CN112464424A - 一种基于bim的风管系统预制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于BIM的风管系统预制方法，包括以下步骤：基于BIM技术，构建多专业设计三维模型；对多专业设计三维模型的管线系统排布进行优化，得到施工三维模型；从施工三维模型的管线系统中拆分得到标准段风管模型和参数段风管管件模型；根据标准段风管模型，生产得到对应的标准段风管，将标准段风管安装至现场，之后现场测量得到参数段风管管件所需的空间连接数据，以此对参数段风管管件模型的几何参数进行更新，根据更新后的参数段风管管件模型，生产得到对应的参数段风管管件。与现有技术相比，本发明能够精确地加工出与现场安装距离匹配的参数段风管管件，从而避免因为现场作业及其他施工误差引起的预制风管系统无法安装的问题。

Description

一种基于BIM的风管系统预制方法

技术领域

本发明涉及风管系统预制技术领域，尤其是涉及一种基于BIM的风管系统预制方法。

背景技术

风管系统作为机电工程的重要部分，是一种用于空气输送和分布的管道系统。为保证机电工程的高效安装，往往需要对风管系统进行预制加工，然而随着当前建筑行业的高速发展，劳动力的减少，在没有足够劳动力或者劳动力无法满足机电风管系统安装工程的情况下，目前通常借助建筑工业化技术的应用，以提高工程安装效率、提高项目品质。

预制化技术是近年来工程行业努力的方向，国内已经大范围采用风管系统预制化技术，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，导致预制风管系统的使用率低下。一般预制风管系统出现误差无法安装的问题大多出现在预制风管系统的风管与风管连接的变径、三通、四通、风管部件，以及风管与设备连接的变径、天圆地方等风管管件，且引起误差的因素主要有连接误差，定位误差，土建操作面的施工误差等。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于BIM的风管系统预制方法，以提高预制风管系统的准确率、提高预制风管系统的使用率。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于BIM的风管系统预制方法，包括以下步骤：

S1、基于BIM技术，构建多专业设计三维模型；

S2、对多专业设计三维模型的管线系统排布进行优化，得到具有施工可行性的施工三维模型；

S3、从施工三维模型的管线系统中拆分得到预制风管系统三维模型，其中，预制风管系统三维模型包括标准段风管模型和参数段风管管件模型；

S4、根据标准段风管模型，生产得到对应的标准段风管，并将生产的标准段风管安装至现场，之后现场测量得到参数段风管管件所需的空间连接数据；

S5、根据现场测量的参数段风管管件所需的空间连接数据，对参数段风管管件模型的几何参数进行更新，得到更新后的参数段风管管件模型；

S6、根据更新后的参数段风管管件模型，生产得到对应的参数段风管管件，结合步骤S4中生产得到的标准段风管，共同完成风管系统的预制过程。

进一步地，所述步骤S1中多专业设计三维模型包括但不限于建筑专业设计三维模型、结构专业设计三维模型、电气专业设计三维模型、暖通专业设计三维模型和给排水专业设计三维模型。

进一步地，所述步骤S2具体是根据机电管线综合排布原则、管线设备的安装工序及运营维护可行性、碰撞检测的结果，对多专业设计三维模型的管线系统排布进行优化，得到具有施工可行性的施工三维模型。

进一步地，所述步骤S3具体是根据风管系统连接方式以及风管系统安装工艺，对施工三维模型的管线系统进行拆分，得到包括不同规格标准段风管模型和参数段风管管件模型的预制风管系统三维模型。

