应用。本发明融合了Omniclass分类技术与水利工程专业技术对象分类规则，具有广泛适用性与技术前沿性，本发明的唯一编码结构描述的类型覆盖广，信息储量大，可通过本编码结构实现BIM生命周期对超大模型和海量数据对象进行编码应用。

Description

基于Omniclass分类技术的新型水利工程BIM唯一编码方法

技术领域

本发明涉及水利工程BIM技术领域，尤其涉及一种基于Omniclass分类技术的新型水利工程BIM唯一编码方法。

背景技术

BIM(Building Information Modeling)即建筑信息模型，是被‘数字化’所促进的工具、工作过程和技术，使电脑可直接处理关于一个建筑及其性能、规划、建造及后续运营的文档。应用BIM技术革新传统的平面CAD设计(传统的平立剖视图)，逐渐替代二维平面化的间接方式构图思维，形成“整体—整体”的共享数据库BIM三维信息化模型，利用BIM三维协同平台，实现快速更新模块间协作信息和几何共享图形，集成子模块为工程总模型，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础。

BIM技术是促进绿色建筑发展，提高建筑产业信息化水平、推进智慧城市建设和建筑业转型升级的基础性技术和重要途径。BIM以其可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性以及信息的完备性、关联性与一致性，可为工程项目提供管理、质量、进度、经济等多方面的应用价值。

尽管BIM技术应用在国内水利工程领域起步不久，但作为水利工程行业的一项新技术，近年来仍旧取得了众多成绩和快速发展。BIM技术遵循“数据是核心、模型是载体、协同是关键、应用是目标”的四层技术体系架构。按照该架构原则，水利工程BIM技术具体包括数据定义及分类与编码、数据存储与交换、模型拆分与建模规则、模型深度与属性信息、数据交付、协同、组织管理与工作流程、全生命周期模型应用等方面。

在水利工程BIM技术中，数据始终是BIM技术赖以存在的基础和核心，直接决定了BIM技术在整个工程建设数字化领域的应用深度和广度。而数据编码(元素或模型编码)是BIM数据的第一要素，是实现水利工程模型、数据、构件、实体、流程、管理等建设全生命周期对象互联的第一要务，是实现数字虚拟仿真和实际物体之间进行沟通的数字语言和交流媒介。建立统一的水利工程BIM编码数据结构是实现行业物联技术和智慧城市建设的关键环节。编码技术的唯一性、合理性、可扩充性、简明性、适用性和规范性是评价一种编码技术是否优越的基本准则。

BIM编码数据方法一般包含五个方面内容，即对象分类、编码特征、编码结构、编码传递、实体编码案例。其中前三种是基本定义，涉及因素最为复杂。首先，在对象分类中，有线分类法、面分类法、混合分类法。在国际BIM技术领域，作为混合分类法的Omniclass分类法逐渐被普及，其优势在于，按照ISO国际标准，定义了比较全面描述建筑行业工程全生命周期的数据信息分类表，并给出基本模板，便于行业内统一和标准化，分类编码的方式可方便应用于CoBie运维交付中；其次，编码特征方面，有纯数字编码、纯字母编码、中文编码、混合编码等多种方式，而在BIM技术领域，随着Omniclass分类法的普及，纯数字编码逐渐被广泛认可。基于数字编码的元素唯一编码与分类编码具有良好的内在一致性，随着计算机软硬件技术的不断提高，云计算和海量数据存储与处理的快速发展，直接采用数字编码，避免了混合编码在计算机中过于复杂的字段和规则定义，避免了行业内部和行业之间纷繁复杂难以直接映射和调和的诸多矛盾，也最大程度减少了计算机对数字对象的直译障碍。再次，编码方法方面，有国家各类信息化领域编码结构体系、广泛应用于电力工程建设领域的KKS数据编码方法、工程投资建设领域的WBS施工包分解结构编码方法，轨道交通领域的BIM数据编码方法。目前尚无完整的基于水利工程建设领域的BIM数据编码方法。

