CN117852226A - 一种基于关键截面的bim机电管线智能排布方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种基于关键截面的BIM机电管线智能排布方法，包括以下步骤：(1)通过建模软件对机电管线路径通道进行自动识别及生成，得到机电管线排布的空间三维通道；(2)机电通道关键截面的自动判别；(3)关键截面内的机电管线自动排布优化；(4)关键截面间的机电管线自动生成；(5)基于机电管线总成本最小的管线综合智能优化。本发明一种基于关键截面的BIM机电管线智能排布方法，能够实现机电管线综合排布的智能化和自动化，极大提高了机电管线综合排布的质量与效率。

Description

一种基于关键截面的BIM机电管线智能排布方法

技术领域

本发明涉及建筑信息模型技术领域，具体涉及到一种基于关键截面的BIM机电管线智能排布方法，用于实现机电管线自动综合排布。

背景技术

伴随着土木工程向智能建造发展，建筑信息模型的应用越来越普遍。BIM技术广泛应用于建筑领域的设计、施工及运维阶段。在传统的设计过程中，各个专业独自设计形成信息孤岛，造成施工过程中各个专业碰撞问题频发，导致成本增加、工期延长。基于BIM技术的机电管线综合能够检测并解决机电各个专业之间的碰撞问题，提前规划好管线路径，有效提高施工效率。

然而，现有BIM软件在机电管线综合排布方面还存在一定局限性。具体体现在目前管线优化需要基于规范要求进行手动调整，其优化效果高度依赖于技术人员的水平，且效率低下，难以对机电管线综合排布的优化进行高效处理。

本发明旨在解决BIM机电管线综合中存在的以下技术问题：

(1)低效的排布过程：目前机电系统中的管线综合通常依赖手工调整和试错方法，耗时且效率低下。

(2)不合理的管线排布：机电系统中的管线综合需要考虑多个因素，如规范、成本以及工程等因素。目前的管线综合排布难以综合考虑这些因素，导致管线布置不合理。

(3)成本控制和经济效益：传统的机电管线综合忽视了成本控制和经济效益的因素，导致资源的浪费和不必要的成本增加。管线优化模型与现场施工之间存在交流障碍，导致碰撞处理成本的增加。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了一种基于关键截面的BIM机电管线智能排布方法，基于该方法可以实现机电管线综合排布的智能化和自动化，极大提高了机电管线综合排布的质量与效率。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术手段：

一种基于关键截面的BIM机电管线智能排布方法，包括以下步骤：

(1)机电管线路径通道的自动识别及生成，得到机电管线排布的空间三维通道；

(2)管线路径通道关键截面的自动判别，基于综合管线的占用面积和通道面积比自动识别关键截面的位置，并在管线路径通道轮廓三维模型上生成关键截面，关键截面数量的选取依据通道面积比是否有变化，

若有变化，在发生变化位置自动生成、增加关键截面；

若无变化，不生成、增加关键截面；

每个相同通道面积比的管线路径通道不少于2个关键截面，并设置在相同通道面积比的管线路径通道两端，同时管线路径通道方向发生变化的位置增设关键截面；通过关键截面将管线路径通道轮廓三维模型分割为若干个长方体空间区域；

(3)关键截面内的机电管线自动排布优化，基于管线综合的规范要求，在关键截面内对机电管线进行自动排布优化，自动生成若干机电综合平面排布模型；具体包括以下子步骤：

(31)利用dynamo软件进行编程，依据通道面积比值的大小自动判断关键截面管线排布优化的优先级，当比值大于1时，判断为该截面空间不满足机电管线排布要求，需要降低净高或者修改管线路径；当比值小于1时，判断为该截面所处的通道满足机电排布要求；

(32)依据通道面积比值的大小自动识别关键截面的优化顺序，通过dynamo软件调用Revit的模型编辑功能，根据优先级从高到低进行关键截面内管线排布优化；

(33)通过API，创建自定义的优化工具，包括在优化过程中自动调整管线的位置和尺寸；

(4)关键截面间的机电管线自动生成，相邻关键截面间的同一类型机电管线自动连接生成管线BIM模型；

(5)基于机电管线总成本最小的管线综合智能优化，通过自动提取同一类管线的长度数据以及连接件数量数据自动计算管线的造价，基于总管线造价成本最小的原则自动生成机电管线综合排布的最优方案。

