CN116561878A - 一种建筑机电自动化设计系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑设计的技术领域，尤其涉及一种建筑机电自动化设计系统及方法，本发明通过构建建筑信息模型库、机电设备参数信息库、机电点位布置原则及标准空间点位库，使建筑机电设计过程中，能根据需要设计的专业，扫描各空间内的平面，获取已布置的机电点位及对应的设备参数与机电设备点位连接点，根据数据库系统内的连线原则，生成机电点位、机电设备管线，最后根据回路连线获取的回路数量，匹配系统数据库，生成机电各专业系统，实现了建筑机电标准模块化、设备布置自动化、智能化设计，减少了设计人员重复劳动的工作量，降低出错概率，提高了设计效率，并且设计出图更加规范、合理，减少设计师个人因素对设计成果的影响。
Description
技术领域
本发明涉及建筑设计的技术领域，尤其涉及一种建筑机电自动化设计系统及方法。
背景技术
随着城市建设和计算机技术的快速发展，应用计算机完成建筑物室内机电点位及管线的设计工作已经成为常用手段，并且从二维建筑图纸的设计逐渐转变为三维建筑模型的设计，使建筑机电的设计更加便捷。
然而，现有技术中的建筑机电设计软件通常只起到辅助设计的功能，建筑机电点位基本都是由人工根据规范文件及数据进行设计后，再通过建筑机电设计软件布置到图纸上进行校对的，需要耗费大量的人力进行计算，导致在设计过程中，容易受到主观因素的影响，产生由于信息的误读、漏读的质量问题，同时设计效率也比较低，从而容易导致建筑的点位管路出现重大错误等问题。
发明内容
为了解决上述背景技术中的问题，本发明提供了一种建筑机电自动设计方法，可根据建筑图纸自动设计机电点位与机电管线，减少了人工的参与，可有效提高工作效率与精细度，减少错误的发生。
本发明解决其技术问题所采取的方案是：一种建筑机电自动化设计系统，包括建筑信息模型库、机电设备参数信息库、机电点位布置原则及标准空间点位库；所述建筑信息模型库内的模型根据机电点位布置原则嵌入机电设备点位需求信息；所述机电设备参数信息库根据机电设备点位需求信息逐一匹配布置机电设备点位；所述标准空间点位库与待设计空间模型的机电设备点位匹配布置机电点位。
进一步的，所述建筑信息模型库包括标准图层信息、标准构建信息、标准门窗信息及标准家私信息，为建筑平面设计布置提供数据支持。
进一步的，所述标准家私信息包括家私所需的强电插座和弱电插座相关于家私的位置关系以及强电功率参数。
进一步的，所述标准家私信息还包括洁具对给水、排水的点位需求及对应给水、排水的管径、材质、尺寸、相对洁具位置要求。
进一步的，所述机电设备参数信息库包含机电设备的参数信息及设计规范对机电设备布置的要求。
进一步的，所述标准空间点位库包含各种类型、面积及配置的空间机电点位布置信息。
一种建筑机电自动化设计方法，适用于上述系统，包括以下步骤：
S1、建立标准数据库：在系统中构建建筑信息模型库，构建机电设备参数信息库，构建机电点位布置原则，构建标准空间点位库；
S2、图纸识别：导入建筑设计图纸，以图纸坐标原点为基准向四周逐一扫描，直至图框图层为止，识别图纸中的各功能区，并以各功能区标注的名称为名，将图纸拆分为功能空间模块并编码；
S3、标准机电点位设计：将拆分后的功能空间模块与建筑信息模型库进行自动比对，对于功能需求相同的区域或位置布置相同的机电点位，完成标准机电点位的布置；
S4、特殊机电点位设计：根据机电点位布置原则在拆分后的功能空间模块内嵌入机电设备点位需求信息，机电设备参数信息库根据机电设备点位需求信息逐一匹配布置机电设备点位，标准空间点位库再根据机电设备点位在建筑平面指定的高度和位置布置满足要求的特殊机电点位；
S5、机电管线设计：机电点位布置完成后，以最终接驳点为起点e，其余所有连接到同一回路的信息点为待连接点p，e点与所有待连接点p生成一条直线l，所有直线l对比长度，保留长度最短的直线，再以管线到达的p点与其余的p点生成一条直线，保留长度最短的直线，同理生成其它所有p点直接的最短直线，直至该回路达到制图规则设定的最大值或者该空间内的其它点位已全部编出回路；
S6、生成系统图：每个回路连线结束，系统生成该回路的回路编号，将最后将回路编号导入标准数据库，自动生成系统图。
