CN113343338B - 一种交通领域工作分解结构与bim构件关联方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于计算机技术领域，涉及一种交通领域工作分解结构与BIM构件关联方法。方法包括：S1，获取已有的WBS数据；S2，根据预先设定的交通领域中对工程部位的描述方式，将已有的WBS数据进行重构，构建具有WBS节点的树状结构的WBS数据；树状结构中，WBS节点包括以下特征参数：在树中的层级、在当前层级内的类型、在当前类型下关于当前节点的工程部位描述；描述方式包括采用路线桩号的方式描述和/或采用层次编码的方式描述；S3，建立WBS节点特征参数与预设的EBS数据之间的关联关系。本发明提出了一种新的将已有WBS数据与信息化过程中生成的EBS数据进行关联的方法，能够实现已有的WBS数据与EBS数据、BIM构件的自动关联。

Description

一种交通领域工作分解结构与BIM构件关联方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种交通领域工作分解结构与BIM构件关联方法及系统。

背景技术

公路交通工程领域施工建设信息化水平日益提高，WBS数据是施工建设过程信息化应用系统所依赖的一项基础数据。WBS划分主要是依据工程设计成果进行划分的，其划分过程主要包含：工程设计单位出具施工阶段设计图纸，工程施工单位和监理单位按照设计图纸人工划分WBS，工程变更发生后根据变更情况再次人工进行WBS的修改和调整。

为了能够适应施工建设信息化应用系统的需要，WBS划分完成后，需要对数据格式进行处理然后再输入到信息化应用系统中作为信息化应用系统的基础数据。

由于采用人工方式进行WBS划分，WBS本身并没有和其对应的BIM构件，EBS，以及其他工程设计信息数据进行关联，造成了基于BIM的信息化过程中数据的缺失，因此需要将已有的WBS数据与工程设计信息数据进行关联，以利于后期信息化过程中对数据的调用。

目前，现有技术中，有施工建设单位或监理单位划分的WBS与工程设计信息等进行关联的技术方案主要有：

申请公布号为CN 109522661 A的专利提出了将WBS与建筑信息模型构件进行关联的方法。该方案的关键步骤为：给每个BIM构件分配第一唯一标识ID；划分WBS，并为每个WBS分配第二唯一标识ID；最后根据预设规则，将第一标识ID和第二标识ID进行关联，从而实现BIM构件和WBS的关联。该发明的核心是为每个BIM构件和WBS元素分配唯一ID，通过ID进行关联。但是该篇专利并没有公开如何根据预设的规则建立关联的。

发明内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，提出了一种新的WBS数据向EBS数据转换，并建立WBS数据和EBS数据方法，提出了一种交通领域工作分解结构与BIM构件关联方法及系统。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种交通领域工作分解结构与BIM构件关联方法，包括以下步骤：

S1，获取已有的WBS数据，所述WBS数据包括层级，以及层级对应的基础工程信息；

S2，根据预先设定的交通领域中对工程部位的描述方式，将所述已有的WBS数据进行重构，构建具有WBS节点的树状结构的WBS数据；树状结构中，WBS节点包括以下特征参数：在树中的层级、在当前层级内的类型、在当前类型下关于当前节点的工程部位描述；所述描述方式包括采用路线桩号的方式描述和/或采用层次编码的方式描述；

S3，根据WBS节点的特征参数，建立WBS节点特征参数与预设的EBS数据之间的关联关系，所述预设的EBS数据与BIM构件呈对应关系。

作为优选方案，步骤S2中，所述预先定义的交通领域中对工程部位的描述方式包括：采用路线桩号或桩号范围描述的方式、采用层次编码描述的方式，或者同时采用路线桩号、桩号范围和层级编码的方式描述。

作为优选方案，步骤S1中，所述已有的WBS数据的层级包括：单位工程、子单位工程、分部工程、子分部工程、分项工程和子分项工程；所述层级对应的基础工程信息包括专有名称、分部分项类型和工程部位描述；

所述分部分项类型包括以路线桩号和桩号范围进行描述的工程部件类型和按照层次编码进行描述的工程部件类型。

作为优选方案，步骤S2具体包括以下步骤：

S21，读取已有的WBS数据中相关联的多个层级的基础工程信息，并从所述基础工程信息中获取分部分项类型和工程部位描述，并且给基础工程信息分配唯一标识符；

S22，根据相关联的多个层级之间已有的关联关系，按照层级先后排序，依次记录唯一标识符和相应的工程部位描述，形成单向链表结构，所述单向链表结构对应具有WBS节点的树状结构；

S23，为WBS节点匹配类型信息，使得WBS节点包括以下特征参数：在树中的层级、在当前层级内的类型、在当前类型下关于当前节点的工程部位描述。

作为优选方案，所述预设的EBS数据结构为EBS树状结构，所述EBS树状结构包括EBS根节点和EBS非根节点。

作为优选方案，步骤S3中，各节点特征参数与预设的EBS数据之间的关联关系包括层级的关联、类型的关联和节点的关联。

作为优选方案，所述层级的关联包括：EBS根节点对应WBS的根节点、EBS根节点对应WBS非根节点、EBS非根节点对应WBS根节点、EBS非根节点对应WBS非根节点。

作为优选方案，所述类型关联是指：在建立层级关联的过程中，沿树状结构向下遍历时，相同数据类型建立关联。

作为优选方案，所述节点的关联包括：基于工程设计信息建立WBS节点与EBS节点之间的关联，基于工程设计信息与类型建立WBS节点与EBS节点之间的关联，基于类型建立WBS节点与EBS节点之间的关联。

