CN115774893A - 铁路全生命周期多源数据整合关联方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铁路全生命周期多源数据整合关联方法、系统及存储介质，该方法包括：在勘察设计阶段，获取设计单位设计的铁路工程方案并生成铁路工程设计子模型，输出包括采购计划、施工计划、施工图模型结构以及运行计划在内的成果文件，并基于预定义的第一共享信息标准输出第一共享信息；在施工建设阶段，建立铁路工程施工信息模型，输出包括施工记录报表、安全质量检查报表及施工质量验收资料的成果文件，并基于预定义的第二共享信息标准输出第二共享信息；在运营维护阶段，重组以生成铁路工程运维子模型；基于搭建的多个模型，整合关联铁路全生命周期的来自多个单位的数据。本发明能够实现铁路工程全生命周期多源数据的整合关联。

Description

铁路全生命周期多源数据整合关联方法、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及铁路工程建设信息化技术领域，尤其涉及一种建筑信息模型多源数据整合关联方法、系统及存储介质。

背景技术

随着信息技术突飞猛进，数字化、智能化技术在铁路领域也取得了多项实质性进展，其中建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)作为一种新型先进信息化技术在国内外工程项目中得到了广泛的应用，其主旨是以工程项目各相关数据作为基础的模型，并用于工程设计、资料管理、施工管理、成本核算、可视化、运营维护等的数字化方法。在铁路BIM联盟组织和领导下，设计单位、施工企业、科研院校开展了建筑信息模型技术在铁路工程立项决策、勘察设计、施工建设及运营维护等阶段的研究和应用，下文简称为铁路信息模型，进一步丰富了铁路工程全生命周期的数据采集方式和数据类型。同时，铁路工程项目的生命周期会涉及到众多参与单位和职能部门，是一项时间跨度长、专业交叉多、管理区间大，由多个阶段组合而成的系统工程。而铁路信息模型是以信息共享为核心，贯穿规划、设计、施工与运营整个工程全生命周期的信息集成技术，为铁路工程生命周期多源数据关联和各阶段工程信息的共享提供了良好的条件。

在当前阶段，铁路信息化技术应用各自独立、数据格式多样、标准不一，从而导致了数据有效性和继承性差，造成了不同程度的数据流失。同时，铁路信息模型技术的发展也远没有达到其理想状态，目前主要还是以点状应用为主，基于铁路信息模型的数据采集及应用较为分散，没有形成系统的技术应用体系，对于铁路信息模型技术与铁路工程各阶段数据集成管理来讲，还需要不断的研究与投入，以实现其全生命周期管理和多源数据集成与应用。

因此，基于铁路BIM联盟颁布的工业基础分类(Industry Foundation Classes,IFC)、国际字典框架(International Framework for Dictionaries,IFD)、工程实体结构分解(Engineering Breakdown Structure,EBS)等技术标准与数据处理技术对铁路工程项目立项决策、勘察设计、施工建设和运营维护阶段的数据分类、管理、交互传递进行创新，研究如何从模型传递和数据继承角度针对不同阶段BIM模型应用开展技术研究，从而提供一种铁路工程全生命周期建筑信息模型多源数据整合关联的关键技术方法，是一个亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供了一种铁路全生命周期多源数据整合关联方法、系统及存储介质，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。

本发明的一个方面提供了一种铁路全生命周期多源数据整合关联方法、系统及存储介质，该方法包括以下步骤：

在铁路全生命周期的勘察设计阶段，获取设计单位所设计的铁路工程方案并通过BIM进行有限元分析、碰撞检查和工程量统计以生成铁路工程设计子模型，所述铁路工程设计子模型输出包括采购计划、施工计划、施工图模型结构以及运行计划在内的成果文件，并基于预定义的第一共享信息标准输出第一共享信息，所述第一共享信息包含施工图模型结构、构件编号、结构形式、材料种类以及对每个构件类别赋予基于模型统一命名规则的IFD编码；

在铁路全生命周期的施工建设阶段，获取所述第一共享信息和施工单位采集的施工信息，基于获取的所述第一共享信息和施工单位采集的施工信息通过BIM建立生成铁路工程施工信息模型，对第一共享信息中的施工图模型结构进行分割，对每个构件赋予唯一的与IFD编码相关联的EBS编码，所述铁路工程施工信息模型输出包括施工记录报表、安全质量检查报表及施工质量验收资料的成果文件，并基于预定义的第二共享信息标准输出第二共享信息；其中，所述施工信息包括施工方案信息、施工进度信息和施工条件信息，所述第二共享信息包括包含分割的施工图模型结构、构件编号、结构形式、材料种类以及对每个构件类别赋予基于模型统一命名规则的IFD编码和EBS编码；

在铁路全生命周期的运营维护阶段，获取第二共享信息、运维单位预设的运营维护标准和包括检修标准和组织信息的铁路运维基础信息，基于运营维护标准对所述第二共享信息内包含分割的施工图模型结构进行信息提取并基于IFD编码和EBS编码对构件之间进行关系映射，基于铁路运维基础信息对信息提取和关系映射的结果进行运维对象重组以生成铁路工程运维子模型；

基于搭建的铁路工程设计子模型、铁路工程施工信息模型和铁路工程运维子模型，整合关联铁路全生命周期的来自设计单位、施工单位和运维单位的数据。

在本发明的一些实施例中，该方法在铁路全生命周期的勘察设计阶段之前,还包括:在铁路全生命周期的立项决策阶段，获取铁路工程方案比选子模型，所述铁路工程方案比选子模型包括水文资料、地形地质资料和所有铁路工程方案，铁路工程方案比选子模型基于现实参数和方案内容综合评价每一铁路工程方案，输出推荐的铁路工程方案以及包括项目建议书、预可行性研究报告、可行性研究报告的成果文件；所述现实参数包括经济参数、技术参数、环境影响参数和征地拆迁参数，所述方案的内容包括铁路工程中的线路走向、线形线位及车站布局。

在本发明的一些实施例中，包括所述铁路工程设计子模型、铁路工程施工子模型、铁路工程运维子模型和铁路工程方案比选子模型的铁路工程信息模型存储于关系型数据库中；所述关系型数据库类型包括以下一种或多种：Oracle数据库、DB2数据库、SQL Server数据库、Sybase数据库、MySQL数据库和SQLite；铁路工程信息模型的信息被划分为：身份信息、定位信息、几何信息、技术信息、组织角色、项目信息、生产信息、资产信息、运维信息以及相关文档信息。

在本发明的一些实施例中，所述铁路工程设计子模型包括模型结构、模型文件命名、构建分类表示、几何精度和信息粒度，以及构件编号、结构形式、材料种类以及对每个构件类别赋予基于模型统一命名规则的IFD编码；所述第一共享信息标准用于限定针对特定铁路工程设计子模型的第一共享信息的范围。

