CN115408744A - 一种基于元数据的bim装配建筑设计方法、系统与存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及装配式建筑技术领域，公开了一种基于元数据的BIM装配建筑设计方法、系统与存储介质，该方法包括以下步骤：户型配置、协同设计、装配式建筑智能拆分、元数据存储库的开发与设计、建造成本分析、二次协商、计划生成、智能装配生产、构件存储运输管理和现场安装施工管理。该基于元数据的BIM装配建筑设计方法、系统与存储介质，通过利用工程大数据进行施工管理，利用BIM技术可以构建建筑模型、拆分模型、生成相关模型数据，可以及时更新相关的数据，管理者可以及时看到相关的数据，对施工管理进行有效的控制，实现平台容易检测相关数据，也解决了数据收集技术单一，规模小的问题，且与消费者进行多次沟通，充分考虑客户的需求。

Description

一种基于元数据的BIM装配建筑设计方法、系统与存储介质

技术领域

本发明涉及装配式建筑技术领域，具体为一种基于元数据的BIM装配建筑设计方法、系统与存储介质。

背景技术

装配式建筑是指把传统建造方式中的大量现场作业工作转移到工厂进行,在工厂加工制作好建筑用构件和配件(如楼板、墙板楼梯、阳台等)，运输到建筑施工现场,通过可靠的连接方式在现场装配安装而成的建筑。装配式建筑主要包括预制装配式混凝土结构、钢结构、现代木结构建筑等，因为采用标准化设计、工厂化生产、装配化施工、信息化管理、智能化应用，是现代工业化生产方式的代表BIM技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具,通过对建筑的数据化，信息化模型整合,在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递,使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对,为设计团队以及包括建筑、运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础,在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用,在BIM三维设计模型的运用中,越来越受到广大建筑设计的喜好,对建筑模型的时候提供了较大的便捷性，然而市面上各种的BIM软件对装配式建筑的运用仍存在各种各样的问题。

如授权公告号为CN107967399A所公开的一种基于BIM软件的装配式建筑深化设计方法,其虽然实现了现有预制构件深化设计方法的缺陷,采用在绘制深化设计图纸前先进行三维模型的建模,使用二维碰撞检查方法,排除预制构件之间的空间冲突关系后再生成图纸避免图纸的大量修改,而模型中的零件均其有准确的三维尺寸、材料信息、构件从属关系,这些信息传递出来,即可生成构件材料清单,从而达到准确高效的效果,但是并未解决现有三维模型设计无法与客户进行实时的沟通联系，实现对三维设计进行及时的问题对接和处理,以及无法实现大数据的信息连接，不能够有效的提高三维模型设计的速率等的问题。

与此同时，为了确保建筑施工的安全性和可追溯性，通常需要对一些建筑部件的数据进行处理以便于后期进行查询和分析，在装配式建筑领域，传统的针对某些建筑构件或者部品的数据处理技术大多都是通过手动记录和手动更新的方式进行的。这样会存在数据处理智能化程度不高且数据处理效率低下的问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于元数据的BIM装配建筑设计方法、系统与存储介质,具备相关数据易检测，收集数据规模大和充分考虑客户需求优点，以解决平台不易检测相关数据，数据收集技术单一和未充分考虑客户需求问题。

(二)技术方案

为实现上述相关数据易检测，收集数据规模大和充分考虑客户需求效果，本发明提供如下技术方案：

一种基于元数据的BIM装配建筑设计方法，包括以下步骤：

S1、户型配置；

S2、协同设计；

S3、装配式建筑智能拆分；

S4、元数据存储库的开发与设计；

S5、建造成本分析；

S6、二次协商；

S7、计划生成；

S8、智能装配生产；

S9、构件存储运输管理；

S10、现场安装施工管理

优选的，步骤中S4中设置有工程大数据处理单元，所述工程大数据处理单元包括数据获取模块，所述数据获取模块输出端信号连接有数据关联模块，所述数据关联模块输出端信号连接有数据更新模块，所述数据获取模块用于检测是否接收到终端设备的数据处理请求，所述数据关联模块构建所述多源数据的元模型，设计各类多源数据元模型之间的关系表达，进而对所述多组来源数据元模型进行比对，将所述比对结果储存到构件元数据存储库中，并将所述比对结果分别于所述结果报表和所述多组来源数据建立联系，所述数据更新模块在显示所述结果报表的同时监测所述多组来源数据是否存在更新，在所述多组来源数据存在更新时，确定所述多组来源数据的更新信息，根据所述更新信息分别对所述比对结果以及处于显示状态下的结果报表进行更新。

