基于BIM的地铁综合管线调整方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102867077 A (43)申请公布日 2013.01.09 C N 1 0 2 8 6 7 0 7 7 A *CN102867077A* (21)申请号 201210231643.8 (22)申请日 2012.07.05 G06F 17/50(2006.01) G06T 17/00(2006.01) (71)申请人西安理工大学 地址 710048 陕西省西安市金花南路5号 (72)发明人黑新宏 赵钦 张鹏飞 王晓帆 王磊 (74)专利代理机构西安弘理专利事务所 61214 代理人李娜 (54) 发明名称 基于BIM的地铁综合管线调整方法 (57) 摘要 基于BI。

2、M的地铁综合管线调整方法，其特征 在于：是在创建BIM模型的基础上采用手动或自 动方法调整管线。本发明在创建BIM模型的基础 上采用手动或自动调整管线方式，可自由灵活地 实现避让调整，避免管线碰撞，可提高设计效率与 设计质量，并可避免因管线碰撞而导致的废弃工 程，降低了施工成本。本发明适用于各种基于BIM 技术的三维辅助设计平台。 (51)Int.Cl. 权利要求书3页 说明书6页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 6 页 附图 2 页 1/3页 2 1.基于BIM的地铁综合管线调整方法，其特征在于：是在创建BIM模型的基础上采用。

3、 手动或自动方法调整管线。 2.如权利要求1所述的基于BIM的地铁综合管线调整方法，其特征在于：所述创建BIM 模型为在BIM平台中建立包括建筑、结构、排水、消防、暖通等综合管线的信息模型，具体步 骤如下： 1）根据建筑CAD设计图纸，在BIM平台中创建建筑三维模型，包括墙、门、窗、楼梯、幕 墙； 2）在建筑三维模型的基础上，依据结构CAD图纸，创建结构三维模型，主要有结构柱、 结构板、各种梁； 3）在建筑三维模型、结构三维模型的基础上，根据各管线专业的CAD设计图纸，创建包 括给排水、消防、通风、送风、回风的各种管线。 3.如权利要求2所述的基于BIM的地铁综合管线调整方法，其特征在于：所述。

4、手动方 法调整管线为人为确定所需调整的管线以及调整位置，在调整对象及调整位置确定的基础 上实现避让过程，具体包括 1）拾取管线，确定调整对象 根据管线调整原则或者设计规范，确定并选取需要调整的管线，获取此管线的类型、规 格、空间高度、两端口中心点空间坐标等信息； 2）拾取两端点，确定调整位置 根据管线两端口中心点的空间坐标C1(cx1,cy1,cz1)、C2(cx2,cy2,cz2)，确定管线中 心线所在的直线，在线段C1C2上，选取除两端C1点、C2点以外的两点D1、D2点，并获取D1、 D2点的空间坐标分别为(dx1,dy1,dz1)、(dx2,dy2,dz2)，由此确定调整位置； 3）确。

5、定调整的六个基点 依据调整原则或者设计规范，获得调整高度h，调整高度h通常为管线高度或者直径的 1.5倍； 根据C1(cx1,cy1,cz1)、C2(cx2,cy2,cz2)点空间坐标，确定中心线与水平面XOY的倾 角，以及与平面YOZ的夹角，得点D1(dx1,dy1,dz1)的空间坐标，其中D1满 足： D1的坐标为： 权 利 要 求 书CN 102867077 A 2/3页 3 同理，得点D2(dx2,dy2,dz2)的坐标； 由此，可得确定调整后管线位置的六个基点：C1，C2，D1，D1，D2，D2； 4）重绘管线 根据六个基点以及之前获得的管线类型、规格等信息可依次确定五条管线，且根据。

6、D1， D1，D2，D2四个基点可以确定4个管线连接件将五条管线连接起来，绘制五条管线及连接 件，删除原有管线。 4.如权利要求2所述的基于BIM的地铁综合管线调整方法，其特征在于：所述自动调 整是基于碰撞检测报表，自动判定调整管线及调整范围的过程，所述碰撞检测报表至少包 含每一对碰撞管线的ID信息，由ID可确定对应管线的所有信息；具体包括 1）自动判断需调整的管线 根据碰撞检测报告的ID信息，获取两条碰撞管线的长度、规格、压力等属性，并进行对 比，确定需调整的管线； 2）获取调整范围 两条端口宽度（直径）分别为W1与W2的管线交叉的角度不同，相交区域的长度l不 同； 若P1作为调整管线，则相。