在本发明的一些实施例中，所述铁路工程施工信息模型对第一共享信息中的模型结构结构进行分割，并对每个构件赋予唯一的与IFD编码相关联的EBS编码的步骤基于二次开发实现，所述EBS编码的依据包括几何参数、构件命名和施工流水段中的一种；所述第二共享信息标准用于限定针对特定铁路工程设计子模型的第二共享信息的范围。

在本发明的一些实施例中，所述第二共享信息还包括质量验收信息和竣工验收信息。

在本发明的一些实施例中，在铁路全生命周期的运营维护阶段，该方法还包括：在所述铁路工程运维子模型基础上精简运维对象、关联实时运维数据并重构数据结构和映射关系，建立铁路工程轻量化运维子模型，所述铁路工程轻量化运维子模型用于铁路工程的实时运营维护，所述铁路工程轻量化运维子模型与包括资产管理、检测监测、诊断预测和状态评估维度的实时运维数据相关联。

在本发明的一些实施例中，所述铁路工程的对象包括：路基、桥梁和隧道工程。

本发明的另一方面提供了一种铁路全生命周期多源数据整合关联系统，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该系统实现如上实施例中中任一项所述方法的步骤。

本发明的另一方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如上实施例中中任一项所述方法的步骤。

本发明的铁路全生命周期多源数据整合关联方法、系统及存储介质，能够提供基于BIM标准的多源数据整合关联，是在BIM应用基础上进行的功能扩展与创新，实现对包含勘察设计阶段、施工建设阶段和运营维护阶段的铁路全生命周期的数据整合关联，方便各阶段数据的追根溯源，以及统筹铁路工程各阶段进度，并提供全面完整的后期运营维护的数据，最终实现全业务流程、全价值链条、全生命周期、全生态体系的整体智能化，为构建基于全生命周期的铁路建设管理新模式提供技术支撑。

本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明一实施例中多源数据整合关联方法流程图。

图2为本发明一实施例中铁路工程信息模型的实施过程示意图。

图3为本发明一实施例中铁路工程信息模型全生命周期实施关键技术。

图4为本发明一实施例中不同阶段信息模型共享传递流程示意图。

图5为本发明一实施例中铁路工程信息分类内容。

图6为本发明一实施例中构件分类及其层次关系。

图7为本发明一实施例中基于BIM模型的多源数据整合关联方法。

图8为本发明一实施例中不同阶段信息关联方式示意图。

图9为本发明一实施例中模型信息的结构树命名规则。

图10为本发明一实施例中施工基础模型生成流程示意图。

图11为本发明一实施例中批量上传设计及施工属性信息的工具界面。

图12为本发明一实施例中施工基础模型到竣工模型的流程示意图。

图13为本发明一实施例中运营维护阶段模型进化关系示意图。

图14为本发明一实施例中运维阶段BIM模型数据集成示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

为了实现基于BIM模型的多源数据整合关联方法，对铁路系统的各个阶段进行全面而有效地控制，对铁路工程全生命周期多源数据制定完整的信息编码体系进行整合关联。由于铁路工程土建类信息模型是由桥梁信息模型、路基信息模型、隧道信息模型、轨道信息模型、站场信息模型以及站房信息模型等设计专业信息模型共同构成的，而这些专业信息模型又是由一个个构件经过装配组装生成，因此可以将“构件”视为铁路工程信息模型的基本信息载体。对信息载体的数据进行信息分类，并通过信息模型分类编码及模型结构分解体系，借助编码标识、特征映射和基于特征的数据重构等技术，构建了不同阶段信息模型数据有效整合关联方法。

本发明一方面提供了一种铁路全生命周期多源数据整合关联方法，图1为本发明一实施例中多源数据整合关联方法流程图，该方法包含以下步骤：

在铁路全生命周期的勘察设计阶段之前,还包括:在铁路全生命周期的立项决策阶段，获取铁路工程方案比选子模型，所述铁路工程方案比选子模型包括水文资料、地形地质资料和所有铁路工程方案，铁路工程方案比选子模型基于现实参数和方案内容综合评价每一铁路工程方案，输出推荐的铁路工程方案以及包括项目建议书、预可行性研究报告、可行性研究报告的成果文件；

所述现实参数包括经济参数、技术参数、环境影响参数和征地拆迁参数，所述方案的内容包括铁路工程中的线路走向、线形线位及车站布局。

步骤S110：在铁路全生命周期的勘察设计阶段，获取设计单位所设计的铁路工程方案并通过BIM进行有限元分析、碰撞检查和工程量统计以生成铁路工程设计子模型，所述铁路工程设计子模型输出包括采购计划、施工计划、施工图模型结构以及运行计划在内的成果文件，并基于预定义的第一共享信息标准输出第一共享信息，所述第一共享信息包含施工图模型结构、构件编号、结构形式、材料种类以及对每个构件类别赋予基于模型统一命名规则的IFD编码。

其中，所述铁路工程设计子模型包括模型结构、模型文件命名、构建分类表示、几何精度和信息粒度，以及构件编号、结构形式、材料种类以及对每个构件类别赋予基于模型统一命名规则的IFD编码。

所述第一共享信息标准用于限定针对特定铁路工程设计子模型的第一共享信息的范围。

步骤S120：在铁路全生命周期的施工建设阶段，获取第一共享信息和施工单位采集的施工信息，基于获取的所述第一共享信息和施工单位采集的施工信息通过BIM建立生成铁路工程施工信息模型，对第一共享信息中的施工图模型结构进行分割，对每个构件赋予唯一的与IFD编码相关联的EBS编码，所述铁路工程施工信息模型输出包括施工记录报表、安全质量检查报表及施工质量验收资料的成果文件，并基于预定义的第二共享信息标准输出第二共享信息；其中，所述施工信息包括施工方案信息、施工进度信息和施工条件信息，所述第二共享信息包括包含分割的施工图模型结构、构件编号、结构形式、材料种类以及对每个构件类别赋予基于模型统一命名规则的IFD编码和EBS编码。

其中，铁路工程施工信息模型对第一共享信息中的模型结构结构进行分割，并对每个构件赋予唯一的与IFD编码相关联的EBS编码的步骤基于二次开发实现，所述EBS编码的依据包括几何参数、构件命名和施工流水段中的一种。

第二共享信息标准用于限定针对特定铁路工程设计子模型的第二共享信息的范围。进一步地，第二共享信息还包括质量验收信息和竣工验收信息。

步骤S130：在铁路全生命周期的运营维护阶段，获取第二共享信息、运维单位预设的运营维护标准和包括检修标准和组织信息的铁路运维基础信息，基于运营维护标准对所述第二共享信息内包含分割的施工图模型结构进行信息提取并基于IFD编码和EBS编码对构件之间进行关系映射，基于铁路运维基础信息对信息提取和关系映射的结果进行运维对象重组以生成铁路工程运维子模型。