优选的，所述步骤中S1中，响应用户的个性定制化要求，将用户个性化需求抽象至元模型层，构建用户个性化需求元模型；在此基础上，对已有BIM模型和构件进行扩展和配置，生成基于元数据的BIM用户自定义户型；

所述构件预置在构件元数据存储库中；其中构件库用于在户型设计过程中为用户提供可视化的定制服务:所述构件库包括三个等级的构件：

第一等级，基于元数据的主体结构模型化与参数化，如墙、窗、柱等核心构件的参数化；

第二等级，基于元数据关系的主体结构组合与可视化表达，如房间、卫生间、架空层等功能区域的关系映射与可视化；

第三等级，基于BIM和元数据的工程建筑结构组合，如房屋布局文件设计、陈列设计等。

优选的，所述步骤S2中，根据用户自定义户型，基于构建的BIM与元数据可视化方法确定最终户型,所述步骤S3中，根据构件元数据存储库以及拆分逻辑关系对最终设计户型进行装配式建筑的智能拆分。

优选的，所述步骤S5中,基于元数据关系，将BIM模型与材料采购单价、不同工艺的人工需求量、大数据进行绑定，获得项目各个阶段项目的成本变化以及成本组成，所述步骤S6中，与用户再次协商成本问题，对元数据及其关系表达，以及相应的构件做出调整，将所作调整及时存储到元数据存储库，并上传到工程大数据处理单元。

优选的，所述步骤S7中，开发设计装配式建筑模拟信息系统，根据项目拆分信息、工厂产能、周边原料供给能力以及总体工期节点数据,自动生成工程构件生产计划、施工计划以及原料采购计划，设计相应的业务模块，实现信息系统的初步功能。

优选的，所述步骤S8中，将最终BIM模型导入到工厂生产总控系统中,工厂总控系统根据生产计划将构件信息定时定向发送到工厂生产线相关控制机器当中,在生产线中通过无线、RFID、传感器的综合应用将构件生产信息及时同步到BIM模型当中,确保对构件生产全过程的信息跟踪录入，完成构件生产。

优选的，所述步骤S9中，构件存储运输管理:构件生产完成后,通过对构件在入库出库、进场等相关节点进行扫描，并将相关存储以及物流信息同步到BIM模型当中，实现构件存储运输的全过程信息跟踪,及时跟新仓库库存量，方便工厂生产以及现场施工的协调。

优选的，所述步骤S10中,现场安装施工管理:根据施工计划完成施工现场施工人员通过对构件内置芯片进行扫描，直接获取构件的尺寸及其在建筑中的位置信息，还可以根据需要，调取数据库中该构件的施工工艺以及注意事项构件吊装完成之后施工人员通过终端扫描录入吊装信息,吊装信息将同步到BIM模型中,各方可在三维模型中查看项目实施进度:所述构件内置芯片附在构件上,内置芯片中的信息包括:构件设计信息、生产信息、运输信息、以及安装信息，在后期添加的运营维护信息。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供的基于元数据的BIM装配建筑设计方法、系统与存储介质，具备以下有益效果：

1、该基于元数据的BIM装配建筑设计方法、系统与存储介质，通过利用工程大数据进行施工管理，利用BIM技术可以构建建筑模型、拆分模型、生成相关模型数据，可以及时更新相关的数据，管理者可以及时看到相关的数据，对施工管理进行有效的控制，实现平台容易检测相关数据，也解决了数据收集技术单一，规模小的问题，且与消费者进行多次沟通，充分考虑客户的需求。

附图说明

图1为本发明设计方法中工程大数据处理单元的组成结构示意图。

图中：1、工程大数据处理单元；101、数据获取模块；102、数据关联模块；103、数据更新模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供的基于元数据的BIM装配建筑设计方法，包括以下步骤：

S1、户型配置；

S2、协同设计；

S3、装配式建筑智能拆分；

S4、元数据存储库的开发与设计；

S5、建造成本分析；

S6、二次协商；

S7、计划生成；

S8、智能装配生产；

S9、构件存储运输管理；

S10、现场安装施工管理。

步骤中S4中设置有工程大数据处理单元1，工程大数据处理单元1包括数据获取模块101，数据获取模块101输出端信号连接有数据关联模块102，数据关联模块102输出端信号连接有数据更新模块103，数据获取模块101用于检测是否接收到终端设备的数据处理请求，工程大数据的平台检测到终端设备上传的数据请求后，进行数据校验，检测构建数据是否符合相关的规定，在数据处理请求通过校验时，获取终端设备上传的与待装配构件所对应的多组来源数据，其中，的多组来源数据包括设计来源数据、市场调研来源数据、现场施工管理来源数据等等，元数据抽取模块：为保证获取多源数据的一致性，对获取的多源数据进行元数据定义与抽取，基于CWM模型定义所需的全部工程建设元数据，数据关联模块102构建多源数据的元模型，设计各类多源数据元模型之间的关系表达，进而对多组来源数据元模型进行比对，将比对结果储存到构件元数据存储库中，并将比对结果分别于结果报表和多组来源数据建立联系，数据更新模块103在显示结果报表的同时监测多组来源数据是否存在更新，在多组来源数据存在更新时，确定多组来源数据的更新信息，根据更新信息分别对比对结果以及处于显示状态下的结果报表进行更新。

