CN111382484B - 一种基于bim建筑物管线布置优化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM建筑物管线布置优化系统，其技术方案要点是：包括项目总体实施模块、土建协同设计模块、管综协同设计模块、全专业协同设计模块和仿真分析设计模块。本发明的优点是：可使得所有工作人员接受到的信息完全同步，减少管线与设计图纸不匹配情况的发生。

Description

一种基于BIM建筑物管线布置优化系统

技术领域

本发明涉及建筑工程施工技术领域，具体涉及一种基于BIM建筑物管线布置优化系统。

背景技术

目前，随着建筑业的不断发展，在一定程度上促进了经济发展，同时，BIM作为建筑工程中的新兴技术，已经在全球范围内得到业界的广泛认可，它可以帮助实现建筑信息的集成，从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结，各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中，设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展，在建筑学、工程学及土木工程中受到越来越多的应用。

管线是指联结泵、阀或控制系统等的管道，用于传送液体、气体等的管道集合，在进行管道布置时需要注意，先布置管径较大的管线,后布置管径较小的管线。遇管线交叉时,小管径避让大管径即先布风管,接下来喷淋干管、消火栓干管,空调水管,强、弱电桥架等。因小管径所占空间位置较小,易于安装,且造价相对低，压力流管道避让重力流管道。压力流管道在外加压力作用下,介质克服沿程阻力,沿一定方向流动。给水管道、消火栓管道、自动喷水管道、热水管道等为压力管道等，管线在进行安装时需要进行对其不断的优化来减少管线安装后的意外发生。现有的管线优化系统，由于传统设计图纸表达不直观，且沟通不通畅，故而管线多是根据土建工作人员的经验进行布置优化，使得管线施工完成后与设计图纸之间存在着不匹配的情况，亟待解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于BIM建筑物管线布置优化系统，其优点是可使得所有工作人员接受到的信息完全同步，减少管线与设计图纸不匹配情况的发生。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于BIM建筑物管线布置优化系统，其特征在于：包括项目总体实施模块、土建协同设计模块、管综协同设计模块、全专业协同设计模块和仿真分析设计模块；

所述项目总体实施模块为业主主导担任项目主体控制，BIM团队制定标准、总体实施方案和模型审查任务，土建设计人员进行专业设计；

所述土建协同设计模块为风、水、电各专业人员和BIM团队采用工作集加链接的方式进行协同设计；其中风、水、电各专业人员调查施工场地周边环境，采集建筑物、构筑物及各类管线的GIS数据信息，并对待安装管线中管道结构的各类数据进行测量，为建筑物管线BIM模型的建立提供原始数据；BIM团队根据测得的数据及已有的图纸等设计资料，利用Revit软件建立建筑物、构筑物及各类管线的BIM建筑物信息模型；

所述管综协同设计模块为风、水、电各专业人员和BIM团队一次建模；

所述全专业协同设计为风、水、电各专业人员和BIM团队定期召开专业平衡协调会，并使用BIM模型协调各专业冲突，明确相关解决方案后在BIM模型中进行后续更改和调整，且BIM模型作为是否变更、如何变更的重要依据，保证BIM模型始终是最新的设计成果；

所述仿真分析设计模块将Revit建立的BIM建筑物信息模型导入Navisworks软件进行实时漫游、碰撞检测和四维施工模拟，检查管线间距、检修空间、净高是否符合要求，根据碰撞检测结果修改管线切改方案，并且结合业主需求以及四维施工模拟优化协调施工组织方案。

通过上述技术方案，项目总体实施模块可综合业主的需求和现场施工环境，并在BIM团队的整体监控下制定标准、总体实施方案，随后由土建设计人员进行专业设计，接着由BIM团队和土建设计人员共同进行模型审查任务；土建协同设计模块作为前期准备阶段可对待安装的建筑结构的情况及其周边环境、待安装的管线结构各项结构等信息进行前期的测量，为后期的BIM模型的制作提供原始的数据，其中模型制作采用常规的BIM模型制作软件进行制作设计，提供整个建筑物管线的安装情况的模型；管综协同设计模块中，采用风、水、电各专业人员共同设计，根据管线中各管道的安装情况以及建筑物的抗震级别来确定各管线的布置情况及结构形式，制定多个方案后进行比选，从而优选出最佳方案进行管线的确定和安装布置；全专业协同设计模块中风、水、电各专业人员定期开展协调会，并将BIM模型作为是否变更、如何变更的重要依据，保证BIM模型始终是最新的设计成果，从而使得可使得所有工作人员接受到的信息完全同步，减少管线与设计图纸不匹配情况的发生，进而提高工作人员的工作效率和施工准确率；仿真分析设计模块对完成的BIM模型进行模拟运行，将各模型进行叠加处理，成为综合管线模型并进行碰撞，记录好碰撞信息并进行分析，得出碰撞结果，根据碰撞结果对三维模型进行调整，进而减少管线之间综合碰撞问题，以获得最优施工技术方案。