7、交区域的长度l与交叉的角度的关系为： 考虑到要为检修预留一定的空间，避让长度通常大于相交长度，因此调整长度L为： l0为设计规范所规定的检修预留长度的2倍； 3）确定D1、D2两个断点 确定两个断点D1、D2的坐标值，根据两个管线的中心线空间方程，得两中心线的交点 或者公垂线的在调整管线中心线上的垂足F(Fx,Fy,Fz)；以点F为中心，在调整管线的中心 线上确定D1、D2点，D1、D2点满足 点D1(dx1,dy1,dz1)、D2(dx2,dy2,dz2)的坐标值分别为： 权 利 要 求 书CN 102867077 A 3/3页 4 4）确定调整基点，重绘管线 已知C1(cx1,cy1,cz。

8、1)、C2(cx2,cy2,cz2)，以及D1(dx1,dy1,dz1)、D2(dx2,dy2,dz2)， 可以确定另外两个基点D 1(dx1,dy1,dz1)、D2(dx2,dy2,dz2)，通过六个基点 可以确定5条管线及4个接口，创建这5条管线，并分别用4个接口连接，删除原有避让管 线，从而达到避让效果。 权 利 要 求 书CN 102867077 A 1/6页 5 基于 BIM 的地铁综合管线调整方法 技术领域 0001 本发明属于计算机应用领域，涉及一种基于BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）的三维可视化平台中地铁综合管线智能碰撞调整方法。

9、。 背景技术 0002 随着城市建设的快速发展,城市轨道交通已经成为衡量一座城市是否为现代化 国际都市的标志。目前，我国已有四十多座城市已建成或正在建设地铁线路。地铁车站属 于地下结构，空间相对狭小，而且人流密集。因此，地铁车站的通风，消防，列车安全等因素 显得格外的重要。地铁综合管线是地铁重要的设施设备，包括通风、消费、给排水、强电、弱 点等，是保证地铁正常运行的关键，同时也是地铁车站正常运营的保证。 0003 在地铁车站的建设过程中，综合管线的设计是一个非常复杂的环节，涉及到的管 线种类繁多，数量庞大，如何在综合规划管线、合理组织专业管线走向，方便运营检修的基 础上，能够最大限度地节约空间。

10、，减少工程投资是地铁综合管线设计面临的重点与难点。 0004 在地铁综合管线设计过程中，经常会发生管线碰撞的现象。同时，管线碰撞调整是 一个重复劳动，需要消耗大量精力与时间的过程，也是影响设计质量与效率的一个重要环 节。迄今为止多数三维设计平台中可以检测出发生碰撞的管线模型，并以列表的形式提交 给设计人员，但必须由设计人员手动进行调整，不仅工作量大，效率低，而且出错率高。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种基于BIM的地铁综合管线调整方法，以克服现有采用 手动进行管线调整存在的工作量大、效率低且出错率稿的问题。 0006 本发明目的是这样实现的，基于BIM的地铁综合管线调整方法，其特。

11、征在于：是在 创建BIM模型的基础上采用手动或自动方法调整管线。 0007 所述创建BIM模型为在BIM平台中建立包括建筑、结构、排水、消防、暖通等综合管 线的信息模型，具体步骤如下： 0008 1）根据建筑CAD设计图纸，在BIM平台中创建建筑三维模型，包括墙、门、窗、楼梯、 幕墙； 0009 2）在建筑三维模型的基础上，依据结构CAD图纸，创建结构三维模型，主要有结构 柱、结构板、各种梁； 0010 3）在建筑三维模型、结构三维模型的基础上，根据各管线专业的CAD设计图纸，创 建包括给排水、消防、通风、送风、回风的各种管线。 0011 所述手动方法调整管线为人为确定所需调整的管线以及调整位。

12、置，在调整对象及 调整位置确定的基础上实现避让过程，具体包括 0012 1）拾取管线，确定调整对象 0013 根据管线调整原则或者设计规范，确定并选取需要调整的管线，获取此管线的类 型、规格、空间高度、两端口中心点空间坐标等信息； 说 明 书CN 102867077 A 2/6页 6 0014 2）拾取两端点，确定调整位置 0015 根据管线两端口中心点的空间坐标C1(cx1,cy1,cz1)、C2(cx2,cy2,cz2)，确定管 线中心线所在的直线，在线段C1C2上，选取除两端C1点、C2点以外的两点D1、D2点，并获 取D1、D2点的空间坐标分别为(dx1,dy1,dz1)、(dx2,d。

13、y2,dz2)，由此确定调整位置； 0016 3）确定调整的六个基点 0017 依据调整原则或者设计规范，获得调整高度h，调整高度h通常为管线高度或者直 径的1.5倍； 0018 根据C1(cx1,cy1,cz1)、C2(cx2,cy2,cz2)点空间坐标，确定中心线与水平面XOY 的倾角，以及与平面YOZ的夹角，得点D1(dx1,dy1,dz1)的空间坐标，其中D1 满足： 0019 0020 D1的坐标为： 0021 0022 同理，得点D2(dx2,dy2,dz2)的坐标； 0023 由此，可得确定调整后管线位置的六个基点：C1，C2，D1，D1，D2，D2； 0024 4）重绘管线 0。

