CN111666625A - 基于bim的管道预制方法 - Google Patents

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刘建
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Abstract

本发明提供一种管道预制方法。该管道预制方法包括：三维建模；深化后将预制管道三维模型拆分为标准段管道模型和参数段管道模型；根据标准段管道模型的生产加工数据生产标准段管道并完成现场安装，并测量参数段管道的安装空间；根据参数段管道更新后的设计长度及参数段管道模型的其他生产加工数据获得参数段管道的最终生产加工数据。由于参数段管道的设计长度是根据该安装距离获得的，因此，可以精确地加工出与该安装距离非常匹配的参数段预制管道，从而避免因为现场作业及其他施工误差引起的预制管道无法安装的问题。

Description

基于BIM的管道预制方法
技术领域
本发明涉及管道预制技术领域，特别涉及基于BIM的管道预制方法。
背景技术
随着当前建筑行业的高速发展，劳动力的减少，在特殊时期没有足够劳动力，或者劳动力无法满足机电管道安装工程的情况下，建筑工业化技术的应用可以帮助建设行业减轻劳动力不足的问题，并能够提高建筑工程效率且提高项目品质。
预制化技术是近年来工程行业努力的方向，国内以后小范围的项目采用管道预制化技术，但是在预制化技术的推广应用中往往因为现场施工误差的因数，导致预制管道的使用率低下。一般预制管道出现误差无法安装的问题都是在预制管道系统的最后一处的管道安装位置，引起误差的因素有连接误差，定位误差，土建操作面的施工误差等。
发明内容
基于此，有必要针对预制化技术的推广应用过程中因为现场施工误差等因素，导致预制管道的使用率低下的问题，提供一种有效提高预制管道的准确率并基于BIM的管道预制方法。
本申请实施例中提供一种基于BIM的管道预制方法，包括以下步骤：
建立多专业设计三维模型，其中，所述多专业包括并不仅限于建筑、结构、电气、暖通、给排水等专业；
根据机电管线综合排布原则、管线设备的安装工序以及运营维护可行性和碰撞检测的结果对所述多专业设计三维模型的管线系统排布进行优化，获得所述具有施工可行性的施工三维模型；
根据管道连接方式，并结合管道安装工序，对所述施工三维模型的管线系统进行管道模型预制拆分，获得预制管道三维模型，其中包括标准段管道模型和参数段管道模型两部分；
根据所述标准段管道模型获得标准段管道的生产加工数据，根据所述标准段管道的生产加工数据生产所述标准段管道；
现场安装所述标准段管道后，测量所述参数段管道的安装空间；
根据所述参数段管道的安装空间数据，更新所述预制管道三维模型中参数段管道的管长，获得所述参数段管道更新后的生产加工数据。
根据所述参数段管道更新后的生产加工数据生产所述参数段管道。
上述的管道预制方法，采用BIM技术进行三维建模并优化后，将预制管道三维模型拆分为标准段管道模型和参数段管道模型。根据标准段管道模型的生产加工数据生产标准段管道并完成现场安装后，测量参数段管道的安装空间。根据该安装空间获得参数段管道的设计管长。根据参数段管道的设计管长及参数段管道模型的其他生产加工数据获得参数段管道的最终生产加工数据。由于参数段管道的设计管长是根据该安装空间获得，因此，可以精确地加工出与该安装空间非常匹配的参数段预制管道，从而避免因为现场作业及其他施工误差引起的预制管道无法安装的问题。上述的管道预制方法通过对管道进行工业化的预制加工生产，工业化的加工预制不受天气及施工现场条件的影响，大大提高了现场加工作业的效率。上述的管道预制方法由于进行了管道的预制生产，因此，安装现场仅需安排负责预制管道的生产加工数据采集的人员，从而减少现场的劳动力配置，降低项目人工成本，能提高施工效率，并能保证施工质量和施工人员的安全。
在一实施例中，深化所述三维模型的步骤包括：对所述设计三维模型的管线系统排布进行优化，获得具有施工可行性的施工三维模型。
在一实施例中，获得所述具有施工可行性的施工三维模型的步骤包括：
根据机电管线综合排布原则、管线设备的安装工序以及运营维护可行性对所述多专业设计三维模型的管线系统排布进行优化；和，
根据碰撞检测的结果对所述多专业设计三维模型的管线系统排布进行优化。
在一实施例中，所述的管道预制方法还包括：
根据管道连接方式，并结合管道安装工序，对所述施工三维模型的管线系统进行管道模型预制拆分，获得所述预制管道三维模型。
在一实施例中，所述的管道预制方法还包括：在所述标准段管道完成安装后，根据测距仪器测量所述参数段管道的安装空间，以获得所述参数段管道的管长。
