CN114936835A - 一种基于bim的合规性自动审查方法及系统 - Google Patents

一种基于bim的合规性自动审查方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于BIM的合规性自动审查方法及系统，方法包括获取建筑工程BIM模型、工程概况参数；生成审查列表，预审BIM模型信息完备性；自动识别、提取BIM模型中构件信息；多标签分类模型输入构件信息，审查BIM模型合规性；输出合规性审查结果，形成报表。系统包括传输模块、模型获取模块、模型预审模块、信息提取模块、合规性审查模块、数据存储模块、报表分析模块和轻量化显示模块。本发明可以实现对BIM模型的合规性自动审查，可以解决人工审图低效、繁琐的问题，提高审图效率。

Description

一种基于BIM的合规性自动审查方法及系统
技术领域
本发明涉及一种基于BIM的合规性自动审查方法及系统，属于建筑工程BIM技术领域。
背景技术
BIM(Building Information Modeling)，即建筑信息模型，是指创建并利用数字化模型对建设工程项目的设计、建造和运营全过程进行管理和优化的过程、方法和技术。
当前图纸审查方式主要是人工审查，依赖具有丰富专业知识和工程经验的专家对图纸进行手工审查，期间主要以翻阅纸质规范、手算结果等作为审查依据。审查过程中面临着由于传统审查方式而导致的一系列问题，如计算复杂，容易出错；规范条文理解偏差，计算出错；各种指标绘制工作量大，不能自动化；效率低，管理体系不全、专家水平参差不齐、耗时耗力且易产生审查纰漏等。在较长的设计周期里，难追溯，行业跟不上技术发展，审查依旧建立在传统技术上，不利于生产力的提高与技术进步。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于BIM的合规性自动审查方法及系统，实现了BIM模型的合规性自动审查，解决了人工审图低效、繁琐的问题，提高了审图效率。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种基于BIM的合规性自动审查方法，包括如下步骤：
步骤1，获取建筑工程BIM模型以及工程概况参数；
步骤2，根据工程概况参数生成审查列表，对建筑工程BIM模型进行预审，若预审通过，则进入步骤3，否则直接输出预审不通过的审查结果；
步骤3，自动识别、提取建筑工程BIM模型中的构件信息；
步骤4，将步骤3识别、提取的构件信息输入多标签分类模型，审查构件的合规性；
步骤5，输出审查结果，形成报表。
作为本发明方法的一种优选方案，所述步骤1中，建筑工程BIM模型是基于预定义的构件库创建，所述预定义的构件库包括初始构件和自定义构件；工程概况参数包括：建筑类型、建筑结构形式、建筑使用性质以及审查类别。
作为本发明方法的一种优选方案，所述步骤2中，根据工程概况参数生成审查列表，所述审查列表包括建筑工程BIM模型中待审查构件的集合以及审查所需要的多标签分类模型，根据审查列表中待审查构件的类型、属性信息，预审建筑工程BIM模型的信息完备性，即是否达到可供审查的设计深度，即是否满足合规性审查的BIM模型交付标准，若达到可供审查的设计深度，满足合规性审查的BIM模型交付标准，则进入步骤3，否则，直接输出未达到可供审查的设计深度的审查结果。
作为本发明方法的一种优选方案，所述步骤3中，从建筑工程BIM模型中提取审查列表中要求的构件信息，包括但不限于：基本属性信息、包含关系和空间关系；其中，基本属性信息包括高度和厚度；包含关系包括当前构件所包含的其他构件对象及数量；空间关系包括当前构件与其他构件的空间距离和空间方位。
作为本发明方法的一种优选方案，所述步骤4中，根据审查列表中待审查构件的类型选取相应的多标签分类模型，其中，同一个类型的构件至少对应一个多标签分类模型，依次将类型相同的构件的信息输入相应的多标签分类模型中，根据多标签分类模型输出的多标签分类结果判断构件是否符合多标签分类模型对应的多个建筑规范条文。
作为本发明方法的一种优选方案，所述多标签分类模型是基于多标签分类算法中问题转化方法或算法适用方法构建，每个多标签分类模型代表该类构件涉及的多个建筑规范条文的转译结果，使用多组训练数据训练多标签分类模型，每组训练数据包括构件信息和构件信息对应合规情况即多个标签信息。