进一步地，所述步骤S4具体包括以下步骤：

S41、根据标准段风管模型，获得标准段风管的预制加工图；

S42、基于标准段风管的预制加工图，生产得到标准段风管；

S43、将生产的标准段风管安装至现场，之后现场测量得到参数段风管管件所需的空间连接数据。

进一步地，所述步骤S42具体是基于标准段风管的预制加工图，对标准段风管模型添加生产编码，并输出标准段风管模型的生产编码，以生产得到对应的标准段风管。

进一步地，所述步骤S43具体包括以下步骤：

S431、将生产的标准段风管安装至现场，之后采用测距仪器测量参数段风管管件的安装空间；

S432、对参数段风管管件的安装空间进行3D扫描，根据3D扫描的数据创建虚拟风管系统模型，以获得参数段风管管件的空间连接数据。

进一步地，所述步骤S6具体包括以下步骤：

S61、根据更新后的参数段风管管件模型，获得参数段风管管件更新后的预制加工图；

S62、基于参数段风管管件更新后的预制加工图，对参数段风管管件模型添加生产编码，并输出参数段风管管件模型的生产编码，以生产得到对应的参数段风管管件；

S63、结合生产得到的标准段风管和参数段风管管件，共同得到预制风管系统。

进一步地，所述生产编码包括生产厂家编码、风管编号、系统编号、材质编号、尺寸编号、偏心编号、厚度编号及安装方式编码中的一种或多种。

进一步地，所述步骤S63具体是对生产得到的标准段风管和参数段风管管件进行编码标记，至此完成风管系统的预制过程。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、本发明采用BIM技术进行三维建模并优化后，将预制风管系统三维模型拆分为标准段风管模型和参数段风管管件模型，然后根据标准段风管模型的预制加工图生产标准段风管并完成现场安装，以测量参数段风管管件的安装空间，之后根据该安装空间获得参数段风管管件的空间连接数据，再根据参数段风管管件的空间连接数据及参数段风管管件其他预制参数，获得参数段风管管件的最终预制加工图。由于参数段风管管件的空间连接数据是根据实际安装空间获得，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风管系统，从而避免因为现场作业及其他施工误差引起的预制风管系统无法安装的问题，以此提高预制风管系统的准确率以及后续预制风管系统的使用率。

二、本发明通过将预制风管系统三维模型拆分为标准段风管模型和参数段风管管件模型，并基于这两个模型的预制加工图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，由此大大提高了现场加工作业的效率。

三、本发明首先生产标准段风管，并将生产的标准段风管进行现场安装，通过现场测量参数段风管管件的安装空间，以对参数段风管管件模型的空间连接数据进行准确更新，使得实际安装现场只需安排负责参数段风管管件空间连接数据信息采集的人员，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。

附图说明

图1为本发明的方法流程示意图；

图2为实施例中风管系统预制过程示意图；

图3为实施例中参数段风管管件的预制加工图；

图4为实施例中参数段风管管件模型添加并输出生产编码的过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种基于BIM的风管系统预制方法，包括以下步骤：

S1、基于BIM技术，构建多专业设计三维模型，其中，多专业设计三维模型包括但不限于建筑专业设计三维模型、结构专业设计三维模型、电气专业设计三维模型、暖通专业设计三维模型和给排水专业设计三维模型；

S2、对多专业设计三维模型的管线系统排布进行优化，得到具有施工可行性的施工三维模型，具体是根据机电管线综合排布原则、管线设备的安装工序及运营维护可行性，对多专业设计三维模型的管线系统排布进行优化，或者根据碰撞检测的结果对多专业设计三维模型的管线系统排布进行优化，得到具有施工可行性的施工三维模型；

S3、从施工三维模型的管线系统中拆分得到预制风管系统三维模型，其中，预制风管系统三维模型包括标准段风管模型和参数段风管管件模型，具体是根据风管系统连接方式以及风管系统安装工艺，对施工三维模型的管线系统进行拆分，得到包括不同规格标准段风管模型和参数段风管管件模型的预制风管系统三维模型；

S4、根据标准段风管模型，生产得到对应的标准段风管，并将生产的标准段风管安装至现场，之后现场测量得到参数段风管管件所需的空间连接数据，具体的：

首先根据标准段风管模型，获得标准段风管的预制加工图；

之后基于标准段风管的预制加工图，生产得到标准段风管，具体是基于标准段风管的预制加工图，对标准段风管模型添加生产编码，并输出标准段风管模型的生产编码，以生产得到对应的标准段风管；

最后将生产的标准段风管安装至现场，之后现场测量得到参数段风管管件所需的空间连接数据，具体是采用测距仪器测量参数段风管管件的安装空间，再对参数段风管管件的安装空间进行3D扫描，根据3D扫描的数据创建虚拟风管系统模型，以获得参数段风管管件的空间连接数据；

