CN113919036A - 一种基于bim引擎的数字化住宅说明书系统及方法 - Google Patents

一种基于bim引擎的数字化住宅说明书系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统及方法，所述系统至少包括：BIM模型和BIM引擎；BIM模型，被配置为：包括住宅的建筑信息数据，建筑信息数据中的几何信息与非几何信息分别存储；BIM引擎，被配置为：分离BIM模型的拓扑结构，根据接收到的场景需求，抽取BIM模型中的对应数据并用于显示；本发明根据BIM轻量化引擎，实现了根据场景需求的BIM模型数据的定向抽取和展示，实现了对住宅数据的快速和准确查找。

Description

一种基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统及方法
技术领域
本发明涉及智能建筑技术领域，特别涉及一种基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
目前，在进行新房的收房和验房时，大多能够直接的查阅住宅的《住宅质量保证书》和《住宅使用说明书》，通过两书结合实际勘验进行住宅数据的分析验证。
发明人发现，上述两书的内容不易懂、不宜用，纸质文字说明加附图的形式，对非工程专业的购房者来说，存在理解和使用的难度，在后期使用、装修和改造中容易造成浪费和对房屋质量的破坏；现有说明书版本不统一，内容对房屋信息表达有缺失等原因造成房地产开发单位和购房者之间信息不对称，引起大量纠纷和投诉。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统及方法，根据BIM轻量化引擎，实现了根据场景需求的BIM模型数据的定向抽取和展示，实现了对住宅数据的快速和准确查找。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明第一方面提供了一种基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统。
一种基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统，包括：BIM模型和BIM引擎；
BIM模型，被配置为：包括住宅的建筑信息数据，建筑信息数据中的几何信息与非几何信息分别存储；
BIM引擎，被配置为：分离BIM模型的拓扑结构，根据接收到的场景需求，抽取BIM模型中的对应数据并用于显示。
进一步的，BIM引擎还用于将多个实例同时渲染。
进一步的，BIM引擎还用于对构件拓扑关系的判断和属性的判断。
进一步的，还包括说明书查询模块，被配置为：查询住宅基本情况、建筑结构概况、室内设备设施说明、公共设备设施说明、装修注意事项和房屋使用说明。
进一步的，还包括结构查询模块，被配置为：查询户型内建筑、结构示意图纸和模型。
进一步的，还包括管线查询模块，被配置为：查询户型内给排水、采暖、燃气和热力管线走向示意图纸和三维模型。
进一步的，还包括构件查询模块，被配置为：查询每个构件的尺寸，测量构建之间的距离。
进一步的，还包括面积查询模块，被配置为：查询功能区域面积。
进一步的，还包括终端查询模块，被配置为：将各种设施进行分类标注，查询到终端设备的属性、使用信息和注意事项。
进一步的，还包括配套查询模块，被配置为：基于地图数据查询房屋周边的配套情况。
进一步的，还包括全景查询模块，被配置为：查询客厅或者餐厅空间布局，能够切换到各个功能区域。
本发明第二方面提供了一种上述的基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统的工作方法，分离BIM模型的拓扑结构，包括以下过程：
通过方向包围盒进行两个构件的碰撞关系初判断；
根据初判断结果，遍历其中一个构件的所有边线几何上的线段，向另外一个构件的所有面做两个段射线检测，如果不相交，则归为不相交类；如果相交，但距离小于线段长度，归为不相交；如果相交，且小于线段长度，归为相交类；
两个构件分别进行边界几何点对另外一个构件的面的相交判断，如没有任意数据出现在相交类，则判定两构件不相交，反之如有任意线段与任意面相交，则判定两物体有碰撞；
判断两个构件是否为包含关系，取第一构件的所有几何点位置为起点，向任意方向发射射线，与第二构件监测碰撞；
如所有碰撞信息中，单个碰撞的次数均为奇数，则判定第二构件包含第一构件，如所有的碰撞信息中，单个碰撞的次数均为偶数，则判定第二构件不包含第一构件；如所有碰撞信息中，既有偶数也有奇数，则判定第二构件部分包含第一构件，则第二构件和第一构件发生碰撞。