进一步地，在铁路全生命周期的运营维护阶段，该方法还包括：在铁路工程运维子模型基础上精简运维对象、关联实时运维数据并重构数据结构和映射关系，建立铁路工程轻量化运维子模型。其中，铁路工程轻量化运维子模型用于铁路工程的实时运营维护，所述铁路工程轻量化运维子模型与包括资产管理、检测监测、诊断预测和状态评估维度的实时运维数据相关联。

步骤S140：基于搭建的铁路工程设计子模型、铁路工程施工信息模型和铁路工程运维子模型，整合关联铁路全生命周期的来自设计单位、施工单位和运维单位的数据。

其中，铁路工程设计子模型、铁路工程施工子模型、铁路工程运维子模型和铁路工程方案比选子模型的铁路工程信息模型存储于关系型数据库中。关系型数据库类型包括以下一种或多种：Oracle数据库、DB2数据库、SQL Server数据库、Sybase数据库、MySQL数据库和SQLite。

铁路工程信息模型的信息被划分为：身份信息、定位信息、几何信息、技术信息、组织角色、项目信息、生产信息、资产信息、运维信息以及相关文档信息。

在本发明实施例中，铁路工程的对象包括：路基、桥梁和隧道工程。

下文结合具体的实施例对本发明技术方案的内容进行详细阐述。

铁路工程生命周期各阶段工作任务不同，输出结果不同。从BIM模型精细度来说，服务于各个阶段的铁路工程信息模型的内涵也就各不相同，不同阶段实施的信息模型可以视为按阶段划分的子模型，如方案比选信息模型、设计信息模型、施工信息模型和运营维护信息模型，分别对应铁路工程立项决策阶段、勘察设计阶段、施工建设阶段和运营维护阶段等四个主要阶段。铁路工程生命周期各阶段子模型的实施共同构成了铁路工程信息模型的实施过程。

图2为本发明一实施例中铁路工程信息模型的实施过程示意图，对各阶段的工作和任务进行了详细的阐述，具体内容如下：

立项决策阶段：该阶段是依据铁路建设规划，对拟建项目进行预可行性研究，编制项目建议书；根据批准的铁路中长期规划或项目建议书，在初测基础上进行可行性研究。主要工作包括项目投资研究、预可行性研究、可行性研究、项目评估及决策。此阶段的主要目标是对工程项目投资的必要性、可行性以及项目实施等重大问题，进行科学论证和多方案比较。通过该阶段已经获得的水文资料、地形地质等资料建立铁路工程方案比选信息模型实现线路走向、线形线位及车站布局在技术、经济、环境影响、征地拆迁等方面的多方案对比分析，最终确定推荐方案供设计阶段进行详细设计，同时输出项目建议书、预可行性研究报告、可行性研究报告等成果文件。

勘察设计阶段：勘察设计阶段是根据批准的可行性研究报告，在定测基础上开展初步设计。初步设计经审查批准后，开展施工图设计。该阶段是对拟建工程在技术上和经济上所进行的全面而详细的安排，是项目建设计划的具体化，也是组织采购和施工的依据。依据决策阶段确定的最终方案对应的信息模型，以及设计阶段获得的最新水文资料、地形地质等资料，建立铁路工程设计信息模型，对设计方案进行校核、优化，输出采购计划、施工计划、施工图(即施工图模型结构，下文简称施工图)以及运行计划等成果文件。

施工建设阶段：此阶段是依据批准的建设规模、技术标准、建设工期和投资，按照施工图和施工组织设计文件组织建设。主要任务是依据施工图建造工程项目实体，进行项目的进度、安全、质量、费用等的控制与管理，保证项目建设目标的实现。在本发明一实施例中，依据设计阶段建立的设计信息模型和施工阶段现场采集的施工信息(包括施工方案信息、施工进度信息、施工条件信息)和竣工验收信息，生成铁路工程施工信息模型，辅助施工管理者进行工程进度与安全的控制与管理，输出施工记录报表、安全质量检查报表、施工质量验收资料等成果文件。

运营维护阶段：运营维护阶段的主要工作是工务设备的使用和维护，保证设备的运行安全和运营效益。依据施工阶段建立的与工程竣工状态相对应的施工信息模型，集成运行阶段采集的安全监测信息、设备运行状态信息、养护维修信息以及周边环境信息，建立铁路工程运营维护信息模型，辅助运营管理者进行工程项目的运营、维护管理，输出铁路工务设备状态评定报告和运行维护报告等成果文件。

铁路工程信息模型在生命周期各阶段的实施需要一系列技术与方法支持，主要包括铁路工程各阶段实施子模型创建、模型信息存储技术、工程信息采集技术、信息模型共享管理技术以及工程数据分析技术，图3为本发明一实施例中铁路工程信息模型全生命周期实施关键技术，具体如下：

铁路工程各阶段子模型创建和模型信息存储技术是铁路工程信息模型实施的两个基本前提，即建立了包含几何信息和非几何信息，并且面向对象的、参数化的数字化模型，对模型进行结构分解、构件分类、信息分类和信息存储，实现了构件分类信息和模型信息的有效存储与调用。

信息采集技术实现了铁路工程信息模型中原始信息(如勘测信息、监测信息、检查检测信息、过程信息等)的有效获取。目前广泛采用的主要有手动录入、前端设备自动采集、视频监控采集、移动端设备录入、数据导入及扫描录入等方式。

信息模型共享管理技术实现了信息模型在分布式网络环境下的共享管理，以及在不同软件环境中的信息交互和转换，包括权限访问、版本控制、数据有效性判定、数据完整性判定以及信息模型交互/转换，保证了信息模型在其建立和使用过程中，满足不同阶段技术管理人员共享利用。

工程分析技术与铁路工程信息模型相结合，扩展了信息模型的应用场景，通过信息集成和可视化特性使得各项工程分析技术在信息的收集、提取方面更加便利、准确，包括数值仿真分析、进度仿真分析、质量分析、风险分析和可视化分析，并且可以实现基于信息模型的关联表达，直观地表现工程状态和说明工程问题。

对于不同阶段的铁路工程信息模型的共享传递，涉及到第一共享信息和第二共享信息。而铁路工程信息模型的共享是整合项目全生命周期信息资源、保障各方信息交流质量、提高工作效率和水平的关键。随着工程项目规模的扩大，并且不同参与方人员的递增以及软件工具的多样性，目前跨阶段的信息传递难以实现，包含铁路工程全生命期各阶段信息的完整BIM模型仍无法构建，从而造成BIM构建过程中重复建模以及信息不一致等问题的出现。跨阶段信息共享和集成的难点在于：