步骤中S1中，响应用户的个性定制化要求，将用户个性化需求抽象至元模型层，构建用户个性化需求元模型；在此基础上，对已有BIM模型和构件进行扩展和配置，生成基于元数据的BIM用户自定义户型。

步骤中S1中，响应用户的个性定制化要求，将用户个性化需求抽象至元模型层，构建用户个性化需求元模型；在此基础上，对已有BIM模型和构件进行扩展和配置，生成基于元数据的BIM用户自定义户型：

构件预置在构件元数据存储库中；其中构件库用于在户型设计过程中为用户提供可视化的定制服务:构件库包括三个等级的构件：

第一等级，基于元数据的主体结构模型化与参数化，如墙、窗、柱等核心构件的参数化；

第二等级，基于元数据关系的主体结构组合与可视化表达，如房间、卫生间、架空层等功能区域的关系映射与可视化；

第三等级，基于BIM和元数据的工程建筑结构组合，如房屋布局文件设计、陈列设计等。

步骤S2中，根据用户自定义户型，基于构建的BIM与元数据可视化方法确定最终户型,步骤S3中，根据构件元数据存储库以及拆分逻辑关系对最终设计户型进行装配式建筑的智能拆分。

步骤S5中,基于元数据关系，将BIM模型与材料采购单价、不同工艺的人工需求量、大数据进行绑定，获得项目各个阶段项目的成本变化以及成本组成，步骤S6中，与用户再次协商成本问题，对元数据及其关系表达，以及相应的构件做出调整，将所作调整及时存储到元数据存储库，并上传到工程大数据处理单元1。

步骤S7中，开发设计装配式建筑模拟信息系统，根据项目拆分信息、工厂产能、周边原料供给能力以及总体工期节点数据,自动生成工程构件生产计划、施工计划以及原料采购计划，设计相应的业务模块，实现信息系统的初步功能。

步骤S8中，将最终BIM模型导入到工厂生产总控系统中,工厂总控系统根据生产计划将构件信息定时定向发送到工厂生产线相关控制机器当中,在生产线中通过无线、RFID、传感器的综合应用将构件生产信息及时同步到BIM模型当中,确保对构件生产全过程的信息跟踪录入，完成构件生产。

步骤S9中，构件存储运输管理:构件生产完成后,通过对构件在入库出库、进场等相关节点进行扫描，并将相关存储以及物流信息同步到BIM模型当中，实现构件存储运输的全过程信息跟踪,及时跟新仓库库存量，方便工厂生产以及现场施工的协调。

步骤S10中,现场安装施工管理:根据施工计划完成施工现场施工人员通过对构件内置芯片进行扫描，直接获取构件的尺寸及其在建筑中的位置信息，还可以根据需要，调取数据库中该构件的施工工艺以及注意事项构件吊装完成之后施工人员通过终端扫描录入吊装信息,吊装信息将同步到BIM模型中,各方可在三维模型中查看项目实施进度:构件内置芯片附在构件上,内置芯片中的信息包括:构件设计信息、生产信息、运输信息、以及安装信息，在后期添加的运营维护信息。

一种基于元数据的BIM装配建筑存储介质，将开发的元数据存储库、BIM模型库、方法库、构件库等采用对应的云计算存储技术，设计专用存储介质。

本发明上述实施例提供的该基于元数据的BIM装配建筑设计方法、系统与存储介质，通过利用工程大数据进行施工管理，利用BIM技术可以构建建筑模型、拆分模型、生成相关模型数据，可以及时更新相关的数据，管理者可以及时看到相关的数据，对施工管理进行有效的控制，实现平台容易检测相关数据，也解决了数据收集技术单一，规模小的问题，且与消费者进行多次沟通，充分考虑客户的需求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于元数据的BIM装配建筑设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、户型配置；

