CN114329684B - 一种基于bim的模型预匹配方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的模型预匹配方法及系统，根据施工现场的基准模型上标记出各个待安装的构件准备安装到施工现场的连接位置；依次对基准模型上的各个连接位置进行缺陷识别得到缺陷序列；按照缺陷序列对基准模型进行修补得到修正模型；依次对修正模型上的各个连接位置与构件模型集合进行匹配得到预安装模型；将预安装模型转换成施工图纸，能够智能的辅助设计BIM三维模型，能够实现结合实际的施工场所环境下对各个构件进行建模，尤其是针对于一些构件多、安装环境复杂的施工对象，能够准确的对施工环境和拟安装的各种设备、管线进行建模，对施工场地的工程模型中复杂的空间曲面减少了误差，提高了BIM模型的精细化程度。

Description

一种基于BIM的模型预匹配方法及系统

技术领域

本公开属于BIM建模技术、计算机辅助设计技术领域，具体涉及一种基于BIM的模型预匹配方法及系统。

背景技术

目前，在施工中通过BIM进行建模已经逐渐得到普及和应用，一般采用CAD软件、Rhino3D、RhinoInside以及Revit建立三维的BIM模型，但是目前常见的建筑单位，一般只能根据软件内部简单的预设模组或者预设的构件模板进行建模，现有的技术手段难以实现结合实际的施工场所环境下对各个构件进行建模，尤其是针对于一些构件多、安装环境复杂的施工对象，无法准确的对施工环境和拟安装的各种设备、管线进行建模，而且由于复杂的施工环境中各种预留孔、管道等宏观上不易察觉的小部件使得模型准确性很低，即使强行用软件系统的模板代替设置，也会导致整个BIM模型加载缓慢，甚至误导施工者按照BIM模型进行施工，另一方面，BIM建模软件对施工场地的工程模型中稍微复杂的空间曲面都会出现不可避免地误差，无法完全实现精细化。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于BIM的模型预匹配方法及系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供一种基于BIM的模型预匹配方法，所述方法包括以下步骤：

S100，根据施工现场的平面布置图和/或管线综合图建立与实物尺寸一致的施工场地的BIM模型作为基准模型；

S200，在基准模型上标记出各个待安装的构件准备安装到施工现场的连接位置，即连接位置为构件与基准模型相连接的区域；

S300，通过三维扫描设备扫描各个待安装到施工场地的构件的模型，将扫描得到的各个构件模型作为构件模型集合；

S400，依次对基准模型上的各个连接位置进行缺陷识别得到缺陷序列；

S500，按照缺陷序列对基准模型进行修补得到修正模型；

S600，依次对修正模型上的各个连接位置与构件模型集合进行匹配，将构件模型集合中相匹配的构件连接到修正模型的对应连接位置上得到预安装模型；

S700，将预安装模型转换成施工图纸。

进一步地，在S100中，施工现场包括机电管网组件工厂、中央制冷机房、冷水机房中任意一种。

进一步地，在S200中，待安装的构件包括机电管网组件、风管、水管、桥架中任意一种。

进一步地，在S300中，三维扫描设备包括激光跟踪式三维扫描仪、拍照式三维扫描仪、三维激光扫描仪、三坐标测量仪中任意一种。

进一步地，在S400中，依次对基准模型上的各个连接位置进行缺陷识别得到缺陷序列的方法为：

S401，将基准模型导入有限元分析软件ANSYS获取基准模型的应力云图；对应力云图灰度化得到灰度化三维模型；通过分水岭算法对灰度化三维模型处理从而获得边缘线将灰度化三维模型的表面图像分割成多个三维的封闭区域，设所有封闭区域组成的集合为Ur＝{u_i1}，其中，u_i1为封闭区域组成的集合Ur中第i1个封闭区域，i1∈[1,N1]，其中，N1为封闭区域的数量；基准模型上的各个连接位置为步骤S200标记的基准模型的表面图像的封闭区域，连接位置的集合为Conne＝{con_i2}，其中，con_i2为连接位置组成的集合Conne中第i2个连接位置，i2∈[1,N2]，N2为集合Conne中连接位置的数量；设置i1和i2的初始值为1，初始化设置一个序列为缺陷序列Def；