本发明进一步设置为：所述土建协同设计模块中采集的管线数据包括管线的长度、管线的中所用管道的种类、管线的直径信息，其中管线的种类主要包括进水管、排水管、供气管和供暖管。

通过上述技术方案，通过采集管线数据对管线类型进行分类，能够加快建模的进程，同时，通过采集管线的各种数据，也能方便使用者通过该系统对铺设管线的成本进行估算，并且可也根据这些数据来评估出管线施工的难易程度，从让该系统不仅建模速度更快，并且具备了更多的功能，便于工作人员根据现场施工的实时需求进行管线的运输工作，并可通过BIM模型中管线综合布置信息进行对管线构件进行快速准确的定位安装。

本发明进一步设置为：所述管综协同设计模块中管线优化综合考虑管线布置对空间的要求，管线相对位置的布置，管线的维修和检修要求。

通过上述技术方案，风、水、电各专业人员可根据此优化原则进行管线的优化，从而提升管线优化的效率。

本发明进一步设置为：所述管综协同设计模块依次包括建模、检查模型、管综设计优化、设计师确认、出图准备、输出施工图、后续设计变更和BIM设计成果。

通过上述技术方案，建模阶段采用协同工作集的形式进行，从而提升建模效率，同时在建模过程中不轻易修改设计，进而减少因建模而产生的碰撞；检查模型阶段主要排查各专业模型有无缺漏；模型完成以后，进入设计师确认环节，继而确保模型与设计成果完全一致；确认好以后，由管综设计人员在BIM模型中对管线排布进行优化设计；完成管综优化设计后，有BIM团队与项目设计师进行再次确认，确保模型达到出图状态；在出图之前，由BIM团队在Revit软件中做好相应的出图准备工作；输出施工图中，充分利用Revit的出图功能，得到各专业施工图；在后续设计变更环节中，BIM模型作为是否变更，如何变更的重要依据，使得BIM模型始终是最新的设计成果，进而使得图纸源于模型；依照此流程，可在充分保障BIM模型技术价值实现最大化的基础上，完全的将BIM技术，融入到设计流程中去，切实提高了管线设计质量和优化效率。

本发明进一步设置为：所述管综设计优化的优化顺序包括管线与结构、过道、各房间、公共区、机房、全局连通。

通过上述技术方案，首先解决管线与结构的碰撞问题，再处理管道所有管线，再到各房间、公共区，最后处理机房，最终进行全局连通，继而可进一步降低每个区域的管线之间产生碰撞的可能性，而且还兼顾了全局布局的合理性，从而提升管线优化的效率。

本发明进一步设置为：所述后续计划变更中，设计师可通过BIM 360 glue与现场施工人员进行配合，现场施工人员可通过桌面终端、移动设备和网络界面对照BIM模型检查施工情况，同时方便设计师结合现场施工进行模型调整和冲突检测。

通过上述技术方案，可将设计师与现场施工人员之间的信息交流更加及时和高效，设计师可远程指导现场施工人员进行管线结构的安装，同时在管线某些结构配合出现问题时，可通过BIM 360 glue进行信息交流，从而便于设计师根据现场施工情况进行判断和确定解决方案，进而便于现场施工人员进行快速的响应更换，提高了施工效率，进一步减少管线与设计图纸不匹配情况的发生。

本发明进一步设置为：所述土建协同设计模块中对采集到的建筑物、构筑物及各类管线的GIS数据进行分析、分类、加密并记录保存，并借助ArcGIS和Revit软件构建3D可视化GIS模型，随后利用SuperMap GIS软件提供的便捷式BIM导入机制，将3D可视化GIS模型导入BIM建筑物信息模型。