上述技术发展现状表明，基于Omniclass分类法的BIM数据编码或将成为一种主流趋势，数字编码结构的优势日渐明显，各行业的数据编码方法自成体系，但存在诸多跨行业跨领域难以调和的矛盾。随着国家互联网+和智慧城市建设战略步伐的迈进，作为国家重要基础设施建设的水利工程领域，亟待建立一种基于Omniclass分类技术的新型水利工程BIM唯一编码方法，以适应BIM技术作为物联技术和智慧城市的标准化支撑。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种基于Omniclass分类技术的新型水利工程BIM唯一编码方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案来实现：

基于Omniclass分类技术的新型水利工程BIM唯一编码方法，包括以下步骤：

基于Omniclass分类技术建立水利工程对象分类目录结构树和与所述水利工程对象分类目录结构树相对应的分类编码，并将建立的水利工程对象分类目录结构树和分类编码设置为共享库；

基于Omniclass分类技术并根据纯数字化的工程分类编码规则，建立水利工程BIM唯一编码结构；

根据所述共享库和所述水利工程BIM唯一编码结构，在BIM软件中定义编码的引用层级、变量名和变量类型，形成与所述分类编码相对应的工程模型和数据唯一流水码；

结合所述工程模型和数据唯一流水码定义或扩展数字化编码体系的运算规则；

根据全生命周期工程建设及运维的信息传递流程并结合所述运算规则对BIM工程模型和数据编码进行调整；

将所有的BIM工程对象导出水利工程BIM对象唯一编码数据报表和BIM信息集合；

根据水利工程BIM对象唯一编码数据报表和BIM信息集合，开展基于编码的数据应用。

由于采用如上技术方案，本发明的有益效果在于：

1、基于Omniclass分类技术，具有BIM领域广泛适用性与前沿性；

2、纯数字编码在行业领域或智慧城市领域的统一性和标准化得到强化，更有利于计算机直接读取和编码运算；

3、分类编码在前，流水编码在后的结构格式便于数据传递，数据冗余和修改率大幅降低，便于数据传递，提高了人读的便捷性；

4、建立在分类层级上的对应流水码可方便描述任意具有层级逻辑关系的次序问题，避免了仅在末尾级别的最小单元上施加流水号导致无法标识整体逻辑架构的次序问题，使编码限制在单个工程应用范围内(如施工包分解编码)，并可拓展至解决任意级别的线型次序问题；

5、在水利工程领域进行的实践表明，本发明可方便应用于工程实体，且可应用于大型枢纽工程或多站点工程的实体编码，也可根据Omniclass分类技术拓展至数据信息对象，且不易造成混乱，便于写入模型数据库和便于规划报表。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施案例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施案例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的流程图。

图2至图4是本发明的BIM唯一编码结构示意图。

图5是本发明的BIM唯一编码工程构件编码案例图。

图6是本发明的BIM唯一编码工程编码报表案例图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图表，进一步阐述本发明。

参见图1，本发明的基于Omniclass分类技术的新型水利工程BIM唯一编码方法，包括以下步骤：

步骤1，基于Omniclass分类技术建立水利工程对象分类目录结构树和与所述水利工程对象分类目录结构树相对应的分类编码，并将建立的水利工程对象分类目录结构树和分类编码设置为共享库；

步骤2，基于Omniclass分类技术并根据纯数字化的工程分类编码规则，建立水利工程BIM唯一编码结构；

步骤3，根据步骤1所设置的共享库和步骤2所建立的水利工程BIM唯一编码结构，在BIM软件中定义编码的引用层级、变量名和变量类型，形成与分类编码相对应的工程模型和数据唯一流水码；

步骤4，结合步骤3所形成的工程模型和数据唯一流水码，定义或扩展数字化编码体系的运算规则；

步骤5，根据全生命周期工程建设及运维的信息传递流程并结合步骤4所定义或扩展的运算规则，对BIM工程模型和数据编码进行调整，此步不仅完成工程模型和数据编码，并可在编码传递中继续修改和完善；

