一种基于bim模型的建筑物水暖电管线布线方法及系统
技术领域
本发明涉及一种基于BIM模型的建筑物水暖电管线布线方法及系统，涉及建筑设计领域。
背景技术
目前现有的建筑设计院的设备专业(水暖电三个专业)是由设计人员人工设计的，通过cad制图完成设计任务。管线制图多停留在二维层面，且非常依赖人工制图，通常设计人员需要结合行业制图标准或规范进行管线制图。
主要缺陷在于：1、设计周期长，非常依赖工人经验判断，成本高，且容易出错；2、无法直观表述三维空间；3、人工制图，方案少，无法挑选，无法满足客户个性化需求。
中国专利公布号“CN106202589A”公布了一种三维家装管线设计方法，该方法包括：获取用户在预设家装管线系统环境下输入的操作指令；根据所述操作指令调用预设数据库中与所述操作指令相对应的设计数据；对所述设计数据进行创建处理，得到目标家装管线的设计结果。这样，在进行三维家装管线设计时，能够根据输入的操作指令，调用相应设计数据，并基于设计数据创建处理，并得到相应的设计结构，从而实现了家装管线的直观、便捷设计和排布，以便于家装管线系统的维护、管理和信息检索及输出。本发明还公开了一种三维家装管线设计系统。该方案主要用于家装，且需要根据输入的操作指令来处理，再调用相应设计数据，并没有解决实际管线碰撞问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述不足，一种根据建筑物水暖电管线设计的自动化方法，从而替代设计院现有的设备专业的设计人员。
本发明采用技术方案如下：
一种基于BIM模型的建筑物水暖电管线布线方法，包括以下步骤：
步骤S11：输入已有建筑结构的模型信息，读取水暖电分量信息；
步骤S12：通过上述信息，将建筑结构划分成若干个独立封闭区域并定义；
步骤S13：用小方块标注坐标来标注构件和封闭区域；
步骤S14：根据现行国家或行业管线设计规范分别将水暖电各专业所需总量从总机房分配至各个区域；
步骤S15：将上述生成的水、暖、电三个专业的设计方案进行管线综合，判断是否符合设计要求；
步骤S16：输出符合设计要求的三维BIM模型。
作为优选，步骤S11:首先，通过程序读取已有包含建筑结构专业的BIM模型中的信息包括坐标、尺寸、材质，将其转化为可以用来运算的数据；
同时，通过程序读取三维模型中所包含的信息，包括各封闭区域划分、表示区域功能的文字标注、设计要求的水、暖、电三个专业分量。
作为优选，步骤S12:通过算法将该楼层的空间分割成若干个规则的包含空间属性相同的封闭区域，并使用功能标注为其添加定义，包括：走廊空间、房间空间。
作为优选，步骤S13:将空间以最小单位1立方毫米的小方块进行替换，并将其所属区域功能不同添加不同的注释；根据现行国家或行业管线设计规范将构件或封闭区域标注为可通过或不可通过。
作为优选，通过小方块将圆管定义为方管。
作为优选，步骤S14:通过算法将目标房间和该专业总机房之间用合适的管道沿可通过区域进行连接；通过某一区域后调整小方块的属性，为之后的管线综合算法提供数据基础。
作为优选，步骤S15:管线综合涉及到建筑机电工程中通风空调、给排水、电气、智能化控制专业的管线安装，通过布管算法解决管线碰撞问题。
作为优选，步骤S16:确认设计方案后，将最终版输出为BIM模型，再次检查确认没有管线碰撞后即项目完成。
作为优选，步骤S15:管线碰撞问题是通过不同构件或者封闭区域的小方块是否重叠来判断。
一种基于BIM模型的建筑物水暖电管线布线的计算机系统，包括程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如上述的方法。
与现有技术相比：
技术采用了数字化的自动设计方法，替代了传统的CAD人工制图方法，是传统行业转型升级的典型范例。将整体工程设计时间缩短了三分之一，对水暖电专业的设计效率提高了百分之八十。用机器替代了人工，节省了人力成本，大大降低了错误，使建筑业的设计成本下降。通常建筑工程的设计费站到总成本的2-3％，设计费中布线设计占到三分之一。主要是建筑物内的都能用这套系统，所以市场应用十分广泛。
附图说明
图1为实施例方法的流程图。
图2为实施例的S11中读取的BIM模型示意图。、
图3为实施例的S12中示意图。
图4为实施例的S13中将空间以小方块分类标注的示意图。
图5为实施例的S14中仅风管的布线图。
图6为实施例的S14中仅水管的布线图。
图7为实施例的S15中电气线路的布线图。
图8为实施例的S15中三线路调整前碰撞图。
图9为图8调整后的布线图。
图10为暖通系统从总机房分配示意图。
图11为给水系统从机房分配示意图。
图12为电气系统从机房分配示意图。
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。
设计构思：首先需要建筑和结构专业已经设计完毕，有cad图纸和三维BIM模型。读取图纸和模型的信息到数据库，对三维空间进行定义和标注。对建筑构件和封闭空间进行标注，根据设计规范，对封闭空间内的水暖电各专业的分量进行计算，从而得出各专业的总量。从三个专业的总机房，把总量通过管道分配到各个空间。其中涉及到管道之间的碰撞(管线综合)是重要部分。从而达到水暖电的自动设计。
