CN114136293A - 一种基于bim的可视化监测预警方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的可视化监测预警方法及装置，所述方法包括如下步骤：步骤S1，构建沉降监测点族BIM模型；步骤S2，设置所述沉降监测点族BIM模型的族参数；步骤S3，按测量规范布置沉降监测点；步骤S4，整理沉降监测信息表，使沉降监测点点号与沉降监测值有对应关系；步骤S5，导入各沉降监测点采集的监测数据，对导入数据进行处理后，将沉降监测值导入对应的沉降监测点BIM模型；步骤S6，比较沉降监测值与沉降理论值及沉降控制值的关系，根据比对结果控制放大模型可见性族参数，根据放大模型可见性族参数输出监测预警结果。

Description

一种基于BIM的可视化监测预警方法及装置

技术领域

本发明涉及工程监测技术领域，特别是涉及一种基于BIM的可视化监测预警方法及装置。

背景技术

随着城市基础设施和地铁隧道的大规模建设，地下工程的现场监测已经成为工程施工所必须采取的措施。盾构掘进施工会不可避免地引起地面不同程度的变形，必须要控制地层变形以满足安全要求。

盾构施工期间，通过广泛分布的监测点采集到的监测数据数量众多，这对数据处理的准确性与及时性提出了要求。传统的监测方法是把每天采集的数据汇总，分别计算确定每个监测点的安全状态，并提示数据超限的监测点的坐标或里程。此方法自动化程度不足，可视性不足，难以满足监测数据越来越多的要求。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种基于BIM的可视化监测预警方法及装置，以达到对监测数据自动处理与可视化预警，提高监测效率的目的。

为达上述目的，本发明提出一种基于BIM的可视化监测预警方法，包括如下步骤：

步骤S1，构建沉降监测点族BIM模型；

步骤S2，设置所述沉降监测点族BIM模型的族参数；

步骤S3，按测量规范布置沉降监测点，并采集监测数据；

步骤S4，整理沉降监测信息表，使沉降监测点点号与沉降监测值有对应关系；

步骤S5，导入各沉降监测点采集的监测数据，对导入数据进行处理后，将沉降监测值导入对应的沉降监测点BIM模型；

步骤S6，比较沉降监测值与沉降理论值及沉降控制值的关系，根据比对结果控制放大模型可见性族参数，根据放大模型可见性族参数输出监测预警结果。

优选地，所述沉降监测点族BIM模型包括本体模型和放大模型两部分，所述本体模型，为按照与实物1：1比例建立的沉降监测点BIM模型，所述放大模型是为了增强预警效果附加的BIM放大模型。

优选地，所述沉降监测点族BIM模型族参数，包括文字类参数沉降监测点点号、沉降监测点里程，数值类参数沉降监测值、沉降理论值、沉降控制值以及是否类参数放大模型可见性。

优选地，所述族参数放大模型可见性设置为与放大模型相关联的参数，以便根据该族参数输出本发明的监测预警结果。

优选地，所述放大模型可见性族参数设置为由沉降监测值与沉降理论值及沉降控制值的比对结果确定。

优选地，于步骤S3中，将沉降监测点族BIM模型载入到Revit项目中，按照测量规范的类型、数量、位置、级别等要求布置沉降监测点，并输入相关的族参数，在布置好沉降监测点后，采集现场监测数据，将现场测量的一系列数据输入一excel表格形成沉降监测信息表。

优选地，于步骤S4中，于所述沉降监测信息表中读取沉降点点号、沉降监测值两列，使沉降监测点点号与沉降监测值有对应关系。

优选地，于步骤S5中，利用Dynamo在步骤S4整理的沉降监测信息表中导入沉降监测点点号列和沉降监测值列；然后选中Revit项目中的沉降监测点BIM模型；将沉降监测值导入对应的沉降监测点BIM模型中。

优选地，将导入的沉降监测值通过预先设定的公式与沉降理论值、沉降控制值对比；根据对比的结果控制放大模型可见性，当沉降监测值正常时，放大模型不显示，当沉降监测值超限时，放大模型显示。