作为本发明方法的一种优选方案，所述步骤5中，根据多标签分类模型输出的多标签分类结果，报告不合规的结果，指明不符合建筑规范条文的原因。
一种基于BIM的合规性自动审查系统，所述系统包括传输模块、浏览器端和服务端，所述浏览器端包括模型获取模块、报表分析模块和轻量化显示模块，所述服务端包括模型预审模块、信息提取模块、合规性审查模块和数据存储模块；其中：
所述模型获取模块用于获取建筑工程BIM模型以及工程概况参数，经传输模块传输至模型预审模块；
所述模型预审模块用于根据工程概况参数生成审查列表，对建筑工程BIM模型进行预审，若预审通过，则进入信息提取模块，否则直接输出预审不通过的审查结果；
所述信息提取模块用于自动识别、提取建筑工程BIM模型中的构件信息，并传输至合规性审查模块；
所述合规性审查模块用于将自动识别、提取的构件信息输入多标签分类模型，审查构件的合规性，并输出审查结果；
所述数据存储模块用于存储所审查的建筑工程BIM模型、审查列表以及审查结果；
所述报表分析模块用于图表化展示审查结果，提供审查报告下载；
所述轻量化显示模块用于轻量化展示建筑工程BIM模型，标注不合规构件；
所述传输模块用于浏览器和服务器之间传输BIM模型文件、参数信息以及审查结果。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明运用BIM技术和人工智能技术，实现建筑规范条文的转译、模型信息自动化提取，实现了模型的合规性自动审查，能够有效加快审查速度，可以解决人工审图低效、繁琐的问题，提高审查效率。
附图说明
图1是本发明基于BIM的合规性自动审查方法的流程图；
图2是本发明实施例中从BIM模型中提取的构件信息图；
图3是本发明实施例中多标签分类模型审查的流程图；
图4是本发明基于BIM的合规性自动审查系统的组成模块示意图；
图5是本发明实施例中基于BIM的合规性自动审查系统结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明提供一种基于BIM的合规性自动审查方法，如图1所示，具体过程如下：
步骤(1)获取目标BIM模型、工程概况参数；具体包括：该模型是基于预定义的构件库创建，包括初始构件和自定义的构件；输入建筑项目的工程概况参数包括：建筑类型、建筑结构形式、建筑使用性质、审查类别等。
步骤(2)生成审查列表，预审BIM模型信息完备性；具体包括：根据输入的基本工程信息参数，形成审查列表，指明所需要的多标签分类模型和BIM模型中的待审查构件信息。根据审查列表中的构件信息要求，预审当前BIM模型信息完备性，即是否达到可供审查的设计深度，满足合规性审查的BIM模型交付标准。如未到达要求，则直接输出未达到设计深度的审查结果。
步骤(3)自动识别、提取BIM模型中构件信息；具体包括：从BIM模型文件中提取审查列表中要求的构件信息，包括但不限于以下几种：基本属性信息，如高度、厚度等；包含关系，如当前构件所包含的其他构件对象及数量；空间关系，如当前构件与其他构件的空间距离、空间方位等。
步骤(4)采用多标签分类模型输入构件信息，审查BIM模型合规性；具体包括：根据审查列表要求选取对应的多标签分类模型，其中，同一个类型的构件至少对应一个多标签分类模型，循环将各个构件信息输入多标签分类模型中，输出的多个标签的结果决定输入构件是否符合多标签分类模型对应的多个建筑规范条文。其中，多标签分类模型是基于多标签分类算法中问题转化或算法适用方法构建，每个多标签分类模型代表该类构件涉及的多条规范条文的转译结果，使用多组训练数据训练，每组数据包括构件信息和构件信息对应合规情况即多个标签信息。
步骤(5)输出审查结果，形成审查报告；具体包括：根据多标签分类模型读取构件属性信息处理后得出多标签分类结果，报告不合规的结果，指明不符合所述规范条文原因。
实施例
上传准备好的BIM模型、工程概况参数；
选用Nginx服务器http协议进行数据传输，接收发送过来的建筑工程BIM模型、工程概况参数；
根据工程概况参数形成审查列表，由两部分组成，分别为待审查构件信息与多标签分类模型索引。其中待审查构件信息采用面向对象的方式组织，每项包含所待审查的构件及其属性，索引则指明对应的审查模型；
