CN114418330A - 一种基于4d-bim技术的综合管线时空分析及风险预估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于4D‑BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法，属于计算、推算或计数的技术领域。根据施工图纸在Microstation软件中生成综合管线三维模型，并给每个构件赋予编码；运用Microstation软件中的插件SynchroPlugin将综合管线三维模型转换成Synchro软件可识别的.dgn.spx格式；在Microstation软件中导出三维模型的编码信息，并将其导入Project软件中；在Project软件中，根据编码信息和施工组织方案，制定施工进度计划表，并转化成.xml格式；将三维模型和施工进度计划表导入Synchro软件中，模拟施工进度并进行时空分析和风险预估，若没有潜在风险则确定为最后的综合管线施工组织方案，否则，循环优化步骤，直至满足要求。本发明对施工过程中可能存在的问题与时空风险进行预测，有效提高施工管理效率及施工安全性。
Description
技术领域
本发明涉及建筑信息模型信息技术，具体公开一种基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法，属于计算、推算或计数的技术领域。
背景技术
建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）可以承载施工过程中的各种信息，为了模拟实际施工过程中的空间使用情况，可以对综合管线进行三维建模，为分析施工过程中的工作空间冲突问题创造了良好条件。中国专利CN110889160A公开了一种基于BIM技术的市政管道施工方法，运用BIM技术建立各专业管道BIM模型，并对管道BIM模型进行碰撞检测，反映各管道空间位置和碰撞程度，对管道BIM模型进行优化规避工程风险，有效减少碰撞；中国专利CN110717000A公开了一种轨道交通工程建养一体化智慧管理平台及方法，基于进度管控进行工程建设信息化模块管理，提供轨道交通运维阶段安全风险预警的信息化管控，提高了工程建设进度管控智能化程度以及历史问题可追溯性。上述专利中采取的基于BIM模型的施工模拟方法在风险冲突分析时只考虑了空间信息，利用3D模型检测碰撞检测。然而在施工过程中，为避免对施工场地周围居民生活造成不利影响，需要迁改管线，同时会重新规划管线进行安装，不仅空间位置会发生改变，容易发生碰撞，还会产生时间上的冲突，对施工进度造成影响。因此，有必要对施工过程中可能发生的空间冲突以及时间冲突进行4D模拟，以对施工过程中潜在的时空风险进行预估。
4D-BIM技术是在三维模型的基础上加上时间维度形成4D模型对施工进度进行仿真模拟及实时把控。基于图像识别技术的真实BIM 4D施工进度管理技术的研究及其应用（杨彬,李国梁,张冰涵,吴天凯,雷克.天津大学、天津市钢结构学会.第二十届全国现代结构工程学术研讨会论文集）一文中，设计研发真实BIM 4D模型的创建方法以及施工进度的精细化智能管理方法，通过开发Revit自主构件编码和数据映射功能插件，将识别数据有效导入BIM模型，对真实施工情况进行事中控制以及实时、远程、精细化管理，但该方法在生成4D模型时，采取的是手动给模型构件逐一输入时间属性的方法，无法批量编辑，需要耗费大量的时间进行重复机械性工作，该方式效率低下、出错率高，由于时间属性是保存于属性中，无法在模型上直观显示且无法以动画形式展示施工进度。此外，该方法只侧重于对真实施工过程和现有数据的管理与监控，并未对施工过程中潜在的风险进行预估。
综上，本发明旨在提供一种基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法，得到规避施工过程中潜在时空风险的综合管线施工组织方案。
发明内容
本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供一种基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法，将表征时间维度信息的施工组织方案加入施工进度计划表后，通过构件编码的映射关系关联施工进度计划表与3D模型得到融合时间信息和空间信息的4D模型，通过预估施工过程中可能存在的时空风险实现合理组织综合管线施工方案的发明目的，解决现有BIM 4D施工进度管理技术存在时间维度信息无法批量编辑、无法预估并解决时间上的冲突风险、无法以动画形式展现碰撞情况的技术问题。
本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：
一种基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法，包括以下5个步骤：
步骤1、根据施工图纸，在Microstation软件中生成综合管线的三维模型，并给每个构件赋予编码；
步骤2、运用Microstation软件中的插件SynchroPlugin，将综合管线的三维模型转换成Synchro软件可识别的.dgn.spx格式；
步骤3、在Microstation软件中导出综合管线三维模型的编码信息，将综合管线三维模型的编码信息转换为.xlsx格式后导入Project软件中；
步骤4、在Project软件中，根据综合管线三维模型的编码信息和施工组织方案，制定管线的施工进度计划表，并将施工进度计划表转化成.xml格式；
步骤5、将综合管线的三维模型和施工进度计划表导入Synchro软件中，创建4D模型并模拟施工进度，并进行时空分析和风险预估，若没有潜在风险则确定施工进度计划表为最后的综合管线施工组织方案，否则，循环优化步骤，直至满足要求。
进一步地，创建4D模型并模拟施工进度的具体方法为：将3D对象分配到新资源；设置资源到任务的自动匹配规则；在资源里选取对象，设置外观配置，根据自动匹配规则将资源批量指派到任务，完成4D模型的快速创建。设置自动匹配规则是指：构件的编码信息与施工进度计划表中的编码信息一致，通过识别编码信息，找到该编码信息对应的构件（3D对象）将构件与施工时间进行挂接。
