用于GIM模型与IFC模型的融合系统和方法与流程

本发明涉及建筑信息模型系统技术领域，具体地，涉及用于gim模型与ifc模型间的融合系统和方法，尤其涉及一种用于融合国家电网工程多版本gim模型与ifc模型的系统。

背景技术：

电力工程的数字化是支撑智能电网的一个关键要素，bim技术的推广应用在电网工程的全寿命周期管理中起着至关重要的作用，为在工程涉及的不同利益主体、各个阶段、不同的专业之间交换工程信息以解决互操作性难题提供解决方案。bim技术应用的一个主要贡献是提供了统一的数据格式。目前，在中国电网输电与变电工程领域主要存在gim和ifc两个数据格式标准。两者的目标都是为了在输变电工程的整个生命周期中创建、存储、更新、和交换与建筑物相关的信息，但是数据格式存在较大的差异。

输变电工程中的建筑物、构筑物、支护设施以及消防和冷却系统经常用ifc格式表示。ifc格式是一个计算机可以解读的、公开的、结构化的、面向对象的工程模型信息交换格式，旨在为建筑行业提供一个不依赖于任何具体软件系统，能够用于描述贯穿整个建筑项目生命周期内产品数据的中间数据标准。ifcschema(ifc描述大纲)是ifc标准的主要内容，由资源层、核心层、共享层和领域层4个层次构成，提供了建筑工程实施过程所处理的各种信息描述和定义的规范。ifcschema采用在iso10303-11中定义的express语言描述。

gim技术是中国国网公司借鉴bim技术，针对电网工程的特点提出的一个国网系统内部的工程数据交换标准。gim三维工程模型包括物理模型和逻辑模型两个部分，前者描述工程的设备、材料的组件的集合形体及其非图形的属性信息，后者表述对电网系统至关重要的系统的架构以及连接和控制逻辑。模型中都包括了不同层级的组件图形和相应的属性信息。

由于gim格式与ifc格式中数据描述和存储方法存在明显的差异，因此需要提出一种融合两种数据格式的融合方法，从而为国网系统提供一种能够兼容两种数据格式的数据库，为不同的业务和用户访问输变电工程的bim信息提供便捷，同时也保证有关工程模型的分析，如带电构件与不带电构件之间的净空距离分析，能够跨越两种数据格式。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于gim模型与ifc模型间的融合系统和方法。

根据本发明提供的一种用于gim模型与ifc模型间的融合系统，包括：

文件完整性检查模块：分别读取电网工程模型中的gim模型文件、ifc模型文件，分别根据对应的文件格式规则对gim模型文件、ifc模型文件进行完整性检查，以保证电网工程模型中文件的完整性；

文件解析模块：分别对gim模型文件、ifc模型文件进行文件解析，得到解析结果，将所述解析结果以json或xml文件形式存储；

参考模型规则库模块：分别将gim模型、ifc模型的描述方案与统一参考模型的描述方案建立映射关系，基于映射关系建立转换关系，将所述转换关系以规则的形式存储在规则库中；

统一模型转换模块：分别将解析后的gim模型文件、ifc模型文件根据对应的转换关系进行转换，得到基于统一参考模型的转换结果，将所述转换结果以json或xml文件形式存储，其中，gim模型文件的转换结果记为gim转换结果，ifc模型文件的转换结果记为ifc转换结果；

空间关系生成模块：通过分析统一参考模型中的几何数据，生成多种空间关系；

差异比较模块：基于多种空间关系，将gim转换结果和ifc转换结果进行差异对比，得到版本差异结果。

优选地，所述统一模型转换模块包括：

坐标转换模块：将文件中设备或构件的局部放置坐标系转换为世界坐标系；

图形转换模块：将文件中设备或构件的cad模型转换为经过表面三角化；

层级转换模块：将所述设备中包含的各种紧邻上下层级关系转化为以二元组的形式进行表述和存储，所述二元组的第一个元素表示上级层次构件的guid，所述二元组的第二个元素表示下级层次构件的guid；

逻辑转换模块：将描述两个电路图中相连的设备之间的电流或者控制信号的流向关系转化为以二元组的形式进行表述和存储，所述二元组的第一个元素表示上级层次构件的guid，所述二元组的第二个元素表示下级层次构件的guid，流向方向是从第一个元素流向第二个元素。

优选地，所述完整性检查包括文件格式检查、文件版本信息检查中的任一种或任多种；

所述gim模型文件包括电网工程模型中的设备、线缆、金具中的任一种或任多种的三维设计文件；

所述ifc模型文件包括电网工程模型中的建筑物、构筑物中的任一种或任多种的三维设计文件。

优选地，所述解析结果包括电网工程整体信息、电网工程所包含的各个构件的几何形体信息、构件属性信息、构件之间的分解层次关系、构件之间的空间关系、构件之间的逻辑关系中的任一种或任多种。