根据审查列表中的待审查构件信息，遍历BIM模型中的构件，预审目标BIM模型是否定义当前审查规范中BIM设计深度标准中所规定的相关构件且包含所有属性信息。如未达到设计深度，则直接输出未达到设计深度的审查结果。
BIM模型预审达到设计深度，则遍历提取模型中各个构件对应信息，如图2所示；
多标签分类模型进行审查如图3所示，具体流程如下：
根据审查列表中的对应审查模型信息，向审查模型输入构件属性信息。使用基于Binary Relevance的多标签分类模型计算构件的合规性，内部分类器均选择全连接神经网络，采用反向传播算法训练，损失函数为：
Figure BDA0003616633190000051
其中，
Figure BDA0003616633190000052
是模型预测样本是正例的概率，y是样本标签，如果样本属于正例，取值为1，否则取值为0。
输入层即输入相关构件信息。
隐藏层对数据进行处理：
al＝σ(zl)＝σ(Wlal-1+bl)
其中，al为当前的l层，al-1为l层输入的矩阵，也是l-1层的输出，W为l层的权重参数矩阵，bl为偏置参数矩阵，σ()为激活函数，使用ReLU函数对每层的输出进行一个非线性映射：设x为横坐标值，ReLU(x)为非线性映射的函数结果，则：
Figure BDA0003616633190000061
输出层使用sigmoid函数。
根据多标签分类模型读取构件属性信息处理得到的多标签分类结果，输出不合规的构件情况，指明不符合所述条文标准原因。同时，报告包含完备的解释条目，如涉及的设计参数、原规范内容及解决方案等。
本发明另一实施例提供了一种BIM的合规性自动审查系统，如图4所示，该系统包括：模型获取模块、传输模块、模型预审模块、信息提取模块、合规性审查模块、数据存储模块、报表分析模块、轻量化显示模块。
其中：
模型获取模块，用于获取BIM模型与工程概况参数；
传输模块，用于B/S之间传输模型文件、参数信息及审查结果；
模型预审模块，用于生成审查列表，预审获取的BIM模型信息完备性；
信息提取模块，用于从BIM模型文件中提取出审查所需的数据；
合规性审查模块，用于多标签分类模型审查BIM模型，完成合规性审查；
数据存储模块，用于持久化存储所审查的模型、审查列表、合规性结果等信息；
报表分析模块，用于图表化展示审查结果，并提供审查报告下载；
轻量化显示模块，用于轻量化展示BIM模型，标注不一致构件。
下面对本实施例提供的一种BIM的合规性自动审查系统，如图5所示，进一步详细描述如下。
模型获取模块：本模块用于从用户端获取BIM模型及工程概况参数。BIM模型由预定义的构件创建，包含各类建筑构件及各类属性信息，如墙构件，包含厚度信息、标高信息等。工程概况参数包括建筑类型、建筑使用性质、审查类别等，如民用建筑、结构审查等。
传输模块：本模块用于B/S之间传输信息，主要包括服务器与传输协议，本实例中采用Nginx服务器与http协议进行传输。
模型预审模块：根据工程概况参数逐步定位审查内容，用于生成审查列表，如审查类别为建筑、建筑类型为民用建筑、使用性质为公共建筑，则生成的审查列表中仅包含民用的公共建筑中相关建筑规范的构件类型及每一构件的属性的集合，并指明使用的多标签分类模型。通过遍历审查列表中构件与属性信息，检查BIM模型中是否包含当前构件与属性，如未到达要求，则直接输出未达到设计深度的结果。
信息提取模块：根据审查列表中的构件及属性要求，遍历模型中的构件，提取结构化的信息，主要包含建筑构件及各类属性信息，如阳台的栏杆构件及其高度、材质信息。
合规性审查模块：根据审查列表中的要求选取对应的多标签分类审查模型，将提取的构件信息、属性信息输入审查模型中，输出结果为多个标签，每个标签为0或者1，分别表示不合规与合规。
数据存储模块：连接MySQL数据库，通过SQL将所审查的模型、审查列表、合规性结果等信息持久化存储。
报表分析模块：运行JavaScript程序，调用echart的相关方法，根据审查结果绘制相关图表展示审查结果，如不合规情况中各类构件的占比，强条与非强条占比等；并生成pdf格式的审查报表，以供下载。
轻量化显示模块：运行JavaScript程序，调用WebGL的相关方法，然后顶点着色器和片元着色器就会执行，在颜色缓冲区内进行绘制，最后在浏览器上自动显示模型。通过输出结果中不合规构件的全局唯一id，在模型中高亮标注不合规的构件。
