CN112214815A - 基于图形拓扑的机电综合设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于图形拓扑的机电综合设计方法。本方法以现有体系下BIM工程模型数据为核心，利用从BIM模型中抽象出的图形拓扑信息结合相应规则算法对工程中机电管线进行自动合理化布置。本发明解决了常规BIM在机电深化设计应用中的局限性，快速完成机电模型的综合深化设计，提高BIM管线综合质量及机电深化设计工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及机电设计领域，更具体地，涉及一种基于图形拓扑的机电综合设计方法。
背景技术
建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)是通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，在这里不仅是三维几何形状信息，还包含大量的非几何形状信息，如建筑构件的材料、重量、价格和进度等等。
随着科技的进步与发展，大型的城市综合体一体化建筑、超高层建筑、多元化建筑纷纷涌现。由于这些建筑具有空间结构错综复杂、机电管线数量庞大的特点，给传统的设计人员及施工人员带来了新的挑战。BIM技术的出现，恰好满足了工程技术人员对于复杂建筑物的技术需求。
对于使用管线众多复杂、设备繁多的大型项目，BIM技术应用于设计阶段或深化设计阶段管线综合方面非常广泛，但由于现阶段BIM技术的发展尚未成熟，市面上尚无成熟可用的机电深化辅助方法。现有机电深化插件是基于REVIT二次开发的局部功能性插件，例如实现单根管道翻弯、管道水平调整等功能，无法符合设计逻辑的全局性功能。基于BIM技术的机电管线综合仍然依靠设计师根据大量的管线综合原则及施工经验进行，导致了机电专业建模及管线综合深化设计需要耗费大量的人工时间，耗费人力物力。
因此，有必要对基于BIM技术的机电综合设计方法进行优化，研究一种辅助机电三维设计的基于图形拓扑的机电综合设计方法，解决设计师在机电三维设计中效率难以提高的问题，快速为设计师提供符合要求的管线综合深化设计模型。
发明内容
本发明提供一种基于图形拓扑的机电综合设计方法，可以实现自动进行管线碰撞分析，在数据层面进行多种管综方案的比选、推敲，选择最佳方案对管线进行调整，同时自动生成分析报表，有助于解决传统BIM在机电深化设计应用中的局限性，大大提高BIM管线综合效率与质量，避免返工造成的工期延误及材料浪费的问题。
根据本发明的一个方面，提供一种基于图形拓扑的机电综合设计方法，包括以下步骤：
步骤A1，对原始BIM模型导入层级规则，形成一级BIM模型；
步骤A2，对所述一级BIM模型基于API的方式，提取所述一级BIM模型的信息，并转换形成图形拓扑信息，并对所述图形拓扑信息中导入图形计算规则，且所述图形计算规则包括层级优先级规则、层内参数规则、上翻次数计算规则和管件计算规则；
步骤A3，利用模拟图形算法，将管件模拟为包围盒，利用上翻图形算法，基于图形拓扑原理，对所述图形拓扑信息中第N层级与第N+1层级产生的碰撞点，结合步骤A2所导入的图形计算规则，计算第N+1层级在碰撞点处所必需的最小“几字形凸起”的高度和长度，进而对管线进行局部上翻处理，以得到上翻处理结果，且N为正整数；
利用管线优化算法，基于图论中图的遍历原理，对于上一步得到的上翻处理结果中可进行路径优化的点，搜索其特征值，进行路径优化，获取优化计算结果；
步骤A4，对于步骤A3中获得的图形拓扑信息优化计算结果，通过API调用的方式，将步骤A3中得到的所述图形拓扑信息计算结构与原始BIM模型中各个构件信息的匹配，将图形拓扑信息计算结果恢复为BIM模型。
在上述方案基础上优选，所述步骤A1中，层级规则为同一层级BIM模型相互不碰撞管线，不同的层级的管线相互不相连，且各个层级BIM模型相互独立。
在上述方案基础上优选，步骤A2中的所述层级优先级规则表示对图形拓扑信息中的各个层级进行排序，确定优先级次序，优先级低的层级需避让优先级高的层级。
在上述方案基础上优选，步骤A2中的所述层内参数规则包含“弯头曲率半径与直径比”、“管线最小间距”、“管线最小长度”、“相邻翻弯合并间距”和“翻弯角度”。
在上述方案基础上优选，步骤A2中的所述上翻次数计算规则为当前层级在与其他层级发生碰撞时，其采取上翻避让的最大次数。