(1)信息子模型的结构体系和模型精度随阶段不同而不同，从而造成信息冗余和不一致；

(2)各阶段建立的BIM子模型独立存储在不同的文件中，易造成不同阶段信息之间的工程逻辑关系缺失，难以整合成统一的BIM；

(3)不同阶段采用不同的应用软件建立工程信息，格式不一致，难以融合；

(4)当前缺乏通用的BIM数据共享工具，进而造成数据互用性差、完备性不足等缺点。

BIM数据的集成和共享是BIM应用的发展趋势，在此过程中数据的有效传递至关重要，虽然从项目不同阶段角度对铁路工程数据进行了划分，但是，上游过程中的数据并不需要完全传递给下游阶段，应当从共享信息和本身业务应用信息两个方面进行区分，整体技术路径是本阶段信息子模型创建→本阶段信息模型应用及信息添加→共享信息定义及输出→共享信息提取及下一阶段信息子模型创建→下一阶段信息子模型应用及信息添加→形成完整BIM模型。通过以上步骤，结合不同阶段BIM技术应用，最终使得信息在受控的网络环境中及时传递给适当的人员，从而实现信息模型复用以及数据的有效集成。

图4为本发明一实施例中不同阶段信息模型共享传递流程示意图。在设计阶段，设计子模型创建后进行专业协同、碰撞检查、有限元分析和能耗分析得到设计BIM模型(即铁路工程设计子模型)，所述设计BIM模型提取所需信息扩展信息力度，创建施工子模型(即铁路工程施工信息模型)，对施工子模型进行进度仿真、可视化交底和物资采购、计量支付获得施工BIM模型(即铁路工程施工信息模型)，进行信息附加及输出并提取所述信息，对运维对象进行定义，创建运维子模型，对所述运维子模型进行资产管理、检查计划、养护维修和应急管理，获得运维BIM模型(即铁路工程运维子模型)。

具体地，以一座特大桥信息模型中的桥墩为例解释上述过程：

桥梁结构设计人员采用BIM设计协同平台开展桥墩的BIM设计，通过BIM参数化、可视化和关联性等特点进行有限元分析、碰撞检查以及工程量统计等业务应用，完成最终BIM设计成果。在此过程中，模型交付精度标准为设计阶段桥墩模型共享信息‘A’的确定提供了基础，共享属性信息中包括桥墩尺寸、定位信息、桥墩构件编号、IFD编码、结构形式、材料种类及强度等级等内容。将此桥墩信息模型定义为1.0版本，交付至施工单位。

结合本单位技术水平及配套工装设备，施工单位根据接收的桥墩信息模型开展施工方案设计，例如部分高墩身拟采用液压爬模分段施工，需要对1.0版本桥墩模型进行切割//施工单位切割的，在原有父模型基础上增加其子级构件模型，通过二次开发工具有效提取原有信息，对子级构件模型添加EBS编码、计划信息、作业指导书、技术交底等施工基础信息，形成施工子模型。后期附加进度、安全、质量、成本等施工过程信息，以满足施工阶段的业务应用，完整的几何和非几何信息存储在基于BIM的铁路工程管理平台。结合施工向运营信息交付标准及运营维护单位信息需求，对施工业务数据进行分类、整合，形成桥墩竣工交付模型，此信息模型定义为2.0版，此过程即为共享信息‘B’的确定过程。

进入运营维护阶段，设计、施工阶段的数据可以作为基础数据存在，但是，因运营维护阶段更加关注空间、系统拓扑以及运维数据的关联，对模型的需求也就会有所不同，例如根据劣化评定标准，从病害描述及分类角度，将桥墩劣化分为墩身和墩帽两部分内容，此处又涉及到BIM模型的二次加工及信息的重新组织。通过运维对象重组、信息提取、关系映射等手段，并且添加运维基础信息(资产分类、设备编号、检修标准、组织信息等)，形成运维子模型，此信息模型定义为3.0版，此即为共享信息‘C’的确定过程。运维人员借助基于BIM的运维管理平台，实时产生运维管理数据，进行资产管理、养护维修以及诊断预测，实现铁路工务设备多层次的数据共享和决策支持。

需要说明的是，以上是以信息模型中桥墩构件为例来解释不同阶段信息模型的共享传递流程，不同专业信息模型在设计、施工、运营维护阶段表现出不同的特征，应根据BIM标准及具体需求进行信息模型的拆分及组合，但对信息子模型的拆分都须基于相同的坐标系，以方便后续总体模型的组合。

图5为本发明一实施例中铁路工程信息分类内容，在按照构件作为信息载体的基础上，根据铁路BIM联盟颁布的相关标准及现实应用情况，将铁路工程信息划分为身份信息、定位信息、几何信息、技术信息、组织角色、项目信息、生产信息、资产信息、运维信息以及相关文档信息。在铁路工程数据分类研究基础上，对不同阶段数据进行了调研和分析，此时的数据归属于集合的范畴，反映了铁路工程在不同阶段的业务信息记录。基于BIM模型的多源数据整合关联，其主旨思想是以BIM模型为载体，有效整合关联不同来源数据，最终实现全生命周期信息的传递、集成和共享。其中信息模型和数据整合是基础，数据关联是手段，信息共享才是关键所在，数据整合即是通过数据加工处理实现铁路工程不同阶段信息的定义和规范，从而借助BIM模型的信息承载能力实现多源数据单元存储、管理和分析。因此，在铁路工程数据分类基础上开展信息分类研究，以便实现基于BIM模型的信息有序存储和分类查询，减少数据冗余，实现信息价值最大化。

其中，各个信息包含的内容举例如下：

身份信息：存储构件模型的身份属性，包括模型ID、模型名称、模型类型、以及EBS编码和IFD编码等；

定位信息：对于构件空间定位(横向、竖向、纵向)信息的存储，如起止里程、左右侧距离和高程等内容；

几何信息：存储构件模型的尺寸参数、特征参数；

技术信息：对构件本身技术参数的定义和存储，视不同的构件类型分别对应不同的技术特征；

组织角色：存储构件模型的所属专业信息以及与其父、其子模型的结构关系；

项目信息：存储构件模型归属的铁路项目名称项目信息，包含项目名称、参与单位信息以及线路基础信息等；

生产信息：存储构件模型施工阶段的生产信息，如制造标准、生产商、供货商和实际尺寸信息等；

资产信息：从资产的角度对构件模型资产信息进行存储，包括成本、税、采购信息和所有权属等；

运维信息：存储构件运行期的运行参数、维修记录、备品备件等信息。

相关文档信息：存储铁路工程全生命周期过程中与构件相关的各种工程文档、合同文档、技术标准、法律法规、项目建议书、预可行性研究报告、可行性研究报告、科研报告、施工文档、运行维护报告、图纸、图像、视频等。

从以上信息分类可以看出，在时间维度上涵盖了从决策到运营维护的各个阶段，集成了结构化的模型几何信息和属性信息以及非结构化的文档、图像及视频信息，体现了不同类型信息的全面性。