为达到上述目的，本发明还提供一种基于BIM的可视化监测预警装置，包括：

建模单元，用于构建沉降监测点族BIM模型；

族参数设置单元，用于设置所述沉降监测点族BIM模型的族参数；

沉降监测点布置单元，用于按测量规范布置沉降监测点，并采集监测数据；

监测信息整理单元，用于整理沉降监测信息表，使沉降监测点点号与沉降监测值有对应关系；

数据自动导入处理单元，用于导入各沉降监测点采集的监测数据，对导入数据进行处理后，将沉降监测值导入对应的沉降监测点BIM模型；

预警输出单元，用于比较沉降监测值与沉降理论值及沉降控制值的关系，根据比对结果控制放大模型可见性族参数，根据放大模型可见性族参数输出监测预警结果。

与现有技术相比，本发明一种基于BIM的可视化监测预警方法及装置通过先对沉降监测点族BIM模型建模，设置沉降监测点族BIM模型族参数，然后在Revit项目按测量规范布置沉降监测点，对各沉降监测点采集的监测信息整理沉降监测信息表后，利用Dynamo自动导入和处理监测信息，最后根据导入的信息比较沉降监测值与沉降理论值及沉降控制值的关系，根据比对结果控制放大模型可见性族参数，根据放大模型可见性族参数输出监测预警结果，实现BIM模型可视化预警的目的，本发明能够解决监测数据可视化程度不足的问题，自动根据沉降监测值的安全状态来批量控制BIM放大模型是否显示，以及通过BIM放大模型来定位数据超限的沉降监测点的位置。

附图说明

图1为本发明一种基于BIM的可视化监测预警方法的步骤流程图；

图2是本发明具体实施案例提供的一种基于BIM的可视化监测预警方法的沉降监测点族BIM模型的示意图；

图3为本发明具体实施例中族参数设置示意图；

图4为本发明具体实施例族参数放大模型可见性的设置示意图；

图5本发明一种基于BIM的可视化监测预警装置的系统结构图；

图6本发明实施例之一种基于BIM的可视化监测预警方法的流程图；

图7为本发明实施例提供的一种基于BIM的可视化监测预警方法的监测点数据显示示意图；

图8为本发明实施例提供的一种基于BIM的可视化监测预警方法的导入监测信息过程示意图。

图9是本发明实施例提供的一种基于BIM的可视化监测预警方法的整理监测信息列表过程示意图。

图10是本发明实施例提供的一种基于BIM的可视化监测预警方法的读取点号列表过程示意图。

图11为本发明实施例提供的一种基于BIM的可视化监测预警方法的监测值写入Revit过程的示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

在描述本发明之前，先介绍本发明所涉及的两个概念：

建筑信息模型(Building Information Modeling,简称BIM)技术是以建设项目的各项信息数据为基础，建立起三维的模型，它具有信息完备性、信息关联性、可视性、协调性等特点，可以作为监测预警信息的载体。

Dynamo，是基于Revit的附属参数化平台，可以进行许多对于Revit数据库做抽取、统合、修改、运算等关键程序代码编列的功能，所有操作均可实时完成，无需编写任何代码。

图1为本发明一种基于BIM的可视化监测预警方法的步骤流程图。如图1所示，本发明一种基于BIM的可视化监测预警方法，包括如下步骤：

步骤S1，构建沉降监测点族BIM模型。

具体地，首先进行沉降监测点族BIM模型建模，所述沉降监测点族BIM模型，包括本体模型和放大模型两部分，如图2所示，所述本体模型，是按照与实物(沉降监测点)1：1比例建立的沉降监测点族BIM模型；所述放大模型，则是为了增强预警效果附加的BIM放大模型，不是实物的映射。

步骤S2，设置所述沉降监测点族BIM模型的族参数。

在本发明中，所设置的沉降监测点BIM模型族参数，包括文字类参数“沉降监测点点号”、“沉降监测点里程”，数值类参数“沉降监测值”、“沉降理论值”、“沉降控制值”，是否类参数“放大模型可见性”，如图3所示。由于本发明基于Revit软件实现，Revit软件中有类型参数和实例参数两种参数来控制族的外观和行为的属性，在本发明具体实施例中，所述族参数均设置为实例参数。

