CN116432280A - 基于bim的正进正出雨水泵站参数化模型生成系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的正进正出雨水泵站参数化模型生成系统及方法，S1、调用项目管理模块创建某地区雨水泵站工程项目；S2、依次完成泵站设计参数化数据的输入；S3、打开基于BIM软件正向设计的正进正出雨水泵站工程项目原始模型并导；S4、选择基于BIM软件正向设计的正进正出雨水泵站工程项目原始模型，通过fx函数数组自动向该原始模型关联待生成正进正出雨水泵站工程项目参数，生成三维的基于BIM软件正向设计的正进正出雨水泵站工程项目新建模型；S5、进行模型验证和修正；S6、进行基于BIM软件正向设计的正进正出雨水泵站工程项目新建模型的可视化处理。本发明满足正进正出雨水泵站方案初设阶段的需求，能够快速的生成模型。

Description

基于BIM的正进正出雨水泵站参数化模型生成系统及方法

技术领域

本发明涉及排水工程BIM建模技术领域，具体涉及一种基于BIM正向设计的正进正出雨水泵站参数化模型生成系统及方法。

背景技术

目前传统的雨水泵站设计方法是根据泵站的设计流量、进出水管道规模、形式、高程及设计水位等参数，利用CAD制图反映泵站总平面设计、流程图和泵站平面、立面设计。一旦有任意参数的变化，就需要针对每个参数变化一一地重新去设计、绘图和编制工艺流程。于方案初始设计阶段存在前置条件变化大、各方意见调整频繁、设计周期短等亟待解决的技术问题。

借助BIM技术可以有效减少工艺设计与建筑及结构的沟通成本，同时在后期深化设计阶段提供各种便利。参数化可以和各类有限元和优化程序协同作业。BIM技术及参数化必是未来设计的趋势。

BIM技术(建筑信息模型，Building Information Modeing)是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具。通过参数模型整合各种项目相关信息(模型+信息)，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，使工程人员对各种建造信息作出正确理解和高效应对，为设计团队、建造团队、运营团队在内的各方建设主题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。

参数化设计是当前设计界里越来越普遍运用的方法和手段。在实际的设计任务中，经常会遇到设计工作在结构上基本相同，但前置水流条件、所处场地的环境和地质情况存在差别。对于这种设计任务，如果一一地去设计、绘图和编制工艺流程所带来的重复工作量将是相当庞大的。并且随着方案的调整，修正的工程量也非常大。这样不仅极大地浪费了人力、物力资源，也无谓地延长了设计周期。参数化设计的思想使得这种问题得到了很好的解决。

发明内容

基于上述的现有技术，本发明提出了一种基于BIM的正进正出雨水泵站参数化模型生成系统及方法，通过将BIM建模建立在参数化设计的基础之上，实现了正进正出雨水泵站参数化模型的自动快速生成，包括快速计算生成参数、输入参数快速生成模型、直接生成二维平面、剖面图等相关图纸，生成工程量表。

本发明利用以下的技术方案实现：

一种基于BIM的正进正出雨水泵站参数化模型生成系统，包括：

所述用户管理模块，用于管理使用该系统的不同用户的登录权限，允许用户操作其对应的工程项目，通过用户登录连接到项目管理模块；

所述项目管理模块，用于管理于该系统中创建的多个正进正出雨水泵站工程项目，允许所述正进正出雨水泵站工程项目被具有该项目管理权限的用户操作，通过新增参数数据源连接到数据管理模块；

所述数据管理模块，用于管理多个正进正出雨水泵站工程项目中的数据文件，每个所述正进正出雨水泵站工程项目对应一套数据参数文件，通过生成待管理的数据文件连接到导入/导出模块；

所述导入/导出模块，用于打开基于BIM软件的正进正出雨水泵站原始模型并导入，得到正进正出雨水泵站工程项目参数数据一览表，以及，基于正进正出雨水泵站的参数数据导出正进正出雨水泵站工程项目数据一览表文件，通过正进正出雨水泵站工程项目数据连接到生成模块；

