CN117216861B - 一种基于bim的建筑工程应用方法、电子设备及可读介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于BIM的建筑工程应用方法，方法包括模型创建、模型轻量化处理、碰撞检测、视频制作、桩基长度分析预判、排布展示等，基于BIM的建筑应用方法，覆盖建筑的全生命周期，提高工程建设质量，减少成本与资源浪费，为建筑业向绿色化、智能化转型升级提供助力；同时，通过对模型文件进行轻量化处理后，将此模型文件应用到BIM的应用系统中，极大的减少了模型体量以及模型运行时间，保证了模型的保真度，实现了BIM模型的高效运转。
Description
技术领域
本发明属于用计算机信息技术的建筑工程应用方法，特别涉及一种基于BIM的建筑工程应用方法、电子设备及可读介质。
背景技术
近年来，越来越多的设计企业、施工企业加大了在BIM领域的科技研发投入和应用推广力度，BIM技术已经成为全行业的研究热点和应用趋势。BIM技术为结合工程项口信息数据库的模型技术，本质上BIM技术以数据库技术为基础，BIM模型是建筑各生命周期多源异构的产物，其所包含建筑信息数据全面而详实。因此为了建筑质量的实时管控，相关领域已经基于BIM进行建筑工程应用，但是BIM模型体量庞大且数据繁多，导致模型的运行时间长，其对响应与硬件资源应用能力等均提出严峻挑战，因此需要对现有的BIM进行轻量化优化，以实现BIM模型的高效运转。
发明内容
为了解决现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种基于BIM的建筑工程应用方法、电子设备及可读介质。
本发明采用技术方案是，一种基于BIM的建筑工程应用方法，具体包括：步骤1、生成BIM模型，基于用户导入的建筑图纸，对工程实体涉及的建筑结构进行专业建模，生成BIM模型，根据建筑的施工组织设计和进度安排完成不同阶段的现场总平面布置，根据不同阶段的总平面布置搭设项目总平面布置模型，根据景观图纸对项目整体景观场景更新BIM模型；
步骤2、对BIM模型进行轻量化处理，生成轻量化的BIM模型，轻量化处理的步骤如下：
步骤21、获取BIM模型的几何信息，所述几何信息包括模型尺寸、三角面数量、点数量和空间拓扑信息，BIM模型的几何信息以外的其他信息包括模型名称、规格型号、材料材质、生产厂商、功能与性能技术参数、施工方式、工程逻辑关系、设备运维信息；
步骤22、获得BIM模型的三角形顶点、面、边的信息，三维模型表面上实际上是由多个三角形组成，多次坐标变化后，使用IFCLocalPalcement嵌套对象方法，得到各三角形面片的原点、以及其在在绝对坐标系中对应的几何坐标定位；
步骤23、按照模型中各个三角形所处位置对三角形网格中三角形进行分类并保存；
步骤24、计算折叠误差，将未折叠三角形进行有序排列，三角形Ti折叠误差为：
，
，
，
其中为三角形T0第i个邻接三角形Ti的面积；C(T0)表示和三角形T0相关的三角面集合；count （T0）表示与三角形T0相关三角面数量；/>表示三角形T0第i个邻接三角形法向量；/>表示三角形T0法向量；其中，/>为三角形T0顶点重要度，所述顶点重要度是对三角形三个顶点重要度取平均值，/>为折叠误差矩阵，/>表示当前未折叠区域的覆盖的特征的大小，/>表示三角形T0的邻接三角形面积均值，/>表示三角形Ti的顶点向量；
步骤25、基于未折叠三角形中提取折叠误差最小的三角形优先进行折叠，然后计算折叠误差，将折叠误差最小的点作为为新顶点；
步骤26、若折叠误差已经达到预期阈值，则结束；若没有达到，则返回步骤25，直到完成折叠处理；
步骤3、碰撞检测，基于碰撞检测计划对BIM模型进行建筑的碰撞检测，并形成专项报告，报告应明确碰撞的位置、类型及相应解决方案；
步骤4、视频制作，根据BIM模型利用软件平台提供的漫游、动画功能，制作项目施工和工艺方案模拟视频，对项目的重要施工方案和工艺进行详细深化建模，通过模型或动画展示其工艺细节和施工顺序并在三维上对其进行优化调整，输出可用于现场施工交底的漫游视频和工艺模拟视频；