在本发明具体实施例中，所述族参数“沉降监测值”，其值可通过Dynamo导入沉降监测信息表的Excel表格数据所得(步骤S5)；所述族参数“沉降理论值”，其值由有限元仿真模拟计算所得，具体地，沉降理论值根据地质条件及盾构施工参数综合确定，例如，在某多层土中，盾构掘进穿越第4层土时，其上部荷载和周围荷载作用下，可以计算得在某参数下地面的沉降量，以及此沉降随着隧道纵向及横向不同位置的具体沉降量，在某点布置沉降监测点时，沉降理论值就是有限元仿真对应的值，由于地质条件一直变化，对应采取不同的盾构参数，所以每一个沉降监测点的沉降理论值是不同的，需要手动输入各BIM模型中，一旦输入，则成为此模型的常数；所述族参数“沉降控制值”，其值可由相关规范查表所得。

在本发明具体实施例中，所述族参数“沉降控制值”设置为与沉降理论值关联的参数，沉降理论值的正负号决定沉降控制值的值。

所述族参数“放大模型可见性”，设置为与放大模型相关联的参数，以便根据该族参数输出本发明的监测预警结果，如图4所示，

可见性设置的规则通过图2设置于公式栏，例如规定当沉降监测值正常时不显示放大模型，沉降监测值超限时显示放大模型，从而达到根据该族参数输出本发明的监测预警结果的目的。

步骤S3，按测量规范布置沉降监测点，并采集监测数据。

具体地，在Revit项目按测量规范布置沉降监测点，即将沉降监测点族BIM模型载入到Revit项目中，按照测量规范的规定，如测量规范的类型、数量、位置、级别等，在地面布置沉降监测点，并输入相应的族参数(如“沉降监测点点号”、“沉降监测点里程”、“沉降理论值”)。在本发明具体实施例中，在布置好沉降监测点后，采集现场监测数据，将现场测量的一系列数据整理成一excel表，包括例如原始标高、上期标高、本期沉降值、累计沉降值等，具体的做法是：将监测数据全部输在一excel表格中形成沉降监测信息表，每一行表示一个沉降监测点，然后将数据安置在指定坐标的位置。

步骤S4，整理沉降监测信息表，使沉降监测点点号与沉降监测值有对应关系。

也就是说，将从各沉降监测点采集的监测信息按企业标准录入Excel表格形成沉降监测信息表后，在Excel表格上只读取两列，分别为沉降点点号、累计沉降值，使沉降监测点点号与沉降监测值有对应关系。

步骤S5，导入各沉降监测点采集的监测数据，对导入数据进行处理后，将沉降监测值导入对应的沉降监测点BIM模型。

在本发明具体实施例中，利用Dynamo自动导入和处理监测数据，具体地说，利用Dynamo在步骤S4整理的沉降监测信息表中导入沉降监测点点号列和沉降监测值列；然后利用Dynamo选中Revit项目中的沉降监测点BIM模型；利用Dynamo把沉降监测值导入对应的沉降监测点BIM模型中，本发明通过对Excel表格列数据的处理，实现对数据的批处理，提高了效率。

步骤S6，比较沉降监测值与沉降理论值及沉降控制值的关系，根据比对结果控制放大模型可见性族参数，根据放大模型可见性族参数输出监测预警结果，从而达到监测预警的目的。

具体地，通过Dynamo软件从沉降监测信息表中自动写入的沉降监测值，由族参数设定的公式自动与沉降理论值、沉降控制值对比；根据对比的结果控制放大模型可见性，当沉降监测值正常时，放大模型不显示，当沉降监测值超限时，放大模型显示。本发明通过是否出现放大模型来判断沉降监测值是否正常，以及通过放大模型快速定位数据超限沉降监测点的位置。

