一种基于BIM的建筑机电剖面排布方案的快速布置方法与流程

本发明涉及建筑机电管线设计,尤其是一种基于bim的建筑机电剖面排布方案的快速布置方法。

背景技术：

1、随着社会的进步和城市的发展，建筑信息模型技术(bim)辅助建筑机电管线方案布置已成为常用手段，从三维建筑信息模型中对建筑机电管线进行布置，是的建筑机电专业方案布置更为直观快捷。

2、目前，现有技术中的建模软件仅提供修改与编辑功能，其建筑机电管线方案基本都是由人工根据标准规范图集及往期项目经验进行设计，在通过建模软件调整模型中的建筑机电管线，需要耗费大量的人力进行判断，并且其高度依赖人工经验进行，收到人工主管因素的影响较大，容易产生错漏、误判等问题，同时其方案设计效率比较低。

3、因此，对于上述问题有必要提出一种基于bim的建筑机电剖面排布方案的快速布置方法。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于bim的建筑机电剖面排布方案的快速布置方法，以解决上述问题。

2、一种基于bim的建筑机电剖面排布方案的快速布置方法，其方法步骤为：

3、s1、按不同类型建筑物、不同建筑空间，分类整理机电布置，提取剖面布置方案内关键布置数据，形成单个机电布置数据；

4、s2、总结收集多个机电布置数据及布置参数，按不同类型建筑物、不同建筑空间分类整理，形成建筑机电方案布置数据库；

5、s3、对原始bim模型进行处理，获取原始建筑机电布置数据；

6、s4、将步骤s3所述的原始建筑机电布置数据按自主研发的规则算法进行计算，得到多个布置结果,通过控制规则算法内的参数可以得到不同的结果；

7、s5、将步骤s4所述的多个结果进行筛选，获得初步筛选结果；

8、s6、将步骤s5获得的筛选结果进行调整，若不符合需求，则进行重新编辑；

9、s7、将步骤s6获得的最终结果，通过当前建模软件二次开发的方式，将计算结果生成对应建模软件的bim模型。

10、其步骤s1中的单个机电布置数据包括

11、(1)建筑机电管线当前建筑类型信息；建筑机电管线剖面布置方案影响范围框长度、宽度、高度；

12、(2)建筑机电管线剖面管线起点、终点、方向、主干路由数据、尺寸信息、坐标信息、系统信息、参照楼面相对标高；

13、(3)建筑机电管线排布信息：管线对齐方式、管线层数、保温管线类型、检修空间数量、检修空间宽度、支吊架横担数量、支吊架吊杆数量、管线间距、管线离墙距离、管线离柱距离、管线离板距离、管线上下层优先级。

14、其中步骤s1的单个机电布置数据类型采用json通用数据格式。

15、其中步骤s2的建筑机电方案布置数据库按其建筑物类型空间存储在服务器端。

16、其步骤s3的对原始bim模型进行处理是利用建模软件二次开发的方式提取模型数据，其中包括建筑机电管线剖面布置方案影响范围框长度、宽度、高度、建筑机电管线剖面管线起点、终点、方向、主干路由数据、尺寸信息、坐标信息、系统信息、参照楼面相对标高。

17、其步骤s4所的规则算法内的参数，包括建筑机电管线排布信息：管线对齐方式、管线层数、保温管线类型、检修空间数量、检修空间宽度、支吊架横担数量、支吊架吊杆数量、管线间距、管线离墙距离、管线离柱距离、管线离板距离、管线上下层优先级。

18、其中步骤s5的筛选方法筛选方法是通过规则算法内的参数与步骤s2获得的建筑机电方案布置数据库内的参数进行搜索匹配，与数据库内成熟的布置方案对比，提供相似度最高的n个布置方案，用户能够更快的选择符合需求的计算结果。

19、其中步骤s6的筛选结果调整步骤为：

20、s601、在调整计算结果时，根据连接支管与管线方向进行联动调整；

21、s602、在进行联动调整时，优先设置调整影响范围，在影响范围内得机电管线将受到调整，并在交界处发生断开的情况下，保证管线拓扑关系并生成新的管线进行连接。

22、其中步骤s6的重新编辑，是通过自主研发的方案数据编辑器进行数据编辑的，提高数据的增删改查、标注、自由移动、模数移动功能。

23、其中步骤s7中的最终结果为修改完成的json格式数据文件，可以通过当前建模软件进行二次开发，重新生成模型数据并对原始模型数据进行替换。

24、其中bim模型生成步骤为

25、s21、三维激光扫描，点云生成；

26、s22、激光扫描点云采集处理；

27、s23、点云平面提取；

28、s24、空间平面点云边界提取与重建。

29、其中步骤s24包括点云平面拟合算法和投影算法，其点云平面拟合算法为：已知若干点坐标pn(xi，yi，zi)，试求点的重心(x,y,z)的拟合平面方程：

30、ax+by+cz＝d  (1)

31、使得值最小；

32、由于平面方程系数同乘任意数，都表示同一个平面，且a、b、c不可能同时为0，因此空间上任何平面的平面方程必有约束条件：

33、a2+b2+c2＝1  (2)