S5、根据现场测量的参数段风管管件所需的空间连接数据，对参数段风管管件模型的几何参数进行更新，得到更新后的参数段风管管件模型；

S6、根据更新后的参数段风管管件模型，生产得到对应的参数段风管管件，结合步骤S4中生产得到的标准段风管，共同完成风管系统的预制过程，具体的：

首先根据更新后的参数段风管管件模型，获得参数段风管管件更新后的预制加工图；

之后基于参数段风管管件更新后的预制加工图，对参数段风管管件模型添加生产编码，并输出参数段风管管件模型的生产编码，以生产得到对应的参数段风管管件；

最后结合生产得到的标准段风管和参数段风管管件，对生产得到的标准段风管和参数段风管管件进行编码标记，至此完成风管系统的预制过程。

其中，在对标准段风管模型以及参数段风管管件模型添加生产编码时，添加的生产编码包括生产厂家编码、风管编号、系统编号、材质编号、尺寸编号、偏心编号、厚度编号及安装方式编码中的一种或多种。

将上述方法应用于实际，其风管系统预制过程如图2所示：

第一步、建立多专业设计三维模型，其中，多专业包括并不仅限于建筑、结构、电气、暖通、给排水等专业，在实际中，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模型及预制风管系统的初始BIM模型，并将各专业模型及预制风管系统的初始BIM模型链接形成完整的三维模型。

第二步、深化并拆分多专业设计三维模型，获得预制风管系统三维模型，预制风管系统三维模型分为标准段风管模型和参数段风管管件模型两部分。

在第一步获得多专业设计三维模型后，需要对三维模型进行深化设计，以获得具有施工可行性的施工三维模型，再根据风管系统连接方式，并结合风管系统安装工艺，对施工三维模型的管线系统进行风管系统模型预制拆分，获得预制风管系统三维模型。

其中，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。

可以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多专业设计三维模型的管线系统排布进行优化，使得风管系统的布置合理、整齐、阻力小，从而获得具有施工可行性的施工三维模型。在调整风管系统系统和机电设备的安装工序时，同时需要考虑风管系统安装的可行性、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，使得风管系统的布置合理，从而可以获得具有施工可行性的施工三维模型。

在实际施工中，预制风管系统出现误差导致无法安装的问题往往都是出现在预制风管系统的管件连接位置。因此，可以根据风管系统的实际安装工序，将预制风管系统分为优先安装的标准段风管与风管连接位置处的风管管件，从而可以将预制风管系统三维模型分为标准段风管模型和参数段风管管件模型，并设置标准段风管模型和参数段风管管件模型的连接关系。其中，标准段风管模型与优先安装的风管系统对应。参数段风管管件模型与风管安装连接处的风管系统对应。

可以理解的是，在实际施工中，参数段风管管件模型不限于与预制风管系统的连接处安装位置对应，也可以与预制风管系统的其他安装位置相对应。参数段风管管件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。

第三步、根据标准段风管模型获得标准段风管的预制加工图，根据标准段风管的预制加工图生产标准段风管。

预制风管系统三维模型中设置有预制风管系统的预制加工信息。从标准段风管模型中输出标准段风管的预制加工图信息并生成加工图。将标准段风管的预制加工图导入到机械加工设备中，从而可以生产标准段风管。

首先根据标准段风管模型中包含的预制加工图，对标准段风管模型添加生产编码，并输出标准段风管模型的生产编码。预制风管系统三维模型中包含风管系统加工信息的预制加工图，例如材质，边长，厚度等。考虑到生产厂家、系统、材质、尺寸、厚度号及安装方式等对风管系统模型添加生产编码。不仅可以对标准段风管模型添加生产编码，还可以对参数段风管管件模型添加生产编码。添加生产编码时应对标准段风管模型和参数段风管管件模型进行区分编码。例如，标准段风管的编码代号可以为DT，参数段风管管件的编码代号可以为DF。

生产编码的编码信息可以包括生产厂家编码、风管编号、系统编号、材质编号、尺寸编号、偏心编号、厚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-风管系统编号-材质编号-尺寸编号-偏心编号-压力等级编号-长度-安装方式。

例如，管长2000mm，宽800mm，高400mm的中压镀锌钢板标准段空调送风管，其水平偏心2MM，垂直偏心5mm，则吊装其生产编码为TJ-FA-DX-800x400-L2H5-M-2000-DZ。