综上所述，本发明的有益效果为：本发明通过构建包括建筑信息模型库、机电设备参数信息库、机电点位布置原则及标准空间点位库的标准数据库系统，使建筑机电设计过程中，能根据需要设计的专业，扫描各空间内的平面，获取已布置的机电点位及对应的设备参数与机电设备点位连接点，根据数据库系统内的连线原则，生成机电点位、机电设备管线，最后根据回路连线获取的回路数量，匹配系统数据库，生成机电各专业系统，实现了建筑机电标准模块化、设备布置自动化、智能化设计，减少了设计人员重复劳动的工作量，降低出错概率，提高了设计效率，并且设计出图更加规范、合理，减少设计师个人因素对设计成果的影响。
上述说明仅是本发明的技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本实施例建筑机电自动化设计的系统图；
图2为本实施例建筑机电自动化设计的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的内容能更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步说明。
需要说明的是，本文所使用的术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，一种建筑机电自动化系统，通过将建筑平面及家私设计模块化、机电设备参数数据化，实现自动设计建筑机电平面及系统，可减少设计人员的工作量，降低出错概率，提高设计效率，并且设计出图更加规范合理。本实施例的建筑机电自动化设计系统包括有建筑信息模型库、机电设备参数信息库、机电点位布置原则及标准空间点位库。在进行机电点位设计时，设计图纸导入建筑信息模型库内进行识别，根据机电点位布置原则在图纸的结构、平面、家私、设备等功能区嵌入机电设备点位需求信息，随后再由机电设备参数信息库根据图纸上的机电设备点位需求信息逐一匹配布置机电设备点位，最后将机电设备点位与标准空间点位库逐一匹配从而布置图纸的机电点位，实现了机电点位的自动设计；进行机电管线设计时，各机电点位与回路连接，通过比对不同路径管线的长短，从而获取最优管线布置方案，最后将管线布置方案与系统数据库匹配，根据实际回路数生成系统，从而完成机电管线的自动布置。
本实施例的建筑信息模型库包括标准图层信息、标准构建信息、标准门窗信息及标准家私信息，为建筑平面的自动设计布置提供数据支持；具体的，标准图层信息包括图层、中心线、填充及图层颜色等，便于系统识别过程中准确识别各功能区及其位置；标准构建信息包括墙体、结构、柱、楼板等结构的高度、厚度等尺寸信息及完成面，便于机电点位及管线设计时进行参考并按照需求选择布置位置；标准门窗信息包括门、窗及吊顶的高度、材质及所安装的电器设备，标准家私信息包括家私的尺寸、安装高度、电源需求及给排水需求信息，使机电点位及管线可进行参考并根据实际需求进行点位布置及管线布置，其中，标准家私内的电源需求为家私所需的强电插座和弱电插座相关于家私的位置关系以及强电功率参数，从而使系统可根据家私的需求自动设计符合要求的机电点位与机电管线；本实施例的标准家私信息还包括洁具对给水、排水的点位需求及对应给水、排水的管径、材质、尺寸、相对洁具位置的要求，使点位及管线设计过程中，系统可根据洁具的位置及需要进行对应的布置；建筑信息模型库具体内容见表1。
表1 建筑信息模型库参数实例表
| 部位 | 参数 | 拓展参数 |
| 墙体 | 图层、中心线、填充、图层颜色、厚度、高度、完成面 | 拉伸 |
| 结构 | 图层、中心线、填充、图层颜色、高度、完成面 | 拉伸 |
| 柱 | 图层、中心线、填充、图层颜色、尺寸、高度、完成面 | 拉伸 |
| 楼板 | 图层、中心线、填充、图层颜色、厚度、完成面 | 拉伸 |
| 吊顶 | 图层、图层颜色、高度、材质、是否上人 | 拉伸 |
| 门 | 图层、图层颜色、尺寸材质、门禁、门磁 | 拉伸、重构 |
| 窗 | 图层、图层颜色、距地高度、尺寸、材质、电动窗帘 | 拉伸、重构 |
| 洁具 | 图层、图层颜色、尺寸、材质、安装高度、电源需求、给排水需求 | 拉伸、重构、功能定义 |
| 家私 | 图层、图层颜色、尺寸、材质、安装高度、电源需求、给排水需求 | 拉伸、重构、功能定义 |
| 其它 | 图层、中心线、填充、图层颜色、尺寸、高度、完成面、距地高度、材质 | 拉伸、重构、功能定义 |
