CN113204284A - 一种基于bim与mr技术的虚拟施工综合管道安装及验收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于BIM与MR技术的虚拟施工综合管道安装及验收方法，首先建立经过深化分析调整的BIM模型，开发MR移动端APP并导入BIM模型，通过移动端APP将虚拟综合管道模型映射到现场，进行虚拟建造，之后进行合规性、可行性检查，符合要求后由施工人员佩戴MR眼镜，根据映射模型进行现场实际施工作业，能够有效解决施工过程中出现的多次返工、净高不足、检修空间不足等问题。本发明利用BIM技术在前期可以进行碰撞检查，优化工程设计，能够有效减少在施工阶段可能存在的错误损失；监理单位也可佩戴MR眼镜连接MR移动端，检查施工单位是否按照施工前期各方所确定BIM模型进行作业，使用非常方便。
Description
技术领域
本发明建筑信息模型应用技术领域，尤其涉及一种基于BIM与MR技术的虚拟施工综合管道安装及验收方法。
背景技术
随着社会的进步以及计算机技术的普及发展，工程中的管线综合数量越来越多，也越来越复杂。各专业设计过程中，各专业出图是由不同专业的设计人员进行设计的，难免会产生管线相碰、管线交叉、建筑结构和其他构件产生冲突等问题；传统设计过程中，设计师通过CAD将各专业图纸合并来进行调整与优化，并以剖面图作为细部节点的方式来解决机电管线综合的问题。但是针对复杂工程时，该传统的设计方法存在较大的局限性，很难保证管线布局的合理性；施工过程中，各作业队的管线均各自独立安装，在复杂区域，往往因管线布置不明确而多次返工，容易出现净高不足、检修空间不足等问题，返工的话会造成成本浪费，因此，如何解决上述这些问题已成为机电安装工程的难点之一。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种基于BIM与MR技术的虚拟施工综合管道安装及验收方法，利用MR移动端设备把优化后的BIM模型按等比例模型映射现有结构现场，进行虚拟建造模拟、可行性分析，有效解决了施工过程中因各作业队的管线均各自独立安装以及管线布置不明确所导致的多次返工、净高不足、检修空间不足等问题。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种基于BIM与MR技术的虚拟施工综合管道安装及验收方法，包括如下步骤：
S1：根据拟实施项目图纸进行BIM建模；
S2：对S1中建立的BIM模型进行各专业深化分析，同时经甲方、监理及总包单位进行模型审核，共同确保模型的准确性；
S3：提取经S2审核通过的BIM模型中的数据，利用SQLite进行BIM数据整合操作；
S4：在Unity平台中使用SDK生成MR移动端APP，基于5G网络将移动端APP与MR眼镜连接在一起；同时向移动端APP中导入经S2审核通过的BIM模型，匹配S3中的数据，供建设方、施工方、监理方、各专业方使用；
移动端APP具有云锚点功能，通过云锚点功能能够计算BIM模型与现场结构的准确定位效果；移动端APP内包括三个模块，分别为模型控制模块、模型分析模块以及模型建造模块；
S5：通过移动端APP的云锚点功能把虚拟的综合管道模型通过计算映射在结构现场中，进行初步匹配，通过移动端APP二次计算检查虚拟的综合管道模型几何尺寸以及空间定位是否与现场结构相匹配；
S6：经S5匹配成功后，进行现有结构下管道的虚拟建造；
S7：对S6中管道虚拟建造成果进行各专业模型合规性检查、可行性分析；
S8：S7可行性分析后结果为可行时，施工人员佩戴与移动端APP连接的MR眼镜，根据映射模型进行现场实际施工作业；
S9：施工作业过程中，业主单位、监理单位人员通过佩戴MR眼镜连接移动端APP，对BIM模型进行检查，确认施工方是否按照各单位最初确定的模型进行作业。
进一步地，所述模型控制模块的主要操作功能包括：对模型的点取，了解模型构件信息属性；对模型进行扩大、缩小刨切操作；对模型类型进行过滤器过滤操作。
进一步地，所述S4中，在Unity平台建立UI界面操作模块，当移动端APP内计算模型比例尺寸与现场已有的结构不吻合时，定位会产生偏差，此时由模型控制模块调整模型整体比例大小，进行二次匹配，直至移动端APP内计算模型比例尺寸与现场已有的结构完全吻合。
进一步地，所述模型分析模块的主要操作功能包括：根据图纸设计及业主要求，设定相对高度参数函数；根据相对水平距离设计水平距离函数值。
进一步地，所述S4中，在Unity平台设定值函数，根据模型分析模块触发设定函数值时，Untiy中自动计算是否符合规定值要求，若不符合则触发移动端APP报警功能。