14、025 根据六个基点以及之前获得的管线类型、规格等信息可依次确定五条管线，且根 据D1，D1，D2，D2四个基点可以确定4个管线连接件将五条管线连接起来，绘制五条管线 及连接件，删除原有管线。 0026 所述自动调整是基于碰撞检测报表，自动判定调整管线及调整范围的过程，所述 碰撞检测报表至少包含每一对碰撞管线的ID信息，由ID可确定对应管线的所有信息；具体 包括 0027 1）自动判断需调整的管线 0028 根据碰撞检测报告的ID信息，获取两条碰撞管线的长度、规格、压力等属性，并进 行对比，确定需调整的管线； 0029 2）获取调整范围 0030 两条端口宽度（直径）分别为W1与W2的管线交叉。

15、的角度不同，相交区域的长度 l不同； 0031 若P1作为调整管线，则相交区域的长度l与交叉的角度的关系为： 说 明 书CN 102867077 A 3/6页 7 0032 0033 考虑到要为检修预留一定的空间，避让长度通常大于相交长度，因此调整长度L 为： 0034 0035 l0为设计规范所规定的检修预留长度的2倍； 0036 3）确定D1、D2两个断点 0037 确定两个断点D1、D2的坐标值，根据两个管线的中心线空间方程，得两中心线的 交点或者公垂线的在调整管线中心线上的垂足F(Fx,Fy,Fz)；以点F为中心，在调整管线的 中心线上确定D1、D2点，D1、D2点满足 0038 00。

16、39 点D1(dx1,dy1,dz1)、D2(dx2,dy2,dz2)的坐标值分别为： 0040 0041 0042 4）确定调整基点，重绘管线 0043 已知C1(cx1,cy1,cz1)、C2(cx2,cy2,cz2)，以及D1(dx1,dy1,dz1)、 D2(dx2,dy2,dz2)，可以确定另外两个基点D1(dx1,dy1,dz1)、D2(dx2,dy2,dz2)， 通过这六个基点可以确定5条管线及4个接口，创建这5条管线，并分别用4个接口连接， 删除原有避让管线，从而达到避让效果。 0044 本发明具有如下有益效果，本发明在创建BIM模型的基础上采用手动或自动调整 管线方式，可自由。

17、灵活地实现避让调整，避免管线碰撞，提高了设计效率与设计质量，并可 避免因管线碰撞而导致的废弃工程，降低了施工成本。本发明适用于各种基于BIM技术的 三维辅助设计平台。 附图说明 0045 图1是本发明管线调整前示意图； 0046 图2是本发明管线调整后示意图； 0047 图3是本发明拾取断点示意图； 说 明 书CN 102867077 A 4/6页 8 0048 图4是本发明D1、D2点示意图； 0049 图5是本发明调整后的管线及连接件示意图； 0050 图6是本发明管线交叉示意图； 0051 图7是本发明C1、C2点示意图。 具体实施方式 0052 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详。

18、细说明。 0053 基于BIM的地铁综合管线调整方法，是在创建BIM模型的基础上采用手动或自动 方法调整管线。 0054 创建BIM模型为在BIM平台中建立包括建筑、结构、排水、消防、暖通等综合管线的 信息模型，具体步骤如下： 0055 1）根据建筑CAD设计图纸，在BIM平台中创建建筑三维模型，包括墙、门、窗、楼梯、 幕墙等； 0056 2）在建筑三维模型的基础上，依据结构CAD图纸，创建结构三维模型，主要有结构 柱、结构板、各种梁等； 0057 3）在建筑三维模型、结构三维模型的基础上，根据各管线专业的CAD设计图纸，创 建包括给排水、消防、通风、送风、回风的各种管线等。 0058 手动方。

19、法调整管线为人为确定所需调整的管线以及调整位置，在调整对象及调整 位置确定的基础上实现避让过程，具体包括 0059 1）拾取管线，确定调整对象 0060 根据管线调整原则或者设计规范，确定并选取需要调整的管线，获取此管线的类 型、规格（端口的高与宽或者半径）、空间高度、两端口中心点空间坐标等信息； 0061 2）拾取两端点，确定调整位置 0062 根据管线两端口中心点的空间坐标C1(cx1,cy1,cz1)、C2(cx2,cy2,cz2)，确定管 线中心线所在的直线，在线段C1C2上，选取除两端C1点、C2点以外的两点D1、D2点，如图 3所示，并获取D1、D2点的空间坐标分别为(dx1,dy。

