CN112836278A

CN112836278A - 一种基于bim的智能工厂多源数据融合方法及装置

Info

Publication number: CN112836278A
Application number: CN202110215410.8A
Authority: CN
Inventors: 张�浩
Original assignee: Qingdao Industrial Software Research Institute Qingdao Branch Of Software Research Institute Cas
Current assignee: Qingdao Industrial Software Research Institute Qingdao Branch Of Software Research Institute Cas
Priority date: 2021-02-25
Filing date: 2021-02-25
Publication date: 2021-05-25

Abstract

本发明提供了一种基于BIM的智能工厂多源数据融合方法及装置。该方法包括：建立智能工厂BIM模型，获得制造设备三维实体；针对三维实体获取待融合数据，根据融合数据类型预设语义库，根据语义转化规则对待融合数据进行标准化处理；将待融合数据以制造设备为实体根据数据的动静态性进行字段编码，将动静数据的第一段、第二段编码与设备实体编码求交集，合并动静态数据编码，得到融合的数据组；以设备实体为主体进行排序，选取设备实体编码作为对应数据组的组编码，将组编码赋予到组内各数据中，动态数据信息发生变化时，仅重新执行动态数据的字段编码，不改变设备实体编码ID。通过实施本发明，可实现同一设备实体数据ID的唯一性与动态更新性，从而解决现有方法无法实现设备状态信息与生产信息的动态更新问题。

Description

一种基于BIM的智能工厂多源数据融合方法及装置

技术领域

本发明属于智能制造技术领域，尤其涉及基于BIM的智能工厂多源数据融合方法。

背景技术

智能制造成为了信息化和工业化深度融合的主攻方向，全面打造智能工厂生产线将成为未来工业制造市场的核心。运用建筑信息模型(building informationofmodeling，BIM)建立智能工厂虚实融合模型，将工厂车间生产数据、环境数据、设备状态数据等与三维模型融合，是实现制造过程智能化的重要手段，但智能工厂生产车间结构复杂、产品制造工艺繁琐、生产设备众多，导致BIM模型数据数量冗杂且来源众多，且生产信息等实时变化，难以做到数据的动态更新，这些问题为智能工厂BIM模型数据融合造成重大的障碍。

当前已有不少工作围绕基于BIM的数据融合方法开展，如发明专利“BIM数据处理方法、装置、电子设备及计算机存储介质”(申请号201911024863.1，申请公布号CN111191303 A)将图形数据和属性数据分别存储于不同的数据库中；发明专利“一种BIM数据的融合方法及装置”(申请号201910461373.1，申请公布号CN 110222407 A)采用语义转换规则分别对图形数据和属性数据进行转换，建立数据的ID表示列表，达到融合的目的。

现有技术的不足之处是无法解决部分动态数据如设备状态信息、生产数据信息等的实时构建，从而无法实现智能工厂BIM模型数据融合的动态更新。

发明内容

本发明提供了一种基于BIM的智能工厂多源数据融合方法及装置，以克服现有技术在进行基于BIM的智能工厂多源数据融合时数据冗杂、无法动态更新等问题。

针对第一方面，本发明实施例提供了一种基于BIM的智能工厂多源数据融合方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1：建立智能工厂BIM模型，获得制造设备三维实体，该实体由完整表述制造设备几何和功能特征的多个设备构件实体组成，每个设备构件实体对应一个单独组成单元，如轴承、电机、传送带等；

步骤2：获取待融合数据，包括车间制造设备几何图形数据、设备属性数据、设备运行状态数据、设备空间位置、产品生产数据，根据融合数据类型分别从预设语义库中获取与待融合数据对应的语义转化规则，将待融合数据进行标准化处理，转化为统一格式数据；

步骤3：对制造设备的几何图形数据、设备属性数据、设备运行状态数据、设备空间位置、产品生产数据等根据数据的动静态性进行字段编码，编码包括两段：第一段编码和第二段编码，其中第一段编码为表征静态数据的静态编码，第二段编码为表征动态数据的动态编码。