通过上述技术方案，方便BIM团队成员对建筑物、构筑物及各类管线的模型细节进行修改，同时将3D可视化GIS模型导入BIM建筑物信息模型中，使得建筑物中所有构件都富含建筑信息及属性，然后把建筑空间信息与其周围地理环境共享，根据实际情况对属性进行修改，来具体调节建筑构件的尺寸、颜色、样式等，从而减少因建筑物的变更对管线布置优化的影响。

本发明进一步设置为：所述仿真分析设计模块中模拟冬季供暖时热能传导路线，以检测热能对其附近管线的影响，或是构建当管线出现破裂时可避免人员伤亡及能源浪费的疏通引导方案，然后基于3DGIS的技术支持，将BIM模型中三维管线同建筑物、地形等多元空间数据的融合，实现宏观与微观的相辅相成、室外到室内的一体化，使总体建筑物模型中的管线优化要素更加合理。

通过上述技术方案，BIM团队成员可在进行现场施工建造前，便可通过3DGIS的技术支持，将BIM模型中三维管线同建筑物、地形等多元空间数据的融合，GIS为BIM数据提供了多种实用的GIS查询与分析功能，同时发挥GIS的位置服务和空间分析特长，提供了BIM专用的动态模拟功能，实现对建筑构件的精细化管理，同时BIM与GIS融合可使管线优化质量更好、分析更加精细和准确、决策效率更高。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

一、通过应用Revit软件建立拟施工结构、拟施工场地周边环境及各类管线的模型，可以直观的查找需要切改的管线种类及部位，工作人员之间采用工作集加链接的方式进行协同设计，提高各方沟通效率，确定管线切改方案，同时结合BIM 360 glue进行信息交流，继而便于设计师根据现场施工情况进行判断和确定解决方案，从而使得可使得所有工作人员接受到的信息完全同步，减少管线与设计图纸不匹配情况的发生，进而提高工作人员的工作效率和施工准确率；

二、通过Navisworks软件进行碰撞检测，根据碰撞结果对三维模型进行调整，进而减少管线之间综合碰撞问题，以获得最优施工技术方案可以快捷的找出管线之间的冲突，同时可提前修改管线切改方案，避免后期方案变动而引起的工期延误。

附图说明

图1是本发明的总体系统框图；

图2是体现管综系统设计模块的流程框图；

图3是管综设计优化的顺序的流程框图。

具体实施方式

实施例1：一种基于BIM建筑物管线布置优化系统，如图1所示，包括项目总体实施模块、土建协同设计模块、管综协同设计模块、全专业协同设计模块和仿真分析设计模块。

项目总体实施模块为业主主导担任项目主体控制，BIM团队根据业主需求和现场施工环境进行制定标准、总体实施方案和模型审查任务，土建设计人员进行专业设计。

土建协同设计模块为风、水、电各专业人员和BIM团队采用工作集加链接的方式进行协同设计，提高提高各方沟通效率，使得所有工作人员接受到的信息完全同步；本实施例中，风、水、电各专业人员调查施工场地周边环境，采用三维激光扫描仪采集建筑物、构筑物及各类管线的GIS数据信息；并对待安装管线中管道结构的各类数据，包括管线的长度、管线的中所用管道的种类、管线的直径信息，其中管线的种类主要包括进水管、排水管、供气管和供暖管进行全局扫描和测量，为建筑物管线BIM模型的建立提供原始数据，通过采集管线数据对管线类型进行分类，能够加快建模的进程，同时，通过采集管线的各种数据，也能方便使用者通过该系统对铺设管线的成本进行估算，并且可也根据这些数据来评估出管线施工的难易程度，从让该系统不仅建模速度更快，并且具备了更多的功能，便于工作人员根据现场施工的实时需求进行管线的运输工作，并可通过BIM模型中管线综合布置信息进行对管线构件进行快速准确的定位安装；本实施例中，BIM团队根据测得的数据及已有的图纸等设计资料，采用Revit软件对三维激光扫描仪收集的点云数据进行分析并生成完整的点云模型，建立建筑物、构筑物及各类管线的BIM建筑物信息模型，从而为后期的碰撞试验及模拟运行分析提供实行的模型基础；其中BIM团队对采集到的建筑物、构筑物及各类管线的GIS数据进行分析、分类、加密并记录保存，并借助ArcGIS和Revit软件构建3D可视化GIS模型，随后利用SuperMap GIS软件提供的便捷式BIM导入机制，将3D可视化GIS模型导入BIM建筑物信息模型中，方便BIM团队成员对建筑物、构筑物及各类管线的模型细节进行修改，使得建筑物中所有构件都富含建筑信息及属性，然后把建筑空间信息与其周围地理环境共享，根据实际情况对属性进行修改，来具体调节建筑构件的尺寸、颜色、样式等，从而减少因建筑物的变更对管线布置优化的影响。

