基于BIM的装配式建筑智能出图方法

本发明涉及一种基于bim的装配式建筑智能出图方法，属于工程设计出图技术领域。

背景技术：

bim从项目可行性研究，逐步细化三维模型，过渡到施工图方案阶段，贯穿于设计周期的始终。如果能够从bim模型中找到合适的方法提取需要的信息，基于bim模型辅助出图，便可以提升设计质量与设计效率的目标，还可以实现模型数据与管理系统的数据对接。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种基于bim的装配式建筑智能出图方法。

本发明所述的基于bim的装配式建筑智能出图方法，包括如下步骤：

步骤一：建筑物模型信息的提取：根据ifc标准，将建筑物几何信息采用统一的层次依次描述，形成标准提取模型；标准提取模型的参数包括项目、建筑区域、建筑空间、场地、建筑物和建筑楼层；

步骤二：建筑物模型信息的建模：revit图元分类标准为：模型图元、基准图元、视图专有图元，其中：

模型图元包括主体和模型构件，主体包括墙、楼板、屋顶、天花板；模型构建包括楼梯、窗、门、家具；

基准图元包括轴网、标高、参考平面；

视图专有图元包括注释图元和详图图元，注释图元包括文字注释、标记、符号、尺寸标注，详图图元包括详图线、填充区域、二维详图构件；

步骤三：基于bim模型提取的要素管理信息：基于目标分析的五大要素从bim模型中提取的信息，五大要素包括：

要素管理，为提取的初步信息，包括提取的具体信息；

质量安全管理，分为人员信息、设备信息、材料信息和结构信息，人员信息包括培训信息、人员素质；设备信息型号、厂地、使用年限、技术参数；材料信息包括厂地、防火等级、传热系数、材质；结构信息包括围护结构、功能信息、质量等级；

成本管理，分为工程量和造价信息，工程量包括面积、体积、标高、质量；造价信息包括单价、数量；

进度管理，分为进度计划、施工工艺和资源信息，进度计划包括模型阶段信息、节点、总工期；施工工艺包括工艺流程、新技术；资源信息包括人员数量、材料数量、机械数量；

环境管理，分为场地信息和建筑性能信息，场地信息包括地质信息、建筑地坪、场地构件；建筑性能信息包括热阻、可见光透过率、日光得热系数；

步骤四：bim全局模型提取子模型视图：子模型是面向过程的bim信息提取与集成的基础，建筑生命期的应用软件通过子模型由bim全局模型提取数据，并将生成的结果通过子模型与bim全局模型集成，子模型由ifcproject构成，ifcproject定义的信息包括默认单位、世界坐标系、坐标空间的维数、在几何表达中使用的浮点数的精度、通过世界坐标系定义正北方向，包括如下实现步骤：

第一步：子模型数据的分离机制：子模型数据的提取需要与全局模型数据分离，其分离通过两种不同的机制实现，分为：通过实体的反向属性分离、通过子模型视图中实体属性的访问表示进行分离；

第二步：实体数据的提取：子模型视图存储了用于信息交换的实体类型，由主体实体和辅助实体构成，均为可独立交换的实体；

第三步：子模型数据的提取:包括如下小步：

①：首先初始化实体字典结构，并读取子模型视图，生成实体类型列表；

②：然后对实体列表中的每一个类型进行遍历，并根据实体类型在数据库中查询对应的数据库记录；

③：对数据库记录集进行遍历，每一条记录对应一个实体实例，并由一个guid作为主键；

④：由于ifc模型的复杂引用关系，当前的实体可能在之前的过程中已经建立，因此根据guid在实体字典中查询实体是否存在，若存在则处理下一条记录，若不存在则应用上节中的方法提取实体，并将成功提取的实体添加到数据字典中；