基于相同的构思，本发明还提出了一种将交通领域WBS数据分解为工程设计信息的系统，其特征在于，包括数据提取组件、工程设计信息存储组件、WBS重构服务器和施工建设应用系统，

所述数据提取组件用于存储已有的WBS数据；

所述工程设计信息存储组件用于存储预设的EBS数据；

所述WBS重构服务器采用上述任一所述的一种交通领域工作分解结构与BIM构件关联方法，建立已有的WBS数据与预设的EBS数据结构之间的关联关系，所述预设的EBS数据与BIM构件呈对应关系。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提出了一种新的将已有WBS数据与信息化过程中生成的EBS数据进行关联的方法，能够实现已有的WBS数据与EBS数据、BIM构件的自动关联。并且，在建立关联过程中，不仅采用了按层级进行关联的方法，还考虑到带状交通工程领域的工程习惯，以里程和桩号进行关联。

附图说明：

图1为本发明实施例1中一种将交通领域WBS数据分解为工程设计信息的方法的流程图；

图2为本发明实施例1中一个按桩号范围描述的WBS划分示例；

图3为本发明实施例1中一个按层级编码方式描述的WBS划分示例；

图4为本发明实施例1中基于某分部分项标准读取到的桥梁工程WBS类型结构图；

图5为本发明实施例1中一种表示WBS层级信息的表头格式示例；

图6为本发明实施例1中一种表示WBS层级信息的表头格式示例；

图7为本发明实施例1中某桥梁中一个墩柱节段的分解过程；

图8为本发明实施例1中某隧道中从整体对象到一个横通道构件的分解过程；

图9为本发明实施例1中使用唯一标识码字段作为主键直接存储在数据库表中的示例；

图10为本发明实施例1中某桥梁的一个EBS节点和一个与之对应的WBS节点的工程部位描述示例；

图11为本发明实施例1中某项目已有的EBS数据；

图12为本发明实施例1中每个EBS节点都具有工程设计信息等属性的示例。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

一种将交通领域WBS数据分解为工程设计信息的方法，流程图如图1所示，具体包括以下步骤：

S1，获取已有的WBS数据，所述WBS数据包括层级，以及层级对应的基础工程信息。

S2，根据预先设定的交通领域中对工程部位的描述方式，将所述已有的WBS数据进行重构，构建具有WBS节点的树状结构的WBS数据；树状结构中，WBS节点包括以下特征参数：在树中的层级、在当前层级内的类型、在当前类型下关于当前节点的工程部位描述。所述描述方式包括采用路线桩号的方式描述和/或采用层次编码的方式描述。

S3，根据WBS节点的特征参数，建立WBS节点特征参数与预设的EBS数据结构之间的关联关系，预设的EBS数据与BIM构件呈对应关系。

其中，步骤S1中层级，以及层级对应的基础工程信息的WBS数据具体包括了层级关系和交通领域的工程设计信息。

工程设计信息是用于传达设计意图的“语言”。设计单位通过可视化、结构化的方式，将工程设计信息表达为BIM模型或EBS数据。施工单位或监理单位基于对工程设计信息的理解，结合施工过程管理的需要划分并生成WBS数据。因此工程设计信息就可以作为连接BIM模型、EBS数据与WBS数据的依据。

工程设计信息包含了实际工程对象的大小、位置、布局、材料等各种有意义的信息，其中必然存在一个子集实现了对任意工程部位的准确描述，这种描述应当是符合工程习惯的，易于被设计人员、施工人员或监理人员理解的，同时能够唯一地在当前工程项目中确定该工程部位。

本发明按照公路工程交通领域中各专业的不同，确定了描述任意工程部位的工程设计信息标准字段，支持对符合工程习惯的工程部位描述进行识别、转换，还原成结构化的信息，工程设计信息无论以什么样的形式存在，它都是工程施工中的基础数据。

步骤S1中，获取已有的WBS数据主要包括以下步骤：

1、WBS的划分要求

当前，WBS的划分工作主要是施工单位和监理单位完成，信息化应用需要将划分的WBS成果导入到信息化应用系统中。为了让导入到信息化应用系统中的WBS能够与BIM构件、工程部EBS数据节点进行关联，WBS划分应满足如下要求。

(1)WBS划分要求标准化，命名规则化、规范化

在实际的WBS划分工作中，施工单位和监理单位通常是以相应的国家标准、地方标准或企业标准为基础进行。标准文件中主要规定了两方面的内容：

a)分部分项层级的设置

分部分项的层级包括单位工程、子单位工程、分部工程、子分部工程、分项工程、子分项工程等；根据项目的不同一般制定其中的若干层级。

b)各层级上的分部分项类型

标准文件中按专业说明了可以划分的类型，例如桥梁单位工程下可以设置基础及下部构造，上部构造现场浇筑，上部构造预制和安装，桥面系、附属工程及桥梁总体等分部类型；基础及下部构造分部工程下可以设置桩基、承台、系梁等分项工程。

因此，施工单位或监理单位在进行WBS划分时，应当严格按照上述层级的规定，成果中明确地体现WBS的层级信息。节点的命名应当按照以下几种情况构成：

a)专有名称

对于工程项目具有特定意义或约定形成的名字，可以直接用作分部分项节点的名称。例如白龙河大桥、石家坝隧道、六华互通等。

b)工程部位描述+分部分项类型名称

没有特定名称的，一般使用其工程部位的描述方式与分部分项类型的名称拼接组成。例如：第1联上部构造预制和安装、ZK26+377～ZK26+577洞身衬砌等。

c)分部分项类型名称

有些类型在分部分项的划分中只有一个该类型的节点，那么可以在不引起歧义的情况下只取分部分项类型名称作为节点名称。例如隧道专业中洞口分部工程下的洞口开挖、明洞回填等分项。

