一种基于BIM技术的重力储能系统的物理仿真方法与流程

一种基于bim技术的重力储能系统的物理仿真方法
技术领域
1.本发明涉及一种仿真方法，特别是一种基于bim技术的重力储能系统的物理仿真方法，属于重力储能技术领域。


背景技术：

2.随着国内bim技术应用的发展，国内bim技术应用逐年递增，bim模型的各种运用方式也变得更加丰富多彩。现阶段，bim模型已经不仅仅局限于管线碰撞和净空分析，工程量运算和施工模拟也成为了bim技术运用的主流。
3.公开号为cn114818072a的发明专利，名为“基于物理仿真系统的虚拟建造方法及存储介质”，该方法利用bim常用正向设计建模软件进行设计模型搭建，并结合基于usd开源文件的omniverse平台进行虚拟建造相关设置与模拟计算，形成模拟报告等，为项目设计与施工优化提供数据参考与依据，充分利用bim技术所带来的数字化成果，缩短施工周期、降低无效重复施工量并提高施工效率，实现节能减排的效果，为完成“双碳”目标贡献提供一条有效途径。但是该专利存在下以下缺陷：缺少物理运动的系统仿真，该专利只能计算静态的应力分析和虚拟建造，无法计算动态的受力分析和物理运动分析。
4.公开号为cn111535446a的发明专利，名为“一种大跨度场馆的施工方法”，包括：(1)对所述大跨度场馆进行仿真，获得应力、应变和位移数据以及偏差的预定范围；(2)依据所述仿真的结果，分别加工看台预制件、空间结构件和混凝土框架；(3)依据所述数字仿真结果，进行混凝土框架的施工，并分别进行看台拼装、空间结构拼装；(4)空间结构拼装、混凝土框架浇筑、看台安装、空间结构安装、合拢、卸载或张拉等过程中，进行偏差的消纳和调整，通过所述斜梁、支座和调节装置进行偏差的消纳，完成看台、空间结构和混凝土框架的连接。本技术针对大跨度场馆提供的施工方法，解决了结构复杂，重复性低的场馆型建筑施工工期紧张的问题；同时保证了平行施工的顺利进行和施工安全。但是该专利存在以下缺陷：该专利仅提供了一种施工方法，缺少物理的动态运动仿真和受力分析、缺乏视频及运动模拟动画演示效果。
5.因此，目前重力储能项目缺少相关的bim技术应用支持，并且目前相关bim的技术应用中均不涉及对于项目的物理仿真的技术方案，bim相关系统对于项目的管理和应用不够成熟和直观。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是提供一种基于bim技术的重力储能系统的物理仿真方法，通过仿真技术在bim系统中直观展示重力储能系统的运动状态等信息。
7.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于bim技术的重力储能系统的物理仿真方法，其特征在于包含以下步骤：s1、创建重力储能系统的bim模型；s2、对创建的bim模型进行模型材质以及物理特性的添加；
s3、对创建的bim模型添加物理仿真数据；s4、编写bim模型的物理运动程序；s5、程序数据及物理逻辑关联；s6、物理仿真动画演示；s7、输出仿真特性数据报表。
8.进一步地，所述步骤s1具体为：根据重力储能系统的设计图纸，通过建模软件建立重力储能系统的bim模型，重力储能系统包含设备、土建和钢结构三类模型，其中重力储能系统的设备模型包含水平移动小车、垂直升降机、质量块、动力轴、吊装车和曳引带。
9.进一步地，所述步骤s2具体为：重力储能系统的bim模型创建完成后，将创建好的重力储能系统的bim模型导入到物理仿真软件vortex studio中，对重力储能系统的bim模型中设备模型中的每一个设备，在每一个设备的组成构件设置其模型材质，然后根据构件之间相互关联的构建连接，在不同构件之间添加相应的连接方式和物理特性。