本发明第三方面提供了一种移动终端，搭载有BIM引擎，被配置为：分离BIM模型的拓扑结构，根据接收到的场景需求，抽取BIM模型中的对应数据并用于显示。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明所述的基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统及方法，根据BIM轻量化引擎，实现了根据场景需求的BIM模型数据的定向抽取和展示，实现了对住宅数据的快速和准确查找。
2、本发明所述的基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统及方法，采用了数模分离的机制，几何信息与非几何信息分别存储，按需调用，同时使用了分块式加载的方式，使整体使用更加流畅。
3、本发明所述的基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统及方法，BIM引擎前端使用webgl技术，对数据做了轻量化的处理，兼容电脑、手机、平板等各个平台，查询方便。
4、本发明所述的基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统及方法，将多个实例同时渲染降低drawcall，明显提高了图形绘制帧率。
5、本发明所述的基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统及方法，根据接收到的场景需求，抽取BIM模型中的对应数据，大大减少了数据的加载量，提升数据交互速度，提升用户体验。
6、本发明所述的基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统及方法，根据建筑使用说明书BIM建模标准，BIM引擎对构件拓扑关系及属性进行必要性判断，保证模型上传时BIM模型的完整性。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1提供的数据结构示意图。
图2为本发明实施例1提供的业务架构示意图。
图3为本发明实施例1提供的说明书查询示意图。
图4为本发明实施例1提供的结构查询示意图。
图5为本发明实施例1提供的管线查询示意图。
图6为本发明实施例1提供的尺寸查询示意图。
图7为本发明实施例1提供的面积查询示意图。
图8为本发明实施例1提供的终端查询示意图。
图9为本发明实施例1提供的周边配套查询示意图。
图10为本发明实施例1提供的全景查询示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：
本发明实施例1提供了一种基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统，包括：BIM模型和BIM引擎；
BIM模型，被配置为：包括住宅的建筑信息数据，建筑信息数据中的几何信息与非几何信息分别存储；
BIM引擎，被配置为：分离BIM模型的拓扑结构，根据接收到的场景需求，抽取BIM模型中的对应数据并用于显示。
数据架构如图1所示，采用统一的平台，克服了数字版说明书在业务流转过程中的数据壁垒，形成了数字版说明书业务数据库，通过数据的统计分析形成数字版说明书数据模型，用于提供决策支持，为建筑行业服务。
业务架构如图2所示，本实施例围绕住宅使用说明书在交付、使用、房屋维修等业务需求，通过平台统一交付数字版说明书，并在业务过程中事项数据的积累，为后期的数据统计和大数据分析奠定了基础。
本实施例采用了数模分离的机制，几何信息与非几何信息分别存储，按需调用，同时使用了分块式加载的方式，使整体使用更加流畅；BIM引擎前端使用webgl技术，对数据做了轻量化的处理，兼容电脑、手机、平板等各个平台，查询方便。
本实施例所述系统基于轻量化的BIM引擎开发，包含购房者端、开发商单位端、主管部门端和物业单位端四个端口，其中购房者终端(即移动终端)除了搭载有BIM引擎，还包括如下模块：
说明查询模块：查询房屋户型、面积、绿建、竣工时间、参建及服务单位等住宅基本情况和建筑结构概况、室内主要设备设施说明、公共设备设施说明、装修注意事项和房屋使用说明等信息，如图3所示。
结构查询模块：用于查询户型内建筑、结构示意图纸和模型。模型实体部分为结构墙、结构板、结构柱、结构梁，虚线部分为建筑墙，为业主在装修改造时提供参考，不会破坏楼体结构，如图4所示。
管线查询模块：查询户型内给排水、采暖、燃气、热力等管线走向示意图纸和三维模型；业主在装修改造时以可视化形式显示管线走线。避免业主造成额外损失，如图5所示。
尺寸查询模块：可查看每个构件的长宽高，也可测量距离，如图6所示。
面积查询模块：可查看卧室、客厅、厨房、卫生间等功能区域面积，如图7所示。
终端查询模块：将水、暖、电、燃气等设施进行了分类标注，能快速查询到终端设备的属性、使用信息和注意事项，如图8所示。
配套查询模块：用于购房者熟悉周边地理环境，便于快速查找附近医疗、学校、购物、公共交通、社区服务中心并可进行实时定位，如图9所示。