⑤：数据的提取过程不删除数据库中的记录，在提取的同时为相应的数据记录标记实体的访问方式；

第四步：子模型数据的集成:包括如下小步：

①：首先读取子模型视图，子模型视图中记录着实体属性的访问方式；

②：建立可独立交换的实体实例列表，对该列表中的实体实例进行遍历并执行上节描述的实体提交过程；

③：bim模型与其他辅助软件之间通过数据交换，可以衍生出各类测评，为设计优化和方案比选等提供量化的依据；

步骤五：基于bim的三维参数化建模:包括如下小步：

第一步：将建筑物的各种信息以统一的形式在建筑信息模型中表达出来，实现建筑信息的集成化和信息的完全共享；

第二步：通过相关的bim检验系列软件，对参数化模型进行冲突碰撞检查，纠正偏差，同时可以运用虚拟漫游对已建三维模型进行全方位的实时检查；

第三步：再将进度和成本信息添加到检验合格的三维模型中，并利用无线射频技术及现场iot传感装置进行质量安全管理；

第四步：最后进行资源分析、审核分析以及5d施工模拟；

步骤六：装配式建筑智能出图：装配式建筑生产销售建造一体化平台对结构信息的提取，提取建筑、结构、机电bim模型，生成有加工图纸和二维码。

优选地，所述步骤四第一步中，通过实体的反向属性分离，利用bim模型中对象化的关系实体实现，包括如下小步：将相关联的实体引用保存在自身的实例中，而被关联的实体则通过反向属性查询存储关系的关系实体的实例；实体的反向属性是一个接口在需要是被动态调用，并不被存储，子模型通过反向属性与全局模型分离。

优选地，所述步骤四第一步中，通过子模型视图中实体属性的访问表示进行分离，分离机制利用子模型视图中定义的实体属性的访问方式实现，提供更加灵活的子模型分离控制，包括如下小步：子模型在访问方式被标识为ignore的实体属性处分离；当子模型重新集成时，被标识为ignore的实体属性忽略外部作出的修改，保留原有数据。

优选地，所述步骤四第二步中，实体数据的提取对于某一实体其属性值对应的实体类型，分为独立交换的实体、资源实体，在实体数据的提取过程中，依次提取实体的显示属性，若显示属性为引用类型则按照递归的方式继续调用提取实体的算法。

优选地，所述步骤四第二步中，实体数据ifcactor的提取步骤如下：

①直接获取globalid属性值；

②处理ownerhistory属性，该属性为一个实体类型，因为其访问方式在子模型视图中设置为了ignore，因此忽略该属性值的提取；

③至⑤直接获取name、description、objecttype属性值；

⑥处理theactor属性，存储ifcpersonandorganization的实例；挂起对ifcactor的处理，读取ifcpersonandorganization实例的属性；处理theperson、theorganization属性，这两个属性为实体类型，进行递归调用；列表类型roles属性，其成员是ifcactorrole类型的实例；获取role、userdefinedrole、description属性值；成功的读取了ifcpersonandorganization实例，将其值返回给挂起的调用，即将其赋值给ifcactor实例的theactor属性。

优选地，所述步骤六中，装配式建筑智能出图包括如下小步：

①bim模型自动出图；②埋件建模及埋件辅助出图；③基于bim板块自动分类；④加工图辅助出图；⑤模型通过二维码技术扫描查看。

优选地，所述步骤六中，通过在图纸中预制二维码，设计施工各个环节的人员都通过扫描二维码查看装配式建筑智能演示。

本发明的有益效果是：本发明所述的基于bim的装配式建筑智能出图方法，通过基于bim模型辅助出图，便可以提升设计质量与设计效率的目标，还可以实现模型数据与管理系统的数据对接。

附图说明

图1是本发明的流程原理框图。

图2是本发明的ifc对象逻辑关系图。

图3是本发明的revit模型图元分类图。

图4是本发明的子模型数据提取流程图。

图5是本发明的子模型数据集成流程图。

图6是本发明的bim数据交换格式分析图。

图7是基于目标分析的要素集成管理流程图。

图8是本发明的装配式建筑智能出图的举例图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本发明所述的基于bim的装配式建筑智能出图方法，包括如下步骤：

步骤一：建筑物模型信息的提取：根据ifc标准，将建筑物几何信息采用统一的层次依次描述，形成标准提取模型；标准提取模型的参数包括项目、建筑区域、建筑空间、场地、建筑物和建筑楼层；