步骤5、桩基长度分析预判，根据详勘勘察点孔位及地质剖面图，对其精细化建模，基于BIM模型，直接生成桩长预判清单；
步骤6、根据建筑涉及的土建模型和机电模型进行管综优化后，输出砌体留洞图，增加二次结构和预留洞口后，对每面砌体墙进行排砖优化，减少砌体规格类型，根据排布结果输出排砖图和材料清单；
步骤7、机电管线碰撞检测，基于BIM模型中导入的建筑装修图纸，检测建筑装修涉及的机电管线的错、漏、碰、缺问题，并优化机电管线布置方案，并输出碰撞检查报告、优化建议报告、机电二维管线综合图、单专业深化图。
优选地，还包括合规性检测，基于预设规则对BIM模型进行合规性检测，并及时反馈检测结果，基于检测结果对BIM模型进行修改。
相应地，本发明提供了一种电子设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；所述存储器中存储有计算机程序，当所述程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述方法。
相应地，本发明提出一种计算机可读存储介质，其存储有可由处理器执行的计算机程序，当所述程序在所述处理器上运行时，使得所述处理器执行上述方法。
本发明的有益效果是：基于BIM的建筑应用方法，覆盖建筑的全生命周期，提高工程建设质量，减少成本与资源浪费，为建筑业向绿色化、智能化转型升级提供助力；同时，通过对模型文件进行轻量化处理后，将此方法应用到BIM模型的应用系统中，极大的减少了模型体量以及模型运行时间，保证了模型的保真度，实现了BIM模型的高效运转。
具体实施方式
下面详细描述本申请，此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语），具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
下面以具体的实施例对本发明的技术方案以及本发明的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
一种基于BIM的建筑工程应用方法，具体包括：步骤1、生成BIM模型，基于用户导入的建筑图纸，对工程实体涉及的建筑结构进行专业建模，生成BIM模型，根据建筑的施工组织设计和进度安排完成不同阶段的现场总平面布置，根据不同阶段的总平面布置搭设项目总平面布置模型，根据景观图纸对项目整体景观场景更新BIM模型；
步骤2、对BIM模型进行轻量化处理，生成轻量化的BIM模型，轻量化处理的步骤如下：
步骤21、获取BIM模型的几何信息，所述几何信息包括模型尺寸、三角面数量、点数量和空间拓扑信息，BIM模型的几何信息以外的其他信息包括模型名称、规格型号、材料材质、生产厂商、功能与性能技术参数、施工方式、工程逻辑关系、设备运维信息；
步骤22、获得BIM模型的三角形顶点、面、边的信息，三维模型表面上实际上是由多个三角形组成，多次坐标变化后，使用IFCLocalPalcement嵌套对象方法，得到各三角形面片的原点、以及其在在绝对坐标系中对应的几何坐标定位；
步骤23、按照模型中各个三角形所处位置对三角形网格中三角形进行分类并保存；
步骤24、计算折叠误差，将未折叠三角形进行有序排列，三角形Ti折叠误差为：
，
，
，
其中为三角形T0第i个邻接三角形Ti的面积；C(T0)表示和三角形T0相关的三角面集合；count （T0）表示与三角形T0相关三角面数量；/>表示三角形T0第i个邻接三角形法向量；/>表示三角形T0法向量；其中，/>为三角形T0顶点重要度，所述顶点重要度是对三角形三个顶点重要度取平均值，/>为折叠误差矩阵，/>表示当前未折叠区域的覆盖的特征的大小，/>表示三角形T0的邻接三角形面积均值，/>表示三角形Ti的顶点向量；
步骤25、基于未折叠三角形中提取折叠误差最小的三角形优先进行折叠，然后计算折叠误差，将折叠误差最小的点作为为新顶点；