34、由已知条件可知，该拟合平面必过其点集的中心点(x,y,z)，则有：

35、ax+by+cz＝d  (3)

36、将式(2)和式(3)代入中可得最小二乘法的目标函数：

37、

38、令矩阵列矩阵则有：

39、则有：

40、目标函数等价于：

41、min||ax||  (6)

42、约束条件：||x||＝1  (7)

43、a做奇异值分解：a＝udvt  (8)

44、其中，d是对角矩阵，u和v均为酉矩阵；则：

45、||ax||＝||udvtx||＝||d|vtx||  (9)；

46、其中，vtx为列矩阵，并且||vtx||＝||x||＝1  (10)；

47、因为d的对角元素为奇异值，假设最后一个对角元素为最小奇异值，则当且仅当时，式((9)可以取得最小值，即式(6)成立，此时

48、所以，目标函数(6)在约束条件(7)下的最优解为：

49、x＝(a，b，c)＝(vn，1，vn，2，vn，3)  (12)

50、综上，对矩阵a做奇异值分解，最小奇异值对应的奇异向量就是平面的法向方向。

51、与现有技术相比，本发明有益效果：本发明通过搭建建筑机电方案布置数据库，研发基于排布规则的布置方案计算算法，简化建筑机电管线排布过程，进一步实现机电排布方案标准化、智能化，减少深化设计人员重复工作量，提高建筑机电方案质量，减少设计师个人因素对设计成果的影响。

技术特征：

1.一种基于bim的建筑机电剖面排布方案的快速布置方法，其特征在于：其方法步骤为：

2.如权利要求1所述的一种基于bim的建筑机电剖面排布方案的快速布置方法，其特征在于：其步骤s1中的单个机电布置数据包括

3.如权利要求1所述的一种基于bim的建筑机电剖面排布方案的快速布置方法，其特征在于：其中步骤s1的单个机电布置数据类型采用json通用数据格式；其中步骤s2的建筑机电方案布置数据库按其建筑物类型空间存储在服务器端。

4.如权利要求1所述的一种基于bim的建筑机电剖面排布方案的快速布置方法，其特征在于：其步骤s3的对原始bim模型进行处理是利用建模软件二次开发的方式提取模型数据，其中包括建筑机电管线剖面布置方案影响范围框长度、宽度、高度、建筑机电管线剖面管线起点、终点、方向、主干路由数据、尺寸信息、坐标信息、系统信息、参照楼面相对标高。

5.如权利要求1所述的一种基于bim的建筑机电剖面排布方案的快速布置方法，其特征在于：其步骤s4所的规则算法内的参数，包括建筑机电管线排布信息：管线对齐方式、管线层数、保温管线类型、检修空间数量、检修空间宽度、支吊架横担数量、支吊架吊杆数量、管线间距、管线离墙距离、管线离柱距离、管线离板距离、管线上下层优先级。

6.如权利要求1所述的一种基于bim的建筑机电剖面排布方案的快速布置方法，其特征在于：其中步骤s5的筛选方法筛选方法是通过规则算法内的参数与步骤s2获得的建筑机电方案布置数据库内的参数进行搜索匹配，与数据库内成熟的布置方案对比，提供相似度最高的n个布置方案，用户能够更快的选择符合需求的计算结果。

7.如权利要求1所述的一种基于bim的建筑机电剖面排布方案的快速布置方法，其特征在于：其中步骤s6的筛选结果联动调整步骤为：

8.如权利要求1所述的一种基于bim的建筑机电剖面排布方案的快速布置方法，其特征在于：其中步骤s7中的最终结果为修改完成的json格式数据文件，可以通过当前建模软件进行二次开发，重新生成模型数据并对原始模型数据进行替换。

9.如权利要求1所述的一种基于bim的建筑机电剖面排布方案的快速布置方法，其特征在于：其中bim模型生成步骤为

10.如权利要求9所述的一种基于bim的建筑机电剖面排布方案的快速布置方法，其特征在于：其中步骤s24包括点云平面拟合算法和投影算法，其点云平面拟合算法为：已知若干点坐标pn(xi，yi，zi)，试求点的重心(x，y，z)的拟合平面方程：

技术总结
本发明公开了一种基于BIM的建筑机电剖面排布方案的快速布置方法，建筑机电排布方案布置数据整理，建筑机电排布方案布置数据库搭建，原始BIM模型数据提取，排布规则计算，计算结果筛选，筛选结果联动，结果数据生成BIM模型。本发明有益效果：本发明通过搭建建筑机电方案布置数据库，研发基于排布规则的布置方案计算算法，简化建筑机电管线排布过程，进一步实现机电排布方案标准化、智能化，减少深化设计人员重复工作量，提高建筑机电方案质量，减少设计师个人因素对设计成果的影响。

技术研发人员：戴峥嵘,宋星,金晖,刘增雨,李永伟,潘雅芬,杨云
受保护的技术使用者：湖北中建三局建筑工程技术有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/28