在一实施例中，所述的管道预制方法还包括：在所述标准段管道完成安装后，对所述参数段管道的安装空间进行3D扫描，根据3D扫描的数据创建虚拟管道模型，以获得所述参数段管道的管长。
在一实施例中，所述根据所述标准段管道模型获得标准段管道的生产加工数据，根据所述标准段管道的生产加工数据生产所述标准段管道的步骤包括：
根据所述标准段管道模型中包含的生产加工数据对所述标准段管道模型添加生产编码，并输出所述标准段管道模型的生产编码。
在一实施例中，所述根据所述参数段管道更新后的生产加工数据生产所述参数段管道的步骤包括：
根据所述参数段管道模型更新后的生产加工数据对所述参数段管道模型添加生产编码，并输出所述参数段管道模型的生产编码。
在一实施例中，所述生产编码的编码信息包括生产厂家编码、管道编号、材质编号、管径编号、压力等级编号、长度编号及安装方式编码中的一种或多种。
在一实施例中，所述的管道预制方法，还包括：对加工完成的预制管道进行编码标记，其中，所述加工完成的预制管道包括标准段管道和参数段管道。
附图说明
图1为一实施例的管道预制方法的流程图；
图2为另一实施例的管道预制方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
请参考图1，本申请实施例提供一种基于BIM的管道预制方法。该方法包括以下步骤：
S110：建立多专业设计三维模型，其中，所述多专业包括并不仅限于建筑、结构、电气、暖通、给排水等专业；
具体地，可以利用BIM建模软件(例如Revit软件)分别建立建筑、结构、电气、暖通、给排水等专业的BIM模型及预制管道的初始BIM模型，并将各专业模型及预制管道的初始BIM模型链接形成完整的三维模型。
S130：深化并拆分所述设计三维模型，获得预制管道三维模型，所述预制管道三维模型分为标准段管道模型和参数段管道模型两部分。
具体地，获得多专业设计三维模型后，对三维模型进行深化设计，获得具有施工可行性的施工三维模型。再根据管道连接方式，并结合管道安装工序，对施工三维模型的管线系统进行管道模型预制拆分，获得预制管道三维模型。
在实际施工中，预制管道出现误差导致无法安装的问题往往都是出现在预制管道系统的最后一处安装位置。因此，可以根据管道的实际安装工序，将预制管道分为优先安装的管道与最后一处安装位置处安装的管道，从而可以将预制管道三维模型分为标准段管道模型和参数段管道模型，并设置标准段管道模型和参数段管道模型的连接关系。其中，标准段管道模型与优先安装的管道对应。参数段管道模型与最后一处安装位置处安装的管道对应。
可以理解的是，在实际施工中，参数段管道模型不限于与预制管道的最后一处安装位置对应，也可以与预制管道的其他安装位置相对应。参数段管道模型具体对应的安装位置需要结合实际施工需要进行确定，例如是其他容易出现误差的安装位置。
S150：根据标准段管道模型获得标准段管道的生产加工数据，根据标准段管道的生产加工数据生产标准段管道。
具体地，预制管道三维模型中设置有预制管道的生产加工数据。从标准段管道模型中输出标准段管道的生产加工数据。将标准段管道的生产加工数据导入到机械加工设备中，从而可以生产标准段管道。
S170：现场安装所述标准段管道后，测量所述参数段管道的安装空间。
具体地，将标准段管道生产完成后，优先进行现场安装。由于还未加工参数段管道，因此，在安装标准段管道时，预留出参数段管道的安装空间。
S190：根据所述参数段管道的安装空间数据，更新所述预制管道三维模型中参数段管道的管长，获得所述参数段管道更新后的生产加工数据。
具体地，可以通过测距装置测量出预留的参数段管道的安装空间。测距装置例如是红外测距仪等，也可以通过其他方式获得预留的参数段管道的安装空间。
由于参数段管道将安装在该安装空间对应的安装位置处，因此，根据该安装空间则可以准确地获得参数段管道的设计管长。从参数段管道模型中输出参数段管道的其他生产加工数据。将参数段管道的设计管长和除设计管长以外的其他生产加工数据和整合成参数段管道的最终生产加工数据。将参数段管道的最终生产加工数据导入机械加工设备，则可以生产参数段管道，最后将参数段管道安装在预留的安装空间对应的位置。由于参数段管道的设计管长是根据该安装空间获得的，因此，参数段管道与该安装空间对应的安装位置非常匹配。
S210：根据所述参数段管道的生产加工数据生产所述参数段管道。
具体地，预制管道三维模型中设置有预制管道的生产加工数据。从参数段管道模型中输出参数段管道的生产加工数据。将参数段管道的生产加工数据导入到机械加工设备中，从而可以生产参数段管道。