所述生成模块，用于生成三维的基于BIM软件的正进正出雨水泵站新建模型，具体地，生成正进正出雨水泵站三维模型和工程量表；

所述BIM模型可视化模块，对可视化的基于BIM软件的正进正出雨水泵站新建模型进行定位、浏览、修改、查找或碰撞检测。

一种基于BIM的正进正出雨水泵站参数化模型生成方法，包括以下步骤：

S1、用户登录系统，调用项目管理模块创建某地区雨水泵站工程项目；

S2、调用数据管理模块，管理多个正进正出雨水泵站工程项目中的数据文件，每个所述正进正出雨水泵站工程项目对应一套数据参数文件，通过用户输入功能、默认数据、只读数据，计算公式预制等方式的综合运用，包括依次完成泵站设计关键数据的输入；

S3、调用导出/导入模块，在当前目录下打开基于BIM软件的正进正出雨水泵站原始模型并导入，得到正进正出雨水泵站工程项目参数数据一览表，用户填写完成并检查无误后，基于正进正出雨水泵站的参数数据导出正进正出雨水泵站工程项目数据一览表文件；

S4、调用生成模块，选择基于BIM软件正向设计的正进正出雨水泵站工程项目原始模型，通过fx函数数组自动向该原始模型关联待生成正进正出雨水泵站工程项目参数中，并结合该泵站的收水面积、流量设置的参数数据赋予模型相应的控制尺寸，生成三维的基于BIM软件正向设计的正进正出雨水泵站工程项目新建模型，该新建模型包括生成二维工程图和工程量表；以及，根据需求选择同时生成工程图包括平面图、立面图、剖面图、局部详图；

S5、进行模型验证，判断三维BIM模型是否符合设计要求：如符合设计要求，则基于BIM软件正向设计的正进正出雨水泵站工程项目新建模型生成完成；若不符合设计要求，则重新返回步骤S2，利用数据管理模块进行参数修正；

S6、调用BIM可视化模块，在三维视图中进行基于BIM软件正向设计的正进正出雨水泵站工程项目新建模型的可视化动态定位、浏览、修改、查找或碰撞检测。

相较于传统技术，本发明能够达成以下有益技术效果：

1)利用更加直观的操作，能够便捷地使用软件，解决了自动建立雨水泵站的问题，实现了快速计算生成参数，输入参数快速生成BIM模型；其研发与应用，顺应了正进正出雨水泵站方案初设阶段的需求，能够快速的生成模型。

2)运用了界面设计软件技术，解决了现有数据计算条理不清晰，易误删除，前后关联不紧密等人为易疏漏等问题，提高了工作效率；

3)运用了BIM三维技术可视化特点，虚拟场景漫游技术呈现雨水泵站的空间关系，形成辅助设计与分析协作平台，使参建各方清楚的了解项目，实现了模型的设计与仿真，为施工图深化设计作为模型指导。

附图说明

图1为本发明的基于BIM的正进正出雨水泵站参数化模型生成系统模块图；

图2为本发明的基于BIM的正进正出雨水泵站参数化模型生成方法实施例流程图；

图3为泵站参数设计工具1.0版界面示例图；

图4为fx函数参数对应表界面图；

图5为fx函数赋值示例图；

图6为正进正出雨水泵站模型示例图；

图7为正进正出雨水泵站模型二维图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行完整、清晰的描述，显然，所介绍的实施例仅仅是本发明一部分实施例，不用于限制本发明的范围。

本发明技术方案涉及的技术包括①正进正出雨水泵站三维模型生成技术，②相似正进正出雨水泵站计算算法技术，③参数设计工具生成技术，④正进正出雨水泵站工程图生成技术。

如图1所示，为本发明的基于BIM的正进正出雨水泵站参数化模型生成系统模块图。该系统包括用户管理模块100、项目管理模块200、数据管理模块300、导入/导出模块400、生成模块500。其中：