步骤26、若折叠误差已经达到预期阈值，则结束；若没有达到，则返回步骤25，直到完成折叠处理；
步骤3、碰撞检测，基于碰撞检测计划对BIM模型进行建筑的碰撞检测，并形成专项报告，报告应明确碰撞的位置、类型及相应解决方案；
步骤4、视频制作，根据BIM模型利用软件平台提供的漫游、动画功能，制作项目施工和工艺方案模拟视频，对项目的重要施工方案和工艺进行详细深化建模，通过模型或动画展示其工艺细节和施工顺序并在三维上对其进行优化调整，输出可用于现场施工交底的漫游视频和工艺模拟视频；
步骤5、桩基长度分析预判，根据详勘勘察点孔位及地质剖面图，对其精细化建模，基于BIM模型，直接生成桩长预判清单；
步骤6、根据建筑涉及的土建模型和机电模型进行管综优化后，输出砌体留洞图，增加二次结构和预留洞口后，对每面砌体墙进行排砖优化，减少砌体规格类型，根据排布结果输出排砖图和材料清单；
步骤7、机电管线碰撞检测，基于BIM模型中导入的建筑装修图纸，检测建筑装修涉及的机电管线的错、漏、碰、缺问题，并优化机电管线布置方案，并输出碰撞检查报告、优化建议报告、机电二维管线综合图、单专业深化图。
优选地，还包括合规性检测，基于预设规则对BIM模型进行合规性检测，并及时反馈检测结果，基于检测结果对BIM模型进行修改。
相应地，本发明提供了一种电子设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；所述存储器中存储有计算机程序，当所述程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述方法。
相应地，本发明提出一种计算机可读存储介质，其存储有可由处理器执行的计算机程序，当所述程序在所述处理器上运行时，使得所述处理器执行上述方法。
为了验证模型数据轻量化的可行性，本发明选择3个BIM模型组成实验数据，所述BIM模型的数据体量大小不同，分别采用本申请的方法和传统的qem方法进行轻量化处理，实验结果表明本发明提出的模型轻量化和传统的折叠压缩qem算法相比，本发明的模型轻量化效果更好，压缩率更高，算法的运行时间也明显优于传统算法，优化了运行时间，可以提高轻量化处理效率。
表1
| 模型编号 | 原始体量（kB） | 本申请处理后体量(KB) | 本申请压缩比 | Qem处理后体量 | Qem压缩比 |
| 1 | 67300 | 4500 | 93.3% | 8000 | 88% |
| 2 | 90000 | 5000 | 94.4% | 9000 | 90% |
| 3 | 140000 | 6000 | 95.7% | 20000 | 85% |
表2
| 模型编号 | 本申请模型运行时间（s） | Qem的运行时间(s) |
| 1 | 5.0 | 8.8 |
| 2 | 8.1 | 15.2 |
| 3 | 10.2 | 20.5 |
从表1可以看出，随着模型的体量增大，本文的数据优化算法效果更佳，模型体量压缩率提高更明显。这是由于更大体量的模型具有更多的三角面片，而本文的压缩算法是针对三维几何网格的，而网格正是由无数个三角面片组成。尽管不同模型压缩率有所差别，但是该算法相较于原模型整体压缩率均在93%以上，且相比传统的qem，其压缩效果明显提升。三个模型的运行时间对比如表2所示，模型在数据优化后运行时间相较于优化前明显缩短；本申请在引入轻量化模型处理后，提高了模型的运行时间，从而提高轻量化处理效率，使相关的应用系统可以高效运转。
虽然本发明参照当前的较佳实施方式进行了描述，但本领域的技术人员应当理解，上述较佳实施方式仅用来解释和说明本发明的技术方案，而并非用来限定本发明的保护范围，任何在本发明的精神和原则范围之内，所作的任何修饰、等效替换、变形、改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于BIM的建筑工程应用方法，其特征在于，具体包括：