S2、协同设计；

S3、装配式建筑智能拆分；

S4、元数据存储库的开发与设计；

S5、建造成本分析；

S6、二次协商；

S7、计划生成；

S8、智能装配生产；

S9、构件存储运输管理；

S10、现场安装施工管理。

2.根据权利要求1所述的基于元数据的BIM装配建筑设计系统，其特征在于，所述步骤中S4中设置有工程大数据处理单元(1)，所述工程大数据处理单元(1)包括数据获取模块(101)，所述数据获取模块(101)输出端信号连接有数据关联模块(102)，所述数据关联模块(102)输出端信号连接有数据更新模块(103)，所述数据获取模块(101)用于检测是否接收到终端设备的数据处理请求，所述数据关联模块(102)构建所述多源数据的元模型，设计各类多源数据元模型之间的关系表达，进而对所述多组来源数据元模型进行比对，将所述比对结果储存到构件元数据存储库中，并将所述比对结果分别于所述结果报表和所述多组来源数据建立联系，所述数据更新模块(103)在显示所述结果报表的同时监测所述多组来源数据是否存在更新，在所述多组来源数据存在更新时，确定所述多组来源数据的更新信息，根据所述更新信息分别对所述比对结果以及处于显示状态下的结果报表进行更新。

3.根据权利要求1所述的基于元数据的BIM装配建筑设计方法，其特征在于，所述步骤中S1中，响应用户的个性定制化要求，将用户个性化需求抽象至元模型层，构建用户个性化需求元模型；在此基础上，对已有BIM模型和构件进行扩展和配置，生成基于元数据的BIM用户自定义户型：

所述构件预置在构件元数据存储库中；其中构件库用于在户型设计过程中为用户提供可视化的定制服务:所述构件库包括三个等级的构件：

第一等级，基于元数据的主体结构模型化与参数化，如墙、窗、柱等核心构件的参数化；

第二等级，基于元数据关系的主体结构组合与可视化表达，如房间、卫生间、架空层等功能区域的关系映射与可视化；

第三等级，基于BIM和元数据的工程建筑结构组合，如房屋布局文件设计、陈列设计等。

4.根据权利要求1所述的基于元数据的BIM装配建筑设计方法，其特征在于，所述步骤S2中，根据用户自定义户型，基于构建的BIM与元数据可视化方法确定最终户型,所述步骤S3中，根据构件元数据存储库以及拆分逻辑关系对最终设计户型进行装配式建筑的智能拆分。

5.根据权利要求1所述的基于元数据的BIM装配建筑设计方法，其特征在于，所述步骤S5中,基于元数据关系，将BIM模型与材料采购单价、不同工艺的人工需求量、大数据进行绑定，获得项目各个阶段项目的成本变化以及成本组成，所述步骤S6中，与用户再次协商成本问题，对元数据及其关系表达，以及相应的构件做出调整，将所作调整及时存储到元数据存储库，并上传到工程大数据处理单元(1)。

6.根据权利要求1所述的基于元数据的BIM装配建筑设计方法，其特征在于，所述步骤S7中，开发设计装配式建筑模拟信息系统，根据项目拆分信息、工厂产能、周边原料供给能力以及总体工期节点数据,自动生成工程构件生产计划、施工计划以及原料采购计划，设计相应的业务模块，实现信息系统的初步功能。

7.根据权利要求1所述的基于元数据的BIM装配建筑设计方法，其特征在于，所述步骤S8中，将最终BIM模型导入到工厂生产总控系统中,工厂总控系统根据生产计划将构件信息定时定向发送到工厂生产线相关控制机器当中,在生产线中通过无线、RFID、传感器的综合应用将构件生产信息及时同步到BIM模型当中,确保对构件生产全过程的信息跟踪录入，完成构件生产。

8.根据权利要求1所述的基于元数据的BIM装配建筑设计方法，其特征在于，所述步骤S9中，构件存储运输管理:构件生产完成后,通过对构件在入库出库、进场等相关节点进行扫描，并将相关存储以及物流信息同步到BIM模型当中，实现构件存储运输的全过程信息跟踪,及时跟新仓库库存量，方便工厂生产以及现场施工的协调。

9.根据权利要求1所述的基于元数据的BIM装配建筑设计方法、系统与存储介质，其特征在于，所述步骤S10中,现场安装施工管理:根据施工计划完成施工现场施工人员通过对构件内置芯片进行扫描，直接获取构件的尺寸及其在建筑中的位置信息，还可以根据需要，调取数据库中该构件的施工工艺以及注意事项构件吊装完成之后施工人员通过终端扫描录入吊装信息,吊装信息将同步到BIM模型中,各方可在三维模型中查看项目实施进度:所述构件内置芯片附在构件上,内置芯片中的信息包括:构件设计信息、生产信息、运输信息、以及安装信息，在后期添加的运营维护信息。

10.根据权利要求1所述的基于元数据的BIM装配建筑存储介质，其特征在于，将开发的元数据存储库、BIM模型库、方法库、构件库等采用对应的云计算存储技术，设计专用存储介质。

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