本发明上述实施例提供的基于BIM的合规性自动审查方法及系统，运用了BIM技术和人工智能技术，实现建筑规范条文的转译、模型信息自动化提取，实现了模型的合规性自动审查，能够有效帮助审查人员加快审查速度，可以解决人工审图低效、繁琐的问题，提高审查效率。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于BIM的合规性自动审查方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，获取建筑工程BIM模型以及工程概况参数；
步骤2，根据工程概况参数生成审查列表，对建筑工程BIM模型进行预审，若预审通过，则进入步骤3，否则直接输出预审不通过的审查结果；
步骤3，自动识别、提取建筑工程BIM模型中的构件信息；
步骤4，将步骤3识别、提取的构件信息输入多标签分类模型，审查构件的合规性；
步骤5，输出审查结果，形成报表。
2.根据权利要求1所述的基于BIM的合规性自动审查方法，其特征在于，所述步骤1中，建筑工程BIM模型是基于预定义的构件库创建，所述预定义的构件库包括初始构件和自定义构件；工程概况参数包括：建筑类型、建筑结构形式、建筑使用性质以及审查类别。
3.根据权利要求1所述的基于BIM的合规性自动审查方法，其特征在于，所述步骤2中，根据工程概况参数生成审查列表，所述审查列表包括建筑工程BIM模型中待审查构件的集合以及审查所需要的多标签分类模型，根据审查列表中待审查构件的类型、属性信息，预审建筑工程BIM模型的信息完备性，即是否达到可供审查的设计深度，即是否满足合规性审查的BIM模型交付标准，若达到可供审查的设计深度，满足合规性审查的BIM模型交付标准，则进入步骤3，否则，直接输出未达到可供审查的设计深度的审查结果。
4.根据权利要求1所述的基于BIM的合规性自动审查方法，其特征在于，所述步骤3中，从建筑工程BIM模型中提取审查列表中要求的构件信息，包括但不限于：基本属性信息、包含关系和空间关系；其中，基本属性信息包括高度和厚度；包含关系包括当前构件所包含的其他构件对象及数量；空间关系包括当前构件与其他构件的空间距离和空间方位。
5.根据权利要求1所述的基于BIM的合规性自动审查方法，其特征在于，所述步骤4中，根据审查列表中待审查构件的类型选取相应的多标签分类模型，其中，同一个类型的构件至少对应一个多标签分类模型，依次将类型相同的构件的信息输入相应的多标签分类模型中，根据多标签分类模型输出的多标签分类结果判断构件是否符合多标签分类模型对应的多个建筑规范条文。
6.根据权利要求5所述的基于BIM的合规性自动审查方法，其特征在于，所述多标签分类模型是基于多标签分类算法中问题转化方法或算法适用方法构建，每个多标签分类模型代表该类构件涉及的多个建筑规范条文的转译结果，使用多组训练数据训练多标签分类模型，每组训练数据包括构件信息和构件信息对应合规情况即多个标签信息。
7.根据权利要求1所述的基于BIM的合规性自动审查方法，其特征在于，所述步骤5中，根据多标签分类模型输出的多标签分类结果，报告不合规的结果，指明不符合建筑规范条文的原因。
8.一种基于BIM的合规性自动审查系统，其特征在于，所述系统包括传输模块、浏览器端和服务端，所述浏览器端包括模型获取模块、报表分析模块和轻量化显示模块，所述服务端包括模型预审模块、信息提取模块、合规性审查模块和数据存储模块；其中：
所述模型获取模块用于获取建筑工程BIM模型以及工程概况参数，经传输模块传输至模型预审模块；
所述模型预审模块用于根据工程概况参数生成审查列表，对建筑工程BIM模型进行预审，若预审通过，则进入信息提取模块，否则直接输出预审不通过的审查结果；
所述信息提取模块用于自动识别、提取建筑工程BIM模型中的构件信息，并传输至合规性审查模块；
所述合规性审查模块用于将自动识别、提取的构件信息输入多标签分类模型，审查构件的合规性，并输出审查结果；
所述数据存储模块用于存储所审查的建筑工程BIM模型、审查列表以及审查结果；
所述报表分析模块用于图表化展示审查结果，提供审查报告下载；
所述轻量化显示模块用于轻量化展示建筑工程BIM模型，标注不合规构件；
所述传输模块用于浏览器和服务器之间传输BIM模型文件、参数信息以及审查结果。
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