步骤1、生成BIM模型，基于用户导入的建筑图纸，对工程实体涉及的建筑结构进行专业建模，生成BIM模型，根据建筑的施工组织设计和进度安排完成不同阶段的现场总平面布置，根据不同阶段的总平面布置搭设项目总平面布置模型，根据景观图纸对项目整体景观场景更新BIM模型；
步骤2、对BIM模型进行轻量化处理，生成轻量化的BIM模型，轻量化处理的步骤如下：
步骤21、获取BIM模型的几何信息，所述几何信息包括模型尺寸、三角面数量、点数量和空间拓扑信息，BIM模型的几何信息以外的其他信息包括模型名称、规格型号、材料材质、生产厂商、功能与性能技术参数、施工方式、工程逻辑关系、设备运维信息；
步骤22、获得BIM模型的三角形顶点、面、边的信息，三维模型表面上实际上是由多个三角形组成，多次坐标变化后，使用IFCLocalPalcement嵌套对象方法，得到各三角形面片的原点、以及其在绝对坐标系中对应的几何坐标定位；
步骤23、按照模型中各个三角形所处位置对三角形网格中三角形进行分类并保存；
步骤24、计算折叠误差，将未折叠三角形进行有序排列，三角形Ti折叠误差为：
，
，
，
其中为三角形T0第i个邻接三角形Ti的面积；C(T0)表示和三角形T0相关的三角面集合；count （T0）表示与三角形T0相关三角面数量；/>表示三角形T0第i个邻接三角形法向量；/>表示三角形T0法向量；其中，/>为三角形T0顶点重要度，所述顶点重要度是对三角形三个顶点重要度取平均值，/>为折叠误差矩阵，/>表示当前未折叠区域的覆盖的特征的大小，/>表示三角形T0的邻接三角形面积均值，/>表示三角形Ti的顶点向量；
步骤25、基于未折叠三角形中提取折叠误差最小的三角形优先进行折叠，然后计算折叠误差，将折叠误差最小的点作为为新顶点；
步骤26、若折叠误差已经达到预期阈值，则结束；若没有达到，则返回步骤25，直到完成折叠处理；
步骤3、碰撞检测，基于碰撞检测计划对BIM模型进行建筑的碰撞检测，并形成专项报告，报告应明确碰撞的位置、类型及相应解决方案；
步骤4、视频制作，根据BIM模型利用软件平台提供的漫游、动画功能，制作项目施工和工艺方案模拟视频，对项目的重要施工方案和工艺进行详细深化建模，通过模型或动画展示其工艺细节和施工顺序并在三维上对其进行优化调整，输出可用于现场施工交底的漫游视频和工艺模拟视频；
步骤5、桩基长度分析预判，根据详勘勘察点孔位及地质剖面图，对其精细化建模，基于BIM模型，直接生成桩长预判清单；
步骤6、根据建筑涉及的土建模型和机电模型进行管综优化后，输出砌体留洞图，增加二次结构和预留洞口后，对每面砌体墙进行排砖优化，减少砌体规格类型，根据排布结果输出排砖图和材料清单；
步骤7、机电管线碰撞检测，基于BIM模型中导入的建筑装修图纸，检测建筑装修涉及的机电管线的错、漏、碰、缺问题，并优化机电管线布置方案，并输出碰撞检查报告、优化建议报告、机电二维管线综合图、单专业深化图。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括合规性检测，基于预设规则对BIM模型进行合规性检测，并及时反馈检测结果，基于检测结果对BIM模型进行修改。
3.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；所述存储器中存储有计算机程序，当所述程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1-2任一项所述方法。
4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有可由处理器执行的计算机程序，当所述程序在所述处理器上运行时，使得所述处理器执行权利要求1-2任一项所述方法。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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