本实施例的机电设备参数信息库包含机电设备的参数信息及设计规范对机电设备布置的要求，其中机电设备参数信息具体包括插座、开关、接线盒、灯具、网络模块、安防模块、空调、消防等机电设备的功能、电压、功率、IP等级、样式、安装信息点、接线信息点等，使点位与管线设计布置的过程中可依靠参数进行匹配，便于系统根据需要设计的专业获取已布置的机电点位、对应的设备参数及对应的机电设备点位连接点，再根据数据库内各机电管线的连线原则，设计出机电点位与机电设备管，具体参数信息如表2所示。
表2 机电设备参数信息实例表
| 名称 | 参数 | 拓展参数 |
| 插座 | 图层、功能、电压、功率、IP等级、样式、安装信息点、接线信息点 | 缩放 |
| 开关 | 图层、功能、电压、功率、IP等级、样式、安装信息点、接线信息点、位数 | 缩放 |
| 接线盒 | 图层、功能、电压、功率、IP等级、样式、安装信息点、接线信息点 | 缩放 |
| 灯具 | 图层、功能、电压、功率、IP等级、样式、安装信息点、接线信息点、色温、照度、角度 | 缩放 |
| 网络模块 | 图层、功能、IP等级、样式、安装信息点、接线信息点、位数 | 缩放 |
| 安防模块 | 图层、功能、IP等级、样式、安装信息点、接线信息点、电压、功率 | 缩放 |
| 空调室内机 | 图层、安装定位信息点、接管（供水、回水、冷凝水）信息点、制冷量、风量、尺寸、功率 | 无 |
| 风口 | 图层、风口样式、尺寸、气流组织特性 | 缩放、拉伸 |
| 给水阀 | 图层、类型、规格、安装定位信息点、接管（供水、回水）信息点 | 缩放 |
| 排水口 | 图层、类型、规格、安装定位信息点、排水接管信息点 | 缩放 |
| 消防自动报警模块 | 图层、样式、功能、安装定位信息点、接线信息点、功能参数（保护范围） | 缩放 |
| 消防自动灭火模块 | 图层、样式、功能、安装定位信息点、接管信息点、功能参数（保护范围） | 缩放 |
| 消防防排烟模块 | 图层、样式、功能、安装定位信息点、接管信息点、功能参数（保护范围） | 缩放 |
本实施例的标准空间点位库包含各种类型、面积及配置的空间机电点位的布置信息，标准空间点位库嵌入建筑信息模型库的歌模型中，通过将导入的待设计空间模型与建筑信息模型库内的模型进行匹配，使匹配成功的待设计空间模型能与标准空间库进行比对，对功能需求相同的区域或位置布置相同的机电点位，进而实现机电点位自动布置。
对于部分与建筑信息模型库中的模型无法匹配的待设计空间模型，本实施例可根据系统中的机电点位布置原则在待设计的模型的各功能区中设置机电设备点位需求信息，然后由机电设备参数信息库逐一匹配布置机电设备点位，最后再根据标准空间点位库在模型指定的高度和位置布置满足要求的机电点位；具体的，本实施例的机电点位布置原则遵循国标规范要求，具体如表3所示。
表3 机电点位布置原则表
| 点位模块 | 功能需求 | 规范要求 |
| 插座 | 清洁插座：不足50平方米设置一个，超过50平方米后每50㎡安装1个，走廊10米安装一个，功率：200W/个；电视插座：电视左上角距顶部15mm安装三个二三空插座，功率：350W/组；洗衣机：正上方300mm安装一个二三孔防水插座，附加防水盖，功率：500W/个；床头插座：床头柜上方200mm两个二三空插座，靠床一侧插座带USB接口，床头柜下方距地300mm一个二三空插座。功率：100W/组；其它功能插座不一一列举； | 参照GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》8配电线路布线系统 |
| 开关 | 开关一般设置在开门门框一侧，距门框200mm位置，如小于200mm则缩小距门框位置。如开门侧门框边无安装开关位置则安装在距门最近的位置墙体上。开关位数根据房间灯具需要分组数设定，单个面板开关位数不超过四位，超出后增加面板。 | 参照GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》10.6照明供电与控制 |
| 接线盒 | 根据机电信息参数要求设置。 | 参照GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》8配电线路布线系统 |
| 灯具 | 灯具涉及配合精装修效果，需灯光设计同意布置，布置时采用标准图层、标准图例，以便于系统自动识别。 | 参照GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》10电气照明要求 |