优选地，所述描述方案包括构成要素、要素间关系、构成规则、禁止规则中的任一种或任多种。

优选地，所述空间关系包括构件或设备相互之间的重力方向的上下支撑关系、构件之间的相邻关系、功能空间被多个构件包围形成的关系、构件被某个功能空间包含的关系，空间之间的相交或相邻关系中的任一种或任多种。

优选地，所述统一参考模型的数据存储以nosql数据库的形式存储；所述nosql数据库中存储的各项数据都与对应的来源文件的版本信息相关联。

根据本发明提供的一种用于gim模型与ifc模型间的融合方法，包括：

文件完整性检查步骤：分别读取电网工程模型中的gim模型文件、ifc模型文件，分别根据对应的文件格式规则对gim模型文件、ifc模型文件进行完整性检查，以保证电网工程模型中文件的完整性；

文件解析步骤：分别对gim模型文件、ifc模型文件进行文件解析，得到解析结果，将所述解析结果以json或xml文件形式存储；

参考模型规则库步骤：分别将gim模型、ifc模型的描述方案与统一参考模型的描述方案建立映射关系，基于映射关系建立转换关系，将所述转换关系以规则的形式存储在规则库中；

统一模型转换步骤：分别将解析后的gim模型文件、ifc模型文件根据对应的转换关系进行转换，得到基于统一参考模型的转换结果，将所述转换结果以json或xml文件形式存储，其中，gim模型文件的转换结果记为gim转换结果，ifc模型文件的转换结果记为ifc转换结果；

空间关系生成步骤：通过分析统一参考模型中的几何数据，生成多种空间关系；

差异比较步骤：基于多种空间关系，将gim转换结果和ifc转换结果进行差异对比，得到版本差异结果。

优选地，所述统一模型转换步骤包括：

坐标转换步骤：将文件中设备或构件的局部放置坐标系转换为世界坐标系；

图形转换步骤：将文件中设备或构件的cad模型转换为经过表面三角化；

层级转换步骤：将所述设备中包含的各种紧邻上下层级关系转化为以二元组的形式进行表述和存储，所述二元组的第一个元素表示上级层次构件的guid，所述二元组的第二个元素表示下级层次构件的guid；

逻辑转换步骤：将描述两个电路图中相连的设备之间的电流或者控制信号的流向关系转化为以二元组的形式进行表述和存储，所述二元组的第一个元素表示上级层次构件的guid，所述二元组的第二个元素表示下级层次构件的guid，流向方向是从第一个元素流向第二个元素。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

将一个电网工程项目在其生命周期的多个阶段多个版本的ifc和gim模型融合在同一个统一参考模型中，为电网工程的设计开发提供便捷，有效节省工程项目的沟通成本，提升工程项目的实施效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的系统框架示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种用于gim模型与ifc模型间的融合系统，包括：

文件完整性检查模块：分别读取电网工程模型中的gim模型文件、ifc模型文件，分别根据对应的文件格式规则对gim模型文件、ifc模型文件进行完整性检查，以保证电网工程模型中文件的完整性；

文件解析模块：分别对gim模型文件、ifc模型文件进行文件解析，得到解析结果，将所述解析结果以json或xml文件形式存储；

参考模型规则库模块：分别将gim模型、ifc模型的描述方案与统一参考模型的描述方案建立映射关系，基于映射关系建立转换关系，将所述转换关系以规则的形式存储在规则库中；

统一模型转换模块：分别将解析后的gim模型文件、ifc模型文件根据对应的转换关系进行转换，得到基于统一参考模型的转换结果，将所述转换结果以json或xml文件形式存储，其中，gim模型文件的转换结果记为gim转换结果，ifc模型文件的转换结果记为ifc转换结果；

空间关系生成模块：通过分析统一参考模型中的几何数据，生成多种空间关系；

差异比较模块：基于多种空间关系，将gim转换结果和ifc转换结果进行差异对比，得到版本差异结果。

具体地，所述统一模型转换模块包括：

坐标转换模块：将文件中设备或构件的局部放置坐标系转换为世界坐标系；

图形转换模块：将文件中设备或构件的cad模型转换为经过表面三角化；

层级转换模块：将所述设备中包含的各种紧邻上下层级关系转化为以二元组的形式进行表述和存储，所述二元组的第一个元素表示上级层次构件的guid，所述二元组的第二个元素表示下级层次构件的guid；

逻辑转换模块：将描述两个电路图中相连的设备之间的电流或者控制信号的流向关系转化为以二元组的形式进行表述和存储，所述二元组的第一个元素表示上级层次构件的guid，所述二元组的第二个元素表示下级层次构件的guid，流向方向是从第一个元素流向第二个元素。