图5本发明一种基于BIM的可视化监测预警装置的系统结构图。如图5所示，本发明一种基于BIM的可视化监测预警装置，包括：

建模单元501，用于构建沉降监测点族BIM模型。

具体地，首先利用建模单元501进行沉降监测点族BIM模型建模，所述沉降监测点族BIM模型，包括本体模型和放大模型两部分，所述本体模型，是按照与实物1：1比例建立的沉降监测点族BIM模型；所述放大模型，则是为了增强预警效果附加的BIM放大模型，不是实物的映射。

族参数设置单元502，用于设置所述沉降监测点族BIM模型的族参数。

在本发明中，所设置的沉降监测点BIM模型族参数，包括文字类参数“沉降监测点点号”、“沉降监测点里程”，数值类参数“沉降监测值”、“沉降理论值”、“沉降控制值”，是否类参数“放大模型可见性”，在本发明具体实施例中，所述族参数均设置为实例参数。

在本发明具体实施例中，所述族参数“沉降监测值”，其值可通过Dynamo导入沉降监测信息表的Excel表格数据所得；所述族参数“沉降理论值”，其值由有限元仿真模拟计算所得，具体地，沉降理论值根据地质条件及盾构施工参数综合确定，例如，在某多层土中，盾构掘进穿越第4层土时，其上部荷载和周围荷载作用下，可以计算得在某参数下地面的沉降量，以及此沉降随着隧道纵向及横向不同位置的具体沉降量，在某点布置沉降监测点时，沉降理论值就是有限元仿真对应的值，由于地质条件一直变化，对应采取不同的盾构参数，所以每一个沉降监测点的沉降理论值是不同的，需要手动输入各BIM模型中，一旦输入，则成为此模型的常数；所述族参数“沉降控制值”，其值可由相关规范查表所得。

所述族参数“沉降控制值”设置为与沉降理论值关联的参数，沉降理论值的正负号决定沉降控制值的值。

所述族参数“放大模型可见性”，设置为与放大模型相关联的参数，以便根据该族参数输出本发明的监测预警结果，可见性设置的规则设置于公式栏，例如规定当沉降监测值正常时不显示放大模型，沉降监测值超限时显示放大模型，从而达到根据该族参数输出本发明的监测预警结果的目的。

沉降监测点布置单元503，用于按测量规范布置沉降监测点，并采集监测数据。

具体地，在Revit项目按测量规范布置沉降监测点，即将沉降监测点族BIM模型载入到Revit项目中，按照测量规范的规定，如测量规范的类型、数量、位置、级别等，在地面布置沉降监测点，并输入相应的族参数(如“沉降监测点点号”、“沉降监测点里程”、“沉降理论值”)。在本发明具体实施例中，在布置好沉降监测点后，采集现场监测数据，将现场测量的一系列数据整理成一excel表，包括例如原始标高、上期标高、本期沉降值、累计沉降值等，具体的做法是：将监测数据全部输在一excel表格中形成沉降监测信息表，每一行表示一个沉降监测点，然后将数据安置在指定坐标的位置。

监测信息整理单元504，用于整理沉降监测信息表，使沉降监测点点号与沉降监测值有对应关系。

具体地，将从各沉降监测点采集的监测信息按企业标准录入Excel表格形成沉降监测信息表后，在Excel表格上只读取两列，分别为沉降点点号、累计沉降值，使沉降监测点点号与沉降监测值有对应关系。

数据自动导入处理单元505，用于导入各沉降监测点采集的监测数据，对导入数据进行处理后，将沉降监测值导入对应的沉降监测点BIM模型。

在本发明具体实施例中，数据自动导入处理单元505利用Dynamo自动导入和处理监测数据，具体地说，利用Dynamo在监测信息整理单元504整理的沉降监测信息表中导入沉降监测点点号列和沉降监测值列；然后利用Dynamo选中Revit项目中的沉降监测点BIM模型；利用Dynamo把沉降监测值导入对应的沉降监测点BIM模型中，本发明通过对Excel表格列数据的处理，实现对数据的批处理，提高了效率。