铁路工程结构分类与编码的统一定义，对铁路工程信息模型全生命周期信息交换、共享提供了标准依据。基于编码的信息规范确定以IFD标准为基础，通过结合实际需求的分类扩展制定铁路工程项目设计阶段、施工阶段、运营维护阶段的铁路工程构件信息模型编码。同时，在确定了构件信息模型应包含的主要信息种类及内容后，需要对铁路工程设施所有的构件进行分类，并细化每个分类中构件的层次关系，以及每种构件的编码。以路基、桥梁、隧道工程为例，按构件分类和按形式分类如表1和表2所示。

表1按构件分类

路基工程分类	编码	工程分类	编码
				路基	53-11 00 00	过渡段路基	53-11 10 40
铁路路基	53-11 10 00	路桥过渡段	53-11 10 40 10
				基床表层	53-11 10 10	路隧过渡段	53-11 10 40 20
基床底层	53-11 10 20	路涵过渡段	53-11 10 40 30
				基床以下路堤	53-11 10 30

隧道工程分类	编码	工程分类	编码
				隧道	53-14 00 00	洞门结构	53-14 20 00
洞身结构	53-14 10 00	防排水系统	53-14 30 00
				超前支护	53-14 10 08	防水层	53-14 30 10
初期支护	53-14 10 16	附属设施	53-14 40 00
				暗洞衬砌结构	53-14 10 25	沟槽	53-14 40 10
明洞结构	53-14 10 33	检查井	53-14 40 20
				管片	53-14 10 41	附属洞室	53-14 40 40
底板	53-14 10 49	联络通道	53-14 40 40 30
				仰拱填充	53-14 10 57	预埋件	53-14 40 50

表2按形式分类

路基工程分类	编码	工程分类	编码
				路基	52-02 00 00	路堑	52-02 20 00
路堤	52-02 10 00	半填半挖路基	52-02 30 00

隧道工程分类	编码	工程分类	编码
				隧道	52-0 00 00	直墙拱形隧道	52-04 30 00
圆形隧道	52-04 10 00	矩形隧道	52-04 40 00
				曲墙拱形隧道	52-04 20 00	棚洞	52-04 50 00
明洞	52-04 60 00

通过分类编码的组合应用，可以非常明确的定义某种构件的层次关系以及层次分类编码，图6为本发明一实施例中构件分类及其层次关系，分别为对桥梁、隧道和路基的拆分方法示意图，例如将桥梁拆分为梁桥和拱桥，梁桥又分为上部结构和下部结构，下部结构又分为墩台和基础。

图7为本发明一实施例中基于BIM模型的多元数据整合关联方法。在铁路工程信息模型实施流程研究中，明确了铁路工程信息模型实施是由不同阶段的信息子模型共同组成。BIM是面向对象的，应用对象不同，模型几何精度和信息深度等级也就不同。模型精度应当根据铁路工程不同阶段进展逐步细化，其详细程度也应当根据工程不同任务的需要和有关标准确定。因此，在铁路工程各阶段信息模型实施过程中，根据专业或任务需要，会涉及到模型扩展需求，主要包括模型构件的增加以及模型属性数据的增加，出现不同阶段模型分解及分类编码体系的不一致，导致了数据割裂，为解决此类问题，必须研究信息的整合关联方法，确保BIM在全生命周期应用的价值。结合铁路工程不同阶段数据流转及BIM应用特点，研究确定了基于BIM模型的多源数据整合关联方法。

其中，在本发明一实施例中，如图7所示，施工子模型包括安全信息、质量信息、进度信息和成本信息，运维子模型包括资产信息、检查信息、养修信息和监测信息，施工子模型的映射关系为模型构件切割和EBS编码附加，运维子模型的映射关系为运维对象定义、空间组织关系和运维模型编号，设计子模型的创建包括建模软件选择、建模流程制定、模型内容及要求以及模型命名规则。

图8为本发明一实施例中不同阶段信息关联方式示意图。其中，运维BIM模型以HSF(HOOPS Stream File)格式存储，设计信息以SQLite数据库的方式存储，与BIM模型以GUID形式关联；施工和运维数据通过关系型数据库(包括SQLite)存储，与BIM模型通过构件编码关联，决策数据与设计数据相关联，设计数据包含模型属性和模型结构树，基于上述内容实现不同阶段信息与BIM模型的关联。

以下，对铁路工程各阶段的模型创建及应用进行介绍，具体如下：

1)方案比选信息模型创建及应用

立项决策阶段对应的方案比选子模型，依据批准的建设规模、技术标准、建设工期和投资，按照施工图和施工组织设计文件组织建设。主要任务是依据施工图建造工程项目实体，进行项目的进度、安全、质量、费用等的控制与管理，保证项目建设目标的实现。依据设计阶段建立的设计信息模型和施工阶段现场采集的施工信息(包括施工方案信息、施工进度信息、施工条件信息)和竣工验收信息，建立铁路工程施工信息模型，辅助施工管理者进行工程进度与安全的控制与管理，输出施工记录报表、安全质量检查报表、施工质量验收资料等成果文件。

2)设计子模型创建及应用

铁路工程BIM设计专业众多，专业接口复杂，并且不同单位尝试应用了多种BIM平台开展三维设计，为实现铁路设计阶段交付成果统一化和标准化，2017年，铁路BIM联盟相继颁布了《铁路工程信息模型表达标准》、《基于信息模型的铁路工程施工图设计文件编制办法》和《铁路工程信息模型交付精度标准》等标准，从不同方面对铁路工程信息模型交付成果做出了规定。

在设计文件编制办法中，明确了设计单位提交的成果应当包含说明、附件、附图以及附模四种类型内容。附模部分内容主要包括项目模型说明、项目模型、项目模型附件等相关内容，其中附件中的设计信息模型结构组织表是对设计单元内部模型层级结构的描述性文件，包含铁路工程信息模型结构分解规则以及模型文件统一命名规则等内容。通过模型结构组织表可以查看设计信息子模型的模型结构、模型精度、模型编号规则、模型分类及编码等信息，有助于施工单位清晰了解设计意图以及项目模型组成概况。

通过铁路工程信息模型表达标准，对信息模型的对象参数和文件命名规则、模型几何精度、模型拆分和组合、设计成果交付内容和形式等内容进行了整体规定，从标准的角度规范了铁路工程信息模型的表达，可使铁路工程各参与方更好地识别铁路工程信息，有助于铁路工程信息模型在设计和建造过程中的建立、传递和使用。

在铁路工程信息模型交付精度标准中，规定了铁路工程不同专业设计BIM的模型精度和信息深度等相关内容，并对不同类型的构件赋予了IFD编码，以便于构件类型的有效识别。

以上标准颁布和办法的实施，对于设计模型创建、模型信息内容以模型交付起到了良好的规范指导作用，是对设计信息模型的基础要求。具体到实际项目设计实施过程，铁路不同专业BIM建模标准是相关铁路BIM标准最直接的体现和应用，其中规定了模型创建具体的技术要求，是设计信息子模型创建的依据。BIM建模标准一般包含建模软件的选择、建模流程的制定、模型内容及要求、模型命名规则等基本内容，图9为本发明一实施例中模型信息的结构树命名规则，命名的各部分含义如图所示，包含线路、阶段、版次、土建工点、专业分类、细部结构、里程编码、类型和维度。