S402，从集合Ur中筛选出与con_i2有交集区域的各个封闭区域记为匹配区域集合，计算匹配区域集合中各个封闭区域的所有像素点的平均灰度值记为应力阈值；取连接位置con_i2的几何中心点为O_i2，取匹配区域集合中封闭区域的几何中心点与O_i2距离最远的封闭区域记为Fa1，作Fa1的外接球K1，取外接球K1上距离O_i2最远的点，该点与O_i2的距离为R1；取匹配区域集合中封闭区域的几何中心点与O_i2距离最近的封闭区域记为Fa2；作Fa2的外接球K2，取外接球K2上距离O_i2最远的点，该点与O_i2的距离为R2；令基准模型上距离O_i2的最远点与O_i2的距离为R3，或者基准模型的外接球上距离O_i2的最远点与O_i2的距离为R3；

S403，以O_i2为中心，将连接位置con_i2周围应力云图的区域的分为3个部分：靠近连接位置con_i2的中心的区域为低应力容忍区，远离连接位置con_i2的中心的区域为高应力容忍区，中间的区域为一般应力容忍区，低应力容忍区的范围为与O_i2的距离为[0,R2)的区域，一般应力容忍区的范围为与O_i2的距离为[R2,R1]的区域，高应力容忍区的范围为与O_i2的距离为(R1,R3]的区域；(低应力容忍区为应力集中区域，不能设置为连接点)。

S404，计算集合Ur中与低应力容忍区有交集的封闭区域中所有像素的灰度值的平均值为AVG1；计算集合Ur中与一般应力容忍区有交集的封闭区域中所有像素的灰度值的平均值为AVG2；计算集合Ur中与高应力容忍区有交集的封闭区域中所有像素的灰度值的平均值为AVG3，con_i2中所有像素的灰度值的平均值为CON1；

S405，当不满足AVG1＜CON1＜AVG2或不满足|AVG1-AVG2|≤CON1≤|AVG2-AVG3|时，将con_i2加入到缺陷序列Def中；

S406，如果i2＜N2，则令i2的值增加1并转到步骤S402，否则将i2的值设置为1并转到步骤S407；

S407，输出缺陷序列Def和Def中各个连接位置的低应力容忍区、一般应力容忍区、高应力容忍区。

进一步地，在S500中，按照缺陷序列对基准模型进行修补得到修正模型的方法为：

S501，令缺陷序列Def＝{de_i3},de_i3为缺陷序列Def中第i3个连接位置，i3∈[1,N3]，N3为缺陷序列Def连接位置的数量；设置i3的初始值为1；

S502，取连接位置de_i3的几何中心点为P_i3，根据步骤S402到S404得到连接位置de_i3的几何中心点P_i3的低应力容忍区、一般应力容忍区、高应力容忍区和AVG1、AVG2、AVG3，设置de_i3中所有像素的灰度值的平均值为CON1；(即de_i3、P_i3分别对应为步骤S402到S404的con_i2、O_i2)；则当不满足AVG1＜CON1＜AVG2并且不满足|AVG1-AVG2|≤CON1≤|AVG2-AVG3|时，即同时满足这2个条件，搜索集合Ur中与P_i3的高应力容忍区有交集的各个封闭区域中所有像素的平均灰度值最大的封闭区域作为移动目标区域，否则如果只满足一个条件则搜索集合Ur中与P_i3的一般应力容忍区有交集的各个封闭区域中所有像素的平均灰度值最大的封闭区域作为移动目标区域，令移动目标区域的几何中心点为PT；P_i3与PT的欧氏距离为DT；

S503，将连接位置de_i3往P_i3到PT的方向整体平移DT的距离；并将移动目标区域往PT到P_i3的方向整体平移DT的距离，完成连接位置de_i3与移动目标区域的位置互换；