第四步、现场安装标准段风管后，测量参数段风管管件的安装空间。

将标准段风管生产完成后，优先进行现场安装。由于还未加工参数段风管管件，因此，在安装标准段风管时，预留出参数段风管管件的安装空间。

第五步、根据参数段风管管件的安装空间数据，更新预制风管系统三维模型中参数段风管管件的空间连接数据，获得参数段风管管件更新后的预制加工图。

在实际中，可以通过测距装置(比如红外测距仪、激光测距仪等)测量出预留的参数段风管管件的安装空间。

在标准段风管完成安装后，对参数段风管管件的安装空间进行3D扫描，根据3D扫描的数据创建虚拟风管系统模型，以获得参数段风管管件的空间连接数据。可以通过3D扫描仪对已经完成现场安装的标准段风管进行3D扫描，从而可以获得参数段风管管件安装空间的3D扫描数据。根据3D扫描的数据创建虚拟风管系统模型。将虚拟风管系统模型与预制风管系统三维模型进行对比，通过空间位置拟合，则可以找到虚拟风管系统模型中的与参数段风管管件对应的部分。由于参数段风管管件将安装在剩余安装空间对应的位置处，因此，根据虚拟风管系统模型中的空间数据，则可以获得参数段风管管件的空间连接数据。

由于参数段风管管件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风管管件的空间连接数据。从参数段风管管件模型中输出参数段风管管件的其他预制加工图。基于参数段风管管件的空间连接数据和除空间连接数据以外的其他预制加工数据，共同整合成参数段风管管件的最终预制加工图(如图3所示)。将参数段风管管件的最终预制加工图导入机械加工设备，则可以生产参数段风管管件，最后将参数段风管管件安装在预留的安装空间对应的位置。由于参数段风管管件的空间连接数据是根据该安装空间获得的，因此，参数段风管管件与该安装空间对应的安装位置非常匹配。

第六步、根据参数段风管管件的预制加工图生产参数段风管管件。

预制风管系统三维模型中设置有预制风管系统的预制加工图。从参数段风管管件模型中输出参数段风管管件的预制加工图。将参数段风管管件的预制加工图导入到机械加工设备中，从而可以生产参数段风管管件。

根据参数段风管管件模型更新后的预制加工图对参数段风管管件模型添加生产编码，并输出参数段风管管件模型的生产编码。

具体地，根据安装空间可以准确获得参数段风管管件的空间连接数据。参数段风管管件模型中包含参数段风管管件的其他预制加工图。将参数段风管管件的空间连接数据和该其他预制加工图作为参数段风管管件模型更新后的预制加工图。根据该更新后的预制加工图对参数段风管管件模型进行生产编码，输出参数段风管管件模型的生产编码，则可以获得参数段风管管件的更新后的预制加工图，便于生产参数段风管管件。

如图4所示，根据参数段风管管件模型更新后的预制加工图对参数段风管管件模型添加生产编码、并输出参数段风管管件模型的生产编码的步骤包括：

1、根据参数段风管管件模型中包含的预制加工图对参数段风管管件模型添加生产编码。在未获得安装空间之前，可以先对参数段风管管件模型进行生产编码。例如在对标准段风管模型进行编码时，同时对参数段风管管件模型进行编码，便于操作。

2、根据安装空间更新参数段风管管件模型的生产编码，输出更新后的参数段风管管件模型的生产编码。在获得安装空间之后，根据安装空间获得参数段风管管件的空间连接数据。获得参数段风管管件的空间连接数据后，只需在参数段风管管件模型的生产编码中更新参数段风管管件的空间信息，便可以获得参数段风管管件的最终生产编码，操作方便。

第七步、对加工完成的预制风管系统进行编码标记。

加工完成的预制风管系统包括标准段风管和参数段风管管件，可以分别对标准段风管和参数段风管管件进行编码标记。例如根据生产厂家编码、风管编号、系统编号、材质编号、尺寸编号、偏心编号、厚度编号及安装方式编码等进行编码标记。通过对加工完成的预制风管系统进行编码标记，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风管系统。

本方法由于对预制风管系统三维模型(标准段风管模型和参数段风管管件模型)添加生产编码，输出预制风管系统三维模型(标准段风管模型和参数段风管管件模型)的生产编码，则可以获得生产编码中包含的预制风管系统的预制加工图。通过添加并输出生产编码的方式，便于获得预制风管系统三维模型(标准段风管模型和参数段风管管件模型)对应的预制风管系统的预制加工图。其中，标准段风管模型的生产编码对应标准段风管的预制加工图。参数段风管管件模型的生产编码对应参数段风管管件的预制加工图。