20、1,dz1)、(dx2,dy2,dz2)，由此确定调整 位置； 0063 3）确定调整的六个基点 0064 依据调整原则或者设计规范，获得调整高度h，调整高度h通常为管线高度或者直 径的1.5倍； 0065 根据C1(cx1,cy1,cz1)、C2(cx2,cy2,cz2)点空间坐标，确定中心线与水平面XOY 的倾角，以及与平面YOZ的夹角，得点D1(dx1,dy1,dz1)的空间坐标，如图4所 示，其中D1满足： 0066 说 明 书CN 102867077 A 5/6页 9 0067 D1的坐标为： 0068 0069 同理，得点D2(dx2,dy2,dz2)的坐标； 0070 由此，可得。

21、确定调整后管线位置的六个基点：C1，C2，D1，D1，D2，D2； 0071 4）重绘管线 0072 根据六个基点以及之前获得的管线类型、规格等信息可依次确定五条管线，且根 据D1，D1，D2，D2四个基点可以确定4个管线连接件将五条管线连接起来，如图5所示， 绘制五条管线及连接件，删除原有管线，达到避让调整目的。 0073 自动调整是基于碰撞检测报表，自动判定调整管线及调整范围的过程，所述碰撞 检测报表至少包含每一对碰撞管线的ID信息，由ID可确定对应管线的所有信息；具体包括 0074 1）自动判断需调整的管线 0075 根据碰撞检测报告的ID信息，获取两条碰撞管线的长度、规格、压力等属性，。

22、并进 行对比，确定需调整的管线； 0076 2）获取调整范围 0077 两条端口宽度（直径）分别为W1与W2的管线交叉的角度不同，相交区域的长度 l不同，如图6所示； 0078 若P1作为调整管线，则相交区域的长度l与交叉的角度的关系为： 0079 0080 考虑到要为检修预留一定的空间，避让长度通常大于相交长度，因此调整长度L 为： 0081 0082 l0为设计规范所规定的检修预留长度的2倍； 0083 3）确定D1、D2两个断点 0084 确定两个断点D1、D2的坐标值，根据两个管线的中心线空间方程，得两中心线的 交点或者公垂线的在调整管线中心线上的垂足F(Fx,Fy,Fz)；以点F为中。

23、心，在调整管线的 中心线上确定D1、D2点，如图7所示，D1、D2点满足 说 明 书CN 102867077 A 6/6页 10 0085 0086 点D1(dx1,dy1,dz1)、D2(dx2,dy2,dz2)的坐标值分别为： 0087 0088 0089 4）确定调整基点，重绘管线 0090 已知C1(cx1,cy1,cz1)、C2(cx2,cy2,cz2)，以及D1(dx1,dy1,dz1)、 D2(dx2,dy2,dz2)，可以确定另外两个基点D1(dx1,dy1,dz1)、D2(dx2,dy2,dz2)， 通过六个基点可以确定5条管线及4个接口，创建这5条管线，并分别用4个接口连接。

24、，删 除原有避让管线，从而达到避让效果。 0091 管线调整原则通常有“大管让小管、有压让无压、支管让主干管，非重力流让重力 流管，可弯曲管让不可弯曲管，技术要求低的管线让技术要求高的管线”。其中管线的管径 及压力作为管线实体模型属性可易得，弯曲程度也可由管线材质判断得到，但管线是否为 主管或支管以及技术要求的高低，均需要设计人员确定。因此本发明设计了两种调整管线 模型的方法：手动调整与自动调整。图1为管线调整前示意图，最终避让调整结果如图2所 示。 0092 BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）是利用开放的行业标准， 对设施的物理和功能特性及其相。

25、关的项目生命周期信息进行数字化形式的表现，从而为项 目决策提供支持，有利于更好地实现项目的价值。BIM将所有的相关方面集成在一个连贯有 序的数据组织中，相关的应用软件在被许可的情况下可以获取、修改或增加数据。BIM是以 三维模型为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对工程项目设施 实体与功能特性的数字化表达，其能够连接建筑项目生命期不同阶段的数据、过程和资源， 是对工程对象的完整描述，可被建设项目各参与方普遍使用。 0093 在以BIM为基础的三维设计平台中，针对地铁综合管线的设计技术已经比较成 熟。 0094 在以BIM为基础的三维可视化基础上，设计人员可以根据地铁车站建筑、结构的 三维设计模型，依据检测报告，总体规划管线的布局，优化管线的空间拓扑结构，合理地解 决上述问题。 说 明 书CN 102867077 A 10 1/2页 11 图1 图2 图3 图4 图5 图6 说 明 书 附 图CN 102867077 A 11 2/2页 12 图7 说 明 书 附 图CN 102867077 A 12 。