具体地，所述完整性检查包括文件格式检查、文件版本信息检查中的任一种或任多种；

所述gim模型文件包括电网工程模型中的设备、线缆、金具中的任一种或任多种的三维设计文件；

所述ifc模型文件包括电网工程模型中的建筑物、构筑物中的任一种或任多种的三维设计文件。

具体地，所述解析结果包括电网工程整体信息、电网工程所包含的各个构件的几何形体信息、构件属性信息、构件之间的分解层次关系、构件之间的空间关系、构件之间的逻辑关系中的任一种或任多种。

具体地，所述描述方案包括构成要素、要素间关系、构成规则、禁止规则中的任一种或任多种。

具体地，所述空间关系包括构件或设备相互之间的重力方向的上下支撑关系、构件之间的相邻关系、功能空间被多个构件包围形成的关系、构件被某个功能空间包含的关系，空间之间的相交或相邻关系中的任一种或任多种。

具体地，所述统一参考模型的数据存储以nosql数据库的形式存储；所述nosql数据库中存储的各项数据都与对应的来源文件的版本信息相关联。

根据本发明提供的一种用于gim模型与ifc模型间的融合方法，包括：

文件完整性检查步骤：分别读取电网工程模型中的gim模型文件、ifc模型文件，分别根据对应的文件格式规则对gim模型文件、ifc模型文件进行完整性检查，以保证电网工程模型中文件的完整性；

文件解析步骤：分别对gim模型文件、ifc模型文件进行文件解析，得到解析结果，将所述解析结果以json或xml文件形式存储；

参考模型规则库步骤：分别将gim模型、ifc模型的描述方案与统一参考模型的描述方案建立映射关系，基于映射关系建立转换关系，将所述转换关系以规则的形式存储在规则库中；

统一模型转换步骤：分别将解析后的gim模型文件、ifc模型文件根据对应的转换关系进行转换，得到基于统一参考模型的转换结果，将所述转换结果以json或xml文件形式存储，其中，gim模型文件的转换结果记为gim转换结果，ifc模型文件的转换结果记为ifc转换结果；

空间关系生成步骤：通过分析统一参考模型中的几何数据，生成多种空间关系；

差异比较步骤：基于多种空间关系，将gim转换结果和ifc转换结果进行差异对比，得到版本差异结果。

具体地，所述统一模型转换步骤包括：

坐标转换步骤：将文件中设备或构件的局部放置坐标系转换为世界坐标系；

图形转换步骤：将文件中设备或构件的cad模型转换为经过表面三角化；

层级转换步骤：将所述设备中包含的各种紧邻上下层级关系转化为以二元组的形式进行表述和存储，所述二元组的第一个元素表示上级层次构件的guid，所述二元组的第二个元素表示下级层次构件的guid；

逻辑转换步骤：将描述两个电路图中相连的设备之间的电流或者控制信号的流向关系转化为以二元组的形式进行表述和存储，所述二元组的第一个元素表示上级层次构件的guid，所述二元组的第二个元素表示下级层次构件的guid，流向方向是从第一个元素流向第二个元素。

本发明提供的用于gim模型与ifc模型间的融合系统，可以通过用于gim模型与ifc模型间的融合方法的步骤流程实现。本领域技术人员可以将用于gim模型与ifc模型间的融合方法理解为所述用于gim模型与ifc模型间的融合系统的优选例。

如图1所示，本发明的目的在于提供一种用于融合国家电网工程多版本gim格式模型与ifc模型的系统，将一个工程在其寿命周期多个阶段多个版本的ifc和gim模型融合在同一个统一参考模型中，包括：

gim文件完整性检查模块，用于读取gim文件和检查文件的完整性；优选地，读取构成一个电网工程模型的设备、线缆、金具等的多个gim文件，并提取相应的版本信息，同时根据gim文件格式的相关规则检查整个工程模型的完整性；

ifc文件完整性检查模块，用于读取ifc文件和检查文件的完整性；优选地，读取构成一个电网工程模型中建筑物、构筑物等的多个ifc文件，并提取相应的版本信息，同时根据ifc文件格式的相关规则检查有关工程模型的完整性；

gim文件解析器模块，用于生成国网gim格式的三维设计模型文件，生成电网设施的物理模型和逻辑模型；三维设计模型文件包括gim格式的电网工程中设备、线缆、金具等，解析后生成整个工程的信息、各个构件的几何形体、属性信息以及构件间的分解层次关系、空间关系和逻辑关系，解析结果以json或xml文件形式存储；