基于上述划分及命名规则，本发明的处理过程就可以快速地读取并识别出WBS数据的层级、类型信息。此外，整个工程项目的WBS数据应当按合同段进行有序组织，或在单位工程之上标明合同段号。

(2)WBS划分数据应当包含符合工程习惯表达的必要工程设计信息

不同专业、不同类型的WBS数据项需要包含对应的符合工程习惯的工程部位描述，方便进行读取和识别。

对于以路线桩号和桩号范围进行描述的BIM构件或工程部位，WBS信息中应当包含能够识别出对应路线和桩号范围的工程习惯表达。当且仅当同一父节点下只有一个该类型节点或其他不会引发歧义的情况时，可以省略当前节点的具体描述，此时表示当前节点沿用父节点的桩号范围。至少应当在单位工程一级明确地标注其桩号范围信息。

一个常见的桩号格式为“K1+000”，其中“K”为主线的冠号，“+”为千位的分隔符号，表示主线上桩号值为1000的位置；当表达桩号区间范围时可以将两个前述格式进行连接，例如“K1+000～K1+500”，表示主线上从桩号值1000到桩号值1500的区间范围。

对于按照层次编码进行描述的BIM构件或工程部位，WBS信息中应当至少包含当前层级的编码信息，并且在同类型节点之间保持唯一。当且仅当同一父节点下只有一个该类型节点或按照工程管理的需要将多个节点作为一个整体对待时，可以省略该节点的具体描述。

例如，名为右幅2号墩台的分部工程，下面有0号墩柱、1号墩柱、桩基等分项工程。其中分部工程记录了墩台号信息，分项上不再重复记录；尽管真实存在多个桩基如0号桩、1号桩等，但实际的工程管理中作为一个整体处理，因此也只有一个分项工程节点为桩基。

一个按桩号范围描述的WBS划分示例如图2所示。

一个按层级编码方式描述的WBS划分示例如图3所示。

2、读取WBS类型结构

WBS的划分标准可以分为国家标准、地方标准或企业标准，通常可以在多个项目间兼容使用。构建WBS数据结构时，需要从已有的WBS类型信息库中加载与施工单位和监理单位所采用的划分标准一致的版本，或整理新的WBS类型信息数据存入库中并记录标准号。

基于某分部分项标准读取到的桥梁工程WBS类型结构如图4所示。

3、构建WBS数据结构

由于施工单位或监理单位通常使用Excel表格的方式提交数据成果，而表格是一种易于人的阅读理解但不易于计算机处理的形式，因此需要先对表格进行处理，提取表格内容并恢复成具有树状结构的WBS数据。

作为本发明的优选方案，支持对多种表格形式的数据进行处理和识别；通常具有以下结构特征：

a)使用不同列记录不同层级的WBS节点，每一层级可能需要若干列的组合；

b)使用不同行记录同一层级上不同的WBS节点，每一条数据占用一行；当且仅当一个WBS节点有子节点时，该WBS节点可以重复在多行中被记录；

c)同一行内不同列记录的节点，互相是对方的直系祖先节点或子孙节点，且每一行都记录了从一个根节点到一个叶子节点经历的所有节点；

d)整个表格的前若干行用于记录各列所要表达的层级信息，如图5及图6所示；

e)对以上表格进行转置不影响表格所含信息的表达，也不影响本发明对其内容的理解和识别；

f)为便于人的阅读，相邻且内容相同的单元格可能会合并显示，本发明在读取时会将合并单元格的值分散至原各单元格中；

g)任何类似或易于转换为上述表格形式的数据格式，例如采用特定字符分隔的文本格式等，同样适用于本发明的处理过程。

作为一种优选方案，本发明推荐使用以下Excel表格形式：

步骤S2中，根据预先定义的交通领域中对工程部位的描述方式，将所述已有的WBS数据进行重构，构建具有WBS节点的树状结构的WBS数据。主要包括两方面，一方面是根据预先定义的交通领域中对工程部位的描述方式；另一方面是将所述已有的WBS数据进行重构。

作为优选方案，预先定义的交通领域中对工程部位的描述方式主要有以下几种方式：

1、采用路线桩号或桩号范围描述

与建筑领域不同，交通领域的工程设计信息有路线、桩号以及范围的概念。所述路线的基本特征包含但不限于如下信息：路线唯一识别码，路线名称，路线类型，路线起点桩号，路线终点桩号，关联路线信息等。存储路线信息的一条数据示例如下：

所述范围是指一条或多条路线上的一个或多个桩号区间组合成的空间范围，其基本特征主要包括一组或多组桩号区间信息，每组区间信息由关联路线的唯一识别码、范围起点桩号、范围终点桩号等字段组成。例如：

该示例描述了一个由两部分组成的工程部位，分别是：唯一标识符为“258332cd-3ace-43c2-a452-9d9af6cd5e9a”的路线上从桩号21132.91到桩号32515之间的部分，唯一标识符为“cb4874f8-eb61-41da-859b-c9b2cfe0fd2b”的路线上从桩号17893到桩号32484之间的部分。通过查询路线信息可知这两条路线分别为主线和左线。