步骤6，将所有的BIM工程对象导出水利工程BIM对象唯一编码数据报表和BIM信息集合；

步骤7，根据步骤6所导出的水利工程BIM对象唯一编码数据报表和BIM信息集合，开展基于编码的数据应用。

其中，步骤2中所建立的水利工程BIM唯一编码包括对象分类、编码特征、编码结构、编码传递以及实体编码案例，具体内容如下：

1、对象分类：采用基于Omniclass分类技术，如表1所示，建立三大编码体系包括水利工程按功能分建筑物分类编码(表编号10)，如表2所示；按功能分建筑空间分类编码(表编号12)，如表3所示；按元素分类编码(表编号14)，如表4所示。其他分类表编码体系采用建筑工程行业规则执行。

表1 BIM技术分类表编号

表编号	分类名称	表编号	分类名称
				10	按功能分建筑物	22	专业领域
11	按形态分建筑物	30	建筑产品
				12	按功能分建筑空间	31	组织角色
13	按形态分建筑空间	32	工具
				14	元素	33	信息
15	工作成果	40	材料
				20	工程建设项目阶段	41	属性
21	行为	-	-

表2水利工程BIM技术按功能分建筑物分类编码示例(表编号10)

表3水利工程BIM技术按功能分建筑空间分类编码示例(表编号12)

表4水利工程BIM技术按元素分类编码示例(表编号14)

2、编码特征：采用数字编码方式，编码格式为“××-××.××.××.××”，其中×代表数字0～9，当为计算机识别时，简化为“××××××××××”(10位)，“××”进行分类编码时数字可不连续，为未来行业发展预留空间。前两位“××”表示表编号，根据水利工程BIM数据类型，基于Omniclass分类表的表编号决定，分别为10、12、14，如表1所示；“-”表示表编号引起的分类编码，起间隔作用，在人工阅读和档案编号中存在；“-”之后的“××.××.××.××”代表每类表所产生的具体数据分类编码，依次按线分类法往下分级，如表4中，“水工结构-水工混凝土结构-墩墙-边墩”，作为一种线分类对象，级别由大到小，所对应的“99.06.06.03”即为相应级别上的数字分类号，“.”表示各级别的变化，起间隔作用，在人工阅读和档案编号中存在。在新型水利工程BIM唯一编码结构中，以上数字编码原则不变。

3、编码结构：编码结构包含两个方面，一、BIM模型构件或数据对象的唯一标识编码结构；二、对模型构件或数据进行统筹分析时，编码结构的运算方式。

首先，BIM模型构件或数据对象的唯一标识编码结构如图2所示。图2中，编码结构的各类符号及使用方式同第2点叙述中的方式，表编号和分类码即第2点中叙述的基于Omniclass分类的水利工程BIM编码结构。流水码按照具体工程项目进行自定义，宜连续编号，当分类码中某级分类无需流水细分时，流水码中与之对应级别的流水号采用“01”或“0001”；分类小于四级时，分类码和流水码末尾级别编码以“0”补齐。

其次，在对模型构件或数据进行统筹分析时，编码结构的运算符可采用具体使用编程的用户自行定义，以符合原编程程序语言的逻辑和规则为准，基本的运算类型包括三类，即“含义层级集合、单类连续集合、从属或主次集合”，具体可参照《建筑信息模型分类和编码标准》(GB/T51269-2017)进行。

本编码结构还可进行广义化拓展，定义广义的水利工程BIM唯一编码结构，是在多种表编号基础上结合图2，分类码和流水码不再局限于4级结构，而根据工程对象的逻辑架构决定，实现完整意义的BIM模型和全寿命期数据传递价值。为避免编码数据层级和数据量的过于庞大，在模型实体构件中宜采用不大于4级的编码结构，4级以上的广义编码结构适用于特殊实体或数据对象。

当分类层级大于4级时，广义的水利工程BIM唯一编码结构如图3所示，i表示分类码中的第i类(4<i≤9)，当分类大于9级时，应重新构建目录树结构，使对象逻辑结构在9级以内，避免计算机对数据调用的过于复杂性。对应每一类分类，均有相应的流水码。例如，对象分类为“水工结构-水工混凝土结构-梁-框架梁-预应力混凝土梁-C50梁-曲梁”，对框架梁分类进行分序(如某工程共5种框架梁)，对曲梁进行分序(如第5种框架梁的18号曲梁)，采用图3编码结构表示为“14-99.06.09.03.06.09.06#01.01.01.05.01.01.0018”。