本发明提出的风管系统预制方法，采用BIM技术进行三维建模并优化后，将预制风管系统三维模型拆分为标准段风管模型和参数段风管管件模型。根据标准段风管模型的预制加工图生产标准段风管并完成现场安装后，测量参数段风管管件的安装空间。根据该安装空间获得参数段风管管件的空间连接数据。根据参数段风管管件的空间连接数据及参数段风管管件模型的其他预制加工数据获得参数段风管管件的最终预制加工图。由于参数段风管管件的空间连接数据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风管系统，从而避免因为现场作业及其他施工误差引起的预制风管系统无法安装的问题。上述的风管系统预制方法通过对风管系统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。上述的风管系统预制方法由于进行了风管系统的预制生产，因此，安装现场仅需安排负责预制风管系统的预制加工图采集的人员，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。

Claims (10)

1.一种基于BIM的风管系统预制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、基于BIM技术，构建多专业设计三维模型；

S2、对多专业设计三维模型的管线系统排布进行优化，得到具有施工可行性的施工三维模型；

S3、从施工三维模型的管线系统中拆分得到预制风管系统三维模型，其中，预制风管系统三维模型包括标准段风管模型和参数段风管管件模型；

S4、根据标准段风管模型，生产得到对应的标准段风管，并将生产的标准段风管安装至现场，之后现场测量得到参数段风管管件所需的空间连接数据；

S5、根据现场测量的参数段风管管件所需的空间连接数据，对参数段风管管件模型的几何参数进行更新，得到更新后的参数段风管管件模型；

S6、根据更新后的参数段风管管件模型，生产得到对应的参数段风管管件，结合步骤S4中生产得到的标准段风管，共同完成风管系统的预制过程。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的风管系统预制方法，其特征在于，所述步骤S1中多专业设计三维模型包括但不限于建筑专业设计三维模型、结构专业设计三维模型、电气专业设计三维模型、暖通专业设计三维模型和给排水专业设计三维模型。

3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的风管系统预制方法，其特征在于，所述步骤S2具体是根据机电管线综合排布原则、管线设备的安装工序及运营维护可行性，对多专业设计三维模型的管线系统排布进行优化，或者根据碰撞检测的结果对多专业设计三维模型的管线系统排布进行优化，以得到具有施工可行性的施工三维模型。

4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的风管系统预制方法，其特征在于，所述步骤S3具体是根据风管系统连接方式以及风管系统安装工艺，对施工三维模型的管线系统进行拆分，得到包括不同规格标准段风管模型和参数段风管管件模型的预制风管系统三维模型。

5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的风管系统预制方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：

S41、根据标准段风管模型，获得标准段风管的预制加工图；

S42、基于标准段风管的预制加工图，生产得到标准段风管；

S43、将生产的标准段风管安装至现场，之后现场测量得到参数段风管管件所需的空间连接数据。

6.根据权利要求5所述的一种基于BIM的风管系统预制方法，其特征在于，所述步骤S42具体是基于标准段风管的预制加工图，对标准段风管模型添加生产编码，并输出标准段风管模型的生产编码，以生产得到对应的标准段风管。

7.根据权利要求5所述的一种基于BIM的风管系统预制方法，其特征在于，所述步骤S43具体包括以下步骤：

S431、将生产的标准段风管安装至现场，之后采用测距仪器测量参数段风管管件的安装空间；

S432、对参数段风管管件的安装空间进行3D扫描，根据3D扫描的数据创建虚拟风管系统模型，以获得参数段风管管件的空间连接数据。

8.根据权利要求1所述的一种基于BIM的风管系统预制方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括以下步骤：

S61、根据更新后的参数段风管管件模型，获得参数段风管管件更新后的预制加工图；

S62、基于参数段风管管件更新后的预制加工图，对参数段风管管件模型添加生产编码，并输出参数段风管管件模型的生产编码，以生产得到对应的参数段风管管件；

S63、结合生产得到的标准段风管和参数段风管管件，共同得到预制风管系统。

9.根据权利要求6或8任一所述的一种基于BIM的风管系统预制方法，其特征在于，所述生产编码包括生产厂家编码、风管编号、系统编号、材质编号、尺寸编号、偏心编号、厚度编号及安装方式编码中的一种或多种。

10.根据权利要求8所述的一种基于BIM的风管系统预制方法，其特征在于，所述步骤S63具体是对生产得到的标准段风管和参数段风管管件进行编码标记，至此完成风管系统的预制过程。

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