预警输出单元506，用于比较沉降监测值与沉降理论值及沉降控制值的关系，根据比对结果控制放大模型可见性族参数，根据放大模型可见性族参数输出监测预警结果，从而达到监测预警的目的。

具体地，预警输出单元506通过Dynamo软件从沉降监测信息表中自动写入的沉降监测值，由族参数设定的公式自动与沉降理论值、沉降控制值对比；根据对比的结果控制放大模型可见性，当沉降监测值正常时，放大模型不显示，当沉降监测值超限时，放大模型显示。本发明通过是否出现放大模型来判断沉降监测值是否正常，以及通过放大模型快速定位数据超限沉降监测点的位置。

实施例

如图6所示，在本实施例中，基于BIM的可视化监测预警方法包括：

步骤S1，沉降监测点族BIM模型建模。请参阅图2，图2是本发明某一实施例提供的一种基于BIM的可视化监测预警方法的沉降监测点族BIM模型；该模型由两部分组成，分别为按1：1比例创建的本体模型以及为增强预警效果可视性所附加的箭头形状的放大模型，该放大模型也可采用其他形状达到相同效果。

步骤S2，沉降监测点族BIM模型族参数设置。

请参阅图4，图4为本发明实施例提供的一种基于BIM的可视化监测预警方法的放大模型可见性设置示意图，点选放大模型，设置其可见性与族参数关联。

请参阅图3，图3为本发明实施例提供的一种基于BIM的可视化监测预警方法的族参数设置示意图；在本实施例中，当设置沉降理论值为正时，沉降控制值为10，沉降理论值为负时，沉降控制值为30；在本实施例中，放大模型可见性与公式栏的公式有关，当沉降监测值满足公式时，放大模型不可见，当沉降监测值不满足公式时，放大模型可见；沉降监测点点号、沉降监测点里程、沉降理论值均为待输入的族参数。

步骤S3，在Revit项目按测量规范布置沉降监测点。请参阅图7，图7为本发明实施例提供的一种基于BIM的可视化监测预警方法的监测点数据显示示意图；在Revit项目中，按照测量规范的规定在地面布置沉降监测点BIM模型，并输入相应的族参数。

步骤S4，整理沉降监测信息表。按照企业约定的格式，把采集到的沉降监测信息整理成Excel表。Excel表包含了多个沉降监测点的监测信息，表中每一行代表一个沉降监测点的监测信息。

步骤S5，利用Dynamo自动导入和处理监测信息。请参阅图8，图8为本发明实施例提供的一种基于BIM的可视化监测预警方法的Dynamo程序导入和处理监测信息处理示意图。该程序的导入和处理监测信息分为4个步骤：

步骤S51，打开Dynamo软件，选择File Path、File.FromPath、Excel.ReadFromFile三个节点前后依次相连，实现把沉降监测信息表的数据整体导入到Dynamo中。导入监测信息过程如图8所示。

步骤S52，选择List.Deconstruct节点拆分列表第1项，选择List.Transpose节点使行列转换，选择List.DropItems节点删除无关项，得到沉降监测点点号列表及沉降监测值列表。整理监测信息列表过程如图9所示。

步骤53，利用Select Model Elements节点选中沉降监测点BIM模型，选择Element.GetParameterValueByName节点读取沉降监测点点号列表，完成读取点号列表过程。读取点号列表过程如图10所示。

步骤54，选择List.AllIndicesOf节点，查找所选沉降监测点BIM模型中的沉降监测点点号在监测信息列表中的行数，选择List.GetItemAtIndex节点得到相对应的沉降监测值，然后利用Flatten节点拍平处理，最后选择Element.SetParameterByName节点把沉降监测值写入到对应的BIM模型族参数中。监测值写入Revit过程如图11所示。