10.进一步地，所述步骤s3具体为：以重力储能系统的设计需求为依据，对创建的重力储能系统的bim模型添加物理运行参数，物理运行参数包含输出参数和输入参数，输入参数是重力储能系统需要读取和导入的参数，输出参数是重力储能系统需要计算或者导出的数据，通过数据管理器功能修改这些物理运行参数的数据类型格式，使物理运行参数与后续编程的数据类型格式相互匹配以便于数据运算，然后根据实际情况调整重力储能系统的bim模型中各设备的重心。
11.进一步地，所述步骤s4具体为：在整个重力储能系统的bim模型的所有物理运行参数添加完成之后，通过软件开发程序进行重力储能系统的bim模型中各设备的构件的运动程序的编写，并按照重力储能系统的物理仿真要求对运动程序进行调试，每一个设备的不同的构件需要分别编辑不同的脚本并运行不同的程序，在脚本中编入物理公式以便系统进行物理运算，运算结果留出数据接口以便数据导出，需要提取的输入参数通过编程写入运动程序，并留出相应接口。
12.进一步地，所述步骤s5具体为：通过vortex studio软件自带的信息关联器，将编写的运动程序与重力储能系统的bim模型的物理运行参数进行关联，运动程序读取重力储能系统的bim模型的物理运行参数进行运动仿真和运算，输入参数相关的系统逻辑必须确认运行无误才能使用，输出参数用于数据导出，将运算结果留出的数据接口与重力储能系统的bim模型的物理运行参数的输出参数相关联。
13.进一步地，所述步骤s6具体为：使用vortex studio软件自带的运动仿真功能模块，对重力储能系统的bim模型的各个设备的各个构件进行模拟仿真，每一个构件会根据之前编辑的运动程序进行自行运动，在运动程序中加入时钟系统，使多个构件实现联合运动仿真。
14.进一步地，所述步骤s7具体为：物理仿真运动模拟过程中，通过绘图表模块将需要导出的输出参数拖入绘图表中，导出实时参数的曲线图，待仿真完毕后，将仿真数据的输出参数通过报表导出。
15.进一步地，所述bim模型添加物理仿真数据时，添加传感器点位，在运动程序编写时，将传感器点位与运动程序的相应点位进行关联。
16.本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明提供了一种基于bim技术的
重力储能系统的物理仿真方法，为重力储能系统的bim模型的设备的各个构件提供物理仿真模拟，通过模拟出各构件的相互碰撞、运动等动作，使bim系统内模型与实际重力储能系统各构件进行同步的仿真运动，从而使管理维护人员在bim系统内可以实时掌控重力储能系统整体的运行情况。
附图说明
17.图1是本发明的一种基于bim技术的重力储能系统的物理仿真方法的流程图。
具体实施方式
18.为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，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晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
19.如图1所示，本发明的一种基于bim技术的重力储能系统的物理仿真方法，用于在重力储能项目中应用bim技术手段来完成物理仿真，通过创建好的bim模型来完美地实现物理仿真运动，直观地展示项目成果，并且导出相关仿真模拟数据。具体包含以下步骤：s1、创建重力储能系统的bim模型。
20.根据重力储能系统的设计图纸，通过建模软件建立重力储能系统的bim模型，重力储能系统包含设备、土建和钢结构三类模型，其中重力储能系统的设备模型包含水平移动小车、垂直升降机、质量块、动力轴、吊装车和曳引带。重力储能系统的bim模型创建过程中，优先以模型外形为主，减少面数，以免在后续仿真过程中占用硬件资源。
21.s2、对创建的bim模型进行模型材质以及物理特性的添加。