对于具有特定意义的空间范围，可以赋予唯一识别码及名称、类型等字段进行记录。

基于以上信息，就可以描述各类设施在项目中的工程部位，这种方式适用于包含公路、铁路、市政道路、水运航道等在内的各类带状交通工程项目。

以公路工程为例，有路基、路面、桥梁、涵洞、隧道、交安工程及枢纽互通、服务区、停车区等各类设施。用于描述的字段包括：唯一识别码、名称、类型、桩号或桩号区间信息等。例如：

又例如：

上述示例中，为了方便数据存储和处理，对于表示单个点的桩号位置也同样采用了表示桩号区间范围的格式，其中起点桩号的值与终点桩号的值相同，不影响真实意义的表达。

以上两个示例中符合工程习惯的文字描述方式为“K7+015～K7+376XX隧道”“K47+568涵洞”。其中K是路线的冠号，在工程项目中能够唯一不变地指代某条路线。

2、采用层次编码方式描述

交通领域中也存在空间上离散分布或易于分解成若干个单独对象的工程设施。分解时按照功能或空间位置关系进行，每一步分解得到的对象粒度由粗到细，尺度由大到小，结构由复杂到简单，功能由丰富到单一。直到最后无法再继续分解，每个对象只具有单一的特征、不可再分，或分解粒度已经满足实际需要时结束分解过程。

经过上述过程，从分解开始前的整体对象到最后的单一特征对象形成了一个“链条”，每一环节与分解过程中的结构或功能层级对应。例如某桥梁中一个墩柱节段的分解过程如图7所示。

对于每次分解得到的对象都赋予能够唯一标识的层级编码，可以是单一的顺序码，也可以是使用多个字段表达的组合编码。例如用行、列两个字段描述当前层级的对象的工程部位：

分解后任意层级对象的基本特征包括但不限于如下信息：唯一识别码、父节点唯一识别码、名称、层级编码等。其中，唯一识别码仅作为数据主键唯一地标识当前数据，由于其不可读性并不适合作为当前工程部位的描述；名称是当前对象的符合工程习惯的表达；层级编码是在当前层级内唯一地区分当前对象的结构化信息。例如，上述分解过程中最末级对象可以记录为：

从上述示例可以看出，任一层级的分解对象只存储与当前对象相关的信息，不会冗余记录祖先节点的数据。可以通过父节点唯一标识码字段递归查找到所有祖先节点的数据，实现分解过程的溯源。

当转换成符合工程习惯的描述时，需要将祖先节点的名称依次拼接，以便在工程项目中唯一地标识该工程部位，例如上述分解过程得到的末级对象可以描述为：

XX大桥(下部结构)左幅第5号墩台1行1列墩柱2层节段

其中的“下部结构”可以省略。当不会引起任何歧义时，允许省略部分层级的描述信息，以更加符合实际工程习惯

3、同时采用路线桩号、桩号范围和层级编码的方式描述

在带状交通工程领域中也存在同时采用路线桩号范围和层次编码进行描述的工程部位。这类工程对象既具有沿路线方向连续分布的特征，又具有一定的分解结构特征。

为此可以按照其特点交替使用路线桩号范围或层次编码方式描述。例如某隧道中从整体对象到一个横通道构件的分解过程如图8所示。

其中按层次编码描述的对象可以记录为：

按路线桩号范围描述的对象可以记录为：

转换成符合工程习惯的描述方式时可以表达为：

XX隧道2#车行横通道01C0+000～01C0+005防排水电缆沟盖板

需要注意的是，采用桩号或桩号范围描述时，也可能不和任意路线关联或不存在真正的路线的概念。

根据预先定义的交通领域中对工程部位的描述的上述三种方式，构建包含工程设计信息的BIM模型或EBS数据，具体包括以下步骤：

首先要构建BIM模型或EBS数据结构。工程设计信息中包含了关于实际工程对象的各种有意义的信息，构建过程就是要选择合适的数据结构，将描述工程部位的信息组织成标准化的字段，将其他设计信息结构化并作为属性。

对于按路线桩号或桩号范围描述的工程部位，例如路面、边坡、挡墙、盲沟等，字段结构可以按唯一标识码、名称、类型、桩号区间信息、自定义属性等字段组织，例如：

对于按照层次编码描述的工程部位，例如桥梁、涵洞等，字段结构可以按唯一标识码、父节点唯一标识码、名称、类型、层级编码、自定义属性等字段组织，例如：

对于同时采用路线桩号、桩号范围及层次编码描述的工程部位，例如隧道，字段结构可以按唯一标识码、父节点唯一标识码、名称、类型、桩号区间信息、层级编码、自定义属性等字段组织，例如：

从上述字段定义可以看出，采用不同描述方式表达的工程部位都具备了相应类型所要求的必要工程设计信息字段，同时增加了attributes自定义属性字段，支持按照不同的专业需要以统一方式存储其他结构化的设计信息。例如，桥梁专业不同BIM构件的设计信息可能包括：是否为预应力构件、是否含钢筋、成孔方式等；隧道专业不同BIM构件的设计信息可能包括：方向、衬砌类型、计量方式等。

按照上述字段结构组织的数据可以使用唯一标识码字段作为主键直接存储在数据库表中，示例如图9所示。

其中采用层次编码方式描述的数据可以基于唯一标识码、父节点唯一标识码字段的关联关系，方便地还原成树状结构以读取其分解过程中祖先节点的属性信息。

根据上述方式，申请公布号为CN112685804A的专利所描述的工程设计信息集成方式产生的基础工程设计信息可作为本发明所述的包含必要工程设计信息的BIM模型或EBS数据。在此基础上再构建EBS数据结构，也可直接基于工程设计信息构建EBS数据。