进一步地，循环优化步骤指的是对施工进度方案进行优化，具体方法为：根据风险预估的各项报告，检查冲突出现的位置并分析原因；为避免空间冲突，优化施工设计方案，根据优化后的设计图纸，在Microstation软件中调整综合管线的三维模型；将调整后的综合管线三维模型导入Synchro软件中；为避免时间冲突，在Synchro软件中进一步优化综合管线施工组织方案，查看碰撞冲突点发生的起始日期和结束日期，在符合实际施工进程的情况下，重新规划相关构件的施工时间；在Synchro软件中进行动态模拟，生成风险预估报告后，继续检查冲突出现的位置并分析原因。
在一种实现方式中，步骤1中综合管线的三维模型包括：现状管线模型、规划管线模型以及主体结构模型。
在一种实现方式中，步骤1中的施工图纸为由设计院出具的CAD图纸。
在一种实现方式中，步骤2中SynchroPlugin插件是基于MicroStation二次开发语言MDL开发的；MDL开发语言是MicroStation软件的应用引擎，可以直接在MicroStation中运行并且表现为MicroStation本身的一部分。
在一种实现方式中，步骤5中导入.dgn.spx格式的综合管线三维模型时，需要导入综合管线模型的编码信息。
在一种实现方式中，步骤4中的施工进度计划表必须包含的信息有：综合管线模型的编码信息、管线施工的预计开始时间及预计结束时间。
在一种实现方式中，步骤5中进行风险预估包括但不限于：动态碰撞检查、风险监控、资源状态检查以及生成各项分析报告。
本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：
（1）本发明基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法，通过关联施工进度计划与综合管线三维模型，可以得到整合了时间信息和空间信息的4D模型，综合管线的施工过程可由动画形式精确、直观反映，实现施工进度和资源的统一管理，进一步提高施工组织效率和降低施工难度，提供可视化基础条件和数字化控制平台。
（2）本发明基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法，MicroStation软件和Synchro软件均为Bentley公司开发的软件，不同格式之间具有很好的兼容性，通过映射3D模型和时间进度计划表中相同构件编码信息给每个构件自动匹配施工时间，大幅度节省时间，实现4D-BIM模型的快速创建，在设计早期，由于4D模型建模的方便快捷，在草拟施工进度计划表后，可以立即查看施工进度模拟效果，检查时间安排和风险冲突问题，加速拟定进度组织初步方案。
（3）本发明基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法，在施工牵起以及拟定迟工方案的过程中，有效应用BIM以及4D技术，可以在4D模型的基础上对管线碰撞和操作冲突进行检测，同时Synchro软件中可以直观展示施工进度动画，迅速定位到出现碰撞冲突的位置并模拟碰撞效果，帮助后期进行决策分析并及时解决，避免后期施工过程的返工和维修问题，提高施工效率，降低施工成本。
（4）本发明基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法，建立动态时空模型，模型包括各构件的相互关联信息，解决模型化工作空间只能分析并解决空间上的冲突问题，无法解决时间上的冲突问题的难题，同时以4D施工信息模型为基础，在施工模拟期间，可以及时调整施工计划和场地布置，确保施工管理工作的动态性。
附图说明
图1为一种基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法的流程图。
图2为本发明实施例的施工进度表及甘特图。
图3为本发明实施例的综合管线的4D模型展示图。
图4为本发明实施例综合管线4D碰撞位置及信息报告。
图5为本发明实施例综合管线施工进度的健康检查报告。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其它方面的优点将会变得更加清楚，但不应将此理解为本发明的保护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方案均落入本发明的保护范围。
本发明基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法如图1所示，包括如下5个步骤。
步骤1、根据施工图纸，在Microstation软件中生成综合管线的三维模型，并给每个构件赋予编码；本实施例创建的三维模型包括现状管线模型、规划管线模型以及主体结构模型，施工图纸为由设计院出具的CAD图纸。
步骤2、运用Microstation软件中的插件SynchroPlugin，将所述综合管线的三维模型转换成Synchro软件可识别的.dgn.spx格式，需要导出综合管线模型的编码信息；所述SynchroPlugin插件是基于MicroStation二次开发语言MDL开发的；所述MDL开发语言是MicroStation软件的应用引擎，可以直接在MicroStation中运行并且表现为MicroStation本身的一部分。
步骤3、在Microstation软件中导出三维模型的编码信息，为.xlsx格式，并将其导入Project软件中。
步骤4、在Project软件中，根据编码信息和施工组织方案，制定管线的施工进度计划表，并转化成.xml格式；施工进度计划表必须包含的信息有：综合管线模型的编码信息、管线施工的预计开始时间及预计结束时间。