当连接位置de_i3的面积大于移动目标区域的面积，则令连接位置de_i3和移动目标区域的补集区域为UB1，将区域UB1往PT到P_i3的方向整体平移DT的距离；

当连接位置de_i3的面积小于移动目标区域的面积，则令连接位置de_i3和移动目标区域的补集区域为UB2，将区域UB2往P_i3到PT的方向整体平移DT的距离；

S504，当i3＜N3，则令i3的值增加1并转到步骤S502，否则转到步骤S505；

S505，修补完成得到修正模型。

进一步地，S503还包括，在移动目标区域的内接球上任取内接球与移动目标区域的3个切点构成平面plane1，取plane1在移动目标区域的外表面的方向上作法线FX1；在连接位置de_i3的内接球上任取内接球与连接位置de_i3的3个切点构成平面plane2，取plane2在连接位置de_i3的外表面的方向上作法线FX2；将连接位置de_i3按照平面plane2和法线FX2旋转到与plane1和法线FX1的角度一致。

进一步地，在S600中，依次对修正模型上的各个连接位置与构件模型集合进行匹配，将构件模型集合中相匹配的构件连接到修正模型的对应连接位置上得到预安装模型的方法为：

将修正模型上的各个连接位置与构件模型集合中的各个构件上的连接位置进行匹配，将相匹配的构件连接到修正模型的对应连接位置上得到预安装模型，即将连接位置相匹配的构件的连接位置和修正模型的对应连接位置的以两个连接位置的几何中心点对准进行连接从而得到预安装模型，如果无法安装则发出预设的警报信息。

本发明还提供了一种基于BIM的模型预匹配系统，所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：

BIM建模单元，用于根据施工现场的平面布置图和/或管线综合图建立与实物尺寸一致的施工场地的BIM模型作为基准模型；

连接位置标记单元，用于在基准模型上标记出各个待安装的构件准备安装到施工现场的连接位置，即连接位置为构件与基准模型相连接的区域；

三维扫描单元，用于通过三维扫描设备扫描各个待安装到施工场地的构件的模型，将扫描得到的各个构件模型作为构件模型集合；

缺陷识别单元，用于依次对基准模型上的各个连接位置进行缺陷识别得到缺陷序列；

缺陷修补单元，用于按照缺陷序列对基准模型进行修补得到修正模型；

构件匹配单元，用于依次对修正模型上的各个连接位置与构件模型集合进行匹配，将构件模型集合中相匹配的构件连接到修正模型的对应连接位置上得到预安装模型；

图纸转换单元，用于将预安装模型转换成施工图纸。

本公开的有益效果为：本发明提供一种基于BIM的模型预匹配方法及系统，能够智能的辅助设计BIM三维模型，能够实现结合实际的施工场所环境下对各个构件进行建模，尤其是针对于一些构件多、安装环境复杂的施工对象，能够准确的对施工环境和拟安装的各种设备、管线进行建模，对施工场地的工程模型中复杂的空间曲面减少了误差，提高了BIM模型的精细化程度。

附图说明

通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：

图1所示为一种基于BIM的模型预匹配方法的流程图；

图2所示为一种基于BIM的模型预匹配系统结构图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本公开的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示为一种基于BIM的模型预匹配方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本发明的实施方式的一种基于BIM的模型预匹配方法，所述方法包括以下步骤：

S100，根据施工现场的平面布置图和/或管线综合图建立与实物尺寸一致的施工场地的BIM模型作为基准模型；施工现场的平面布置图和/或管线综合图为根据施工现场实际情况设计的CAD图纸；