| 综合布线模块 | 根据机电信息参数要求设置网络、电话等点位。 | 参照GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》 21综合布线系统 |
| 安防模块 | 公共空间入口、公共空间保证监控无死角，视频清晰度满足要求布置，门禁根据选择的门属性确定是否布置。 | 参照GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》14安全技术防范系统 |
| 空调室内机 | 根据空间冷负荷需求及噪音需求确定好空间室内机的台数及对应规格。 | 参照GB50736-2012 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》7 空气调节 |
| 风口 | 风口根据天花格栅大小与灯具对齐设置，如不是格栅天花，风口与灯具成一条直线或平行关系设置。 | 参照GB50736-2012 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》7.4气流组织 |
| 给水阀 | 水龙头DN15，马桶DN15，带水箱蹲厕DN15，不带水箱蹲厕DN25，花洒DN15，浴缸DN20，拖把池DN15星盆DN15，冷热水供水需求以设定的信息参数为准。 | 《建筑给水排水设计标准》GB50015-2019 |
| 排水口 | 水龙头DN50，马桶DN100，蹲厕DN100，普通地漏DN50，淋浴地漏DN75，浴缸DN750，拖把池DN75，星盆DN75,空调冷凝水DN50。 | 《建筑给水排水设计标准》GB50015-2019 |
| 消防自动报警模块 | 和灯具保持一定的对应关系，能成一条直线尽量成一条直线，否则成平行关系。 | 参照GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》13.3、13.4， GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》5、6、7、8、9 |
| 消防自动灭火模块 | 和灯具保持一定的对应关系，能成一条直线尽量成一条直线，否则成平行关系。 | 《消防给水及消火栓系统技术规范》GB 50974-2014，《自动喷水灭火系统设计规范》 GB 50084-2017 |
| 消防防排烟模块 | 根据设置好的防烟分区分隔参数及规范要求计算出排烟口的数量及大小，人工设置排烟口位置后排布防排烟管道。 | 《建筑防烟排烟系统技术标准》 GB 51251-2017 |
如图2所示，本实施例还提供了一种建筑机电自动化设计方法，通过采用上述的建筑机电自动化设计系统，实现机电点位及管线的自动设计，具体包括以下步骤：
S1、建立标准数据库：在系统中构建建筑信息模型库，构建机电设备参数信息库，构建机电点位布置原则，构建标准空间点位库；
S2、图纸识别：导入建筑设计图纸，以图纸坐标原点为基准向四周逐一扫描，直至图框图层为止，识别图纸中的各功能区，并以各功能区标注的名称为名，将图纸拆分为功能空间模块并编码；
S3、标准机电点位设计：将拆分后的功能空间模块与建筑信息模型库进行自动比对，对于功能需求相同的区域或位置布置相同的机电点位，完成标准机电点位的布置；
S4、特殊机电点位设计：根据机电点位布置原则在拆分后的功能空间模块内嵌入机电设备点位需求信息，机电设备参数信息库根据机电设备点位需求信息逐一匹配布置机电设备点位，标准空间点位库再根据机电设备点位在建筑平面指定的高度和位置布置满足要求的特殊机电点位；
S5、机电管线设计：机电点位布置完成后，以最终接驳点为起点e，其余所有连接到同一回路的信息点为待连接点p，e点与所有待连接点p生成一条直线l，所有直线l对比长度，保留长度最短的直线，再以管线到达的p点与其余的p点生成一条直线，保留长度最短的直线，同理生成其它所有p点直接的最短直线，直至该回路达到制图规则设定的最大值或者该空间内的其它点位已全部编出回路；
S6、生成系统图：每个回路连线结束，系统生成该回路的回路编号，将最后将回路编号导入标准数据库，自动生成系统图。
