CN113177255A - 一种bim-bem中间转化文件校准及修正算法 - Google Patents

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Abstract

本发明设计一种基于建筑的BIM文件导出结果和gbXML标准信息库的gbXML标准文件信息校验算法以及基于标准IDF格式文件的gbXML标准文件向IDF格式文件转化校验算法，应用于BIM文件向BEM文件转化过程中的信息一致性和完成性的检验，服务于暖通空调系统自动设计流程。与现有技术相比，本发明可以根据建筑信息模型的输出文件将建筑从BIM到BEM的中间文件转化过程自动化，为暖通空调系统的自动设计提供完整的建筑能耗模型。

Description

一种BIM-BEM中间转化文件校准及修正算法
技术领域
本发明属于暖通空调设计领域，具体涉及从建筑从BIM向BEM转化过程的中间文件校验和修正。
背景技术
当前实际工程中暖通空调部分设计主要是在建筑结构CAD图纸基础上根据规范和经验设计空调系统，完成系统选择、设备选型以及风口设置、管道布置等工作。这类工作可重复性强，通过进行自动化设计的相关研究可大大减少重复性工作所需的时间。随着建筑信息模型(BIM)的发展，让建筑设计以及建筑设备工程设计流程从创建智能三维设计模型开始，然后使用三维模型来实现协作、仿真和可视化，并帮助业主和服务提供者更好地规划、设计、构建和管理建筑与基础设施。
随着建筑能耗模拟技术的发展，暖通空调系统的设计越来越依靠建筑能耗模拟软件对建筑的负荷和能耗的模拟及预测数据，其中能耗模拟软件的运行依据就是建筑能耗模型(BEM)。BIM中存储的建筑信息可以提供房间几何信息及防火分区信息，为建筑负荷计算提供基础。目前，BIM向BEM转化还没有通用的标准数据文件，比较成熟的方法是将BIM导出的IFC和gbXML标准文件转化为能耗模拟软件中可以作为输入的IDF等格式文件。受限于三维建模软件对建筑几何结构的识别精度以及文件转化过程中的格式兼容性问题，在BIM向BEM中间文件的转化过程中往往存在信息丢失或者信息错误的情况。为了让中间文件转化的准确性和完整度更高，需要在转化过程中加入校验和修正的环节。随着建筑暖通空调设计技术的进步，从BIM到BEM的模型转化过程正逐渐走向自动化，在这个过程中中间文件转化的过程也需要向自动化方向发展，因此基于gbXML标准信息库和标准IDF文件的自动化中间文件转化的校验与修正技术就具有重要的意义。
发明内容
为了提高建筑信息模型向建筑能耗模型的文件转化信息完整性和正确性，同时为建筑暖通空调的自动化设计提供完整的自动化的信息输入，本发明提供了一种BIM-BEM中间转化文件校准及修正算法。
具体实现步骤如下：
步骤1：将BIM文件在三维建模软件中导出IFC标准文件和gbXML标准文件。
建筑信息模型一般以rvt、dwg、dxf、skp等文件格式存储，其中包含建筑的地理信息，几何信息，材质信息，房间功能信息，分区信息等。但是这些存储格式无法将建筑模型直接转化为建筑能耗模型，而目前最通用的方法是将建筑信息模型导出为gbXML、IFC等可以与能耗模拟软件进行互操作的中间文件。其中IFC和gbXML均为表征建筑整体信息的面向建筑对象的信息模型标准。
步骤2：分楼层将建筑BIM标准文件中的信息和IFC标准文件中的几何信息进行比对，并补充gbXML标准文件中缺失的信息项。
IFC和gbXML在模型空间分解上具有一致性，均按照场地、建筑、楼层、空间的层级顺序进行划分。根据两种标准文件信息存储的特点，本发明中可以逐楼层对IFC和gbXML标准文件中的建筑几何信息进行对比和修正。
步骤3：将步骤2得到的gbXML标准文件中各层的信息节点和gbXML标准信息库中的节点信息进行对比，并补充和修正gbXML标准文件中缺失或错误的信息项。
所述gbXML标准信息库是本发明结合gbXML文件信息存储结构以及暖通空调设计参数输入项的要求从而建立起来的基于建筑能耗模拟以及暖通空调自动设计的信息库模板标准。将BIM转化得到的gbXML文件和gbXML标准信息库进行对比和修正可以为gbXML标准文件的下一步转化提供更全更准确的信息内容。
步骤4：将校验完成的gbXML文件存储为m-gbXML文件并通过格式转化工具转化为IDF格式文件。
本发明中采用的IDF文件转化工具是针对于Energyplus能耗模拟软件进行的gbXML标准文件转化工具。对于不同的能耗模拟软件或者负荷计算软件如DOE-2、Apache等可以设计各自的转化工具。本发明中的转化工具是基于JDOM的gbXML解析技术以及gbXML标准文件和IDF格式文件之间映射关系建立的。其中基于JDOM的gbXML解析技术为现有的对于gbXML文件解析的方法。
步骤5：将转化后的IDF格式文件和标准IDF格式文件进行信息完整性对比，将错误或缺失的信息用默认值修正或补足，最终得到BEM中满足建筑负荷计算条件的IDF格式文件。
几何空间信息、房间功能、位置气候信息、围护结构热工参数、作息时刻表、室内得热、空调系统设置、模拟设置以及防火、防烟分区信息是能耗模拟软件进行负荷计算过程中必备的参数输入条件。本发明中的标准IDF格式文件就是基于上述输入条件以及相应条件的标准规范推荐值建立的。采用IDF标准文件和转化后的IDF文件进行校验与修正，同时可以加入IDF参数输入的默认值提升文件转化过程的自动化程度。
附图说明
图1为本发明的BIM-BEM中间转化文件校准及修正算法的流程示意图。
图2实例建筑结构三维模型图
图3建筑三维模型简化后的效果图
图4导出的gbXML标准文件内容节选
图5gbXML文件中包含的几何信息模型展示效果
图6gbXML文件中信息组织结构
图7转化前后的IDF格式文件条目节选
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
图2为本实例的一栋典型办公建筑的建筑结构三维模型图，图3为在Revit中经过模型轻量化后的建筑结构三维模型图。原始的建筑模型中建筑的装饰、建筑的细节构造在轻量化过程中被简化，得到的是仅包含建筑能耗模拟计算过程中的必要的几何结构和空间信息的建筑模型。
步骤1：经过该步骤，建筑的BIM使用房间/空间体积的gbXML标准文件导出方法可以得到建筑模型对应的gbXML文件(内容节选见图4)，同时导出包含建筑全部信息的IFC文件。得到的gbXML文件可以通过可视化软件展示建筑的三维轮廓，如图5所示。
步骤2：IFC和gbXML在模型空间分解上具有一致性，均按照场地、建筑、楼层、空间的层级顺序进行划分。根据两种标准文件信息存储的特点，从建筑的第一层到建筑的最高层分别对比IFC标准文件和gbXML标准文件中关于建筑几何结构的信息描述，在同一个坐标系下对建筑的几何结构完整性进行校验，同时修正和补充gbXML标准文件中的缺失信息。
步骤3：建筑导出的gbXML标准文件信息结构如图6所示，对通过步骤2的几何检验之后，gbXML标准文件中的其他节点的信息将和gbXML标准信息库中节点的信息进行对比，然后分节点对gbXML中的信息进行修正和补充。gbXML标准信息库中内容以及补充和修正方法主要如表1中所示。
表1 gbXML标准信息库中的节点信息以及补充和修正的方法
Figure BDA0003061827340000041
步骤4：将校验完成的gbXML文件存储为m-gbXML文件并通过格式转化工具转化为IDF格式文件。转化过程基于gbXML标准文件信息和IDF文件中信息的映射关系，采用的技术是Java访问特定文档模型如XML文档的JDOM技术。部分gbXML和IDF中的信息映射关系如表2所示。
表2部分gbXML和IDF中的信息映射关系
Figure BDA0003061827340000051
步骤5：将转化后的IDF格式文件和标准IDF格式文件进行信息完整性对比，将错误或缺失的信息用默认值修正或补足，最终得到BEM中满足建筑负荷计算条件的IDF格式文件。转化前后的IDF格式文件条目节选如图7所示。