S200，在基准模型上标记出各个待安装的构件准备安装到施工现场的连接位置，即连接位置为构件与基准模型相连接的区域，在基准模型上连接位置表现为一个封闭的区域；

S300，通过三维扫描设备扫描各个待安装到施工场地的构件的模型，将扫描得到的各个构件模型作为构件模型集合；

S400，依次对基准模型上的各个连接位置进行缺陷识别得到缺陷序列；

S500，按照缺陷序列对基准模型进行修补得到修正模型；

S600，依次对修正模型上的各个连接位置与构件模型集合进行匹配，将构件模型集合中相匹配的构件连接到修正模型的对应连接位置上得到预安装模型；

S700，将预安装模型转换成施工图纸，即转化为CAD图纸。

进一步地，在S100中，施工现场包括机电管网组件工厂、中央制冷机房、冷水机房中任意一种。

进一步地，在S200中，待安装的构件包括机电管网组件、风管、水管、桥架中任意一种。

进一步地，在S300中，三维扫描设备包括激光跟踪式三维扫描仪、拍照式三维扫描仪、三维激光扫描仪、三坐标测量仪中任意一种。

进一步地，在S400中，依次对基准模型上的各个连接位置进行缺陷识别得到缺陷序列的方法为：

S401，将基准模型导入有限元分析软件ANSYS获取基准模型的应力云图；对应力云图灰度化得到灰度化三维模型；通过分水岭算法对灰度化三维模型处理从而获得边缘线将灰度化三维模型的表面图像分割成多个封闭区域，设所有封闭区域组成的集合为Ur＝{u_i1}，其中，u_i1为封闭区域组成的集合Ur中第i1个封闭区域，i1∈[1,N1]，其中，N1为封闭区域的数量；基准模型上的各个连接位置为预先标记的基准模型的表面图像的封闭区域，连接位置的集合为Conne＝{con_i2}，其中，con_i2为连接位置组成的集合Conne中第i2个连接位置，i2∈[1,N2]，N2为集合Conne中连接位置的数量；设置i1和i2的初始值为1，初始化设置一个序列为缺陷序列Def；

S402，从集合Ur中筛选出与con_i2有交集区域的各个封闭区域记为匹配区域集合，计算匹配区域集合中各个封闭区域的所有像素点的平均灰度值记为应力阈值；取连接位置con_i2的几何中心点为O_i2，取匹配区域集合中封闭区域的几何中心点与O_i2距离最远的封闭区域记为Fa1，作Fa1的外接球K1，取外接球K1上距离O_i2最远的点，该点与O_i2的距离为R1；取匹配区域集合中封闭区域的几何中心点与O_i2距离最近的封闭区域记为Fa2；作Fa2的外接球K2，取外接球K2上距离O_i2最远的点，该点与O_i2的距离为R2；令基准模型上距离O_i2的最远点与O_i2的距离为R3，或者基准模型的外接球上距离O_i2的最远点与O_i2的距离为R3；

S403，以O_i2为中心，将连接位置con_i2周围应力云图的区域的分为3个部分：靠近连接位置con_i2的中心的区域为低应力容忍区，远离连接位置con_i2的中心的区域为高应力容忍区，中间的区域为一般应力容忍区，低应力容忍区的范围为与O_i2的距离为[0,R2)的区域，一般应力容忍区的范围为与O_i2的距离为[R2,R1]的区域，高应力容忍区的范围为与O_i2的距离为(R1,R3]的区域；(低应力容忍区为应力集中区域，不能设置为连接点)。

S404，计算集合Ur中与低应力容忍区有交集的封闭区域中所有像素的灰度值的平均值为AVG1；计算集合Ur中与一般应力容忍区有交集的封闭区域中所有像素的灰度值的平均值为AVG2；计算集合Ur中与高应力容忍区有交集的封闭区域中所有像素的灰度值的平均值为AVG3，con_i2中所有像素的灰度值的平均值为CON1；

S405，当不满足AVG1＜CON1＜AVG2或不满足|AVG1-AVG2|≤CON1≤|AVG2-AVG3|时，将con_i2加入到缺陷序列Def中；

S406，如果i2＜N2，则令i2的值增加1并转到步骤S402，否则将i2的值设置为1并转到步骤S407；

S407，输出缺陷序列Def和Def中各个连接位置的低应力容忍区、一般应力容忍区、高应力容忍区。

进一步地，在S500中，按照缺陷序列对基准模型进行修补得到修正模型的方法为：

S501，令缺陷序列Def＝{de_i3},de_i3为缺陷序列Def中第i3个连接位置，i3∈[1,N3]，N3为缺陷序列Def连接位置的数量；设置i3的初始值为1；