ifc文件解析模块，用于生成建筑物模型，包括构件、构件属性以及构件之间的关系；解析ifc格式的电网工程中建筑物、构筑物等的三维设计文件,生成整个工程的信息、各个构件的几何形体、属性信息以及构件间的分解层次关系、空间关系和逻辑关系，解析结果以json或xml文件形式存储；

gim模型到统一参考模型的自动转换模块，用于将解析后的gim模型按照一定的映射规则转换为统一参考模型；ifc模型到统一参考模型的自动转换模块，用于将ifc模型按照一定的映射规则转换为统一参考模型；统一参考模型包括模型版本、整个工程的描述信息、工程中各构件的识别码、名称、类型、放置坐标系、几何形体、属性、构件之间的层级关系和逻辑关系；其中，gim模型到统一参考模型的映射规则库，是将gim模型的描述方案和统一参考模型的描述方案之间的构成要素、要素间关系、构成规则、禁止规则等建立映射和转换关系，所述转换关系以规则的形式存储在库中；ifc模型到统一参考模型的映射规则库，是将ifc模型的表述方法和统一参考模型的表述方案之间的构成要素、要素间关系、构成规则、禁止规则等建立映射和转换关系，所述转换关系以规则的形式存储在库中；统一参考模型的数据以nosql数据库的形式存储；

空间关系生成模块将自动分析几何数据，自动生成设备、构件、功能空间之间的多种空间关系；包括构件、设备相互之间的重力方向的上下(支撑)关系、构件之间的相邻关系、功能空间被多个构件包围形成的关系，构件是否被某个功能空间包含的关系，空间之间的相交、相邻关系等；

版本差异分析模块根据统一参考模型中存储的信息，对比分析后给出工程模型不同版本之间的差异，所述的差异包括构件、设备的新增、删除、更新，还包括设备、构件之间逻辑关系、层级关系的新增、删除、更新，所述的修改还包括图形和非图形数据的各种更新，也包括工程信息的更新。

gim模型到统一参考模型的自动转换模块包括：坐标转换子单元，用于将所述设备或者构件的局部放置坐标系转换为世界坐标系；几何图形转换子单元，用于将所述设备或者构件的cad模型统一转换为经过三角化的表面，上述cad几何图形在gim模型以国家电网公司三维设计模型设计标准所定义的多种基本图形经过布尔运算构成；层级关系转换子单元，用于将所述设备所包含的子系统、部件、零件直至最后的gim标准中所定义个基本图形之间的紧邻上下层级关系，所述的关系以二元组的形式表述和存储，第一个元素表示上级层次构件的guid。第二个元素表示下级层次构件的guid；逻辑关系转换子单元，用于描述两个电路图中相连的设备之间的电流或者控制信号的流向关系，所述的关系以二元组的形式表述和存储，第一个元素表示上级层次构件的guid，第二个元素表示下级层次构件的guid。

ifc文件到统一参考模型的自动转换模块还包括：坐标转换子单元，用于将所述文件中的建筑结构构件或者设备的局部放置坐标系转换为世界坐标系；几何图形转换子单元，用于将所述设备或者构件的cad模型统一转换为经过三角化的表面，上述cad模型分为基础模型和复杂模型，基础cad模型在ifc中有三种表示方式：边界表示法、拉伸实体法和构造实体几何法，复杂模型可以通过岁多个基础模型进行布尔运算得到，也可以是非均匀有理b样条曲面表示的模型；层级关系转换子单元，用于将所述设备所包含的子系统、部件、零件直至最后的gim标准中所定义个基本图形之间的紧邻上下层级关系，所述的关系以二元组的形式表述和存储，第一个元素表示上级层次构件的guid。第二个元素表示下级层次构件的guid；逻辑关系转换子单元，用于描述两个电路图中相连的设备之间的电流或者控制信号的流向关系，所述的关系以二元组的形式表述和存储，第一个元素表示上级层次构件的guid，第二个元素表示下级层次构件的guid。流向默认的是从第一个元素流向第二个元素。

本发明中，统一参考模型可以是设定的模型。统一参考模型包括模型版本、整个工程的描述信息、工程中各构件的识别码、名称、类型、放置坐标系、几何形体、属性、构件之间的层级关系和逻辑关系。基于统一参考模型的空间关系是在融合ifc模型和gim模型后统一进行的空间关系分析，能够进一步分析得到ifc模型和gim模型之间的空间关系，这些关系是分别在两个模型中不可能得到的空间关系，将自动分析几何数据，自动生成设备、构件、功能空间之间的多种空间关系。统一参考模型的数据以nosql数据库中的各项数据都与其来源gim或ifc文件的版本信息进行相关联。版本差异分析模块根据统一参考模型中存储的信息，对比分析后给出工程模型不同版本之间的差异，这样可以将一个工程在其寿命周期多个阶段多个版本的ifc和gim模型融合在同一个统一参考模型中。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。