看全景：以第一人称视角模型查看客厅或者餐厅空间布局，可切换到如卧室、厨房、阳台等功能区域，如图10所示。
本实施例所述的BIM引擎，包括如下改进：
(1)提升模型渲染速度：原BIM引擎可以在PC浏览器中快速浏览。为满足建筑使用说明书系统在APP中的使用需求，BIM引擎进一步进行数模分离。并将多个实例同时渲染降低drawcall，明显提高了图形绘制帧率。
(2)按需加载：BIM引擎根据说明书的使用场景如看终端，分离出BIM模型拓扑结构后，只加基本框架结构和开关、有线电视、阀门、暖气片等终端数据，不加载管线等隐蔽工程数据，大大减少了数据的加载量，提升数据交互速度，提升用户体验。
(3)模型检测：根据建筑使用说明书BIM建模标准，BIM引擎对构件拓扑关系及属性进行必要性判断，保证模型上传时BIM模型的完整性。
实施例2：
本发明实施例2提供了一种实施例1所述的基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统的工作方法，分离BIM模型的拓扑结构，包括以下过程：
通过方向包围盒进行两个构件的碰撞关系初判断；
根据初判断结果，遍历其中一个构件的所有边线几何上的线段，向另外一个构件的所有面做两个段射线检测，如果不相交，则归为不相交类；如果相交，但距离小于线段长度，归为不相交；如果相交，且小于线段长度，归为相交类；
两个构件分别进行边界几何点对另外一个构件的面的相交判断，如没有任意数据出现在相交类，则判定两构件不相交，反之如有任意线段与任意面相交，则判定两物体有碰撞；
判断两个构件是否为包含关系，取第一构件的所有几何点位置为起点，向任意方向发射射线，与第二构件监测碰撞；
如所有碰撞信息中，单个碰撞的次数均为奇数，则判定第二构件包含第一构件，如所有的碰撞信息中，单个碰撞的次数均为偶数，则判定第二构件不包含第一构件；如所有碰撞信息中，既有偶数也有奇数，则判定第二构件部分包含第一构件，则第二构件和第一构件发生碰撞。
还包括住宅内的物体判断，步骤如下：
自动形成房间范围模型：
把整个地板视为一个平面空间，计算墙的空间拓扑关系；
取所有墙的叶节点，沿最近节点的反方向发射射线，去碰撞另外一个墙体，生成新的点位，根据生成新的点位结合原封闭墙面生成一个单独的空间；
将原先整个平面切割成多个空间，并获得封闭的、连续的和用来形容房间平面的点位信息；
进行碰撞空间的优化，利用标高和板与板距离信息来获取房间高度，利用封闭点位信息和房间高度来生成立体的房间模型，根据房间模型进行房间内物体判断。
判定某设备或者构件，是否在某房间范围内：
使用一个构件上的点发射射线，与另外一构件发生碰撞，监测碰撞次数的奇偶性，再判定包含关系；在房间内构件的判定通过构件发射射线，与房间模型发生碰撞，监测碰撞次数的奇偶性，再判定包含关系。
实施例3：
实施例1或实施例2中的BIM引擎，可以采用如下BIM数据图形引擎，该图形引擎的具体操作为以下步骤：
S1：ifc文件信息解析，利用apstex IFC Framework将BIM软件导出的IFC文件进行解析，主要获取IFC文件中的结构及构件的类型、属性信息。
S2：结构属性信息存储，将解析后的数据按结构、构件、属性进行分表存储到MySQL数据库中。
分出的结构表中信息由Project、Site、Building、BuildingStorey形成四层信息关联结构，由BuildingStorey与构件表中的构件信息相关联，每个构件的若干属性信息由属性表采用name-value的形式进行存储。
S3：ifc图形转换，利用IFCOpenShell中的IFCConvert将IFC转化为DAE(Collada)文件，转化完成后，在NodeJS服务端利用ThreeJS中的ColladaLoader.js转化DAE文件，在转化过程中再使用SimplifyModifier.js将部分几何进行减面和减顶点优化处理。
S4：图形数据存储，通过scene.toJSON方法获取图形数据，初步获取到的数据存在冗余，因此将几何数据重构，并将上述几何对象存储至Mongo数据库中。
几何对象包括：type、name、guid、material_uuid、geometry、matrix、data等信息，材质数据暂时不做处理，正常存储至Mongo数据库中。
S5：构件信息更新，将IFC文件中解析出的构件属性信息转成JSON对象，并更新至Mesh对象的userData属性中。
S6：接口开发，围绕着常规应用，后端采用JAVA语言进行接口开发。
后端采用JAVA语言进行接口开发主要提供：文件信息获取接口、图形Mesh获取接口、ifc结构获取接口等以用于前端调用。
S7：渲染交互，前端通过接口获取图形数据，然后利用ThreeJS库的ObjectLoader.js进行加载并渲染到浏览器中，并在前端实现例如测量、剖切、漫游、视图切换等常规功能。
实施例4：