S502，取连接位置de_i3的几何中心点为P_i3，根据步骤S402到S404得到连接位置de_i3的几何中心点P_i3的低应力容忍区、一般应力容忍区、高应力容忍区和AVG1、AVG2、AVG3，设置de_i3中所有像素的灰度值的平均值为CON1；(即de_i3、P_i3分别对应为步骤S402到S404的con_i2、O_i2)；则当不满足AVG1＜CON1＜AVG2并且不满足|AVG1-AVG2|≤CON1≤|AVG2-AVG3|时，即同时满足这2个条件，搜索集合Ur中与P_i3的高应力容忍区有交集的各个封闭区域中所有像素的平均灰度值最大的封闭区域作为移动目标区域，否则如果只满足一个条件则搜索集合Ur中与P_i3的一般应力容忍区有交集的各个封闭区域中所有像素的平均灰度值最大的封闭区域作为移动目标区域，令移动目标区域的几何中心点为PT；P_i3与PT的欧氏距离为DT；

S503，将连接位置de_i3往P_i3到PT的方向整体平移DT的距离；并将移动目标区域往PT到P_i3的方向整体平移DT的距离，完成连接位置de_i3与移动目标区域的位置互换；

当连接位置de_i3的面积大于移动目标区域的面积，则将连接位置de_i3和移动目标区域以各自几何中心点叠加，取连接位置de_i3和移动目标区域的补集区域为UB1，(即补集区域UB1属于连接位置de_i3但不属于移动目标区域)，记UB1的在基准模型上的位置为第一位置，在第一位置中，UB1的区域与被基准模型覆盖，为多余的区域，但是与此同时移动目标区域缺少UB1大小的区域，因此，将区域UB1从第一位置往PT到P_i3的方向整体平移DT的距离完成修补；

当连接位置de_i3的面积小于移动目标区域的面积，则将连接位置de_i3和移动目标区域以各自几何中心点叠加，则令连接位置de_i3和移动目标区域的补集区域为UB2，即补集区域UB2属于移动目标区域但不属于连接位置de_i3)，记UB2的在基准模型上的位置为第二位置，在第二位置中，UB2的区域与被基准模型覆盖，为多余的区域，但是与此同时连接位置de_i3缺少UB2大小的区域，因此，将区域UB2从第二位置往P_i3到PT的方向整体平移DT的距离完成修补；

S504，当i3＜N3，则令i3的值增加1并转到步骤S502，否则转到步骤S505；

S505，修补完成得到修正模型。

进一步地，S503还包括，在移动目标区域的内接球上任取内接球与移动目标区域的3个切点构成平面plane1，取plane1在移动目标区域的外表面的方向上作法线FX1；在连接位置de_i3的内接球上任取内接球与连接位置de_i3的3个切点构成平面plane2，取plane2在连接位置de_i3的外表面的方向上作法线FX2；将连接位置de_i3按照平面plane2和法线FX2旋转到与plane1和法线FX1的角度一致。

进一步地，在S600中，依次对修正模型上的各个连接位置与构件模型集合进行匹配，将构件模型集合中相匹配的构件连接到修正模型的对应连接位置上得到预安装模型的方法为：

将修正模型上的各个连接位置与构件模型集合中的各个构件上的连接位置进行匹配，将相匹配的构件连接到修正模型的对应连接位置上得到预安装模型，即将连接位置相匹配的构件的连接位置和修正模型的对应连接位置的以两个连接位置的几何中心点对准进行连接从而得到预安装模型，如果相匹配的构件的各个连接位置和修正模型的对应连接位置无法吻合则无法安装，如果无法安装则发出预设的警报信息。

优选地，在本公开的实施例中，一种基于BIM的模型预匹配方法的C++语言的部分关键源代码如下：

本公开的实施例提供的一种基于BIM的模型预匹配系统，如图2所示为本公开的一种基于BIM的模型预匹配系统结构图，该实施例的一种基于BIM的模型预匹配系统包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种基于BIM的模型预匹配系统实施例中的步骤。