作为一种备选方案，本发明也支持对已有EBS数据进行匹配，从中提取工程设计信息生成结构化的数据。例如对已有的工程量表格，可以识别提取其用于描述工程部位的信息如桩号区间等，以相同的字段结构和数据组织方式存储。

作为本发明的优选方案，将所述已有的WBS数据进行重构主要包括以下流程：

(1)分配唯一标识符

由于WBS数据是一项一项的数据，我们有必要为WBS分配一个全局唯一标识符ID，用于唯一标识WBS数据以及方便数据提取。

为WBS数据分配唯一标识符ID与前述带状交通工程分为按区间范围计以及按个数计的BIM构件或工程部位划分方法不冲突。即，按照范围区间表达或描述的工程部位或BIM构件并不排斥将其切割分配到一个个WBS元素中。在WBS元素中可按照所属的专业类型，和对应的工程设计信息包含必要的路线区间信息、专业信息等。

(2)记录并存储划分结构

对于上述的WBS表格数据，可以逐行读取并提取各层级的节点信息。同一行内的数据按照层级先后排序，依次记录前一个节点的唯一标识符，形成单向链表结构。记录每个节点时，需要先和上一行相同列的节点进行比较，已经记录的节点则直接沿用。这样读取完成后就形成了整个WBS划分的树状结构，但仍然按照数据库表的形式以唯一标识符作为主键存储。

(3)识别节点的WBS类型

将上述WBS划分成果转换成树状结构后，即可为每个WBS节点匹配层级信息。WBS的节点名称与WBS类型名称的关系有以下几种情况：

节点名称以类型名称结尾

匹配过程为：设有类型名称的集合A、B、C，节点名称的集合a、b、c、d、e。对于节点名称集合中的每一项例如a，遍历类型名称集合并尝试从中寻找一个a以之结尾的最长字符串，设为B，则最终选择B作为当前节点的类型；若无法找到目标，可以改为查找a所能完整包含的最长的类型名称字符串。

节点名称与类型名称相似

作为备选方案，若遍历完成类型名称集合而没有找到能够满足上述要求的类型名称，可以退而求其次将a和类型名称集合中的A、B、C逐一进行字符串相似程度计算，并查找一个极大值。

节点名称是专有名称

对于节点名称是专业名称的，可以参照上述两种匹配方式，在相关的记录表中查找最优匹配结果，从而获取其专业类型信息。

通过以上方式即可为WBS节点匹配类型信息。最后，由于WBS数据中每个层级的节点可能只记录了当前层级对应的部分的编码信息，需要再次对树结构进行遍历，将父节点的工程设计信息描述传递至子节点，将子节点的工程设计信息汇总至父节点，使得每一层级的节点都具有完整的工程设计信息。

步骤S3中，建立WBS节点特征参数与预设的EBS数据结构之间的关联关系主要包括以下步骤：

步骤S1和步骤S2已经基于预先定义的交通领域中对工程部位的描述方式构建了WBS树，并且EBS数据结构和BIM模型也是基于预先定义的交通领域中对工程部位的描述方式生成的，因此对于BIM模型、WBS树和EBS树来说，树中的每一个节点都具有以下三个方面的特征：

a)在树中的层级

b)在当前层级内的类型

c)在当前类型下关于当前节点的工程部位描述

因此，BIM模型或EBS数据与WBS数据也需要基于这三个方面的特征实现。

1、层级的关联

在WBS划分中，层级一般都是相对固定的，通常包含单位工程、子单位工程、分部工程、子分部工程、分项工程、子分项工程等；而BIM模型或EBS数据的层级划分较为灵活，一般来说可以根据建模粒度或数据组织的需要调整。

例如，某桥梁的一个EBS节点和一个与之对应的WBS节点的工程部位描述分别如图10所示。

显然EBS和WBS的树结构无法在层级上做到严密的对应，一般只要满足WBS中的每一层级都有对应的EBS层级即可。由于工作流程或工程管理的需要以及对粒度划分的差异，会出现一方的树结构根节点对应另一方非根节点的情况，因此通常从EBS或WBS任意一方的根节点开始，在对方的树中确定对应的层级，以此作为层级关联的基础。会出现以下三种情况：

a)EBS根节点对应WBS的根节点：这是最常见的情况，例如BIM模型中一座桥梁对应WBS中一个桥梁单位工程。

b)EBS根节点对应WBS非根节点：例如涵洞，在BIM建模过程中通常作为一个独立的对象处理，因此每一个涵洞都具有一个独立的构件树；而在WBS中，一定桩号范围内的若干个涵洞一起作为一个分部工程。

c)EBS非根节点对应WBS根节点：例如隧道，在BIM建模过程中通常一座隧道作为一个整体，具有一个构件树；而在WBS中，隧道的左洞和右洞分别作为一个单位工程。

综上，确定了EBS或WBS根节点的层级对应关系后，就可以以此为基础沿着树结构向下遍历，处理整个树结构的映射关系。层级关系的确定有助于缩小匹配节点的范围，提高关联关系的准确性。

2、类型的关联

由于EBS主要表达的是某一工程的组成结构，而WBS主要表达的是完成该工程需要的施工过程，因此EBS的类型与WBS的类型既有紧密的联系，又有显著的区别；前者是EBS和WBS能建立关联关系的基础，后者是建立关联关系要解决的问题。