当工程中这种层级多的对象较多时，可采用简化广义的水利工程BIM唯一编码结构，如图4所示。同样按上述实例，对“第5种框架梁的18号曲梁”采用图4编码结构表示为“014-99.06.09.03.06.09.06#{405}.{7018}”。图3简化原则为：(1)在图3基础上，表编号由2位变为3位，首位数字为“0”；(2)流水码采用不超过3段的结构，当只有1个分类时，相应变为1段，采用尾类流水码，当只有2个分类时，相应变为2段，采用首类流水码和尾类流水码；(3)图4中，Y表示对应某个分类位置的分类序列号，如前述实例中，“第5种框架梁”处在分类码中的序列号是4，则{Y××}表示{405},“第18号曲梁”处在分类码中的序列号是7，则{Y×××}表示{7018}。

4、编码传递：如图1所示，在水利工程建设全寿命期内，对各固定对象进行唯一编码时，产生三种情况的编码传递类型：一、模型构件或数据对象不变，仅建设阶段或外部环境发生变化，此时按照图1编码，传递后按需要可改变流水码，同一种对象总量不变时，可维持原编码不变；二、模型构件或数据对象发生粒度改变，如设计阶段底板作为一整块构件，而施工时混凝土底板由于分层分仓浇筑，可能产生多个同类对象，此时，将设计阶段的模型编码传递至施工阶段，在图1中，表编号和分类码不变，重新编制流水码；三、模型构件或数据对象本身发生替代，对象和编码全部重新按照图1编制。

5、实体编码案例：包括两方面内容，一、对水利工程BIM模型的模型构件或数据对象进行编码(按图1\图2\图3)，并写入模型数据库，作为模型编码定义的变量矩阵进行调用。

二、实现水利工程BIM唯一编码结构的模型、构件、数据之间的关联与映射，使编码发挥核心牵引作用。编码的核心牵引作用包含两个步骤，首先，按本发明关于一种基于Omniclass分类技术的新型水利工程BIM唯一编码结构(图1所示)对BIM模型构件进行编码，以某水闸工程为例，如图5所示；其次，对工程所有BIM构件对象进行编码和数据统计报表，如图6所示。

本发明的水利工程BIM唯一编码具体示例如表5所示：

表5水利工程BIM技术按元素分类编码示例

表5的释义如下：

一、

例如，对某泵站工程的支墩进行编码时，采用表1中的表编号10“按功能分建筑物”进行分类时，确定建筑物的功能分类级别为“水工建筑-泄/排水建筑物-排水泵站”，编码为“10-99.20.60.00”；采用表1中的表编号12“按功能分空间”进行分类时，确定建筑物的功能空间位置分类级别为“水工结构-泵站-站身”，编码为“12-99.20.25.00”；采用表1中的表编号14“元素”进行唯一性标识7编码时，确定的构件分类级别为“水工结构-水工混凝土结构-墩墙-支墩”，编码为“14-99.06.06.09”。不同表的编码间以“+”连接。形成的最终编码为：

“10-99.20.60.00+12-99.20.25.00+14-99.06.06.09”，表示“排水泵站站身的支墩”。

二、的/>

采用表1中的表编号14“元素”进行时，确定的构件分类级别为“水工结构-水工混凝土结构-墩墙-支墩”，编码为“14-99.06.06.09”。形成的最终编码为“14-99.06.06.09#01.01.0001.0002”，表示“水工混凝土墩墙的2号支墩”。

三、的/>

若对“水工结构-水工混凝土结构-墩墙-支墩”中的水工混凝土结构进行工区划分，墩墙型式归类组别时，编码“14-99.06.06.09#01.03.0004.0002”，表示“第3工区水工混凝土结构第4组墩墙的2号支墩”。

四、的/>

当分类表对象所处层级小于四级时，分类编码与流水号尾数以“0”补齐，例如表1中的表编号14中“水工结构-水工混凝土结构-底板”中的三级分类，编码为“14-99.06.03”。形成的最终编码为：“14-99.06.03.00#01.01.0005.0000”，表示“水工混凝土结构5号底板”。