所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：

BIM建模单元，用于根据施工现场的平面布置图和/或管线综合图建立与实物尺寸一致的施工场地的BIM模型作为基准模型；

连接位置标记单元，用于在基准模型上标记出各个待安装的构件准备安装到施工现场的连接位置，即连接位置为构件与基准模型相连接的区域；

三维扫描单元，用于通过三维扫描设备扫描各个待安装到施工场地的构件的模型，将扫描得到的各个构件模型作为构件模型集合；

缺陷识别单元，用于依次对基准模型上的各个连接位置进行缺陷识别得到缺陷序列；

缺陷修补单元，用于按照缺陷序列对基准模型进行修补得到修正模型；

构件匹配单元，用于依次对修正模型上的各个连接位置与构件模型集合进行匹配，将构件模型集合中相匹配的构件连接到修正模型的对应连接位置上得到预安装模型；

图纸转换单元，用于将预安装模型转换成施工图纸。

所述一种基于BIM的模型预匹配系统可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种基于BIM的模型预匹配系统，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种基于BIM的模型预匹配系统的示例，并不构成对一种基于BIM的模型预匹配系统的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种基于BIM的模型预匹配系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种基于BIM的模型预匹配系统运行系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种基于BIM的模型预匹配系统可运行系统的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种基于BIM的模型预匹配系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

尽管本公开的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，从而有效地涵盖本公开的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本公开进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本公开的非实质性改动仍可代表本公开的等效改动。

Claims (6)

1.一种基于BIM的模型预匹配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S100，根据施工现场的平面布置图和/或管线综合图建立与实物尺寸一致的施工场地的BIM模型作为基准模型；

S200，在基准模型上标记出各个待安装的构件准备安装到施工现场的连接位置，即连接位置为构件与基准模型相连接的区域；

S300，通过三维扫描设备扫描各个待安装到施工场地的构件的模型，将扫描得到的各个构件模型作为构件模型集合；

S400，依次对基准模型上的各个连接位置进行缺陷识别得到缺陷序列；

S500，按照缺陷序列对基准模型进行修补得到修正模型；

其中，在S400中，依次对基准模型上的各个连接位置进行缺陷识别得到缺陷序列的方法为：

S401，将基准模型导入有限元分析软件ANSYS获取基准模型的应力云图；对应力云图灰度化得到灰度化三维模型；通过分水岭算法对灰度化三维模型处理从而获得边缘线将灰度化三维模型的表面图像分割成多个封闭区域，设所有封闭区域组成的集合为Ur={u_i1}，其中，u_i1为封闭区域组成的集合Ur中第i1个封闭区域，i1∈[1,N1]，其中，N1为封闭区域的数量；基准模型上的各个连接位置为标记的基准模型的表面图像的封闭区域，连接位置的集合为Conne={con_i2}，其中，con_i2为连接位置组成的集合Conne中第i2个连接位置，i2∈[1,N2] ，N2为集合Conne中连接位置的数量；设置i2的初始值为1，初始化设置一个序列为缺陷序列Def；

S402，从集合Ur中筛选出与con_i2有交集区域的各个封闭区域记为匹配区域集合，计算匹配区域集合中各个封闭区域的所有像素点的平均灰度值记为应力阈值；取连接位置con_i2的几何中心点为O_i2，取匹配区域集合中封闭区域的几何中心点与O_i2距离最远的封闭区域记为Fa1，作Fa1的外接球K1，取外接球K1上距离O_i2最远的点，该点与O_i2的距离为R1；取匹配区域集合中封闭区域的几何中心点与O_i2距离最近的封闭区域记为Fa2；作Fa2的外接球K2，取外接球K2上距离O_i2最远的点，该点与O_i2的距离为R2；令基准模型上距离O_i2的最远点与O_i2的距离为R3，或者基准模型的外接球上距离O_i2的最远点与O_i2的距离为R3；

S403，以O_i2为中心，将连接位置con_i2周围应力云图的区域的分为3个部分：低应力容忍区、高应力容忍区、一般应力容忍区，低应力容忍区的范围为与O_i2的距离为[0,R2)的区域，一般应力容忍区的范围为与O_i2的距离为[R2,R1]的区域，高应力容忍区的范围为与O_i2的距离为(R1,R3] 的区域；

S404，计算集合Ur中与低应力容忍区有交集的封闭区域中所有像素的灰度值的平均值为AVG1；计算集合Ur中与一般应力容忍区有交集的封闭区域中所有像素的灰度值的平均值为AVG2；计算集合Ur中与高应力容忍区有交集的封闭区域中所有像素的灰度值的平均值为AVG3，con_i2中所有像素的灰度值的平均值为CON1；