步骤S6，BIM模型可视化预警。通过Dynamo软件从沉降监测信息表中自动写入的沉降监测值，由族参数设定的公式自动与沉降理论值、沉降控制值对比。根据对比的结果控制放大模型可见性，当沉降监测值正常时，放大模型不显示，当沉降监测值超限时，放大模型显示。本发明通过是否出现放大模型来判断沉降监测值是否正常，以及通过放大模型快速定位数据超限沉降监测点的位置。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种基于BIM的可视化监测预警方法，包括如下步骤：

步骤S1，构建沉降监测点族BIM模型；

步骤S2，设置所述沉降监测点族BIM模型的族参数；

步骤S3，按测量规范布置沉降监测点，并采集监测数据；

步骤S4，整理沉降监测信息表，使沉降监测点点号与沉降监测值有对应关系；

步骤S5，导入各沉降监测点采集的监测数据，对导入数据进行处理后，将沉降监测值导入对应的沉降监测点BIM模型；

步骤S6，比较沉降监测值与沉降理论值及沉降控制值的关系，根据比对结果控制放大模型可见性族参数，根据放大模型可见性族参数输出监测预警结果。

2.如权利要求1所述的一种基于BIM的可视化监测预警方法，其特征在于：所述沉降监测点族BIM模型包括本体模型和放大模型两部分，所述本体模型，为按照与实物1：1比例建立的沉降监测点BIM模型，所述放大模型是为了增强预警效果附加的BIM放大模型。

3.如权利要求2所述的一种基于BIM的可视化监测预警方法，其特征在于：所述沉降监测点族BIM模型族参数，包括文字类参数沉降监测点点号、沉降监测点里程，数值类参数沉降监测值、沉降理论值、沉降控制值以及是否类参数放大模型可见性。

4.如权利要求3所述的一种基于BIM的可视化监测预警方法，其特征在于：所述族参数放大模型可见性设置为与放大模型相关联的参数，以便根据该族参数输出本发明的监测预警结果。

5.如权利要求4所述的一种基于BIM的可视化监测预警方法，其特征在于：所述放大模型可见性族参数设置为由沉降监测值与沉降理论值及沉降控制值的比对结果确定。

6.如权利要求5所述的一种基于BIM的可视化监测预警方法，其特征在于：于步骤S3中，将沉降监测点族BIM模型载入到Revit项目中，按照测量规范的类型、数量、位置、级别等要求布置沉降监测点，并输入相关的族参数，在布置好沉降监测点后，采集现场监测数据，将现场测量的一系列数据输入一excel表格形成沉降监测信息表。

7.如权利要求6所述的一种基于BIM的可视化监测预警方法，其特征在于：于步骤S4中，于所述沉降监测信息表中读取沉降点点号、沉降监测值两列，使沉降监测点点号与沉降监测值有对应关系。

8.如权利要求7所述的一种基于BIM的可视化监测预警方法，其特征在于：于步骤S5中，利用Dynamo在步骤S4整理的沉降监测信息表中导入沉降监测点点号列和沉降监测值列；然后选中Revit项目中的沉降监测点BIM模型；将沉降监测值导入对应的沉降监测点BIM模型中。

9.如权利要求8所述的一种基于BIM的可视化监测预警方法，其特征在于：将导入的沉降监测值通过预先设定的公式与沉降理论值、沉降控制值对比；根据对比的结果控制放大模型可见性，当沉降监测值正常时，放大模型不显示，当沉降监测值超限时，放大模型显示。

10.一种基于BIM的可视化监测预警装置，包括：

建模单元，用于构建沉降监测点族BIM模型；

族参数设置单元，用于设置所述沉降监测点族BIM模型的族参数；

沉降监测点布置单元，用于按测量规范布置沉降监测点，并采集监测数据；

监测信息整理单元，用于整理沉降监测信息表，使沉降监测点点号与沉降监测值有对应关系；

数据自动导入处理单元，用于导入各沉降监测点采集的监测数据，对导入数据进行处理后，将沉降监测值导入对应的沉降监测点BIM模型；

预警输出单元，用于比较沉降监测值与沉降理论值及沉降控制值的关系，根据比对结果控制放大模型可见性族参数，根据放大模型可见性族参数输出监测预警结果。

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