步骤二：建筑物模型信息的建模：revit图元分类标准为：模型图元、基准图元、视图专有图元，其中：

模型图元包括主体和模型构件，主体包括墙、楼板、屋顶、天花板；模型构建包括楼梯、窗、门、家具；

基准图元包括轴网、标高、参考平面；

视图专有图元包括注释图元和详图图元，注释图元包括文字注释、标记、符号、尺寸标注，详图图元包括详图线、填充区域、二维详图构件；

步骤三：基于bim模型提取的要素管理信息：基于目标分析的五大要素从bim模型中提取的信息，五大要素包括：

要素管理，为提取的初步信息，包括提取的具体信息；

质量安全管理，分为人员信息、设备信息、材料信息和结构信息，人员信息包括培训信息、人员素质；设备信息型号、厂地、使用年限、技术参数；材料信息包括厂地、防火等级、传热系数、材质；结构信息包括围护结构、功能信息、质量等级；

成本管理，分为工程量和造价信息，工程量包括面积、体积、标高、质量；造价信息包括单价、数量；

进度管理，分为进度计划、施工工艺和资源信息，进度计划包括模型阶段信息、节点、总工期；施工工艺包括工艺流程、新技术；资源信息包括人员数量、材料数量、机械数量；

环境管理，分为场地信息和建筑性能信息，场地信息包括地质信息、建筑地坪、场地构件；建筑性能信息包括热阻、可见光透过率、日光得热系数；

步骤四：bim全局模型提取子模型视图：子模型是面向过程的bim信息提取与集成的基础，建筑生命期的应用软件通过子模型由bim全局模型提取数据，并将生成的结果通过子模型与bim全局模型集成，子模型由ifcproject构成，ifcproject定义的信息包括默认单位、世界坐标系、坐标空间的维数、在几何表达中使用的浮点数的精度、通过世界坐标系定义正北方向，包括如下实现步骤：

第一步：子模型数据的分离机制：子模型数据的提取需要与全局模型数据分离，其分离通过两种不同的机制实现，分为：通过实体的反向属性分离、通过子模型视图中实体属性的访问表示进行分离；

第二步：实体数据的提取：子模型视图存储了用于信息交换的实体类型，由主体实体和辅助实体构成，均为可独立交换的实体；

第三步：子模型数据的提取:包括如下小步：

①：首先初始化实体字典结构，并读取子模型视图，生成实体类型列表；

②：然后对实体列表中的每一个类型进行遍历，并根据实体类型在数据库中查询对应的数据库记录；

③：对数据库记录集进行遍历，每一条记录对应一个实体实例，并由一个guid作为主键；

④：由于ifc模型的复杂引用关系，当前的实体可能在之前的过程中已经建立，因此根据guid在实体字典中查询实体是否存在，若存在则处理下一条记录，若不存在则应用上节中的方法提取实体，并将成功提取的实体添加到数据字典中；

⑤：数据的提取过程不删除数据库中的记录，在提取的同时为相应的数据记录标记实体的访问方式；

第四步：子模型数据的集成:包括如下小步：

①：首先读取子模型视图，子模型视图中记录着实体属性的访问方式；

②：建立可独立交换的实体实例列表，对该列表中的实体实例进行遍历并执行上节描述的实体提交过程；

③：bim模型与其他辅助软件之间通过数据交换，可以衍生出各类测评，为设计优化和方案比选等提供量化的依据；

步骤五：基于bim的三维参数化建模:包括如下小步：

第一步：将建筑物的各种信息以统一的形式在建筑信息模型中表达出来，实现建筑信息的集成化和信息的完全共享；

第二步：通过相关的bim检验系列软件，对参数化模型进行冲突碰撞检查，纠正偏差，同时可以运用虚拟漫游对已建三维模型进行全方位的实时检查；

第三步：再将进度和成本信息添加到检验合格的三维模型中，并利用无线射频技术及现场iot传感装置进行质量安全管理；

第四步：最后进行资源分析、审核分析以及5d施工模拟；

步骤六：装配式建筑智能出图：装配式建筑生产销售建造一体化平台对结构信息的提取，提取建筑、结构、机电bim模型，生成有加工图纸和二维码。

实施例2：

本发明首先通过将revit模型导入unity3d，从模型中导出各结构的构件信息，导出各个构件的属性信息、坐标信息到excel数据库中，最后将模型数据导入到软件平台的管理系统中，通过构件唯一id号的关联，实现了模型数据与管理系统的数据对接。