步骤(1)具体包括以下子步骤：

(11)首先将单专业的机电平面图合并为机电综合平面图，并导入到BIM建模软件；

(12)利用dynamo软件自动识别机电管线类型，同时自动识别出管线所在的通道垂直轮廓，基于结构板底标高和净高参数，自动生成通道轮廓的三维空间模型。

步骤(2)包括以下子步骤：

(21)使用可视化编程软件进行编程，自动读取通道中的管线数据，管线数据包括管线类型、管线数量、管线位置以及管线尺寸信息；

(22)利用所述可视化编程软件中的面积计算工具自动计算不同机电管线的占用面积，并依据通道中的管线数量计算通道中机电管线总的占用面积；

(23)利用可视化编程软件中的数学运算节点求得所述通道中机电管线总的占用面积与通道面积的比值，在面积比发生变化的地方自动生成关键截面，在通道方位发生变化的位置自动增加关键截面。

步骤(4)具体包括以下子步骤：

(41)使用可视化编程软件进行编程，自动读取相邻关键截面内的机电管线数据，包括管线类型、管线数量、管线位置以及管线尺寸信息，并利用所述可视化编程软件提供的点、线或其他几何元素节点，定义管线模型的起始点和终止点；

(42)使用可视化编程软件的管线创建节点，将机电管线的三维模型的起始点和终止点作为输入，创建管线元素，使用可视化编程软件的模型生成节点，对机电管线元素进行三维模型的自动生成。

步骤(5)包括如下子步骤：

(51)使用可视化编程软件进行编程，根据自动读取的机电管线数据，机电管线数据包括管线类型、管线长度以及管线连接件数量信息；

(52)通过预设的机电管线单价和连接件单价，利用所述可视化编程软件中的数学运算节点自动计算每条机电管线的造价，并求和得到总管线造价；

(53)然后根据遗传算法或其他优化算法，基于不同关键截面的机电排布方案对机电管线总造价进行自动判断，基于总造价最低得到最优机电管线综合排布模型，单个机电管线造价的计算公式为：

单个机电管线造价＝管线长度*管线单价+连接件数量*连接件单价，

总管线造价的计算公式为：

其中，n为机电管线的数量，并输出优化后的每条机电管线的路径数据。

本发明创造的效果和优点主要体现在以下几个方面：

第一.管线综合布局更合理：通过关键截面优化和自动连接同类管线，实现管线布局的优化。布局考虑了关键截面的优先级、管线之间的合理间距和布置方式，以符合规范要求和工程实际。

第二.最大化经济效益：通过确定总价格最低的最优方案，兼顾工程要求和经济效益。经济效益最大化的布局方案可以降低能耗、提高设备利用率，实现长期的经济收益。

第三.高效的智能化设计：借助可视化编程软件，实现了机电管线综合优化过程的自动化和智能化。通过计算和分析，能够自动得出最优的管线布局方案，降低对技术人员的依赖。

第四.提高工程质量：优化的管线布局和合理的管线间距可以提高工程质量和稳定性，降低设备故障率和维修成本。

附图说明

图1为本发明基于关键截面的BIM机电管线智能排布方法的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例以及说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细说明，以使本领域技术人员对本发明的技术方案做进一步详细了解。

基于关键截面的BIM机电智能优化方法的技术描述：

根据机电平面图，如电气、暖通、给排水平面图，自动拾取管线所在的通道的轮廓线，通过读取的板底标高和净高线，创建管线所在通道的三维空间。

基于机电平面图，自动读取通道内的管线类型和数量。然后根据管线数量和通道截面积变化自动生成关键截面，截面数量的选取依据通道面积或管线数量是否有变化，每个通道不少于2个截面。

通过dynamo软件自动计算管线总截面积，包括规范规定的合理间距与通道截面积的比值，基于比值的大小，自动判断关键截面的优先级并进行排序。

从比值最大的截面开始，根据优化原则依次对关键截面内的管线进行自动排布，并形成多种符合规范要求的机电管线的排布方案。

相邻关键截面间的同一管线自动连接生成管线模型。

通过dynamo软件自动提取同一类管线的长度数据以及连接件数量等数据自动计算管线的造价，基于总管线造价成本最低的原则自动确定机电管线综合排布的最优方案。

图1展示了本发明针对基于关键截面的BIM机电管线智能排布方法的流程图。在此流程图中，矩形代表过程操作，菱形表示判断操作，箭头则展示了执行顺序。该方法起始于生成机电综合平面图，结束于输出机电管线路径数据，构成了了从各专业的机电平面图到基于总造价最低的最优机电管线综合排布模型的完整转化过程。