a)制造设备作为实体设置，其几何图形数据、属性数据及设备空间位置属于静态数据，归于第一段编码；

b)设备运行状态数据、产品生产数据等属于动态数据，归于第二段编码；

步骤4：具有相同静态编码的数据进行合并，得到融合的数据组；每一组数据组对应一台设备实体；

步骤5：以所述制造设备为主体，设定唯一对应的设备实体编码所述设备实体编码即为所述数据组对应的组编码，将组编码赋予到组内各数据中；

步骤6：获取动态数据的更新，重新执行动态数据对应的动态编码更新组编码。

针对第二方面，本发明实施例提供了一种基于BIM的智能工厂多源数据融合装置，包括：模型获取模块，用于获取各制造设备三维实体模型，并提取模型各待融合数据；数据处理模块，用于根据各待融合数据的数据类型，分别从预设语义库中获取所述待融合数据对应的语义转换规则，并待融合数据标准化处理，获取统一格式数据；字段编码模块，用于根据数据的动静态性对待融合数据进行字段编码，编码包括两段：第一段编码和第二段编码，其中第一段编码为表征静态数据的静态编码，第二段编码为表征动态数据的动态编码。交集求解模块，用于将相同静态编码的数据的合并绑定，得到融合的数据组。编码排序模块，用于对设备实体编码进行排序，作为唯一的组编码，并将组编码赋予到组内各数据中。数据融合更新模块，用于获取动态数据的更新，重新执行动态数据对应的动态编码更新组编码。

本发明技术方案，具有如下有益效果：

本发明实施例提供的一种基于BIM的智能工厂多源数据融合方法及装置，通过建立智能工厂BIM模型，获取各制造设备三维实体模型，并提取出模型各待融合数据。通过对生产车间的待融合数据进行标准化处理，形成统一格式数据，进而以制造设备实体为主体进行字段编码，根据动静数据编码的交集完成数据对齐，最后以设备实体为主，根据对齐数据字段编码完成实体ID动态构建，实现同一设备实体数据ID的唯一性与动态更新性，从而解决现有方法无法实现设备状态信息与生产信息的动态更新问题。

附图说明

图1是根据本发明实施例的一种基于BIM的智能工厂多源数据融合方法的流程图。

图2是根据本发明实施例的一种基于BIM的智能工厂多源数据融合装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明：

实施例一

本发明实施例提供了一种基于BIM的智能工厂多源数据融合方法，如图1所示，该基于BIM的智能工厂多源数据融合方法包括：

步骤S1：建立智能工厂BIM模型，获得制造设备三维实体，该实体由完整表述制造设备几何和功能特征的多个设备构件实体组成，每个设备构件实体对应一个单独组成单元，如轴承、电机、传送带等；

步骤S2：获取待融合数据，包括车间制造设备几何图形数据、设备属性数据、设备运行状态数据、设备空间位置、产品生产数据，根据融合数据类型预设语义库，根据语义转化规则对待融合数据进行标准化处理，转化为统一格式数据；在实际应用中，该预设语义库中预先存储有不同类型的待融合数据对应的数据格式转换语义方法及数据融合语义方法，这些方法是由用户和历史数据总结得出的。假设基于BIM的智能工厂部分待融合数据如下表1所示：

表1基于BIM的智能工厂部分待融合数据

步骤S3：对制造设备几何图形数据、设备属性数据、设备运行状态数据、设备空间位置、产品生产数据等根据数据的动静态性运用MD5算法编码并压缩，形成以下编码数据，如表2所示：

表2编码数据

步骤S4：将数据编码的第一段、第二段编码求交集，发现数据1和数据2中具有相同的静态数据编码ba54cx56，产生相同静态数据编码表明数据1和数据2来自于同一实体。

将数据1和数据2进行合并，得到以下数据列表，如表3所示：

表3合并后的数据列表

步骤S5：以设备实体为主体进行排序，选取设备实体编码作为对应数据组的组编码，进而将组编码赋予到组内各数据中，得到以下数据列表，如表4所示：

表4将组编码赋予到组内各数据中得到的数据列表

步骤S6：当动态数据信息发生变化时，重新执行以上步骤时，仅需执行动态数据的字段编码，进而进行动态数据编码的替换，不改变设备实体编码ID。

经过本方法完成数据融合，可实现同一设备实体数据ID的唯一性与动态更新性，数据融合更加灵活。

通过上述步骤1至步骤6，本发明实施例提供的基于BIM的智能工厂多源数据融合方法，通过建立智能工厂BIM模型，获取各制造设备三维实体模型，并提取出模型各待融合数据，通过对生产车间的待融合数据进行标准化处理，形成统一格式数据，进而以制造设备实体为主体进行字段编码，根据动静数据编码的交集完成数据对齐，最后以设备实体为主，根据对齐数据字段编码完成实体ID动态构建，实现同一设备实体数据ID的唯一性与动态更新性，从而解决现有方法无法实现设备状态信息与生产信息的动态更新问题。