本实施例通过采取上述方法，在建筑机电自动化设计系统的作用下，实现了建筑机电标准模块化、设备布置自动化、智能化设计，减少了设计人员的工作量，降低出错概率，提高了设计效率，并且设计出图更加规范、合理，减少设计师个人因素对设计成果的影响。
如图1所示，为了避免建筑机电自动设计过程中出现错误、管线碰撞等问题，本实施例在建筑机电自动设计的各个流程结束后都进行了人工审核，在进行人工审核与人工确认后，方可进行下一步流程，有效提高了系统自动设计机电点位与机电管线的准确度。
本实施例的工作原理为：本发明通过构建包括建筑信息模型库、机电设备参数信息库、机电点位布置原则及标准空间点位库的标准数据库系统，使建筑机电设计过程中，能根据需要设计的专业，扫描各空间内的平面，获取已布置的机电点位及对应的设备参数与机电设备点位连接点，根据数据库系统内的连线原则，生成机电点位、机电设备管线，最后根据回路连线获取的回路数量，匹配系统数据库，生成机电各专业系统，实现了建筑机电标准模块化、设备布置自动化、智能化设计，减少了设计人员重复劳动的工作量，降低出错概率，提高了设计效率，并且设计出图更加规范、合理，减少设计师个人因素对设计成果的影响。
以上所述的实施例仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明的保护范围，本领域的技术人员在发明的基础上所做的任何非实质性的变化和修改，均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种建筑机电自动化设计系统，其特征在于：包括建筑信息模型库、机电设备参数信息库、机电点位布置原则及标准空间点位库；所述建筑信息模型库内的模型根据机电点位布置原则嵌入机电设备点位需求信息；所述机电设备参数信息库根据机电设备点位需求信息逐一匹配布置机电设备点位；所述标准空间点位库与待设计空间模型的机电设备点位匹配布置机电点位。
2.根据权利要求1所述的一种建筑机电自动化设计系统，其特征在于：所述建筑信息模型库包括标准图层信息、标准构建信息、标准门窗信息及标准家私信息，为建筑平面设计布置提供数据支持。
3.根据权利要求2所述的一种建筑机电自动化设计系统，其特征在于：所述标准家私信息包括家私所需的强电插座和弱电插座相关于家私的位置关系以及强电功率参数。
4.根据权利要求3所述的一种建筑机电自动化设计系统，其特征在于：所述标准家私信息还包括洁具对给水、排水的点位需求及对应给水、排水的管径、材质、尺寸、相对洁具位置要求。
5.根据权利要求1所述的一种建筑机电自动化设计系统，其特征在于：所述机电设备参数信息库包含机电设备的参数信息及设计规范对机电设备布置的要求。
6.根据权利要求1所述的一种建筑机电自动化设计系统，其特征在于：所述标准空间点位库包含各种类型、面积及配置的空间机电点位布置信息。
7.一种建筑机电自动化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、建立标准数据库：在系统中构建建筑信息模型库，构建机电设备参数信息库，构建机电点位布置原则，构建标准空间点位库；
S2、图纸识别：导入建筑设计图纸，以图纸坐标原点为基准向四周逐一扫描，直至图框图层为止，识别图纸中的各功能区，并以各功能区标注的名称为名，将图纸拆分为功能空间模块并编码；
S3、标准机电点位设计：将拆分后的功能空间模块与建筑信息模型库进行自动比对，对于功能需求相同的区域或位置布置相同的机电点位，完成标准机电点位的布置；
S4、特殊机电点位设计：根据机电点位布置原则在拆分后的功能空间模块内嵌入机电设备点位需求信息，机电设备参数信息库根据机电设备点位需求信息逐一匹配布置机电设备点位，标准空间点位库再根据机电设备点位在建筑平面指定的高度和位置布置满足要求的特殊机电点位；
S5、机电管线设计：机电点位布置完成后，以最终接驳点为起点e，其余所有连接到同一回路的信息点为待连接点p，e点与所有待连接点p生成一条直线l，所有直线l对比长度，保留长度最短的直线，再以管线到达的p点与其余的p点生成一条直线，保留长度最短的直线，同理生成其它所有p点直接的最短直线，直至该回路达到制图规则设定的最大值或者该空间内的其它点位已全部编出回路；
S6、生成系统图：每个回路连线结束，系统生成该回路的回路编号，将最后将回路编号导入标准数据库，自动生成系统图。
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