所述用户管理模块100的操作对象是用户，该模块用于管理使用该系统的不同用户的登录权限，允许用户操作其对应的工程项目，通过用户登录连接到项目管理模块200；

所述项目管理模块200的操作对象是工程项目，该模块用于管理于该系统中创建的多个正进正出雨水泵站工程项目，允许所述正进正出雨水泵站工程项目被具有该项目管理权限的用户操作，通过新增参数数据源连接到数据管理模块300；

所述数据管理模块300的操作对象是工程项目参数，该模块用于管理多个正进正出雨水泵站工程项目中的数据文件，每个所述正进正出雨水泵站工程项目对应一套数据参数文件，通过用户输入功能、默认数据、只读数据，计算公式预制等方式的综合运用，通过生成待管理的数据文件连接到导入/导出模块400；

所述导入/导出模块400的操作对象是数据文件，该模块用于在当前目录下打开基于BIM软件的正进正出雨水泵站原始模型并导入，得到正进正出雨水泵站工程项目参数数据一览表，以及，基于正进正出雨水泵站的参数数据导出正进正出雨水泵站工程项目数据一览表文件(例如采用xls格式)，通过正进正出雨水泵站工程项目数据连接到生成模块500；

所述生成模块500的操作对象是基于BIM软件的正进正出雨水泵站新建模型，用于生成三维的基于BIM软件的正进正出雨水泵站新建模型，具体地，生成正进正出雨水泵站三维模型和工程量表，以及，根据需求选择同时生成工程图包括平面图、立面图、剖面图、局部详图；

所述BIM模型可视化模块600，对可视化的基于BIM软件的正进正出雨水泵站新建模型进行定位、浏览、修改、查找或碰撞检测，通过鼠标操作三维视图界面的雨水泵站模型，对其进行放大缩小拖动旋转，同时，为了方便查看雨水泵站BIM模型内部，该模块还包含局部隐藏、显示，三维剖切和模型透明等功能。

如图2所示，为本发明的基于BIM的正进正出雨水泵站参数化模型生成方法流程图。具体步骤如下：

S1、用户登录系统，调用项目管理模块创建某地区雨水泵站工程项目；

S2、调用数据管理模块，管理多个正进正出雨水泵站工程项目中的数据文件，每个所述正进正出雨水泵站工程项目对应一套数据参数文件，通过用户输入功能、默认数据、只读数据，计算公式预制等方式的综合运用，例如包括依次完成泵站设计总流量、泵的数量、单泵流量、进水方涵高度、进水方涵宽度、进水管数量、进水管长度、进水管内底高程等等关键数据的输入，

其中关键数据的来源包括用户输入数据、系统默认数据和只读数据(根据公式自动计算所得)。对于结构设计基本稳定的数据例如泵筒壁厚、电缆沟厚度、进水底台格栅坡度余量等重复率很高的数据，已在系统中预设，无需重新设计；

正进正出雨水泵站设计参数主要包括依据所属地区的规划的泵站总服务面积、泵站规模、进出水管道流向而设计。以此确定泵站设计总流量、泵的数量及选型尺寸、进出水管道或方涵的数量及尺寸、格栅的数量及尺寸等关键数据；

S3、调用导出/导入模块，在当前目录下打开基于BIM软件的正进正出雨水泵站原始模型并导入，得到正进正出雨水泵站工程项目参数数据一览表，用户填写完成并检查无误后，基于正进正出雨水泵站的参数数据导出正进正出雨水泵站工程项目数据一览表文件(例如fx1-1.xlsx文件)；也就是，在“数据文件生产工具”界面填写参数数值，导出数据文件；

如图3所示，为泵站参数设计工具1.0版界面示例图。例如：本工具用于生成Excel格式数据文件。表格中列出了生成泵站模型需要的参数，共分为三类，需要用户输入的数据、默认数据和只读数据。用户根据项目信息在表格中输入对应数据，对于默认数据，用户选择使用默认数据或更改，只读数据是导出数据，用户不能改动。用户填写完成，并检查无误后单击“导出”按钮，即可在当前目录下生成fx1-1.xlsx文件；