模型统一命名规则在设计信息模型中的作用有以下几点：

①使铁路工程信息模型文件获得唯一储存标识(PartNumber、文件名)；

②便于共享、可识别和使用；

③在保证设计需求的情况下，可有效减少数据的冗余；

④便于追溯和进行信息模型版本控制；

⑤便于识别同一部件模型的不同状态；

⑥便于实现与施工阶段相关信息的映射关联。

结构树的构建是铁路三维设计的基础工作，也是三维模型创建的关键一环。目前铁路设计阶段模型创建在一定程度上参照了EBS分解体系的上下层逻辑关系，从而达到层级清晰、关系明确、模型科学等目的。

通过以上分析可知，依据铁路BIM标准规定，铁路工程设计信息模型创建及传递已形成相对规范统一的流程，对模型结构、模型文件命名、构件分类标识、几何精度、信息粒度等内容要求业已比较成熟，由此创建的信息模型能够达到施工图设计程度，基本上能够满足施工阶段常规应用需求。

3)施工子模型创建及应用

通过模型共享及信息提取技术，在设计阶段提供的BIM模型基础上，根据施工阶段总体目标和各部分功能需求，并结合施工进程对安全、质量、进度、成本进行信息添加，从而构建了施工信息子模型。施工子模型构建包含两方面的内容，包括基础模型创建和施工过程信息扩展。

其中，基础模型创建阶段：

设计子模型能够满足绝大多数施工阶段的模型应用需求，但是受施工工点划分以及不同施工工艺的影响，对模型的要求及表现特征也会有所不同。为满足施工日志关联及4D模拟等施工需求，需涉及设计信息子模型按照标段以及工点的拆分、不同构件模型的分层分块、模型附加EBS编码/工作分解结构(Work Breakdown Structure,WBS)WBS工序、添加施工设施模型等内容。

设计子模型精度不能满足施工阶段要求时，主要涉及到设计模型细部构件的切割以及基础信息添加等内容，而施工设施模型添加与设计模型结构本身关系不大，施工单位可结合自身需求单独制定施工设施模型结构，但须参照设计同一坐标系和原点、度量单位进行创建，最终通过BIM平台进行模型整合。

基于EBS编码进行实体结构分解，内容包括：《铁路工程实体结构分解指南》(1.0版)规定了工程实体结构工点划分原则及EBS分解编码规则，包含两项工作：一是工点划分，二是实体结构分解编码，可为铁路工程项目中每一个构件赋予一个唯一的EBS编码。EBS标准主要依据《工程量清单计价指南》和《施工质量验收标准》，并对施工和项目管理的内容作了补充和扩展，最终把铁路工程系统分解为由特定性能面和专业特点构成的树状结构，具有一定的系统性准则。

对构件模型分层分段，图10为本发明一实施例中施工基础模型生成，解释了构件模型分层分段的结构示意。由于施工工艺决定了模型的表达方式，由于设计模型往往没有考虑施工实施和管理的需求，为支持施工任务的开展，需结合施工方案确定的分层分段情况，在不改变原有设计模型结构的基础上，结合实际情况进行构件拆分，最终实现模型的扩展及模型结构的协调一致。构件拆分应采用实体扩展的方式，属性扩展宜采用属性或属性集扩展，构件拆分的依据主要是工程EBS分解以及施工流水段划分。其中EBS编码附加是施工基础模型创建中一个重要环节，如前所述，当设计信息子模型结构与EBS分解体系保持一致时，可基于几何参数命名、构件命名等特征关系，通过二次开发方式，批量赋予模型EBS编码；当设计信息子模型与施工阶段EBS分解存在较大差异时，则涉及信息提取、模型重组等工作，并通过建立设计模型构件与EBS结构树映射关系来赋予EBS编码。

施工信息编码作为BIM模型的属性信息添加到数据库中，实现与非结构化施工属性信息的关联。为此，开发批量添加工具将施工(可包括设计)信息添加到BIM模型属性信息数据库，实现电子化资料与BIM模型关联，方便施工阶段信息的追溯和查看。

图11为本发明一实施例中批量上传设计及施工属性信息的工具界面。

其中，施工过程信息扩展阶段：

图12为本发明一实施例中施工基础模型到竣工模型的流程示意图。随着铁路工程施工进展，施工过程中的信息会越来越丰富，如安全信息、时间信息、成本信息、材料信息、制造信息、安装信息和验收信息等，这些信息是伴随铁路工程实体建造而产生的，与铁路工程构件存在着很强的内在联系，是在施工基础模型上的动态信息扩展。一方面，信息的流转体现着项目管理的过程，是与施工单位本身业务息息相关的；另一方面，施工中的部分信息是铁路工程全生命周期信息重要组成部分，应基于竣工交付模型实现数据存储和流转。施工子模型的生成，即是在施工基础模型基础上进行的施工过程信息扩展。

竣工模型是在施工子模型基础上，通过增加或删除相关信息创建。增加的信息一般包括：质量验收、竣工验收信息。删除的信息一般包括过程管理信息如进度信息，临时设施模型等。

4)运维子模型创建及应用

运营控制管理主要是对铁路工程设备的维护控制，基于BIM进行项目全过程信息集成控制，是在设计、施工、竣工模型基础上，通过BIM模型进行可视化展示和运营管控。与施工子模型的创建及应用类似，运维子模型包括基本对象、基本信息和扩展信息。基本对象是指运营管理的最小单元，如桥墩中的顶帽、墩身、梁体中的底板、翼缘板、隧道中的仰拱、边墙、顶板等，不同专业运维管理对象是在结合管理要求、运维评估需求、病害分类描述等基础上进行的定义和区分；基本信息是项目全过程中的共用信息，从设计BIM和施工BIM模型获取，包括结构构件尺寸、属性等；扩展信息是在铁路运营维护过程中产生的业务信息，是在基本对象上的信息扩展，包括计划信息、检查信息、病害信息、维护信息、检测监测信息等。

施工子模型向运维子模型传递与设计子模型向施工子模型传递存在一定差异，主要表现在以下几点：

(1)设施对象不同：运维阶段设施对象与施工阶段竣工交付BIM模型中的对象紧密关联但并非一一对应，而是组合与分解的关系，例如同一个桥墩BIM模型，施工过程按施工节段划分，运维管理中按桥墩顶帽、墩身等对象进行分解等。因此需要分专业进行设施对象梳理及BIM运维模型构件分类，使之符合运维精细化管理需求，这样就会面临模型精度调整及深化。