建筑物模型信息提取的实质是对各类功能部件及其相关信息的识别。在ifc标准中，建筑物的几何信息是按照项目(ifcproject)、建筑区域(ifczone)、建筑空间(ifcspace)、场地(ifcsite)、建筑物(ifcbuilding)、建筑楼层(ifcbuildingstorey)等层次依次描述的，ifc标准中部分对象之间的关系描述如图2所示。

bim模型中包含了丰富的信息，作为bim主流的基础建模工具，本文以revit模型为例，element(图元)是revit中最基本的类，通常使用3种类型的图元：模型图元、基准图元、视图专有图元。如图3所示。

模型图元表示建筑的实际三维几何图形，包括主体和模型构件。基准图元用于帮助定义项目上下文。视图专有图元包括注释图元和详图图元两种，其中，注释图元是对模型进行归档并在图纸上保持比例的二维构件，详图图元是在特定视图中提供有关建筑模型详细信息的二维项。

依据上述分类标准，基于目标分析的五大要素可以从bim模型中提取的信息，如表1所示。

表1bim模型中提取的五大要素管理信息

bim子模型是相对于bim全局模型而言的子集，是按照子模型视图由bim全局模型提取，或由应用软件生成的bim局部模型。在实际应用中，子模型通常通过step文件或ifcxml文件进行交换。子模型是面向过程的bim信息提取与集成的基础，建筑生命期的应用软件通过子模型由bim全局模型提取数据，并将生成的结果通过子模型与bim全局模型集成。子模型的使用可以使应用程序仅提取相关的数据，能够减少数据的网络传输开销、减少数据的并发访问、有利于保持数据的一致性、避免数据冲突。

ifcproject定义了必须的全局信息，构成了子模型的必要组成部分。ifcproject在bim全局模型中有且仅有一个实例，其继承关系定义的信息包括默认单位、世界坐标系、坐标空间的维数、在几何表达中使用的浮点数的精度、通过世界坐标系定义正北方向。这些信息的确定需要于项目实施前在各参与方间达成一致，一经创建便应尽量保持只读状态，从而避免由于单位、世界坐标系的不同导致数据的不一致与冲突。

子模型数据的分离机制：

子模型数据的提取需要与全局模型数据分离，其分离通过两种不同的机制实现。一种是通过实体的反向属性分离，另一种是通过子模型视图中实体属性的访问表示进行分离。

第一种分离机制利用bim模型中对象化的关系实体实现。关系实体(ifcrelationship)提供了一种类似于关系数据库中关系表的功能，它将相关联的实体引用保存在自身的实例中，而被关联的实体则通过反向属性查询存储关系的关系实体的实例。实体的反向属性是一个接口在需要是被动态调用，并不被存储。因此，子模型可以自然的通过反向属性与全局模型分离。第二种分离机制利用子模型视图中定义的实体属性的访问方式实现，提供了更加灵活的子模型分离控制。子模型在访问方式被标识为ignore的实体属性处分离。当子模型重新集成时，被标识为ignore的实体属性忽略外部作出的修改，保留原有数据。例如对于ifcproduct的派生实体，在某些应用中不需要提取representation属性，该属性存储几何模型。通常几何模型占用大量的存储空间，而在该属性处分离子模型可以提高子模型的提取和传输效率。