S4、调用生成模块，选择基于BIM软件正向设计的正进正出雨水泵站工程项目原始模型，通过fx函数数组自动向该原始模型(例如以Excel参数表方式)关联待生成正进正出雨水泵站工程项目参数中，并结合该泵站的收水面积、流量设置的参数数据赋予模型相应的控制尺寸，生成三维的基于BIM软件正向设计的正进正出雨水泵站工程项目新建模型，该新建模型包括生成二维工程图和工程量表；fx函数的参数链接方式能够迅速锁定参数位置。模型创建建模时，草图必须完全约束，保证草图的自由度为零，草图可以更改大小或形状的方式称为自由度。例如，圆有两个自由度：圆心和半径，园心和半径定义后，圆就被完全约束了。如果通过应用约束或尺寸来消除所有自由度，草图就会被完全约束。通过模块的fx参数表，用户可以定义和编辑模型中个图形元素的尺寸关系，在模型参数中可以用数学关系式表述两个有相互关系的尺寸变量的关系，使得其中一个尺寸变化时，另一个相关的尺寸也发生相应变化，用户参数与模型参数通过参数表中的等式关联起来，使得参数列表修改用户参数时，相应的模型参数也发生改变，从而驱动模型变化，实现模型参数化设计。如图4所示，为fx函数参数对应表界面图。

以及，根据需求选择同时生成工程图包括平面图、立面图、剖面图、局部详图；

S5、进行模型验证，判断三维BIM模型是否符合设计要求：如符合设计要求，则基于BIM软件正向设计的正进正出雨水泵站工程项目新建模型模型生成完成；若不符合设计要求，则重新返回步骤S2，利用数据管理模块进行参数修正；

S6、调用BIM可视化模块，在三维视图中进行基于BIM软件正向设计的正进正出雨水泵站工程项目新建模型的可视化动态定位、浏览、修改、查找或碰撞检测。所谓碰撞检测既是用BIM模型检测工具发现模型中各个部分之间的冲突，以便及时调整。

具体地，本发明基于原始基础雨水泵站的设计数据，参数化设计正进正出雨水泵站模型；在雨水泵站设计阶段选择正进正出基础类型，设计基础参数，在草图环境中绘制泵站截面草图，建立草图时应根据其结构特点，绘制基本轮廓约束草图，再标注尺寸，标注尺寸时以参数表达式的形式来赋值，点击列出参数来进行赋值。模型各部件采用模型相关参数和特征的方式搭建模型。通过参数建立的三维模型准确，便于后期模拟和干涉检查等。

具体地，基于新建雨水泵站的设计数据，在原始基础模型基础上生成新模型；

对于新建的雨水泵站，导入新的Excel参数表。参数可控制模型尺寸，进而控制泵站形状，参数表的变动调整可以用来优化设计或快速生成新泵站模型，但参数文件一旦变更后所生成的新模型将替代原始设计模型。若想同时保留系列产品中的多个模型的设计数据以便后期核对和优化，则可采用不同的文件夹来存放不同的模型数据的方式。每个文件夹中建立单独的项目文件，拷贝基于BIM软件正向设计的正进正出雨水泵站工程项目基础模型及参数表到新的文件夹中，再对参数表数据进行修改即可快速得到新的泵站模型。

具体地，基于雨水泵站模型文件，输出二维工程图纸。三维模型到二维工程图的直接转换的功能，并可按需实现工程图纸的投影、剖视及局部视图的制作。随着BIM技术的普及应用，以二维图纸为主要信息载体的设计交付体系，将逐步过渡到以BM模型为主并关联生成二维视图的交付体系，这是BIM模式下图纸交付的总体趋势和方向。而且生成的工程图与三维模型尺寸关联，当三维模型参数变更之后，工程图也能自动得到更新。达到一处更改，处处更新。