上述的管道预制方法，采用BIM技术进行三维建模并优化后，将预制管道三维模型拆分为标准段管道模型和参数段管道模型。根据标准段管道模型的生产加工数据生产标准段管道并完成现场安装后，测量参数段管道的安装空间。根据该安装空间获得参数段管道的设计管长。根据参数段管道的设计管长及参数段管道模型的其他生产加工数据获得参数段管道的最终生产加工数据。由于参数段管道的设计管长是根据该安装空间获得，因此，可以精确地加工出与该安装空间非常匹配的参数段预制管道，从而避免因为现场作业及其他施工误差引起的预制管道无法安装的问题。上述的管道预制方法通过对管道进行工业化的预制加工生产，工业化的加工预制不受天气及施工现场条件的影响，大大提高了现场加工作业的效率。上述的管道预制方法由于进行了管道的预制生产，因此，安装现场仅需安排负责预制管道的生产加工数据采集的人员，从而减少现场的劳动力配置，降低项目人工成本，能提高施工效率，并能保证施工质量和施工人员的安全。
在一实施例中，深化三维模型的步骤包括：对三维模型的管线系统排布进行优化，获得具有施工可行性的施工三维模型。
具体地，根据机电管线综合排布原则、管线设备的安装工序以及运营维护可行性对所述多专业设计三维模型的管线系统排布进行优化，使得管道的布置合理、整齐、阻力小，从而获得具有施工可行性的施工三维模型。在调整管道系统和机电设备的安装工序时，同时需要考虑管道安装的可行性、后期检修空间的预留，设备阀门等运营需要操作的设备的可行性，便于后期运营维护的效果。
还可以根据碰撞检测的方式对管线系统排布进行优化。具体地，可以在BIM软件中对三维模型进行碰撞检测，并记录和显示碰撞结果。若碰撞结果不是零碰撞，则对三维模型进行调整。对调整后的三维模型继续进行碰撞检测，若碰撞结果为零碰撞，则保存三维模型。通过对三维模型的管线系统排布进行优化，使得管道的布置合理，从而可以获得具有施工可行性的施工三维模型。
在一实施例中，管道预制方法还包括：对加工完成的预制管道进行编码标记。具体地，加工完成的预制管道包括标准段管道和参数段管道，可以分别对标准段管道和参数段管道进行编码标记。例如根据生产厂家、管道编号、材质、管径、长度、安装方式等进行编码标记。通过对加工完成的预制管道进行编码标记，便于在现场安装时按照安装工序和安装位置找到对应的预制管道。
在一实施例中，管道预制方法还包括：在所述标准段管道完成安装后，对所述参数段管道的安装空间进行3D扫描，根据3D扫描的数据创建虚拟管道模型，以获得所述参数段管道的管长。
具体地，可以通过3D扫描仪对已经完成现场安装的标准段管道进行3D扫描，从而可以获得参数段管道安装空间的3D扫描数据。根据3D扫描的数据创建虚拟管道模型。将虚拟管道模型与预制管道三维模型进行对比，通过空间位置拟合，则可以找到虚拟管道模型中的与参数段管道对应的部分。由于参数段管道将安装在剩余安装空间对应的位置处，因此，根据虚拟管道模型中的长度数据，则可以获得参数段管道的管长。
在一实施例中，步骤S150包括：根据标准段管道模型中包含的生产加工数据对标准段管道模型添加生产编码，并输出标准段管道模型的生产编码。
具体地，预制管道三维模型中包含管道的生产加工数据，例如材质，管径，长度，压力等级等。考虑到生产安装方便，主要依据材质，管径，长度，压力等级，安装次序等对管道模型添加生产编码。不仅可以对标准段管道模型添加生产编码，还可以对参数段管道模型添加生产编码。添加生产编码时应对标准段管道模型和参数段管道模型进行区分编码。例如，标准段管道的编码代号可以为SP，参数段管道的编码代号可以为PP。
生产编码的编码信息可以包括生产厂家编码、管道编号、材质编号、管径编号、压力等级编号、长度编号及安装方式编码中的一种或多种。示例性地，生产编码的形式可以为：厂家编码-管道编号-材质编号-管径编号-压力等级编号-长度-安装方式。
例如，管长1000mm，承压能力为40N的DN150x4.5mm法兰连接管道为常规预制管道，其生产编码为TJ-001-150-40-1000-SP。
由于对预制管道三维模型(标准段管道模型和参数段管道模型)添加生产编码，输出预制管道三维模型(标准段管道模型和参数段管道模型)的生产编码，则可以获得生产编码中包含的预制管道的生产加工数据。通过添加并输出生产编码的方式，便于获得预制管道三维模型(标准段管道模型和参数段管道模型)对应的预制管道的生产加工数据。其中，标准段管道模型的生产编码对应标准段管道的生产加工数据。参数段管道模型的生产编码对应参数段管道的生产加工数据。