实体数据的提取：

子模型视图存储了用于信息交换的实体类型，由主体实体和辅助实体构成，均为可独立交换的实体。而对于某一实体其属性值对应的实体类型，既可为可独立交换的实体又可为资源实体。在实体数据的提取过程中，依次提取实体的显示属性(explicitattribute)，若显示属性为引用类型则按照递归的方式继续调用提取实体的算法。递归调用的终止条件有两个，满足其一便可终止递归调用过程返回临时结果，这两个条件是：1)属性值为非引用类型；2)模型视图中访问属性为ignore。

以ifcactor实体为例，其提取过程如图4所示，图中灰色方框中的数字为算法的调用顺序。

步骤1直接获取globalid属性值。

步骤2处理ownerhistory属性，该属性为一个实体类型，因为其访问方式在子模型视图中设置为了ignore，因此忽略该属性值的提取。

步骤3至步骤5直接获取name、description、objecttype属性值。

步骤6处理theactor属性，该属性为一个选择类型，在本例中该选择类型存储了一个ifcpersonandorganization的实例。此时，挂起对ifcactor的处理，读取ifcpersonandorganization实例的属性。

步骤6.1及步骤6.2处理theperson、theorganization属性，这两个属性为实体类型，进行递归调用。

步骤6.3为roles属性，这是一个列表类型，其成员是ifcactorrole类型的实例。

执行步骤6.3.1至步骤6.3.3获取role、userdefinedrole、description属性值。至此，成功的读取了ifcpersonandorganization实例，将其值返回给挂起的调用，即将其赋值给ifcactor实例的theactor属性。这样便完成了ifcactor实例的提取。

子模型数据的提取流程：

由于ifc模型实体间存在着复杂的关联关系，一个实体实例可能被多个实体实例引用。为了避免实体提取过程中出现重复提取，进而造成数据的不一致和冲突，在实体的提取过程中，将成功提取的实体存储在一个以guid为关键字的字典结构中。每次提取实体前首先在该字典中检索实体是否已被提取，若已被提取则直接由实体字典获取实体引用，若未被提取则调用上述的实体提取算法。

子模型数据的提取流程如图4所示。首先初始化实体字典结构，并读取子模型视图，生成实体类型列表。然后对实体列表中的每一个类型进行遍历，并根据实体类型在数据库中查询对应的数据库记录。对数据库记录集进行遍历，每一条记录对应一个实体实例，并由一个guid作为主键。由于ifc模型的复杂引用关系，当前的实体可能在之前的过程中已经建立。因此根据guid在实体字典中查询实体是否存在，若存在则处理下一条记录，若不存在则应用上节中的方法提取实体，并将成功提取的实体添加到数据字典中。数据的提取过程不删除数据库中的记录，在提取的同时为相应的数据记录标记实体的访问方式。

子模型数据的集成流程如图5所示。首先，读取子模型视图，子模型视图中记录着实体属性的访问方式。然后，建立可独立交换的实体实例列表，对该列表中的实体实例进行遍历并执行上节描述的实体提交过程。

bim模型与其他辅助软件之间通过数据交换，可以衍生出各类测评，为设计优化和方案比选等提供量化的依据，图6分析了bim模型的主要交换格式。

这样，在最初的二维图纸分析基础上，利用bim技术先进的三维参数化建模，将建筑物的各种信息以统一的形式在建筑信息模型中表达出来，实现建筑信息的集成化和信息的完全共享。通过相关的bim检验系列软件，对参数化模型进行冲突碰撞检查，纠正偏差，同时可以运用虚拟漫游对已建三维模型进行全方位的实时检查。再将进度和成本信息添加到检验合格的三维模型中，并利用无线射频技术及现场iot传感装置进行质量安全管理，最后进行资源分析、审核分析以及5d施工模拟等，各要素的管理流程如图7所示。

装配式建筑生产销售建造一体化平台对结构信息的提取如图8所示。

建筑、结构、机电bim模型：软件预存各户型的建筑、结构、机电与装修bim模型，可查看与剖切模型，点击建筑构件，右侧属性栏会显示构件相关参数信息，下方有加工图纸和二维码链接，点击二维码可在手机查看构件信息。

本发明可广泛运用于工程设计出图场合。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。