步骤5、将三维模型和施工进度计划表导入Synchro软件中，如图2所示，Synchro软件中直接根据施工进度计划表生成甘特图；将3D对象分配到新资源，设置自动匹配规则（资源到任务），在资源里选取对象（即3D模型），设置外观配置，现状管线模型的外观配置为拆除（迁改），规划管线模型以及主体结构模型的外观配置为安装，并设置不同的颜色以示区分，根据自动匹配规则将资源批量指派到任务，设置自动匹配规则是指：构件的编码信息与施工进度计划表中的编码信息一致，通过识别编码信息，找到该编码信息对应的构件（3D对象）后与施工时间并进行挂接，完成4D模型的创建并进行4D审阅，即模拟施工进度，如图3所示。再进行时空分析和风险预估，包括但不限于：动态碰撞检查、风险监控、资源状态检查以及生成各项分析报告，如图4和图5所示。根据风险预估的各项报告，检查冲突出现的位置并分析原因，为避免空间冲突，优化施工设计方案，根据优化后的设计图纸，在Microstation软件中调整综合管线模型；将调整后的综合管线模型导入Synchro软件中，为避免时间冲突，在Synchro软件中进一步优化综合管线施工组织方案，查看碰撞冲突点发生的起始日期和结束日期，在符合实际施工进程的情况下，重新规划相关构件的施工时间，最后在Synchro软件中进行动态模拟，进行风险预估后继续检查，并与原方案进行对比，若没有潜在风险则确定为最后的综合管线施工组织方案，否则，循环优化步骤，直至满足要求。
本实施例基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法，将4D-BIM技术应用于项目施工的实际设计与管理过程中，可储存大量数据且实现数据的关联，对施工组织方案进行优化以及施工动态管理，其可视化的特点可以预测施工过程中可能存在的问题、时间风险和空间风险并提前规避，减少甚至避免可能因设计不完善导致的工程质量不合格、进度延误以及安全风险，提高设计、施工及管理效率。
本发明提供了一种基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (10)
1.一种基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法，其特征在于，
根据施工图纸生成综合管线的三维模型，并给每个构件赋予编码；
将所述综合管线的三维模型转换成仿真软件识别的格式文件；
根据所述综合管线三维模型的编码信息和施工组织方案制定管线的施工进度计划表，所述施工进度计划表包含综合管线三维模型的编码信息、管线施工的预计开始时间及预计结束时间；
将所述综合管线三维模型和施工进度计划表导入仿真软件后创建4D模型，模拟施工进度并进行时空分析和风险预估，无潜在风险则确定施工进度计划表为最后的综合管线施工组织方案，有空间冲突风险则更新施工图纸后重新生成综合管线的三维模型，有时间冲突风险则查看碰撞冲突点的发生时间后重新规划存在时间冲突风险构件的施工时间。
2.根据权利要求1所述一种基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法，其特征在于，利用Microstation软件根据施工图纸生成综合管线的三维模型。
3.根据权利要求1所述一种基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法，其特征在于，运用Microstation软件中的插件SynchroPlugin，将所述综合管线的三维模型转换成仿真软件识别的格式文件，所述SynchroPlugin插件基于MicroStation二次开发语言MDL开发。
4.根据权利要求1所述一种基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法，其特征在于，利用Project软件根据综合管线三维模型的编码信息和施工组织方案制定管线的施工进度计划表。
5.根据权利要求1所述一种基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法，其特征在于，所述仿真软件为Synchro软件，将综合管线三维模型和施工进度计划表导入Synchro软件后生成甘特图。
6.根据权利要求5所述一种基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法，其特征在于，将所述综合管线三维模型和施工进度计划表导入Synchro软件后创建4D模型的具体方法为：设置资源到任务的自动匹配规则，在资源里选取综合管线三维模型各构件并为各构件设置外观配置，根据自动匹配规则将资源批量指派到任务，所述自动匹配规则依据综合管线三维模型编码信息与施工进度计划表中编码信息的映射关系将各构件与对应的施工时间进行挂接。
7.根据权利要求6所述一种基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法，其特征在于，将所述综合管线三维模型导入Synchro软件时，连同综合管线三维模型的编码信息一并导入。
8.根据权利要求6所述一种基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法，其特征在于，将所述施工进度计划表导入Synchro软件前，将施工进度计划表转化成.xml格式文件。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述一种基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法，其特征在于，所述综合管线三维模型包括：现状管线模型、规划管线模型以及主体结构模型。
10.根据权利要求1至8中任意一项所述一种基于4D-BIM技术的综合管线时空分析及风险预估方法，其特征在于，所述风险预估包括但不限于：动态碰撞检查、风险监控、资源状态检查以及生成各项分析报告。
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|---|---|---|---|---|
| CN115659440A (zh) * | 2022-10-31 | 2023-01-31 | 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 | 一种基于Unity平台的施工组织和交通组织模拟方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN115659440A (zh) * | 2022-10-31 | 2023-01-31 | 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 | 一种基于Unity平台的施工组织和交通组织模拟方法 |
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