具体地，基于雨水泵站模型文件，输出二维工程数量表。基于雨水泵站模型文件，输出二维工程数量表之后不仅可以统计、查看需要的信息，还可以通过对明细表来对模型构件直接修改。BIM技术对造价的优化，主体结构用传统算法计算过于繁琐，而借助Revit软件一键生成工程量统计表，准确快速生成工程量表。大大减少了算量的工作时间。对成本核算的助益是非常大的，可多维度的汇总分析成本报表。

如图5所示，为fx函数赋值示例图。对fx函数赋值过程描述如下：

在BIM软件草图环境中绘制泵站截面草图，建立草图时应根据其结构特点，绘制基本轮廓约束草图，再标注尺寸，标注尺寸时以参数表达式的形式来赋值，点击列出参数来进行赋值。完成草图后采用实体命令建立三维实体模型，其中实体命令也由参数表达式赋值。模型各部件采用模型相关参数和特征的方式搭建模型。通过参数建立的三维模型准确，便于后期模拟和干涉检查等。

以某地区雨水泵站项目设计为例。该实施例是典型的正进正出雨水泵站工程项目，该工程项目参数例如包括泵站设计总流量Q为14.5m³/s，选用6台泵，单泵流量2.42m³/s，进水采用方涵形式，方涵设计高度2m、宽度2m，进水管4根，出水管直径1.8m，出水管数量4根，流速为1.42526m/s，满足＜1.5m/s规范要求。使用基于BIM软件的正进正出雨水泵站参数化模型生成系统创建雨水泵站模型与生成二维工程图及工程量表。

如图6所示，为正进正出雨水泵站模型示例图。如图7所示，为正进正出雨水泵站模型二维图。基于BIM软件的正进正出雨水泵站原始模型与基于BIM软件的正进正出雨水泵站新建模型具有相同的模型示例图和二维图。

如表1所示，为正进正出雨水泵站模型生成工程量表。显示了模型的多类别工程量明细，这些多类别工程量例如类型、族、族与类型和标高。

①所谓“类型”代表部件模型的规格名称和尺寸。类型中例如“标准”表示为BIM软件中自带的国家标准部件；类型中例如“拍门DN1200”表示拍门的尺寸为DN1200mm，是部件的规格名称和尺寸。

②所谓“族”是某一类别中图元的类，是根据参数(属性)集的共用、使用上的相同和图形表示的相似来对图元进行分组。一个族中不同图元的部分或全部属性可能有不同的值，但属性的设置是相同的。族中例如“法兰-平焊-钢-150磅级”表示国家标准部件的型号；族中例如“拍门DN1200”表示族的名称。

③所谓“族与类型”是BIM软件中族的名称和类型的合并表示，以便在资料查询时快捷明确的找到部件模型明细。族与类型中例如“法兰-平焊-钢-150磅级：标准”表示国家标准部件的族名称和型号；族与类型中例如“拍门DN1200:拍门DN1200”表示族的名称与型号。

④所谓标高，此处标高为绝对标高：是以一个国家或地区统一规定的基准面作为零点的标高，我国规定以青岛附近黄海的平均海平面作为标高的零点，所计算的标高称为绝对标高。标高中例如“-0.330进水拍门”表示模型的位置在位于标高为-0.330m的位置，“进水拍门”是注释性文字，是主要设备拍门的中心位置；标高中例如“2.3池顶”表示模型的位置在位于标高为2.3m的位置，“池顶”是注释性文字，是进水池顶板的位置。

⑤合计中例如“6”表示族在本模型中使用的数量为6个。

表1

Claims (6)

1.一种基于BIM的正进正出雨水泵站参数化模型生成系统，其特征在于，包括：

所述用户管理模块，用于管理使用该系统的不同用户的登录权限，允许用户操作其对应的工程项目，通过用户登录连接到项目管理模块；

所述项目管理模块，用于管理于该系统中创建的多个正进正出雨水泵站工程项目，允许所述正进正出雨水泵站工程项目被具有该项目管理权限的用户操作，通过新增参数数据源连接到数据管理模块；