五、的元素/>

采用表1中的表编号10“按功能分建筑物”进行分类时，确定建筑物的功能分类级别为“水工建筑-泄/排水建筑物-排水泵站”，编码为“10-99.20.60.00”；采用表1中的表编号12“按功能分空间”进行分类时，确定建筑物的功能空间位置分类级别为“水工结构-泵站-站身”，编码为“12-99.20.25.00”；采用表1中的表编号14“元素”进行唯一性标识编码时，确定的构件分类级别为“水工结构-水工混凝土结构-墩墙-支墩”，编码为“14-99.06.06.09”。不同表的编码间以“+”连接。形成的最终编码为：“10-99.20.60.00+12-99.20.25.00+14-99.06.06.09#01.01.0001.0002”，表示“排水泵站站身的2号支墩”。

六、的元素/>

若在某水利枢纽中有多个排水泵站时，也可对表10和表12进行唯一标识编码。例如：“10-99.20.60.00+12-99.20.25.00+14-99.06.06.09#03.01.0001.0002”，表示“3号排水泵站站身的2号支墩”。

本发明的基于Omniclass分类技术的新型水利工程BIM唯一编码方法的具体实施方法，包括以下步骤：

步骤1，基于Omniclass分类技术对水利工程对象进行整理分类，主要是表编号10、12、14中的对象进行分类编码，本发明也可拓展至对其他表编号进行相应分类编码；

步骤2，根据图2，建立分类对象的逻辑次序表，按表5中的规则，建立水利工程实际工程的实体对象编号，尤其对表5中的第3种——独立表多级流水码的唯一标识编码进行合理规划，避免使用上的混乱和重复；

步骤3，根据图2和前述编码结构的内容，建立多种表编号的编码运算规则，实现数据的复合特征定义，示例如表5中的第5栏和第6栏，“不同表”间的对象编码运算，表中只列出了“+”的运算规则，其他复杂规则具体可参照《建筑信息模型分类和编码标准》(GB/T51269-2017)进行；

步骤4，根据图3，采用BIM软件进行编码数据定义和写入，定义包含三层变量，即“数据中的编码总变量”(数据包含多种，编码作为最基本的核心变量)、“编码描述”、“对象编码”，其中“编码描述”和“对象编码”需明确编码的变量名称、数据类型和数据类型排序(在BIM模型特性中的显示次序)；

步骤5，根据图4，在模型编码前应对模型进行重复元素和冗余元素剔除，检查模型完整性。对BIM模型进行全部对象编码，并复核编码的完整性和准确性。当分类名称和分类编码建立工程类型或水利行业标准时，可建立共享化的编码库，结合BIM软件工具进行模型编码，提高编码效率；

步骤6，根据图4进行编码报表提取，编码报表基于模型一键提取，并进行编码筛查，对重复的流水码对象按上述步骤1～5重新编码，按本步骤重新提取报表。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施案例的限制，上述实施案例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.基于Omniclass分类技术的新型水利工程BIM唯一编码方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，基于Omniclass分类技术建立水利工程对象分类目录结构树和与所述水利工程对象分类目录结构树相对应的分类编码，并将建立的水利工程对象分类目录结构树和分类编码设置为共享库；

步骤2，基于Omniclass分类技术并根据纯数字化的工程分类编码规则，建立水利工程BIM唯一编码结构，所建立的水利工程BIM唯一编码包括对象分类、编码特征、编码结构、编码传递以及实体编码案例；

步骤3，根据所述共享库和所述水利工程BIM唯一编码结构，在BIM软件中定义编码的引用层级、变量名和变量类型，形成与所述分类编码相对应的工程模型和数据唯一流水码；

步骤4，结合所述工程模型和数据唯一流水码定义或扩展数字化编码体系的运算规则；

步骤5，根据全生命周期工程建设及运维的信息传递流程并结合所述运算规则对BIM工程模型和数据编码进行调整；

步骤6，将所有的BIM工程对象导出水利工程BIM对象唯一编码数据报表和BIM信息集合；

步骤7，根据水利工程BIM对象唯一编码数据报表和BIM信息集合，开展基于编码的数据应用。