例如：EBS中的“桩”，根据成孔方式的不同，在WBS中可能对应“钻孔灌注桩”“挖孔桩”或“沉入桩”；同时某一个具体的“钻孔灌注桩”还会有对应的“桩基钢筋加工及安装”“桩基混凝土”。

类型的关联就是要建立这样的EBS和WBS类型之间的映射，同时这种映射关系还要受到某些设计属性的约束条件限制。当建立起这样的映射关系库以后，就可以进一步缩小匹配节点的筛选空间，将范围限定在当前层级或之下确定的类型之间，方便进一步进行类型节点之间的关联。

本发明中，可以从已有的类型映射库中加载与EBS类型、WBS类型关联的映射数据；或基于WBS类型信息数据，创建新的类型映射数据存入库中。WBS类型映射数据需要和WBS类型信息数据同步维护。

作为层级关联的补充，沿树结构向下遍历时可以类型的关联直接确定层级的关联。

3、节点的关联

步骤一，已经构建了BIM构件的信息化表达或EBS数据结构，可以按照表达方式的不同分为基于路线桩号以及桩号范围描述、按层次编码描述、同时基于桩号范围和层次编码描述三种。并且已经包含了必要的工程设计信息。

步骤二，基于施工建设单位，监理单位的工作，已经构建了项目实施过程必要的WBS。并且满足了标准化、规则化的需求。优选地，如果施工单位或监理单位所构建的WBS并不满足步骤二所描述的标准化，规则化的要求，可以在其基础上进行数据处理，从而实现WBS划分数据的标准化、规则化要求。

基于以上中间结果，就可以在层级和类型的对应关系的辅助下,识别节点所包含的工程设计信息，进行EBS和WBS节点之间的关联。根据数据表达方式的不同，需要从WBS节点中识别桩号范围信息或层次编码信息，与EBS节点的属性信息进行匹配。

对于节点的关联，本发明可以采用两种方式实现BIM构件或EBS数据与WBS数据的关联关系，一种是自动方式，一种是手动方式：

自动方式

自动方式是结合WBS所包含的必要的工程设计信息，以及EBS数据或BIM模型构件所包含的工程设计信息，基于工程设计信息之间的内在联系、关联规则进行的自动关联。

(1)基于工程设计信息直接关联

在步骤一中，生成BIM模型或EBS数据的优选方案之一就是基于相关工程设计信息直接构建，得到的BIM构件或EBS节点的属性直接包含了类型、路线及桩号范围、区间信息等；在步骤二中，施工单位或监理单位划分WBS时也是以标准化、规范化的方式对WBS节点进行描述的，同样也包含了必要的工程设计信息，且易于提取成结构化的字段。

在这种情况下，上述步骤得到的BIM构件或EBS数据与WBS数据应当包含了高度匹配的对工程设计信息的描述和表达方式，就可以基于这种统一性实现完全自动化的关联过程。其中判断工程设计信息某个字段是否匹配的方法包括：

a)判断数值是否相等；

b)判断数值范围是否完全相交；

c)判断字符串内容是否一致；

d)判断字符串内容存在包含与被包含关系。

例如，WBS数据中某个分部工程的命名为“主线K32+484～K32+740涵洞、通道”，可以提取出以下工程部位的描述信息：

·路线名称为“主线”，冠号为“K”

·桩号范围为[32484,32740]

·类型名称为“涵洞、通道”

遍历访问EBS数据时遇到名为“主线K32+500涵洞”的节点，可以提取出的工程部位描述信息为：

·路线名称为“主线”，冠号为“K”

·桩号位置为32500

·类型名称为“涵洞”

通过对比以上工程设计信息可知，路线一致，路线桩号的数值范围完全包含，WBS节点的类型名称完全包含EBS节点的类型名称，因此可以认为这两个节点完全对应。

(2)基于工程设计信息与类型关联

在WBS数据中存在这样的节点，包含的工程设计信息不足以准确匹配到BIM构件或EBS数据，或匹配到的数据范围过大，此时可以采用特定命名规则标记的方式进行关联。

即构造一个特定命名规则列表，在任务开始前配置好该规则列表，列表中的每条记录存储了WBS命名方式及对应的EBS类型、EBS属性过滤条件。该列表可以实现一次维护，多处使用。示例如下：

在自动关联过程中，当某个WBS节点的命名方式与某一ID对应的命名规则匹配时，则提取出该规则中的属性过滤条件，搜索对应的BIM构件或EBS数据，从而实现BIM构件或EBS数据与WBS数据的关联关系。

(3)基于类型之间的关联

以上两种自动关联过程均对WBS划分工作提出了一定的标准化、规范化的要求，在实际的WBS构建过程中，对数据的规则化和标准化要求太高会导致WBS划分构建工作量巨大。为合理控制WBS划分工作量，可进一步放宽限制，通过人工指定映射规则、配置约束条件，实现BIM构件或EBS数据与WBS数据的自动关联。

步骤一中，已经建立了包含类型信息的BIM构件树或EBS结构树，因此可以获得BIM构件或EBS数据的类型树信息；步骤二中，已经基于施工单位和监理单位采用的划分标准，读取了WBS类型信息。因此可以基于BIM构件或EBS数据与WBS数据的类型属性，建立映射规则。

该方案主要包括两部分，即分别确定BIM构件或EBS数据一侧的约束条件，以及WBS数据一侧的约束条件。相较于上述两种方式，该方案需要较多的人工配置，但配置好的映射规则可以作为配置库进行存储管理，方便在多个合同段乃至多个项目中使用，也是一种可行性较高的方案。