如图2所示，管综协同设计模块为风、水、电各专业人员和BIM团队一次建模，根据管线中各管道的安装情况以及建筑物的抗震级别来确定各管线的布置情况及结构形式，制定多个方案后进行比选，从而优选出最佳方案进行管线的确定和安装布置；管综协同设计模块中管线优化原则应综合考虑管线布置对空间的要求，管线相对位置的布置，管线的维修和检修要求；管综协同设计模块依次包括建模、检查模型、管综设计优化、设计师确认、出图准备、输出施工图、后续设计变更和BIM设计成果；建模阶段采用协同工作集的形式进行，从而提升建模效率，同时在建模过程中不轻易修改设计，进而减少因建模而产生的碰撞；检查模型阶段主要排查各专业模型有无缺漏；模型完成以后，进入设计师确认环节，继而确保模型与设计成果完全一致；确认好以后，由管综设计人员在BIM模型中对管线排布进行优化设计；完成管综优化设计后，有BIM团队与项目设计师进行再次确认，确保模型达到出图状态；在出图之前，由BIM团队在Revit软件中做好相应的出图准备工作；输出施工图中，充分利用Revit的出图功能，得到各专业施工图；在后续设计变更环节中，BIM模型作为是否变更，如何变更的重要依据，使得BIM模型始终是最新的设计成果，进而使得图纸源于模型，同时在后续计划变更中，设计师可通过BIM 360 glue与现场施工人员进行配合，现场施工人员可通过桌面终端、移动设备和网络界面对照BIM模型检查施工情况，同时方便设计师结合现场施工进行模型调整和冲突检测，进而使得设计师与现场施工人员之间的信息交流更加及时和高效，设计师可远程指导现场施工人员进行管线结构的安装，同时在管线某些结构配合出现问题时，可通过BIM 360 glue进行信息交流，从而便于设计师根据现场施工情况进行判断和确定解决方案，进而便于现场施工人员进行快速的响应更换，提高了施工效率，进一步减少管线与设计图纸不匹配情况的发生；依照此流程，可在充分保障BIM模型技术价值实现最大化的基础上，完全的将BIM技术，融入到设计流程中去，切实提高了管线设计质量和优化效率。

如图3所示，管综设计优化的优化顺序包括管线与结构、过道、各房间、公共区、机房、全局连通；首先解决管线与结构的碰撞问题，再处理管道所有管线，再到各房间、公共区，最后处理机房，最终进行全局连通，继而可进一步降低每个区域的管线之间产生碰撞的可能性，而且还兼顾了全局布局的合理性，从而提升管线优化的效率。

全专业协同设计为风、水、电各专业人员和BIM团队定期召开专业平衡协调会，并使用BIM模型协调各专业冲突，明确相关解决方案后在BIM模型中进行后续更改和调整，且BIM模型作为是否变更、如何变更的重要依据，保证BIM模型始终是最新的设计成果；