流程图中包含两个关键的判断步骤，以及Dynamo等软件的有效应用，这也是影响机电管线排布优化成效以及保证机电管线总造价准确度的决定性因素。通过这个流程，可以实现机电管线综合排布模型的精确输出以及有效管理。总体来说，这种方法为自动优化机电管道布局提供了一种高效的途径。在确保机电管道总成本达到最低的同时，可以顺利实现对机电管道的自动优化以及管道模型的生成。

一种基于关键截面的BIM机电管线智能排布方法，包括以下步骤：

管线路径通道的自动识别及生成，基于机电管线的综合平面图自动提取通道的平面形状，并基于净高要求，自动生成机电管线排布的空间三维通道，具体实现如下：

首先将单专业的机电平面图合并为机电综合平面图，并导入到BIM建模软件，利用dynamo软件自动识别机电管线类型，同时自动识别出管线所在的通道的垂直轮廓，基于结构板底标高和净高参数，自动生成通道轮廓的三维空间模型；

(2)通道关键截面的自动判别，基于综合管线的占用面积和通道面积比自动识别关键截面的位置，并在通道轮廓三维模型上生成关键截面，关键截面数量的选取依据面积比是否有变化，每个相同面积比的通道不少于2个关键截面，并设置在两端，同时通道方向发生变化的位置增设关键截面；通过关键截面将管线通道的三维模型分割为若干个长方体空间区域；具体实现如下：使用可视化编程软件如Dynamo等进行编程，自动读取通道中的管线数据，包括管线类型、数量、位置、尺寸等信息。考虑规范中管线间距的要求利用软件中的面积计算工具自动计算不同机电管线的占用面积，并依据通道管线数量计算通道中机电管线总的占用面积并利用数学运算节点求得其与通道面积的比值。在面积比发生变化的地方自动生成关键截面，在通道方位发生变化的位置自动增加关键截面。

(3)关键截面内的机电管线自动排布优化，基于管线综合的规范要求，在关键截面内对机电管线进行自动排布优化，自动生成若干机电综合平面排布模型；具体实现如下：利用dynamo软件进行编程，依据面积比的大小自动判断关键截面管线排布优化的优先级，当比值大于1时，判断为该截面空间不满足机电管线排布要求，需要降低净高或者修改管线路径；当比值小于1时，判断为该截面所处的通道满足机电排布要求。并依据比值的大小自动识别关键截面的优化顺序。通过dynamo等软件编程利用Revit的模型编辑功能，根据优先级从高到低进行关键截面内管线排布优化。通过API，创建自定义的优化工具，如在优化过程中自动调整管线的位置和尺寸。使用ElementTransformUtils类来移动或旋转模型元素，以调整管线的位置。

(4)关键截面间的机电管线自动生成，相邻关键截面间的同一类型机电管线自动连接生成管线BIM模型；具体实现如下：使用可视化编程软件如Dynamo等进行编程，自动读取相邻关键截面内的管线数据，包括管线类型、数量、位置、尺寸等信息。并利用软件提供的点、线或其他几何元素节点，定义管线模型的起始点和终止点，使用软件的管线创建节点，将起始点和终止点作为输入，创建管线元素，使用软件的模型生成节点，对管线元素进行三维模型的自动生成。

(5)基于机电管线总成本最小的管线综合智能优化，通过自动提取同一类管线的长度数据以及连接件数量数据自动计算管线的造价，基于总管线造价成本最小的原则自动生成机电管线综合排布的最优方案。具体实现如下：使用可视化编程软件如Dynamo等进行编程，根据自动读取的机电管线数据，包括管线类型、长度、连接件数量等信息，以及预设的管线单价和连接件单价，利用软件数学运算节点自动计算每条管线的造价，并求和得到总管线造价。然后根据遗传算法或其他优化算法，基于不同关键截面的机电排布方案对机电管线总造价进行自动判断，基于总造价最低得到最优机电管线综合排布模型，管线造价的计算公式为：管线造价＝管线长度x管线单价+连接件数量x连接件单价，总管线造价的计算公式为：

其中，n为管线的数量。并输出优化后的每条管线的路径数据。

Claims (5)

1.一种基于关键截面的BIM机电管线智能排布方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过建模软件对机电管线路径通道进行自动识别及生成，得到机电管线排布的空间三维通道；