配置BIM构件或EBS数据的约束条件是指，基于选择的节点类型，指定BIM构件或EBS节点的筛选方式。包括不限于对节点所含任意工程设计信息的条件匹配，以及对节点名称的匹配，例如节点名称应当包含指定字符等。

配置WBS数据的约束条件是指，基于选择的WBS节点类型，指定WBS节点的筛选方式。由于WBS节点的命名不一定符合前述标准化、规范化的要求，对WBS节点的匹配不能依赖可能包含的工程设计信息，因此需要支持对WBS节点名称进行字符串搜索等条件匹配。

手动方式

作为对自动方式关联的补充和对业务灵活性的有效支撑，本发明也支持以人工的方式将BIM构件、EBS数据与WBS数据通过系统的可视化交互界面进行关联。

(1)基于工程设计信息或类型与唯一标识符关联

通过BIM构件、EBS数据包含的工程设计信息与WBS数据的唯一标识符ID进行关联。

例如，在WBS数据中一个墩台分部工程下只有一个桩基分项工程，即代表同一墩台号的所有桩基都应该与此桩基分项工程关联。这时可以选中WBS数据中该桩基分项工程节点，在EBS数据中与该墩台分部工程关联的节点下筛选所有墩台号匹配的EBS节点，实现一对多的关联关系创建。

(2)基于唯一标识符与工程设计信息或类型关联

通过BIM构件、EBS数据的唯一标识符ID与WBS数据包含的工程设计信息进行关联。

例如，在EBS数据中一个T梁构件，在WBS数据中需要同时关联梁的钢筋加工及安装、梁的混凝土预制、梁的预应力管道压浆及封锚、梁的梁预应力筋加工和张拉等多个分项工程。这时可以在EBS数据中选中该T梁构件节点，在WBS数据中筛选梁片号匹配的WBS节点，实现一对多的关联关系创建。

(3)基于唯一标识符进行关联

通过BIM构件、EBS数据的唯一标识符ID与WBS数据的唯一标识符ID进行关联。

这种方式即具有完全自由度的关联关系创建过程。优选地，该发明所实现的系统可以在用户选择了任意EBS节点或WBS节点后，根据当前层级和类型约束的范围为用户高亮显示对应的可选取的WBS节点或EBS节点的范围，用户也可以忽略系统提示在约束范围之内或之外选择任意数量的节点，实现EBS节点到WBS节点一对一、一对多或多对一的关联关系创建。

在上述关联过程中，BIM构件或EBS数据与WBS数据不一定是一对一的，可能存在一对一，一对多，多对一的关联关系。所述多种关联方法也并不局限于BIM构件、EBS数据或WBS数据的特定版本，而是以数据结构中的单个节点为最小粒度，根据识别情况选择最优的关联方式。在一个工程项目、一个标段以及一个单位工程中，都可能出现多种关联方法组合发挥作用的情况。这种方式能够最大程度第适应不同项目、不同作业人员、不同标准、不同规范化程度的WBS数据，尽可能地降低人工手动挂接的工作量。同时也便于在WBS划分与WBS关联工作之间尽可能平衡。

以隧道为例，具体解释说明步骤S3“建立WBS节点特征参数与预设的EBS数据结构之间的关联关系”。

某项目现有的WBS分部分项如下表所示：

某项目已有的EBS数据如图11所示，每个EBS节点都具有工程设计信息等属性，其中一个例子如图12所示。

则遍历访问整个树建立关联关系的过程示例如下：

对于WBS的单位工程，存在多个单位工程根节点名称为“和平隧道右线”“和平隧道左线”，而EBS根节点名称为“和平隧道”，可以根据字符串的相似性判断WBS中两个单位工程的根节点均对应EBS同一个根节点。这里可以看作一步就实现了类型、实例两个层面的对应。

对于WBS分部工程，以“K51+180-K51+355洞身开挖”为例，在S2中已经确定了其WBS类型为“洞身开挖”，此时在EBS树中查找“和平隧道”的下一级节点，通过匹配每个节点的工程设计信息属性，如上面截图中的ebs.typeDesc字段，可以知道与EBS节点“K51+180～K51+355_洞身开挖”是类型对应的。确定匹配的类型后，又已知WBS分部名称中包含了“K51+180-K51+355”桩号范围这一工程设计描述，那么就可以在类型已经对应的EBS节点中通过桩号范围继续查找可能对应的实例。EBS节点的工程设计属性中又有intervals字段，记录了该EBS节点的桩号范围是[51180,51355]，可以看出桩号范围是重合的，因此确定WBS分部工程“K51+180-K51+355洞身开挖”与EBS节点“K51+180～K51+355_洞身开挖”是实例对应的。这里是一个特例，二者的桩号范围刚好完全重合。如果WBS节点的桩号范围与多个EBS节点的桩号范围有所重合，则这个WBS节点与多个EBS节点对应。

上述是基于桩号范围描述的实例如何对应。又例如WBS分部工程“1#人行横通道”，在判断类型匹配后找到多个可能对应的EBS实例例如“1号人行横通道”“2号人行横通道”等，则需要判断其EBS工程设计信息中的“横通道编号”字段，比较编号值后最终确定对应的EBS实例。该过程属于基于层次编码描述的实例的对应过程。