在上述方案基础上优选，步骤A2中的所述管线计算规则为当前图形拓扑信息在全局内是否计算管件与管件间的碰撞。
在上述方案基础上优选，还包括对步骤A4得到的BIM模型进行检查，确认该模型中不发生管线间的硬碰撞、软碰撞，并保证管线走向符合设计师要求。
在上述方案基础上优选，所述管线走线符合设计师要求为施工空间与支吊架安装空间、各系统管件均在合理的位置。在上述方案基础上优选，所述管线走线符合设计师要求为施工空间与支吊架安装空间、各系统管件均在合理的位置。
本发明的一种基于图形拓扑的机电综合设计方法，简化Revit中机电深化设计步骤，将部分软件操作置于图形计算中，一方面减轻机电深化设计人员负担，不用过多的投身于繁琐的管综调整过程中，可以大大提高工作效率；另一方面，在深化设计实施成本中，有效降低占比最高的人工成本，设计人员可以将大部分精力专注于设计本身，提高机电深化设计效益。将复杂管线预先处理，解决专业间的大部分碰撞，改善机电深化设计流程，在技术规范层面，其将复杂问题精简化、统一化，将技术规范与图形计算相融合，便于专业人员理解深化设计及技术规范意图，提高专业人员深化设计水平。
附图说明
图1为本发明的基于图形拓扑的机电综合设计方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目标、技术方案和有点能够更加浅显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明进行清晰、详细、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的一种基于图形拓扑的机电综合设计方法，具体实施流程如图1所示，该方法包括以下步骤：
一、原始BIM模型层级规则信息录入
将层级规则信息录入到原始BIM模型，赋予原始BIM模型中各个构件层级信息，形成一级BIM模型；该步骤中的层级规则信息为保证同一层级模型不存在自相碰撞管线，不同层级管线不存在相连情况，各个层级系统保持独立。
二、原始BIM模型转换
在步骤一完成后，将一级BIM模型转换为图形拓扑信息，具体是将一级BIM模型中的管线模型提取为线，将一级BIM模型中的管件、管道附件、设备、末端提取为点。将一级BIM模型中构件与构件的关系转化为线与点的关系，从而形成图形拓扑信息。
三、图形计算规则导入
将已设置完成的图形计算规则导入到步采用API调用方式，对步骤二中提取的图形拓扑信息中导入图形计算规则，其中，图形计算规则具体包括层级优先级规则、层内参数规则、上翻次数计算规则、管件计算规则。
步骤三中，层级优先级规则是，对图形拓扑信息中的各个层级进行定义N，且N为正整数，并对各个层级逐级排序，确定优先级次序，优先级低的层级需避让优先级高的层级。
步骤三中，层内参数规则包含“弯头曲率半径与直径比”、“管线最小间距”、“管线最小长度”、“相邻翻弯合并间距”和“翻弯角度”，在设计计算过程中，可以通过设定或者修改，调整层内参数规则。
步骤三中，上翻次数计算规则是，当前层级在与其他层级发生碰撞时，其采取上翻避让的最大次数，使用时，可以通过设定或者修改最大次数，以调整上翻次数计算规则。
步骤三中，管件计算规则是，用于控制当前图形拓扑信息在全局内是否计算管件与管件间的碰撞。
四、图形拓扑信息计算
利用管线优化算法、上翻图形算法、模拟图形算法，按已设置完成的图形计算规则，对当前图形拓扑信息进行计算，输出计算结果。
步骤四中，利用模拟图形算法，将管件模拟为包围盒，进而利用上翻图形算法，基于图形拓扑原理，对所述图形拓扑信息中第N层级与第N+1层级产生的碰撞点，结合步骤A2所输入的图形计算规则，计算第N+1层级在碰撞点处所必需的最小“几字形凸起”的高度和长度，进而对管线进行局部上翻处理，以得到计算结果；
步骤四中，层内参数规则将影响最小“几字形凸起”的高度和长度，“弯头曲率半径与直径比”、“管线最小间距”、“管线最小长度”越大，其“几字形凸起”的高度和长度越大；“翻弯角度”与“几字形凸起”的角度保持一致；“相邻翻弯合并间距”参数将影响同一层级相邻“几字形凸起”合并的最大距离。
步骤四中，利用管线优化算法，基于图论中图的遍历原理，对于上一步得到的计算结果，对于结果中可进行路径优化的点，搜索其特征值，进行相应的路径优化，获取优化计算结果；上翻图形算法为利用图形拓扑原理，对图形拓扑信息中各个层级产生的碰撞点，结合设置的图形计算规则，对管线进行上翻处理，生成新的上翻管件。