所述数据管理模块，用于管理多个正进正出雨水泵站工程项目中的数据文件，每个所述正进正出雨水泵站工程项目对应一套数据参数文件，通过生成待管理的数据文件连接到导入/导出模块；

所述导入/导出模块，用于打开基于BIM软件的正进正出雨水泵站原始模型并导入，得到正进正出雨水泵站工程项目参数数据一览表，以及，基于正进正出雨水泵站的参数数据导出正进正出雨水泵站工程项目数据一览表文件，通过正进正出雨水泵站工程项目数据连接到生成模块；

所述生成模块，用于生成三维的基于BIM软件的正进正出雨水泵站新建模型，具体地，生成正进正出雨水泵站三维模型和工程量表；

所述BIM模型可视化模块，对可视化的基于BIM软件的正进正出雨水泵站新建模型进行定位、浏览、修改、查找或碰撞检测。

2.一种基于BIM的正进正出雨水泵站参数化模型生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、用户登录系统，调用项目管理模块创建某地区雨水泵站工程项目；

S2、调用数据管理模块，管理多个正进正出雨水泵站工程项目中的数据文件，每个所述正进正出雨水泵站工程项目对应一套数据参数文件，通过用户输入功能、默认数据、只读数据，计算公式预制等方式的综合运用，包括依次完成泵站设计关键数据的输入；

S3、调用导出/导入模块，在当前目录下打开基于BIM软件的正进正出雨水泵站原始模型并导入，得到正进正出雨水泵站工程项目参数数据一览表，用户填写完成并检查无误后，基于正进正出雨水泵站的参数数据导出正进正出雨水泵站工程项目数据一览表文件；

S4、调用生成模块，选择基于BIM软件正向设计的正进正出雨水泵站工程项目原始模型，通过fx函数数组自动向该原始模型关联待生成正进正出雨水泵站工程项目参数中，并结合该泵站的收水面积、流量设置的参数数据赋予模型相应的控制尺寸，生成三维的基于BIM软件正向设计的正进正出雨水泵站工程项目新建模型，该新建模型包括生成二维工程图和工程量表；以及，根据需求选择同时生成工程图包括平面图、立面图、剖面图、局部详图；

S5、进行模型验证，判断三维BIM模型是否符合设计要求：如符合设计要求，则基于BIM软件正向设计的正进正出雨水泵站工程项目新建模型生成完成；若不符合设计要求，则重新返回步骤S2，利用数据管理模块进行参数修正；

S6、调用BIM可视化模块，在三维视图中进行基于BIM软件正向设计的正进正出雨水泵站工程项目新建模型的可视化动态定位、浏览、修改、查找或碰撞检测。

3.如权利要求2所述的基于BIM的正进正出雨水泵站参数化模型生成方法，其特征在于，至少包括泵站总服务面积、泵站规模、进出水管道流向而设计的至少包括泵站设计总流量、泵的数量及选型尺寸、进出水管道或方涵的数量及尺寸、格栅的数量及尺寸在内的关键数据。

4.如权利要求2所述的基于BIM的正进正出雨水泵站参数化模型生成方法，其特征在于，利用所述fx函数数组的参数链接方式锁定参数位置。

5.如权利要求2所述的基于BIM的正进正出雨水泵站参数化模型生成方法，其特征在于，每个文件夹中建立单独的项目文件，拷贝基于BIM软件正向设计的正进正出雨水泵站工程项目基础模型及参数表到新的文件夹中，再对参数表数据进行修改即可快速得到新的泵站模型。

6.如权利要求2所述的基于BIM的正进正出雨水泵站参数化模型生成方法，其特征在于，当参数变更之后，基于BIM软件正向设计的正进正出雨水泵站工程项目新建模型工程图也能自动得到更新。

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