Claims (5)

1.一种BIM-BEM中间转化文件校准及修正算法，该方法的特征包括：
(1)将建筑信息模型(BIM)转化得到的建筑IFC标准文件和gbXML标准文件作为输入，进行建筑几何信息校验；
(2)将gbXML标准信息库中的信息与转化得到的gbXML标准文件信息进行对比，补充并修正转化后的gbXML标准文件中的缺失信息；
(3)修正完成后的gbXML文件向IDF格式文件转化，得到基于能耗模拟软件的可以进行建筑负荷计算的文件；
(4)经转化的IDF格式文件需要经过同标准IDF格式文件的对比进行修正，同时补充和修正转化之后IDF格式文件中的内容。
2.根据权利要求1中的校验方法在建筑几何信息校验中采用分层校验的方法，依据IFC标准文件和gbXML标准文件信息存储结构确定。
3.根据权利要求1中的校验方法在gbXML标准文件信息校验中采用分节点校验的方法，依据gbXML标准文件信息存储结构确定。
4.根据权利要求1中的校验方法，在修正gbXML标准文件时允许算法接受人工干预的参数输入作为文件信息的修正依据。
5.根据权利要求1中的校验方法在IDF格式文件修正的允许算法接受人工干预的参数输入作为文件信息的修正依据。
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