(2)空间关系不一致：竣工交付BIM模型中的实体构件组合是参照施工工序和验收方式，整体按照EBS分解体系进行的线性划分，而运维阶段更加关注空间、系统拓扑和运维数据关联，两个阶段对模型的数据结构要求不一致。因此，需对竣工BIM模型中的部分构件关系重新进行分类组合，形成符合运维需求的逻辑层次(模型结构树)。

(3)属性信息整合：运维阶段需要对模型中的属性数据按照运维的方式进行提取、组织和再利用。只有快速、准确地查看与检索属性信息，基于BIM模型的数据关联才有价值。如选择某一设施对象，可快捷追溯设计、施工信息，并按照特定方式进行统计和报表输出。

图13为本发明一实施例中运营维护阶段模型进化关系示意图，由竣工BIM模型到运维基础BIM模型及轻量化BIM模型，即由铁路工程竣工模型到铁路工程运维模型及铁路工程轻量化/实时运维模型，通过对竣工BIM模型的二次修改完善形成的运维基础模型，使用的手段包括精度优化、构建拆分/合并、重构映射关系及数据重构等手段。运维基础BIM模型包含重构后的运维对象、基础属性、模型结构和分类编码，轻量化BIM模型具备资产管理、检测监测、诊断预测和状态评估的功能。

在运营维护阶段，按照不同专业运维需求和基础设施评估要求，对竣工交付模型进行的模型精度重新定义、构件拆分和合并处理，以形成满足运维管理的设施设备模型，从而有序、协同开展铁路工程各专业业务应用。

其中，运维对象是与设计施工阶段的构件相对等的，只是不同阶段，其精细度要求不同，导致其概念含义不同。相较于设计向施工传递，竣工模型向运维阶段传递面临的情况更加复杂，其一是运维对象分类与设计施工阶段模型构件精度不统一，需要人员对部分模型进行精度拓展，手动工作量比较大。如将竣工模型中的桥面系(钢梁)进行细分，分为纵梁、横梁、正交异性桥面板等；其二是运维单元与设计施工单元划分长度不一致，需对模型进行拆分及合并，用以保持实体模型与运维管理单元的对应，此时主要是针对同一种类型构件进行，不涉及模型精度调整，如将隧道竣工模型中的二次衬砌按照运维管理方式进行长度方向切割，将桥梁竣工模型中的多个桥墩节段模型合并成一个墩身模型等；第三种则是竣工BIM模型中的构件与运维对象定义及范围完全一致，可直接提取应用。

在运营维护阶段，基于特征的数据重构模型结构的优化和构件的拆分/合并必然导致竣工BIM模型数据的紊乱，为避免信息的断层，提升模型应用效益，需对原有数据进行重构和组合，并通过运维对象编码及组织关系，将属性数据与运维对象进行无缝对接及逻辑关联，以实现数据的双向交互与信息的反馈。具体包括以下步骤：

①源信息模型信息的提取

按照竣工BIM模型结构树和模型交付标准，基于分类编码标识和实体分解，通过二次开发或数据接口定义将模型信息进行完整提取，并根据运维对象定义，将竣工模型构件按照编号进行分组，以便进行后续的数据重构。

②基于特征的数据逻辑关系建立

运维对象与竣工BIM模型中构件之间存在三种不同的对应关系，决定了不同的数据逻辑关系，第一种是子构件在继承原有父构件属性基础上进行分类提取对应，并根据实际需求补充对应的信息；第二种是将源信息模型中构件信息按照不同分类特征进行删除、过滤、合并等操作，形成与目标信息模型的对应描述；第三种则是全部获取，并在此基础上补充新增信息。

③运维对象信息重构

通过编程依次读取运维对象并按照制定的逻辑关系对属性信息进行操作，最终完成运维对象及属性信息的相互对应。

在运营维护阶段，在运维对象分类明确并且属性信息完整的基础上进行的模型结构优化，即将一个个单独的构件单元组合成符合要求的结构树。通过空间结构与运维对象(构件)关联，可以实现设施、空间等基础对象按属性或按特征等不同方式的合理组织，实现与既有运维管理体系的兼容。

在运营维护阶段，进行实时运维数据关联。通过铁路运维管理平台，以运维基础BIM模型为信息载体，通过GUID相互关联BIM模型构件。BIM模型承载不同检测监测数据、病害数据、养护维修数据，通过基于数据和知识的专用算法库进行综合分析和评判，以满足运营阶段资产管理、诊断预测和状态评估要求。

图14为本发明一实施例中维阶段BIM模型数据集成示意图。在运维阶段的BIM模型数据库包含报警信息、病害信息、维修信息、轨道信息、设备台账和运维计划，基于信息的提取和录入提供了在线监测、桥梁巡检、养护维修和综合检测车等功能。

将BIM技术贯穿于铁路工程立项决策、勘察设计、施工建造和运营维护各个阶段，通过模型共享和信息有效传递，才能最大化发挥BIM应用的效益，其成功实施的关键在于数据的兼容性、流通性和数据的生存寿命。针对当前铁路工程各阶段BIM技术应用特点。相比于现有技术，本发明所提供的铁路全生命周期多源数据整合关联方法至少具备如下优点：

(1)模型创建和交付标准一致

铁路行业具有专业众多、施工工序繁杂等特点，不同专业的建模思路、建模软件和命名规则均存在很大差异，导致现实中不能形成真正统一的BIM信息平台。如果按照铁路工程专业分类，并综合考虑设计、施工及运营维护阶段不同需求实现建模标准和交付精度标准的统一，将很大程度解决规划、设计、施工、运营各阶段信息断层问题，实现工程信息在全生命周期内的有效利用与管理。

(2)模型分类和编码标准一致

BIM是面向铁路工程全生命周期应用的技术，并不单单局限于某一个阶段或某一个应用方，为有效实现铁路工程全生命周期信息的交换、共享，制定一套满足不同阶段、不同应用主体的模型分类标准至关重要。《铁路工程信息模型分类与编码标准》的制定与颁布对于当前设计、施工阶段BIM模型信息传递及技术应用发挥了重要的价值，但是对于运维阶段的适用性还有待验证和完善，应进一步加强深化研究并完善标准内容，以满足不同软件平台间、不同专业和不同阶段信息的互通共享和交流传递。

(3)信息模型与信息传递标准一致

在实现模型分类和编码一致的前提下，为确保不同阶段项目相关信息能够准确无误传递给相关使用方，应制定严格的信息传递标准，从最初的立项决策信息模型、初步设计信息模型、施工图设计信息模型，到竣工交付信息模型、再到集成GIS应用的信息模型，包括构件编码、构件名称、几何信息及其他相关信息，最终从BIM模型中提取所需的结果。类似于生产流水线作业，上一环节是为下一环节做准备，每个环节需保证交付给下一环节的内容是其所需的，并且经过检查，准确无误的。通过面向不同阶段、不同应用主体的信息传递标准制定，明确了相应的业务流程和相应层次的交换需求，保证了信息传递的一致性和可用性，有效兼容模型创建和分类编码标准，实现基础数据标准之间的融合应用。