仿真分析设计模块将Revit建立的BIM建筑物信息模型导入Navisworks软件进行实时漫游、碰撞检测和四维施工模拟，检查管线间距、检修空间、净高是否符合要求，根据碰撞检测结果修改管线切改方案，并且结合业主需求以及四维施工模拟优化协调施工组织方案，进而减少管线之间综合碰撞问题，以获得最优施工技术方案；同时模拟冬季供暖时热能传导路线，以检测热能对其附近管线的影响，或是构建当管线出现破裂时可避免人员伤亡及能源浪费的疏通引导方案，然后基于3DGIS的技术支持，将BIM模型中三维管线同建筑物、地形等多元空间数据的融合，实现宏观与微观的相辅相成、室外到室内的一体化，使总体建筑物模型中的管线优化要素更加合理。BIM团队成员可在进行现场施工建造前，便可通过3DGIS的技术支持，将BIM模型中三维管线同建筑物、地形等多元空间数据的融合，GIS为BIM数据提供了多种实用的GIS查询与分析功能，同时发挥GIS的位置服务和空间分析特长，提供了BIM专用的动态模拟功能，实现对建筑构件的精细化管理，同时BIM与GIS融合可使管线优化质量更好、分析更加精细和准确、决策效率更高。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种基于BIM建筑物管线布置优化系统，其特征在于：包括项目总体实施模块、土建协同设计模块、管综协同设计模块、全专业协同设计模块和仿真分析设计模块；

所述项目总体实施模块为业主主导担任项目主体控制，BIM团队制定标准、总体实施方案和模型审查任务，土建设计人员进行专业设计；

所述土建协同设计模块为风、水、电各专业人员和BIM团队采用工作集加链接的方式进行协同设计；其中风、水、电各专业人员调查施工场地周边环境，采集建筑物、构筑物及各类管线的GIS数据信息，并对待安装管线中管道结构的各类数据进行测量，为建筑物管线BIM模型的建立提供原始数据；BIM团队根据测得的数据及已有的图纸，利用Revit软件建立建筑物、构筑物及各类管线的BIM建筑物信息模型；

所述管综协同设计模块为风、水、电各专业人员和BIM团队建模；

所述全专业协同设计为风、水、电各专业人员和BIM团队定期召开专业平衡协调会，并使用BIM模型协调各专业冲突，明确相关解决方案后在BIM模型中进行后续更改和调整，且BIM模型作为是否变更、如何变更的重要依据，保证BIM模型始终是最新的设计成果；

所述仿真分析设计模块将Revit建立的BIM建筑物信息模型导入Navisworks软件进行实时漫游、碰撞检测和四维施工模拟，检查管线间距、检修空间、净高是否符合要求，根据碰撞检测结果修改管线切改方案，并且结合业主需求以及四维施工模拟优化协调施工组织方案；

所述管综协同设计模块依次包括建模、检查模型、管综设计优化、设计师确认、出图准备、输出施工图、后续设计变更和BIM设计成果；

所述管综设计优化的优化顺序包括管线与过道、各房间、公共区、机房、全局连通；

后续计划变更中，设计师可通过BIM 360 glue与现场施工人员进行配合，现场施工人员可通过桌面终端、移动设备和网络界面对照BIM模型检查施工情况，同时方便设计师结合现场施工进行模型调整和冲突检测。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM建筑物管线布置优化系统，其特征在于：所述土建协同设计模块中采集的管线数据包括管线的长度、管线的中所用管道的种类、管线的直径信息，其中管线的种类主要包括进水管、排水管、供气管和供暖管。

3.根据权利要求1所述的一种基于BIM建筑物管线布置优化系统，其特征在于：所述管综协同设计模块中管线优化综合考虑管线布置对空间的要求，管线相对位置的布置，管线的维修和检修要求。

4.根据权利要求1所述的一种基于BIM建筑物管线布置优化系统，其特征在于：所述土建协同设计模块中对采集到的建筑物、构筑物及各类管线的GIS数据进行分析、分类、加密并记录保存，并借助ArcGIS和Revit软件构建3D可视化GIS模型，随后利用SuperMap GIS软件提供的便捷式BIM导入机制，将3D可视化GIS模型导入BIM建筑物信息模型。

5.根据权利要求1所述的一种基于BIM建筑物管线布置优化系统，其特征在于：所述仿真分析设计模块中模拟冬季供暖时热能传导路线，以检测热能对其附近管线的影响，或是构建当管线出现破裂时可避免人员伤亡及能源浪费的疏通引导方案，然后基于3DGIS的技术支持，将BIM模型中三维管线同建筑物、地形等两种多元空间数据的融合，实现宏观与微观的相辅相成、室外到室内的一体化，使总体建筑物模型中的管线优化要素更加合理。

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