(2)管线路径通道关键截面的自动判别，基于综合管线的占用面积和通道面积比自动识别关键截面的位置，并在管线路径通道轮廓三维模型上生成关键截面，关键截面数量的选取依据通道面积比是否有变化，

若有变化，在发生变化位置自动生成、增加关键截面；

若无变化，不生成、增加关键截面；

每个相同通道面积比的管线路径通道不少于2个关键截面，并设置在相同通道面积比的管线路径通道两端，同时管线路径通道方向发生变化的位置增设关键截面；通过关键截面将管线路径通道轮廓三维模型分割为若干个长方体空间区域；

(3)关键截面内的机电管线自动排布优化，基于管线综合的规范要求，在关键截面内对机电管线进行自动排布优化，自动生成若干机电综合平面排布模型；具体包括以下子步骤：

(31)利用dynamo软件进行编程，依据通道面积比值的大小自动判断关键截面管线排布优化的优先级，当比值大于1时，判断为该截面空间不满足机电管线排布要求，需要降低净高或者修改管线路径；当比值小于1时，判断为该截面所处的通道满足机电排布要求；

(32)依据通道面积比值的大小自动识别关键截面的优化顺序，通过dynamo软件调用Revit的模型编辑功能，根据优先级从高到低进行关键截面内管线排布优化；

(33)通过API，创建自定义的优化工具，包括在优化过程中自动调整管线的位置和尺寸；

(4)关键截面间的机电管线自动生成，相邻关键截面间的同一类型机电管线自动连接生成管线BIM模型；

(5)基于机电管线总成本最小的管线综合智能优化，通过自动提取同一类管线的长度数据以及连接件数量数据自动计算管线的造价，基于总管线造价成本最小的原则自动生成机电管线综合排布的最优方案。

2.根据权利要求1所述的基于关键截面的BIM机电管线智能排布方法，其特征在于，步骤(1)具体包括以下子步骤：

(11)首先将单专业的机电平面图合并为机电综合平面图，并导入到BIM建模软件；

(12)利用dynamo软件自动识别机电管线类型，同时自动识别出管线所在的通道垂直轮廓，基于结构板底标高和净高参数，自动生成通道轮廓的三维空间模型。

3.根据权利要求1所述的基于关键截面的BIM机电管线智能排布方法，其特征在于，步骤(2)包括以下子步骤：

(21)使用可视化编程软件进行编程，自动读取通道中的机电管线数据，机电管线数据包括管线类型、管线数量、管线位置以及管线尺寸信息；

(22)利用所述可视化编程软件中的面积计算工具自动计算不同机电管线的占用面积，并依据通道中的机电管线数量计算通道中机电管线总的占用面积；

(23)利用可视化编程软件中的数学运算节点求得所述通道中机电管线总的占用面积与通道面积的比值，在面积比发生变化的地方自动生成关键截面，在通道方位发生变化的位置自动增加关键截面。

4.根据权利要求1所述的基于关键截面的BIM机电管线智能排布方法，其特征在于，步骤(4)具体包括以下子步骤：

(41)使用可视化编程软件进行编程，自动读取相邻关键截面内的机电管线数据，包括管线类型、管线数量、管线位置以及管线尺寸信息，并利用所述可视化编程软件提供的点、线或其他几何元素节点，定义管线模型的起始点和终止点；

(42)使用可视化编程软件的管线创建节点，将机电管线的三维模型的起始点和终止点作为输入，创建管线元素，使用可视化编程软件的模型生成节点，对机电管线元素进行三维模型的自动生成。

5.根据权利要求1所述的基于关键截面的BIM机电管线智能排布方法，其特征在于，步骤(5)包括如下子步骤：

(51)使用可视化编程软件进行编程，根据自动读取的机电管线数据，机电管线数据包括管线类型、管线长度以及管线连接件数量信息；

(52)通过预设的机电管线单价和连接件单价，利用所述可视化编程软件中的数学运算节点自动计算每条机电管线的造价，并求和得到总管线造价；

(53)然后根据遗传算法或其他优化算法，基于不同关键截面的机电排布方案对机电管线总造价进行自动判断，基于总造价最低得到最优机电管线综合排布模型，单个机电管线造价的计算公式为：

单个机电管线造价＝管线长度*管线单价+连接件数量*连接件单价，

总管线造价的计算公式为：

其中，n为机电管线的数量，并输出优化后的每条机电管线的路径数据。