其中，路径优化的具体步骤是：
(1)将一级BIM模型对应的图形拓扑信息中位于端部的上翻管段与一级BIM模型对应的图形拓扑信息中位于端部的旋转的三通或弯头相连，避免三通或弯头的上翻，减少新的上翻管件个数；
(2)将一级BIM模型对应的图形拓扑信息中不与端部管件直接相连的上翻管段延伸至端部，与一级BIM模型对应的图形拓扑信息中位于端部的旋转的三通或弯头相连，减少新的上翻管件个数；
(3)合并同一管线上的相邻上翻管段或合并相邻管线上的相邻上翻管段，减少新的上翻管件个数。
五、将计算结果恢复为BIM模型
对于步骤四中获得的图形拓扑信息计算结果，利用API调用的方式，通过拓扑信息与模型中各个构件信息的匹配，将图形拓扑信息计算结果恢复为BIM模型。
步骤五中，恢复的BIM模型符合设置的图形计算规则，且无错漏构件。
六、检查该BIM模型结果
检查步骤五中得到的BIM模型结果，对其管线综合效果，是否符合专业施工要求进行检查。
步骤六中，检查内容包含管线间的硬碰撞、软碰撞，管线走向是否合理，是否考虑施工空间与支吊架安装空间，各系统管件是否在合理的位置。
步骤六中，若检查不符合要求，则需返回修改图形计算规则，如：过修改层级优先级规则、层内参数规则、上翻计算次数规则、管件计算规则，优化各项规则设置。
步骤六中，若检查符合要求，则输出BIM模型，完成管线综合设计。
最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于图形拓扑的机电综合设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A1，对原始BIM模型导入层级规则，形成一级BIM模型；
步骤A2，对所述一级BIM模型基于API的方式，提取所述一级BIM模型的信息，并转换形成图形拓扑信息，并对所述图形拓扑信息中导入图形计算规则，且所述图形计算规则包括层级优先级规则、层内参数规则、上翻次数计算规则和管件计算规则；
步骤A3，利用模拟图形算法，将管件模拟为包围盒，利用上翻图形算法，基于图形拓扑原理，对所述图形拓扑信息中第N层级与第N+1层级产生的碰撞点，结合步骤A2所导入的图形计算规则，计算第N+1层级在碰撞点处所必需的最小“几字形凸起”的高度和长度，进而对管线进行局部上翻处理，以得到上翻处理结果，且N为正整数；
利用管线优化算法，基于图论中图的遍历原理，对于上一步得到的上翻处理结果中可进行路径优化的点，搜索其特征值，进行路径优化，获取优化计算结果；
步骤A4，对于步骤A3中获得的图形拓扑信息优化计算结果，通过API调用的方式，将步骤A3中得到的所述图形拓扑信息计算结构与原始BIM模型中各个构件信息的匹配，将图形拓扑信息计算结果恢复为BIM模型。
2.如权利要求1所述的一种基于图形拓扑的机电综合设计方法，其特征在于，所述步骤A1中，层级规则为同一层级BIM模型相互不碰撞管线，不同的层级的管线相互不相连，且各个层级BIM模型相互独立。
3.如权利要求2所述的一种基于图形拓扑的机电综合设计方法，其特征在于，步骤A2中的所述层级优先级规则表示对图形拓扑信息中的各个层级进行排序，确定优先级次序，优先级低的层级需避让优先级高的层级。
4.如权利要求1所述的一种基于图形拓扑的机电综合设计方法，其特征在于，步骤A2中的所述层内参数规则包含“弯头曲率半径与直径比”、“管线最小间距”、“管线最小长度”、“相邻翻弯合并间距”和“翻弯角度”。
5.如权利要求1所述的一种基于图形拓扑的机电综合设计方法，其特征在于，步骤A2中的所述上翻次数计算规则为当前层级在与其他层级发生碰撞时，其采取上翻避让的最大次数。
6.如权利要求1所述的一种基于图形拓扑的机电综合设计方法，其特征在于，还包括对步骤A4得到的BIM模型进行检查，确认该模型中不发生管线间的硬碰撞、软碰撞，并保证管线走向符合设计师要求。
7.如权利要求6所述的一种基于图形拓扑的机电综合设计方法，其特征在于，所述管线走线符合设计师要求为施工空间与支吊架安装空间、各系统管件均在合理的位置。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116451332A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-07-18 | 中国铁路设计集团有限公司 | 一种用于综合管线主干管的快速处理方法 |
