基于BIM的地下綜合管線非標準矩形連接件的確定方法技術

本發明專利技術公開了一種基于BIM的地下綜合管線非標準矩形連接件的確定方法，按照以下步驟實施：步驟1、創建基于BIM的地下綜合管線模型，預留出非標準矩形連接件的空間；步驟2、自動獲取各個管線的規格；步驟3、獲取管線的空間坐標；步驟4、確定非標準矩形連接件所連接的兩個端口；步驟5、計算兩條管線對應端口四個頂點的空間坐標；步驟6、根據各個頂點確定四個平面，得到連接該兩條管線的非標準矩形連接件立體模型即成。本發明專利技術的方法在BIM平臺中，根據兩條管線的空間位置，快速、準確地自動生成矩形連接件，提高設計效率，加快施工進度。

【技術實現步驟摘要】
基于BIM的地下綜合管線非標準矩形連接件的確定方法
本專利技術屬于綜合管線布局
，涉及一種基于BIM的地下綜合管線非標準矩形連接件的確定方法。
技術介紹
隨著城市建設的發展，地下建筑越來越多，尤其是城市軌道建設的速度進一步加快，地鐵系統中的地鐵車站通常屬于地下工程，造價昂貴，空間相對狹小、且人流密集。地下綜合管線是地鐵的一種重要的設施設備，其包括消防、給排水、污水、通風、強電、弱電等，是保證地鐵正常通信、運行關鍵因素，同時也是環境安全的重要保障。地下綜合管線所涉及的種類繁多，數量巨大，且空間拓撲關系復雜，在有限狹小的空間內難以保證在任何時候都是橫平豎直的敷設。當矩形管線(如送風、新風、回風等管道)走向發生變化時，如果不是以 90°、180°或者270°的角度轉折時，管線與管線之間的連接件不再是預先設計好的標準連接件。非標準矩形連接件不能夠批量生產，通常為單件生產，并且對特定用戶、特定環境的依賴性很強，非標準矩形連接件設計技術水平的高低在很大的程度上決定了產品的質量和使用效益。在狹小的地鐵車站中，非標準矩形連接件幾乎占據所有連接件數量的1/3，如何在保持產品一致性的前提下，提高非標準矩形連接件的確定方法，并能夠節約原材料，降低成本和能耗，是設計人員及施工人員非常關注的重點和難點。地下綜合管線設計通常采用CAD技術。雖然CAD技術的應用范圍越來越廣泛，但由于計算機軟硬件的限制，CAD技術大部分仍為二維平面繪圖階段。在傳統的CAD設計模式中，圖元都是通過點、線、塊的二維方式表達，不能直觀、形象地表現圖元的實際幾何形狀， 以及圖元之間的空間關系。地下綜合管線設計通常采用二維平面設計，由于二維平面設計不能形象展現管線的空間拓撲關系，以及管線連接件的幾何形狀、尺寸和精度，因此管線之間的連接件通常通過簡單的線條或者由線條組成的塊的形式表達。由于無法準確地表達非標準矩形連接件的三維信息，在設計過程中無法給予足夠的重視，因此在施工過程中時常需要根據實際的情況進行測量、設計，并進行加工，通常會造成施工進度緩慢，甚至導致施工返工，加大施工成本。BIM (building information modeling,建筑信息模型)是以三維數字化為基礎， 根據設計、施工、運營、維護過程提出的一種新的數字化管理方法。BIM的定義是利用開放的行業標準，對設施的物理及功能特性及其相關的項目生命周期信息進行數字化形式的表現，從而為項目決策提供支持，并有利于更好地實現項目的價值。BIM將所有的相關方面的信息集成在一個連貫有序的數據組織中，相關的應用軟件在授權的情況下可以獲取、修改或增加甚至刪除數據。BIM思想是以信息為核心，三維模型為基礎，即任何一個模型都是三維信息化的。在三維可視化的基礎上，合理地利用BIM模型的信息可以有效地解決地下綜合管線非標準矩形連接件設計的難題。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種基于BIM的地下綜合管線非標準矩形連接件的確定方法，解決現有的非標準矩形連接件設計需要根據實際的情況進行測量、反復設計，并進行加工，工作效率低的問題。