本发明实施例还提供了一种基于BIM的智能工厂多源数据融合装置，如图2所示，该基于BIM的智能工厂多源数据融合装置包括：

模型获取模块1，用于获取各制造设备三维实体模型，并提取模型各待融合数据；详细内容详见上述方法实施例中步骤1的相关描述。

数据处理模块2，用于根据各待融合数据的数据类型，分别从预设语义库中获取所述待融合数据对应的语义转换规则，并待融合数据标准化处理，获取统一格式数据；内容详见上述方法实施例中步骤2的相关描述。

字段编码模块3，用于根据数据的动静态性对待融合数据进行字段编码，编码包括两段：第一段编码和第二段编码，其中第一段编码为表征静态数据的静态编码，第二段编码为表征动态数据的动态编码。内容详见上述方法实施例中步骤3的相关描述。

交集求解模块4，用于将相同静态编码的数据的合并绑定，得到融合的数据组。内容详见上述方法实施例中步骤4的相关描述。

编码排序模块5，用于对设备实体编码进行排序，作为唯一的组编码，并将组编码赋予到组内各数据中。内容详见上述方法实施例中步骤5的相关描述。

数据融合更新模块6，用于获取动态数据的更新，重新执行动态数据对应的动态编码更新组编码。内容详见上述方法实施例中步骤6的相关描述。

通过上述各个组成部分的协同合作，本发明实施例提供的基于BIM的智能工厂多源数据融合装置，通过建立智能工厂BIM模型，获取各制造设备三维实体模型，并提取出模型各待融合数据，通过对生产车间的待融合数据进行标准化处理，形成统一格式数据，进而以制造设备实体为主体进行字段编码，根据动静数据编码的交集完成数据对齐，最后以设备实体为主，根据对齐数据字段编码完成实体ID动态构建，实现同一设备实体数据ID的唯一性与动态更新性，从而解决现有方法无法实现设备状态信息与生产信息的动态更新问题。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于BIM的智能工厂多源数据融合方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：建立智能工厂BIM模型，获得制造设备对应的三维实体，所述三维实体由完整表述制造设备几何和功能特征的多个设备构件实体组成，每个设备构件实体对应一个单独组成单元；

步骤2：获取待融合数据，根据融合数据类型预设语义库及语义转化规则对待融合数据进行标准化处理，转化为统一格式数据；

步骤3：对待融合数据根据数据中各组成部分的动静态性，对数据进行字段编码，所述字段编码包括静态数据对应的静态编码和动态数据对应的动态编码；

步骤4：具有相同静态编码的数据进行合并，得到融合的数据组，每一组数据组对应一台设备实体；

2.根据权利要求1所述的基于BIM的智能工厂多源数据融合方法，其特征在于，所述待融合数据包括车间制造设备几何图形数据、设备属性数据、设备运行状态数据、设备空间位置、产品生产数据。

3.根据权利要求1所述的基于BIM的智能工厂多源数据融合方法，其特征在于，所述字段编码是指运用MD5算法编码并压缩。

4.根据权利要求2所述的基于BIM的智能工厂多源数据融合方法，其特征在于，制造设备的几何图形数据、属性数据、空间位置属于静态数据；归入静态编码；设备运行状态数据、产品生产数据属于动态数据；归入动态编码。

5.一种基于BIM的智能工厂多源数据融合装置，其特征在于，包括：

模型获取模块，用于获取各制造设备三维实体模型，并提取模型各待融合数据；

数据处理模块，用于根据各待融合数据的数据类型，分别从预设语义库中获取所述待融合数据对应的语义转换规则，并待融合数据标准化处理，获取统一格式数据；

字段编码模块，用于对待融合数据进行字段编码，获取统一格式数据；

交集求解模块，用于将相同静态编码的数据的合并绑定，得到融合的数据组；

编码排序模块，用于对设备实体编码进行排序，作为唯一的组编码，并将组编码赋予到组内各数据中；

数据融合更新模块，用于获取动态数据的更新，重新执行动态数据对应的动态编码更新组编码。

6.根据权利要求5所述的基于BIM的智能工厂多源数据融合装置，其特征在于，所述数据处理模块用于根据数据的动静态性对待融合数据进行字段编码，编码包括两段：第一段编码和第二段编码，其中第一段编码为表征静态数据的静态编码，第二段编码为表征动态数据的动态编码。

7.根据权利要求5所述的基于BIM的智能工厂多源数据融合装置，其特征在于，所述数据处理模块运用MD5算法编码进行字段编码。