(4)信息模型与应用标准一致

信息模型是面向对象的，为推动铁路工程建设信息化实施进程，统一模型应用基本要求，提高模型信息的应用效率和效益，有必要开展不同阶段信息模型的应用标准设计，统筹考虑铁路工程规划、勘察设计、施工管理和运营维护实际需求，充分吸纳前期不同专业、不同阶段试点项目所取得的成果，建立具有前瞻性、适用性和可操作性的应用标准指南，从而实现标准的指导和引领作用。

如上的四个一致，为实现铁路工程全生命周期规划、勘察、设计、施工、运营维护等不同阶段信息模型技术应用，秉承BIM模型与信息的持续关联原则，贯彻BIM信息模型不同阶段延伸共享理念，结合BIM应用现状及铁路BIM联盟颁布的相关技术标准，对铁路工程数据分类及信息模型实施流程开展研究，以IFD和EBS分类编码体系为关联，通过数据编码标识和关联、特征映射和基于特征的数据重构等技术，形成唯一性编码及BIM实体模型关联，构建了不同阶段信息模型数据有效整合关联方法，整合了各分散信息源，实现了基于BIM模型的多源数据整合关联和BIM集成多源数据的完整性和可持续性，避免了不同阶段模型反复重新创建。通过唯一性编码及BIM实体模型关联，整合了各分散信息源，实现了数据时空融合和综合应用。

与上述方法相应地，本发明还提供了一种铁路全生命周期多源数据整合关联系统，该系统包括计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该系统实现如前所述方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时以实现前述边缘计算服务器部署方法的步骤。该计算机可读存储介质可以是有形存储介质，诸如随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、软盘、硬盘、可移动存储盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质。

本发明所提供的的铁路全生命周期多源数据整合关联方法、系统及存储介质，能够提供基于BIM标准的多源数据整合关联，是在BIM应用基础上进行的功能扩展与创新，实现对包含勘察设计阶段、施工建设阶段和运营维护阶段的铁路全生命周期的数据整合关联，方便各阶段数据的追根溯源，以及统筹铁路工程各阶段进度，并提供全面完整的后期运营维护的数据，最终实现全业务流程、全价值链条、全生命周期、全生态体系的整体智能化，为构建基于全生命周期的铁路建设管理新模式提供技术支撑。

本领域普通技术人员应该可以明白，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例性的组成部分、系统和方法，能够以硬件、软件或者二者的结合来实现。具体究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。

需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铁路全生命周期多源数据整合关联方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

在铁路全生命周期的勘察设计阶段，获取设计单位所设计的铁路工程方案并通过BIM进行有限元分析、碰撞检查和工程量统计以生成铁路工程设计子模型，所述铁路工程设计子模型输出包括采购计划、施工计划、施工图模型结构模型结构以及运行计划在内的成果文件，并基于预定义的第一共享信息标准输出第一共享信息，所述第一共享信息包含施工图模型结构、构件编号、结构形式、材料种类以及对每个构件类别赋予基于模型统一命名规则的IFD编码；

在铁路全生命周期的施工建设阶段，获取所述第一共享信息和施工单位采集的施工信息，基于获取的所述第一共享信息和施工单位采集的施工信息通过BIM建立生成铁路工程施工信息模型，对第一共享信息中的施工图模型结构进行分割，对每个构件赋予唯一的与IFD编码相关联的EBS编码，所述铁路工程施工信息模型输出包括施工记录报表、安全质量检查报表及施工质量验收资料的成果文件，并基于预定义的第二共享信息标准输出第二共享信息；其中，所述施工信息包括施工方案信息、施工进度信息和施工条件信息，所述第二共享信息包括包含分割的施工图模型结构、构件编号、结构形式、材料种类以及对每个构件类别赋予基于模型统一命名规则的IFD编码和EBS编码；

在铁路全生命周期的运营维护阶段，获取第二共享信息、运维单位预设的运营维护标准和包括检修标准和组织信息的铁路运维基础信息，基于运营维护标准对所述第二共享信息内包含分割的施工图模型结构进行信息提取并基于IFD编码和EBS编码对构件之间进行关系映射，基于铁路运维基础信息对信息提取和关系映射的结果进行运维对象重组以生成铁路工程运维子模型；

基于搭建的铁路工程设计子模型、铁路工程施工信息模型和铁路工程运维子模型，整合关联铁路全生命周期的来自设计单位、施工单位和运维单位的数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法在铁路全生命周期的勘察设计阶段之前,还包括:

在铁路全生命周期的立项决策阶段，获取铁路工程方案比选子模型，所述铁路工程方案比选子模型包括水文资料、地形地质资料和所有铁路工程方案，铁路工程方案比选子模型基于现实参数和方案内容综合评价每一铁路工程方案，输出推荐的铁路工程方案以及包括项目建议书、预可行性研究报告、可行性研究报告的成果文件；

所述现实参数包括经济参数、技术参数、环境影响参数和征地拆迁参数，所述方案的内容包括铁路工程中的线路走向、线形线位及车站布局。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，包括所述铁路工程设计子模型、铁路工程施工子模型、铁路工程运维子模型和铁路工程方案比选子模型的铁路工程信息模型存储于关系型数据库中；

所述关系型数据库类型包括以下一种或多种：Oracle数据库、DB2数据库、SQL Server数据库、Sybase数据库、MySQL数据库和SQLite；

铁路工程信息模型的信息被划分为：身份信息、定位信息、几何信息、技术信息、组织角色、项目信息、生产信息、资产信息、运维信息以及相关文档信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁路工程设计子模型包括模型结构、模型文件命名、构建分类表示、几何精度和信息粒度，以及构件编号、结构形式、材料种类以及对每个构件类别赋予基于模型统一命名规则的IFD编码；

所述第一共享信息标准用于限定针对特定铁路工程设计子模型的第一共享信息的范围。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁路工程施工信息模型对第一共享信息中的模型结构结构进行分割，并对每个构件赋予唯一的与IFD编码相关联的EBS编码的步骤基于二次开发实现，所述EBS编码的依据包括几何参数、构件命名和施工流水段中的一种；

所述第二共享信息标准用于限定针对特定铁路工程设计子模型的第二共享信息的范围。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二共享信息还包括质量验收信息和竣工验收信息。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在铁路全生命周期的运营维护阶段，该方法还包括：

在所述铁路工程运维子模型基础上精简运维对象、关联实时运维数据并重构数据结构和映射关系，生成铁路工程轻量化运维子模型，所述铁路工程轻量化运维子模型用于铁路工程的实时运营维护，所述铁路工程轻量化运维子模型与包括资产管理、检测监测、诊断预测和状态评估维度的实时运维数据相关联。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁路工程的对象包括：路基、桥梁和隧道工程。

9.一种铁路全生命周期多源数据整合关联系统，包括处理器和存储器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该系统实现如权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。

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