在一实施例中，步骤S190包括：根据所述参数段管道模型更新后的生产加工数据对所述参数段管道模型添加生产编码，并输出所述参数段管道模型的生产编码。
具体地，根据安装空间可以准确获得参数段管道的设计管长。参数段管道模型中包含参数段管道的其他生产加工数据。将参数段管道的设计管长和该其他生产加工数据作为参数段管道模型更新后的生产加工数据。根据该更新后的生产加工数据对参数段管道模型进行生产编码，输出参数段管道模型的生产编码，则可以获得参数段管道的更新后的生产加工数据，便于生产参数段管道。
在一实施例中，请参考图2，根据所述参数段管道模型更新后的生产加工数据对所述参数段管道模型添加生产编码，并输出所述参数段管道模型的生产编码的步骤包括：
步骤S310：根据参数段管道模型中包含的生产加工数据对参数段管道模型添加生产编码。
具体地，在未获得安装空间之前，可以先对参数段管道模型进行生产编码。例如在对标准段管道模型进行编码时，同时对参数段管道模型进行编码，便于操作。
步骤S330：根据安装空间更新参数段管道模型的生产编码，输出更新后的参数段管道模型的生产编码。
在获得安装空间之后，根据安装空间获得参数段管道的设计管长。获得参数段管道的设计管长后，只需在参数段管道模型的生产编码中更新参数段管道的长度信息，便可以获得参数段管道的最终生产编码，操作方便。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于BIM的管道预制方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立多专业设计三维模型，其中，所述多专业包括并不仅限于建筑、结构、电气、暖通、给排水等专业；
深化并拆分所述三维模型，获得预制管道三维模型，所述预制管道三维模型分为标准段管道模型和参数段管道模型两部分；
根据所述标准段管道模型获得标准段管道的生产加工数据，根据所述标准段管道的生产加工数据生产所述标准段管道；
现场安装所述标准段管道后，测量所述参数段管道的安装空间；
根据所述参数段管道的安装空间数据，更新所述预制管道三维模型中参数段管道的管长，获得所述参数段管道更新后的生产加工数据；
根据所述参数段管道更新后的生产加工数据生产所述参数段管道。
2.根据权利要求1所述的管道预制方法，其特征在于，深化所述三维模型的步骤包括：对所述设计三维模型的管线系统排布进行优化，获得具有施工可行性的施工三维模型。
3.根据权利要求2所述的管道预制方法，其特征在于，所述获得具有施工可行性的施工三维模型的步骤包括：
根据机电管线综合排布原则、管线设备的安装工序以及运营维护可行性对所述多专业设计三维模型的管线系统排布进行优化；和，
根据碰撞检测的结果对所述多专业设计三维模型的管线系统排布进行优化。
4.根据权利要求2所述的管道预制方法，其特征在于，还包括：
根据管道连接方式，并结合管道安装工序，对所述施工三维模型的管线系统进行管道模型预制拆分，获得所述预制管道三维模型。
5.根据权利要求1所述的管道预制方法，其特征在于，还包括：在所述标准段管道完成安装后，根据测距仪器测量所述参数段管道的安装空间，以获得所述参数段管道的管长。
6.根据权利要求1所述的管道预制方法，其特征在于，还包括：在所述标准段管道完成安装后，对所述参数段管道的安装空间进行3D扫描，根据3D扫描的数据创建虚拟管道模型，以获得所述参数段管道的管长。
7.根据权利要求1所述的管道预制方法，其特征在于，所述根据所述标准段管道模型获得标准段管道的生产加工数据，根据所述标准段管道的生产加工数据生产所述标准段管道的步骤包括：
根据所述标准段管道模型中包含的生产加工数据对所述标准段管道模型添加生产编码，并输出所述标准段管道模型的生产编码。
8.根据权利要求1所述的管道预制方法，其特征在于，所述根据所述参数段管道更新后的生产加工数据生产所述参数段管道的步骤包括：
根据所述参数段管道模型更新后的生产加工数据对所述参数段管道模型添加生产编码，并输出所述参数段管道模型的生产编码。
9.根据权利要求7-8中任一项所述的管道预制方法，其特征在于，所述生产编码的编码信息包括生产厂家编码、管道编号、材质编号、管径编号、压力等级编号、长度编号及安装方式编码中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的管道预制方法，其特征在于，还包括：对加工完成的预制管道进行编码标记，其中，所述加工完成的预制管道包括标准段管道和参数段管道。
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