22.重力储能系统的bim模型创建完成后，将创建好的重力储能系统的bim模型导入到物理仿真软件vortex studio中，对重力储能系统的bim模型中设备模型中的每一个设备（包括水平移动小车、垂直升降机、质量块、动力轴、吊装车、曳引带等设备），在每一个设备的组成构件设置其模型材质，如以水平小车为例，设置轮胎的材质为橡胶，车体材质为钢。然后根据构件之间相互关联的构建连接，在不同构件之间添加相应的连接方式和物理特性。同样以水平小车为例，设置小车车轮与车体为轴承连接，并且调整轴承位置及轴承旋转方向，轴承旋转力的方向为y轴，轮胎移动力的方向为x轴。设置小车与液压托盘为棱柱连接，调整力的方向为z轴。完成所有设备的模型材质及物理特性的添加，以便后续完成物理计算与运动。
23.s3、对创建的bim模型添加物理仿真数据。
24.以重力储能系统的设计需求为依据，对创建的重力储能系统的bim模型添加物理运行参数，物理运行参数包含输出参数和输入参数，输入参数是重力储能系统需要读取和导入的参数，此类参数都是计算时必要的。以水平小车为例，设置小车质量为2300kg，扭矩为764nm，摩擦系数为0.34。输出参数是重力储能系统需要计算或者导出的数据，通过数据管理器功能修改这些物理运行参数的数据类型格式，使物理运行参数与后续编程的数据类型格式相互匹配以便于数据运算，然后根据实际情况调整重力储能系统的bim模型中各设
备的重心。
25.s4、编写bim模型的物理运动程序。
26.在整个重力储能系统的bim模型的所有物理运行参数添加完成之后，通过软件开发程序进行重力储能系统的bim模型中各设备的构件的运动程序的编写，并按照重力储能系统的物理仿真要求对运动程序进行调试，每一个设备的不同的构件需要分别编辑不同的脚本并运行不同的程序，在脚本中编入物理公式以便系统进行物理运算，运算结果留出数据接口以便数据导出，需要提取的输入参数通过编程写入运动程序，并留出相应接口。
27.s5、程序数据及物理逻辑关联。
28.通过vortex studio软件自带的信息关联器，将编写的运动程序与重力储能系统的bim模型的物理运行参数进行关联，运动程序读取重力储能系统的bim模型的物理运行参数进行运动仿真和运算，输入参数相关的系统逻辑必须确认运行无误才能使用，此处仍以水平车为例，将系统中车的轮胎转速和电机转速关联，系统中液压系统运行速度和棱柱移动速度相关联，速度的正负与之前定义的力的方向有关。输出参数用于数据导出，将运算结果留出的数据接口与重力储能系统的bim模型的物理运行参数的输出参数相关联。
29.s6、物理仿真动画演示。
30.使用vortex studio软件自带的运动仿真功能模块，对重力储能系统的bim模型的各个设备的各个构件进行模拟仿真，每一个构件会根据之前编辑的运动程序进行自行运动，在运动程序中加入时钟系统，使多个构件实现联合运动仿真。物理仿真动画演示过程中，若出现物体按照非正常形式移动，需检查输入参数和逻辑关系。必要时检查编辑程序，以免仿真数据有误s7、输出仿真特性数据报表。
31.物理仿真运动模拟过程中，通过绘图表模块将需要导出的输出参数拖入绘图表中，导出实时参数的曲线图，待仿真完毕后，将仿真数据的输出参数通过报表导出。
32.bim模型添加物理仿真数据时，添加传感器点位，在运动程序编写时，将传感器点位与运动程序的相应点位进行关联。
33.本发明提供了一种基于bim技术的重力储能系统的物理仿真方法，能够在bim系统中准确、真实地模拟出重力储能系统各构件的物理运动的动作、轨迹，并计算和导出数据。本发明旨在推荐一种全面而便捷的重力储能物理仿真方式，用以完善和执行重力储能物理仿真的工作。本发明弥补了重力储能项目物理仿真技术的上缺漏，并且可以模拟物理运动动作，更直观地了解项目的运行及问题。后续通过运算，能够精确地计算出功耗和效率，以节约项目成本。
34.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。