实施例一：
如图1-12所示，一种基于BIM模型的建筑物水暖电管线布线方法，包括以下步骤：
S11：输入已有的建筑结构的模型信息，输入该楼层各个封闭空间的水暖电分量；
首先，通过程序读取已有包含建筑结构专业的BIM模型中的信息，如坐标、尺寸、材质等，还包括构件信息：墙、门、窗、楼梯、扶手、地板、顶板；构件结构信息包含梁和柱，将上述信息转化为可以用来运算的数据。
同时，通过程序读取三维模型中所包含的信息，如各封闭区域划分、表示区域功能的文字标注(如机房、电梯等)、设计要求的水、暖、电三个专业分量，具体地，各个区域的水、暖、电的用量分别为：水具体指用水量立方米；暖包括新风送风排风及空调，按照建筑面积衡量风量；电具体指功率瓦。
S12：通过建筑结构信息，将该楼层划分成若干个独立封闭区域并定义；
通过算法将该楼层的空间分割成若干个规则的包含空间属性相同的封闭区域，并使用功能标注为其添加定义，如走廊空间、房间空间等。
S13：利用小方块标注坐标X、Y、Z给多个空间添加注释；
将空间以最小单位1立方毫米的小方块进行替换，将所有圆形管道定义为方形管道，并将其所属区域功能不同添加不同的注释。如包含柱结构的小方块注释为不可通过，普通房间上方不包含任何信息的小方块注释为可以通过，电梯间内部的所有小方块注释为不可通过。
S14：通过布管算法分别将水暖电各专业所需总量从总机房分配至各个区域，前述的布管算法为单专业布线——迷宫算法，遵循允许穿的穿过去，不能穿的绕过去的原则；
通过算法将目标房间和该专业总机房之间用合适的管道沿可通过区域进行连接。通过某一区域后调整小方块的属性，为之后的管线综合算法提供数据基础。将各个封闭空间的水暖电的分量及总量按设计规范进行计算，再读取的建筑模型的水暖电的总机房，按照总量，用管道分到各个封闭空间，满足分量要求。
S15：将上述生成的水、暖、电三个专业的设计方案进行管线综合，判断是否满足设计需求；
管线综合涉及到建筑机电工程中通风空调、给排水、电气、智能化控制等专业的管线安装，通过布管算法解决管线碰撞问题后，按照净高最高、成本最低和施工难度最小三大设计需求分别生成三套设计方案供选择，按照实际设计需求选出最满足的设计方案。
管线综合算法——判断碰撞，根据国家行业避让原则，判断顺序：1、先做暖通和结构之间的碰撞：风管和梁碰到则降低风管的高度直至无碰撞；2、调整后基础上加入水管，水管碰到则先采取向上绕道的原则，若绕不过则降低风管的高度直至无碰撞；3、电的桥架及其它系统加入后同上重复操作。
更为具体的，要先分专业，以暖通为例，从机房配送到某封闭区域(机房图)。它要遵循现行布线规则，比如沿着走廊前进。走廊里的空白小方块允许通过。当第二个系统放入时，第一次已使用的小方块变为不可穿越属性，发生冲突，需要进行管线调整。运用管线综合的方法将其调整为互相不冲突。如图9所示。
S16：输出该满足设计要求的三维BIM模型。
确认设计方案后，将最终版输出为BIM模型，再次检查确认没有管线碰撞后即项目完成。
所有水暖电专业都需进行上述操作，以满足各专业都不冲突的设计要求。
实施例二：
基于实施例一，具体标注、布线和消除缺陷的步骤：
a)标注：导入建筑物三维数据图，对建筑物进行空间标注，标注为一个一个小方块坐标(X、Y、Z)，大小为1立方毫米，整个建筑物空间用小方块填充。
更为具体的：
将建筑物外轮廓以内全都通过小方块标注(X、Y、Z)。对建筑物内构件进行定义包括：墙(不同的墙)、门、窗、地板、屋顶、楼梯、扶手、柱子，此外实心或者空心也要定义，可通过颜色标注区别。柱子和梁不能穿，也要标注。
同时，寻找并区分功能区域，例如：卧室、教室、厨房等；
b)布线：单系统分别进行水电布图，在符合管线综合设计要求的前提下，可生成多套方案，在这些方案中取出最优方案，后者符合用户要求的方案，也可以自定义多套方案：低成本型、舒适度型、快速型。
C)消除缺陷：当碰撞的时候，能够自动调整布线，符合工程标准，保证功能，以前需要人工解决的问题，通过计算机协调出方案。
更为具体的：
先将单根管线端部定义八个小方块，两根线或管子如果相互碰到，则二者中的其中一个小方块，落入其他构件空间内，即两个构件相互判断，8*2＝16次后可判断出二者是否相碰。
无论建筑物内的管道都是方的或者圆的，所有的管道都构件成方的，通过上述16个小方块的判断方法可以避免管线碰撞。
此外，需要先定义好管道类型，符合绕开行业规则如：小管绕大管，避让算法，有压力的让无压力的，水管和电管在同一空间，电管要在水管在上面等。
d)结合大量数据进行迭代优化系统。
实施例三：
一种基于BIM模型的实施例一、二布线方法的计算机系统，包括程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如上述的方法。
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。