| CN117272490A (zh) * | 2023-11-21 | 2023-12-22 | 江西少科智能建造科技有限公司 | 一种bim模型处理方法、系统、计算机及可读存储介质 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108108580A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-06-01 | 上海建工四建集团有限公司 | 一种机电系统逻辑关系的生成方法、装置及建筑信息模型 |
| CN109308838A (zh) * | 2018-09-11 | 2019-02-05 | 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 | 一种基于室内地图的室内空间拓扑路网生成方法及装置 |
| CN111177832A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-05-19 | 江苏数链建筑科学研究院有限公司 | 一种基于bim的机电管线综合规范自动化检查系统 |
| CN111651818A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-09-11 | 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 | 一种bim模型快速变更方法 |
-
2020
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108108580A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-06-01 | 上海建工四建集团有限公司 | 一种机电系统逻辑关系的生成方法、装置及建筑信息模型 |
| CN109308838A (zh) * | 2018-09-11 | 2019-02-05 | 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 | 一种基于室内地图的室内空间拓扑路网生成方法及装置 |
| CN111177832A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-05-19 | 江苏数链建筑科学研究院有限公司 | 一种基于bim的机电管线综合规范自动化检查系统 |
| CN111651818A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-09-11 | 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 | 一种bim模型快速变更方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 宁文峰 等: "基于BIM技术的铁路站房建设工程管理研究", 《中华建设》, no. 1, pages 81 - 83 * |
| 李星亮 等: "基于复杂建筑的BIM管综设计标准流程和方法研究——以浙江鑫达医院项目为例", 《土木建设工程信息技术》, vol. 12, no. 4, pages 104 - 113 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116451332A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-07-18 | 中国铁路设计集团有限公司 | 一种用于综合管线主干管的快速处理方法 |
| CN116451332B (zh) * | 2023-06-20 | 2023-10-27 | 中国铁路设计集团有限公司 | 一种用于综合管线主干管的快速处理方法 |
| CN117272490A (zh) * | 2023-11-21 | 2023-12-22 | 江西少科智能建造科技有限公司 | 一种bim模型处理方法、系统、计算机及可读存储介质 |
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