对于WBS分项工程，判断过程与上述类似。例如WBS中“K51+180-K51+355洞身衬砌”分部工程节点下的分项工程节点“混凝土衬砌”“仰拱”，查找WBS分部工程已经对应的EBS节点“K51+180～K51+355_二次衬砌”的子节点，有“K51+180～K51+355_仰拱”“K51+180～K51+355_拱墙”等。通过直接判断类型，可以找到WBS分项节点“仰拱”与EBS节点“K51+180～K51+355_仰拱”类型对应。通过查找预配置的类型映射表，可知WBS分项节点“混凝土衬砌”与EBS节点“K51+180～K51+355_拱墙”类型对应。又由于上述每种类型只存在一个子节点，可以跳过实例对应的过程，直接将WBS和EBS两边均唯一存在的实例建立映射关系。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种交通领域工作分解结构与BIM构件关联方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，获取已有的WBS数据，所述WBS数据包括层级，以及层级对应的基础工程信息；

S2，根据预先设定的交通领域中对工程部位的描述方式，将所述已有的WBS数据进行重构，构建具有WBS节点的树状结构的WBS数据；树状结构中， WBS节点包括以下特征参数：在树中的层级、在当前层级内的类型、在当前类型下关于当前节点的工程部位描述；所述描述方式包括采用路线桩号的方式描述和/或采用层次编码的方式描述；

S3，根据WBS节点的特征参数，建立WBS节点特征参数与预设的EBS数据之间的关联关系，所述预设的EBS数据与BIM构件呈对应关系；

步骤S2中，所述预先定义的交通领域中对工程部位的描述方式包括：采用路线桩号或桩号范围描述的方式、采用层次编码描述的方式；或者同时采用路线桩号、桩号范围和层级编码的方式描述；

对于按路线桩号或桩号范围描述的工程部位，包括路面、边坡、挡墙、盲沟，采用路线桩号或桩号范围描述的方式，字段结构按唯一标识码、名称、类型、桩号区间信息、自定义属性字段组织；

对于按照层次编码描述的工程部位，包括桥梁、涵洞，字段结构按唯一标识码、父节点唯一标识码、名称、类型、层级编码、自定义属性字段组织；

对于同时采用路线桩号、桩号范围及层次编码描述的工程部位，包括隧道，字段结构按唯一标识码、父节点唯一标识码、名称、类型、桩号区间信息、层级编码、自定义属性字段组织；

自定义属性字段中的内容，若为桥梁专业，包括是否为预应力构件、是否含钢筋、成孔方式；若为隧道专业，包括：方向、衬砌类型、计量方式；

其中采用层次编码方式描述的数据可以基于唯一标识码、父节点唯一标识码字段的关联关系，方便地还原成树状结构以读取其分解过程中祖先节点的属性信息。

2.如权利要求1所述的一种交通领域工作分解结构与BIM构件关联方法，其特征在于，步骤S1中，所述已有的WBS数据的层级包括：单位工程、子单位工程、分部工程、子分部工程、分项工程和子分项工程；所述层级对应的基础工程信息包括专有名称、分部分项类型和工程部位描述；

所述分部分项类型包括以路线桩号和桩号范围进行描述的工程部件类型和按照层次编码进行描述的工程部件类型。

3.如权利要求2所述的一种交通领域工作分解结构与BIM构件关联方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下步骤：

S21，读取已有的WBS数据中相关联的多个层级的基础工程信息，并从所述基础工程信息中获取分部分项类型和工程部位描述，并且给基础工程信息分配唯一标识符；

S22，根据相关联的多个层级之间已有的关联关系，按照层级先后排序，依次记录唯一标识符和相应的工程部位描述，形成单向链表结构，所述单向链表结构对应具有WBS节点的树状结构；

S23，为WBS节点匹配类型信息，使得WBS节点包括以下特征参数：在树中的层级、在当前层级内的类型、在当前类型下关于当前节点的工程部位描述。

4.如权利要求3所述的一种交通领域工作分解结构与BIM构件关联方法，其特征在于，所述预设的EBS数据结构为EBS树状结构，所述EBS树状结构包括EBS根节点和EBS非根节点。

5.如权利要求4所述的一种交通领域工作分解结构与BIM构件关联方法，其特征在于，步骤S3中，各节点特征参数与预设的EBS数据之间的关联关系包括层级的关联、类型的关联和节点的关联。

6.如权利要求5所述的一种交通领域工作分解结构与BIM构件关联方法，其特征在于，所述层级的关联包括：EBS根节点对应WBS的根节点、EBS根节点对应WBS非根节点、EBS非根节点对应WBS根节点、EBS非根节点对应WBS非根节点。

7.如权利要求5所述的一种交通领域工作分解结构与BIM构件关联方法，其特征在于，所述类型关联是指：在建立层级关联的过程中，沿树状结构向下遍历时，相同数据类型建立关联。

8.如权利要求7所述的一种交通领域工作分解结构与BIM构件关联方法，其特征在于，所述节点的关联包括：基于工程设计信息建立WBS节点与EBS节点之间的关联，基于工程设计信息与类型建立WBS节点与EBS节点之间的关联，基于类型建立WBS节点与EBS节点之间的关联。

9.一种将交通领域WBS数据分解为工程设计信息的系统，其特征在于，包括数据提取组件、工程设计信息存储组件、WBS重构服务器和施工建设应用系统，

所述数据提取组件用于存储已有的WBS数据；

所述工程设计信息存储组件用于存储预设的EBS数据；

所述WBS重构服务器采用权利要求1-8任一所述的一种交通领域工作分解结构与BIM构件关联方法，建立已有的WBS数据与预设的EBS数据结构之间的关联关系，所述预设的EBS数据与BIM构件呈对应关系。

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