进一步地，所述S4中，针对模型建造模块，在Unity平台建立隐藏剖面框与过滤器，进行建造演示，同时设定各个管道的名称，将每个管道名称对应一个函数；在模型建造模块中设定管道安装的先后顺序，即先施工电用管道，再施工水和强排烟用管道；现场施工时，管道名称与设定函数不对应时，则Unity平台触发移动端APP的报警功能。
进一步地，所述S3中，整合的数据包括设备与管道的生产厂家、生产日期、几何尺寸、安全日期、操作单位。
本发明具有如下有益效果：
本发明利用BIM技术在前期可以进行碰撞检查，优化工程设计，减少在施工阶段可能存在的错误损失，降低返工的可能性；最后可以利用碰撞优化后的方案，进行施工交底，在利用MR移动端设备把优化后的模型按等比例模型映射现有结构现场进行虚拟建造模拟，各专业可进行可行性分析，如果不满足使用功能，可在计算机上进行修改，再进行映射现场，直到符合标准规范，有效避免返工，达到一次成优，有助于提供施工效率。
本发明运用MR技术进行工程安装管道的虚拟建造，从而进行分析工程管道的可行性，根据规范要求等进行模拟施工，从而减少返工里量，有效节约了施工成本，加快了施工进度，可操作性强；本发明利用MR移动端结合MR眼镜增强了现实工程环境中交付虚拟管道的混合现实的真实感。现场已有结构模型可以通过三维扫描生成模型跟已建结构模型对比，分析因施工误差所形成的的结构偏差，确保各专管道标高的准确性。
本发明建立BIM模型、进行BIM相关数据的提取嵌入MR开发应用端，生成MR应用端交付使用方，所有交付应用端为施工前期各方确定的所有BIM模型为基础，在现有结构上进行模拟作业，在各方确认情况下，施工单位佩戴MR眼镜连接MR移动端进行作业，监理单位也可同时佩戴MR眼镜连接MR移动端，检查施工单位是否按照施工前期各方所确定BIM模型进行作业等，使用非常方便。
附图说明
图1为本发明所述管道安装及验收方法流程图；
图2为本发明所述移动端开发示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本发明所述的基于BIM与MR技术的虚拟施工综合管道安装及验收方法，具体包括如下步骤：
S1：根据拟实施项目图纸进行BIM建模；
S2：对S1中建立的BIM模型进行各专业深化分析，同时经甲方、监理及总包单位等进行模型审核，共同确保模型的准确性；
S3：提取经S2审核通过的BIM模型中的数据，利用SQLite进行BIM数据整合操作，整合的数据包括设备与管道的生产厂家、生产日期、几何尺寸、安全日期、操作单位；
S4：如图2所示，在Unity平台中使用SDK生成MR移动端APP，基于5G网络将移动端APP与MR眼镜连接在一起；同时向移动端APP中导入经S2审核通过的BIM模型，匹配S3中的数据，供建设方、施工方、监理方、各专业方使用；
移动端APP还具有云锚点功能，通过云锚点功能能够计算BIM模型与现场结构的准确定位效果；
移动端APP内包括三个模块，分别为模型控制模块、模型分析模块以及模型建造模块；
模型控制模块的主要操作功能包括：对模型的点取，了解模型构件信息属性；对模型进行扩大、缩小刨切操作；对模型类型进行过滤器过滤操作；在Unity平台中建立UI界面操作模块，当移动端APP内计算模型比例尺寸与现场已有的结构不吻合时，定位会产生偏差，此时由模型控制模块调整模型整体比例大小，进行二次匹配，直至移动端APP内计算模型比例尺寸与现场已有的结构完全吻合；
模型分析模块的主要操作功能包括：根据图纸设计及业主要求，设定相对高度参数函数；根据相对水平距离设计水平距离函数值；在Unity平台中设定值函数，根据模型分析模块触发设定函数值时，Untiy中自动计算是否符合规定值要求，若不符合则触发移动端APP报警功能；本实施例优选以虚拟管道距离实体楼梯面高度、管道水平距离与现有结构距离为例进行具体说明：实际应用中，当安装管道映射现场时，虚拟管道距离实体楼梯面高度小于设定值时，触发报警功能，提示不满足使用功能，净高过小；当虚拟管道安装映射现场时，管道水平距离与现有结构距离过近时，触发报警功能，提示管道水平距离函数值小于设定规定函数值；
针对模型建造模块，在Unity平台建立隐藏剖面框与过滤器，进行建造演示，同时设定各个管道的名称，将每个管道名称对应一个函数；现阶段管道安装数量较为复杂，管道上下层的排布较为重要，因而在模型建造模块中设定管道安装的先后顺序，本实施例中，优选地，先施工电，再施工水和强排烟；当现场施工时，如现场先安装强排烟管道，导致上部空间无法安装其他管道，则该管道名称与设定函数不对应，Unity平台触发移动端APP的报警功能；