本发明实施例4提供了一种移动终端，包括：
BIM引擎，被配置为：分离BIM模型的拓扑结构，根据接收到的场景需求，抽取BIM模型中的对应数据并用于显示，用于将多个实例同时渲染以及对构件拓扑关系的判断和属性的判断；
说明书查询模块，被配置为：查询住宅基本情况、建筑结构概况、室内设备设施说明、公共设备设施说明、装修注意事项和房屋使用说明。
结构查询模块，被配置为：查询户型内建筑、结构示意图纸和模型。
管线查询模块，被配置为：查询户型内给排水、采暖、燃气和热力管线走向示意图纸和三维模型。
构件查询模块，被配置为：查询每个构件的尺寸，测量构建之间的距离。
面积查询模块，被配置为：查询功能区域面积。
终端查询模块，被配置为：将各种设施进行分类标注，查询到终端设备的属性、使用信息和注意事项。
配套查询模块，被配置为：基于地图数据查询房屋周边的配套情况。
全景查询模块，被配置为：查询客厅或者餐厅空间布局，能够切换到各个功能区域。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统，其特征在于：
至少包括：BIM模型和BIM引擎；
BIM模型，被配置为：包括住宅的建筑信息数据，建筑信息数据中的几何信息与非几何信息分别存储；
BIM引擎，被配置为：分离BIM模型的拓扑结构，根据接收到的场景需求，抽取BIM模型中的对应数据并用于显示。
2.如权利要求1所述的基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统，其特征在于：
BIM引擎还用于将多个实例同时渲染。
3.如权利要求1所述的基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统，其特征在于：
BIM引擎还用于对构件拓扑关系的判断和属性的判断。
4.如权利要求1所述的基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统，其特征在于：
还包括说明书查询模块，被配置为：查询住宅基本情况、建筑结构概况、室内设备设施说明、公共设备设施说明、装修注意事项和房屋使用说明。
5.如权利要求1所述的基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统，其特征在于：
还包括结构查询模块，被配置为：查询户型内建筑、结构示意图纸和模型。
6.如权利要求1所述的基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统，其特征在于：
还包括管线查询模块，被配置为：查询户型内给排水、采暖、燃气和热力管线走向示意图纸和三维模型。
7.如权利要求1所述的基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统，其特征在于：
还包括构件查询模块，被配置为：查询每个构件的尺寸，测量构建之间的距离；
或者，
还包括面积查询模块，被配置为：查询功能区域面积；
或者，
还包括终端查询模块，被配置为：将各种设施进行分类标注，查询到终端设备的属性、使用信息和注意事项。
8.如权利要求1所述的基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统，其特征在于：
还包括配套查询模块，被配置为：基于地图数据查询房屋周边的配套情况；
或者，
还包括全景查询模块，被配置为：查询客厅或者餐厅空间布局，能够切换到各个功能区域。
9.一种权利要求1-8任一项所述的基于BIM引擎的数字化住宅说明书系统的工作方法，其特征在于：
分离BIM模型的拓扑结构，包括以下过程：
通过方向包围盒进行两个构件的碰撞关系初判断；
根据初判断结果，遍历其中一个构件的所有边线几何上的线段，向另外一个构件的所有面做两个段射线检测，如果不相交，则归为不相交类；如果相交，但距离小于线段长度，归为不相交；如果相交，且小于线段长度，归为相交类；
两个构件分别进行边界几何点对另外一个构件的面的相交判断，如没有任意数据出现在相交类，则判定两构件不相交，反之如有任意线段与任意面相交，则判定两物体有碰撞；
判断两个构件是否为包含关系，取第一构件的所有几何点位置为起点，向任意方向发射射线，与第二构件监测碰撞；
如所有碰撞信息中，单个碰撞的次数均为奇数，则判定第二构件包含第一构件，如所有的碰撞信息中，单个碰撞的次数均为偶数，则判定第二构件不包含第一构件；如所有碰撞信息中，既有偶数也有奇数，则判定第二构件部分包含第一构件，则第二构件和第一构件发生碰撞。
10.一种移动终端，其特征在于：
搭载有BIM引擎，被配置为：分离BIM模型的拓扑结构，根据接收到的场景需求，抽取BIM模型中的对应数据并用于显示。
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