本專利技術所采用的技術方案是，一種基于BIM的地下綜合管線非標準矩形連接件的確定方法，按照以下步驟實施步驟I、創建基于BIM的地下綜合管線模型在BM平臺中，建立地下綜合管線三維信息模型，包括回風、送風、新風、消防、給排水管線，當矩形管線的走向發生非90°、非180°或者非270°轉折時，或者其他無法用標準連接件連接時，預留出非標準矩形連接件的空間；步驟2、自動獲取各個管線的規格選取兩條所要連接的地下綜合管線模型，并分別獲取該兩條管線模型規格信息， 規格為管線端口的高度及寬度，分別用Height、Width及Height’、Width’表示；步驟3、獲取管線的空間坐標通過管線端口中心點的起始X坐標、起始Y坐標、起始Z坐標、終點X坐標、終點Y 坐標、終點Z坐標來確定，在所確定的三維空間坐標系中，分別獲取步驟2所確定的兩條管線模型的起始坐標與終點坐標，起始坐標與終點坐標分別用S(sx, sy, sz), E(ex, ey, ez)及 SI (sxl, syl, sz I)，El (exl, eyl, ezl)表不；步驟4、確定非標準矩形連接件所要連接的兩個端口兩條管線距離最近的兩端口應處于連接狀態，且這兩個端口分別為兩條管線的對應連接端，線段S-S I、S-E I、E-Sl 以及 E-E1 的長度分別用 Length I、Length2、Length3、 Length4表示,則長度分別表示為權利要求1.一種基于BIM的地下綜合管線非標準矩形連接件的確定方法，其特征在于，按照以下步驟實施步驟I、創建基于BIM的地下綜合管線模型在BM平臺中，建立地下綜合管線三維信息模型，包括回風、送風、新風、消防、給排水管線，當矩形管線的走向發生非90°、非180°或者非270°轉折時，或者其他無法用標準連接件連接時，預留出非標準矩形連接件的空間；步驟2、自動獲取各個管線的規格選取兩條所要連接的地下綜合管線模型，并分別獲取該兩條管線模型規格信息，規格為管線端口的高度及寬度，分別用Height、Width及Height’、Width’表示；步驟3、獲取管線的空間坐標通過管線端口中心點的起始X坐標、起始Y坐標、起始Z坐標、終點X坐標、終點Y坐標、終點Z坐標來確定，在所確定的三維空間坐標系中，分別獲取步驟2所確定的兩條管線模型的起始坐標與終點坐標，起始坐標與終點坐標分別用S(sx, sy, sz)，E(ex, ey, ez)及 SI (sxl, syl, szI)，El (exl, eyl, ezl)表不；步驟4、確定非標準矩形連接件所連接的兩個端口兩條管線距離最近的兩端口應處于連接狀態，且這兩個端口分別為兩條管線的對應連接端，線段 S-Sl、S-El、E-Sl 以及 E-El 的長度分別用 Lengthl、Length2、Length3、Length4 表示，則長度分別表示為Lengtli I ==^(sxl-sx)2 -f (syl-sy)2+ (sz I-sz)2Lengt h2 ==^/(exl -sx)2+ (eyl-sy)2+ (ezl-sz)JLengtli3 ==^(ex-sxl)2+ (ey-syl)」+ (ez-szi):Length4 :=^/(ex-exl)2+ (ey-eyl)2十(ez-ezl Γ判斷Lengthl、Length2、Length3、Length4的最小值,通過已知的最小長度能夠確定兩條管線的連接方式，從而確定接件所連接的兩個端口 ；步驟5、計算兩條管線對應端口各自四個頂點的空間坐標S點或者E點為地下綜合管線的端口的中點,每個地下綜合管線矩形端口具有四個頂點，該四個頂點確定了非標準矩形連接件一端的大小、形狀，以及空間位置，依次命名該四個頂點為PU P2、P3、P4，分別對應的空間坐標依次為 Pl (pxl, pyl, pzl)、P2 (px2, py2, ρζ2)、Ρ3 (ρχ3, py3, pzl)、Ρ4 (ρχ4, py4, ρζ4)，根據地下綜合管線的起始坐標S(sx, sy, sz)與終點坐標E (ex, ey, ez)能夠確定直線S_E的空間方程，以及管線的長本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于BIM的地下綜合管線非標準矩形連接件的確定方法，其特征在于，按照以下步驟實施：步驟1、創建基于BIM的地下綜合管線模型在BIM平臺中，建立地下綜合管線三維信息模型，包括回風、送風、新風、消防、給排水管線，當矩形管線的走向發生非90°、非180°或者非270°轉折時，或者其他無法用標準連接件連接時，預留出非標準矩形連接件的空間；步驟2、自動獲取各個管線的規格選取兩條所要連接的地下綜合管線模型，并分別獲取該兩條管線模型規格信息，規格為管線端口的高度及寬度，分別用Height、Width及Height’、Width’表示；步驟3、獲取管線的空間坐標通過管線端口中心點的起始X坐標、起始Y坐標、起始Z坐標、終點X坐標、終點Y坐標、終點Z坐標來確定，在所確定的三維空間坐標系中，分別獲取步驟2所確定的兩條管線模型的起始坐標與終點坐標，起始坐標與終點坐標分別用S(sx,sy,sz),E(ex,ey，ez)及S1(sx1,sy1,sz1),E1(ex1,ey1,ez1)表示；步驟4、確定非標準矩形連接件所連接的兩個端口兩條管線距離最近的兩端口應處于連接狀態，且這兩個端口分別為兩條管線的對應連接端，線段S?S1、S?E1、E?S1以及E?E1的長度分別用Length1、Length2、Length3、Length4表示，則長度分別表示為：Length1=(sx1-sx)2+(sy1-sy)2+(sz1-sz)2Length2=(ex1-sx)2+(ey1-sy)2+(ez1-sz)2Length3=(ex-sx1)2+(ey-sy1)2+(ez-sz1)2Length4=(ex-ex1)2+(ey-ey1)2+(ez-ez1)2,判斷Length1、Length2、Length3、Length4的最小值，通過已知的最小長度能夠確定兩條管線的連接方式，從而確定接件所連接的兩個端口；步驟5、計算兩條管線對應端口各自四個頂點的空間坐標S點或者E點為地下綜合管線的端口的中點，每個地下綜合管線矩形端口具有四個頂點，該四個頂點確定了非標準矩形連接件一端的大小、形狀，以及空間位置，依次命名該四個頂點為P1、P2、P3、P4，分別對應的空間坐標依次為：P1(px1,py1,pz1)、P2(px2,py2,pz2)、P3(px3,py3,pz1)、P4(px4,py4,pz4)，根據地下綜合管線的起始坐標S(sx,sy，sz)與終點坐標E(ex,ey，ez)能夠確定直線S?E的空間方程，以及管線的長度Length：Length=(ex-sx)2+(ey-sy)2+(ez-sz)2,得直線S?E與Z軸的夾角α為：α=arcsin((ez?es)/Length)，同樣，得到直線S?E在平面XOY上的投影與X軸的夾角β為：β=arcsin((ez1-sz1)/Length2-(ey1-sy1)2,因此，得點P1(px1,py1,pz1)坐標值為：px1=sx+0.5*Height*sin(α)*cos(β)+0.5*Width*sin(β)py1=sy-0.5*Height*sin(α)*sin(β)+0.5*Widthl*cos(β)pz1=sz+0.5*Height*cos(α),P2(px2,py2,pz2)坐標值為：px2=sx+0.5*Height*sin(α)*cos(β)-0.5*Width*sin(β)py2=sy-0.5*Height*sin(α)*sin(β)-0.5*Widthl*cos(β)pz2=sz+0.5*Height*cos(α),P3(px3,py3,pz3)坐標值為：px3=sx-0.5*Height*sin(α)*cos(β)-0.5*Width*sin(β)py3=sy+0.5*Height*sin(α)*sin(β)-0.5*Widthl*cos(β)pz3=sz-0.5*Height*cos(α),P4(px4,py4,pz4)坐標值為：px4=sx-0.5*Height*sin(α)*cos(β)+0.5*Width*sin(β)py4=sy+0.5*Height*sin(α)*sin(β)+0.5*Widthl*cos(β...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：黑新宏，張鵬飛，王磊，趙欽，
申請(專利權)人：西安理工大學，
類型：發明
國別省市：