S5：通过移动端APP的云锚点功能把虚拟的综合管道模型（即BIM模型）通过计算映射在结构现场中，进行初步匹配，通过移动端APP二次计算检查虚拟的综合管道模型几何尺寸以及空间定位是否与现场结构相匹配；
S6：经S5匹配成功后，进行现有结构下管道的虚拟建造；
S7：对S6中管道虚拟建造成果进行各专业模型合规性检查、可行性分析；
S8：经S7合规性检查合格且可行性分析后结果为可行时，施工人员佩戴与移动端APP连接的MR眼镜，根据映射模型进行现场实际施工作业；
S9：施工作业过程中，业主单位、监理单位人员可通过佩戴MR眼镜连接移动端APP，对BIM模型进行检查，确认施工方是否按照各单位最初确定的模型进行作业的。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于BIM与MR技术的虚拟施工综合管道安装及验收方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：根据拟实施项目图纸进行BIM建模；
S2：对S1中建立的BIM模型进行各专业深化分析，同时经甲方、监理及总包单位进行模型审核，共同确保模型的准确性；
S3：提取经S2审核通过的BIM模型中的数据，利用SQLite进行BIM数据整合操作；
S4：在Unity平台中使用SDK生成MR移动端APP，基于5G网络将移动端APP与MR眼镜连接在一起；同时向移动端APP中导入经S2审核通过的BIM模型，匹配S3中的数据，供建设方、施工方、监理方、各专业方使用；
移动端APP具有云锚点功能，通过云锚点功能能够计算BIM模型与现场结构的准确定位效果；移动端APP内包括三个模块，分别为模型控制模块、模型分析模块以及模型建造模块；
S5：通过移动端APP的云锚点功能把虚拟的综合管道模型通过计算映射在结构现场中，进行初步匹配，通过移动端APP二次计算检查虚拟的综合管道模型几何尺寸以及空间定位是否与现场结构相匹配；
S6：经S5匹配成功后，进行现有结构下管道的虚拟建造；
S7：对S6中管道虚拟建造成果进行各专业模型合规性检查、可行性分析；
S8：经S7合规性检查合格且可行性分析后结果为可行时，施工人员佩戴与移动端APP连接的MR眼镜，根据映射模型进行现场实际施工作业；
S9：施工作业过程中，业主单位、监理单位人员通过佩戴MR眼镜连接移动端APP，对BIM模型进行检查，确认施工方是否按照各单位最初确定的模型进行作业。
2.根据权利要求1所述的基于BIM与MR技术的虚拟施工综合管道安装及验收方法，其特征在于，所述模型控制模块的主要操作功能包括：对模型的点取，了解模型构件信息属性；对模型进行扩大、缩小刨切操作；对模型类型进行过滤器过滤操作。
3.根据权利要求1所述的基于BIM与MR技术的虚拟施工综合管道安装及验收方法，其特征在于，所述S4中，在Unity平台建立UI界面操作模块，当移动端APP内计算模型比例尺寸与现场已有的结构不吻合时，定位会产生偏差，此时由模型控制模块调整模型整体比例大小，进行二次匹配，直至移动端APP内计算模型比例尺寸与现场已有的结构完全吻合。
4.根据权利要求1所述的基于BIM与MR技术的虚拟施工综合管道安装及验收方法，其特征在于，所述模型分析模块的主要操作功能包括：根据图纸设计及业主要求，设定相对高度参数函数；根据相对水平距离设计水平距离函数值。
5.根据权利要求1所述的基于BIM与MR技术的虚拟施工综合管道安装及验收方法，其特征在于，所述S4中，在Unity平台设定值函数，根据模型分析模块触发设定函数值时，Untiy中自动计算是否符合规定值要求，若不符合则触发移动端APP报警功能。
6.根据权利要求1所述的基于BIM与MR技术的虚拟施工综合管道安装及验收方法，其特征在于，所述S4中，针对模型建造模块，在Unity平台建立隐藏剖面框与过滤器，进行建造演示，同时设定各个管道的名称，将每个管道名称对应一个函数；在模型建造模块中设定管道安装的先后顺序，即先施工电用管道，再施工水和强排烟用管道；现场施工时，管道名称与设定函数不对应时，则Unity平台触发移动端APP的报警功能。
7.根据权利要求1所述的基于BIM与MR技术的虚拟施工综合管道安装及验收方法，其特征在于，所述S3中，整合的数据包括设备与管道的生产厂家、生产日期、几何尺寸、安全日期、操作单位。
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