S405，当不满足AVG1＜CON1＜AVG2或不满足|AVG1-AVG2|≤CON1≤|AVG2-AVG3|时，将con_i2加入到缺陷序列Def中；

S406，如果i2＜N2，则令i2的值增加1并转到步骤S402，否则将i2的值设置为1并转到步骤S407；

S407，输出缺陷序列Def和Def中各个连接位置的低应力容忍区、一般应力容忍区、高应力容忍区。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的模型预匹配方法，其特征在于，在S100中，施工现场包括机电管网组件工厂、中央制冷机房、冷水机房中任意一种；在S200中，待安装的构件包括机电管网组件、风管、水管、桥架中任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的模型预匹配方法，其特征在于，在S500中，按照缺陷序列对基准模型进行修补得到修正模型的方法为：

S501，令缺陷序列Def={de_i3}, de_i3为缺陷序列Def中第i3个连接位置，i3∈[1,N3]，N3为缺陷序列Def连接位置的数量；设置i3的初始值为1；

S502，取连接位置de_i3的几何中心点为P_i3，根据步骤S402到S404得到连接位置de_i3的几何中心点P_i3的低应力容忍区、一般应力容忍区、高应力容忍区和AVG1、AVG2、AVG3，设置de_i3中所有像素的灰度值的平均值为CON1；则当不满足AVG1＜CON1＜AVG2并且不满足|AVG1-AVG2|≤CON1≤|AVG2-AVG3|时，即同时满足这2个条件，搜索集合Ur中与P_i3的高应力容忍区有交集的各个封闭区域中所有像素的平均灰度值最大的封闭区域作为移动目标区域，否则如果只满足一个条件则搜索集合Ur中与P_i3的一般应力容忍区有交集的各个封闭区域中所有像素的平均灰度值最大的封闭区域作为移动目标区域，令移动目标区域的几何中心点为PT；P_i3与PT的欧氏距离为DT；

S503，将连接位置de_i3往P_i3到PT的方向整体平移DT的距离；并将移动目标区域往PT到P_i3的方向整体平移DT的距离，完成连接位置de_i3与移动目标区域的位置互换；

当连接位置de_i3的面积大于移动目标区域的面积，则将连接位置de_i3和移动目标区域以各自几何中心点叠加，取连接位置de_i3和移动目标区域的补集区域为UB1，记UB1的在基准模型上的位置为第一位置，将区域UB1从第一位置往PT到P_i3的方向整体平移DT的距离完成修补；

当连接位置de_i3的面积小于移动目标区域的面积，则将连接位置de_i3和移动目标区域以各自几何中心点叠加，则令连接位置de_i3和移动目标区域的补集区域为UB2，记UB2的在基准模型上的位置为第二位置，将区域UB2从第二位置往P_i3到PT的方向整体平移DT的距离完成修补；

S504，当i3＜N3，则令i3的值增加1并转到步骤S502，否则转到步骤S505；

S505，修补完成得到修正模型。

4.根据权利要求3所述的一种基于BIM的模型预匹配方法，其特征在于，S503还包括，在移动目标区域的内接球上任取内接球与移动目标区域的3个切点构成平面plane1，取plane1在移动目标区域的外表面的方向上作法线FX1；在连接位置de_i3的内接球上任取内接球与连接位置de_i3的3个切点构成平面plane2，取plane2在连接位置de_i3的外表面的方向上作法线FX2；将连接位置de_i3按照平面plane2和法线FX2旋转到与plane1和法线FX1的角度一致。

5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的模型预匹配方法，其特征在于，所述方法还包括：S600，依次对修正模型上的各个连接位置与构件模型集合进行匹配，将构件模型集合中相匹配的构件连接到修正模型的对应连接位置上得到预安装模型，具体为：

将修正模型上的各个连接位置与构件模型集合中的各个构件上的连接位置进行匹配，将相匹配的构件连接到修正模型的对应连接位置上得到预安装模型。

6.一种基于BIM的模型预匹配系统，其特征在于，所述一种基于BIM的模型预匹配系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项的一种基于BIM的模型预匹配方法中的步骤，所述一种基于BIM的模型预匹配系统可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑或云端数据中心的计算设备中，可运行的系统包括处理器、存储器、服务器集群。

Images