一种基于建筑信息模型的机电设备运行状态模拟仿真方法与流程

本发明涉及信息技术应用技术领域，具体为一种基于建筑信息模型的机电设备运行状态模拟仿真方法。

背景技术：

bim(buildinginformationmodeling)技术是autodesk公司在2002年提出，用以帮助实现建筑信息的集成，从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结，各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中，使得设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于bim进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。bim的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象(如空间、运动行为)的状态信息。借助这个包含建筑工程信息的三维模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，从而为建筑工程项目的相关利益方提供了一个工程信息交换和共享的平台。

iscs是用于城市轨道交通的综合监控系统，简称“综合监控系统(integratedsupervisorycontrolsystem，)”，是用于轨道交通行业的scada系统，主要由计算机、网络设备和大型scada软件平台构成，覆盖全线运营工点(控制中心、车站、车辆基地)，通过开放接口与各专业自动化系统进行信息交互，构建线路运营实时信息共享实现固定机电设备监控、远程调度及各专业的协调调度功能。其中深度集成的子系统有：电力监控系统(pscada)、环境与设备监控系统(bas)、火灾报警系统(fas)、屏蔽门系统(psd)，可互联的子系统有：信号系统(sig)、自动售检票系统(afc)、闭路电视系统(cctv)、广播系统(pa)、门禁系统(acs)、乘客信息系统(pis)、时钟系统(clk)。

随着bim技术应用从建设期逐渐推进至运行期，在实际的应用中发现，在运维阶段，设计建设阶段既有的bim资源一般难以直接利用，而iscs系统产生的监控信息因过于专业化，既不直观也很难为其他系统直接引用。在城市轨道交通的运维管理中，一般会考虑建设以bim模型数据为载体的三维仿真运维管理系统，在实现机电设备实时运行状态模拟时，建立机电设备模型与监控信号两者之间的关联、同步并最终直观表达，是一个非常关键的技术问题。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题在于提供一种基于建筑信息模型的机电设备运行状态模拟仿真方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种基于建筑信息模型的机电设备运行状态模拟仿真方法，包括以下步骤：

步骤(1).在bim模型中增加机电设备的多工态族分类，为动态模拟仿真，首先要依据各类机电设备的工作状态，在bim模型中增加动态族分类和相应的属性，以形成机电设备运行状态模拟仿真系统的基础；

步骤(2).约定机电设备的模拟仿真表达方式，为了强化实用效果，采用仿真表达、强化表达和辅助表达的组合方式来动态模拟机电设备的运行状态；

步骤(3).在bim模型数据中，对所涉及的设备和工态进行唯一编号，为了匹配并作最终表达，需要在族属性中对iscs的监测信号位与工态进行唯一编号和对应；并对设备进行唯一编码标识，以区别同一型号的不同设备实例；

步骤(4).从iscs系统中，接收并转换机电设备的监测信号，iscs中的机电设备信号，经过滤剔除未配置、未变化的监测项，后传入机电设备运行状态模拟仿真系统；

步骤(5).调用与机电设备编号的模型数据，更新三维视图，按照bim模型数据中的多模、形变和移位信息，结合iscs机电设备信号，以仿真、强化和辅助表达方式，最终完成机电设备动态模拟运行三维视图的更新变化。

所述步骤(1)中根据不同运行模式下的外观形态变化，各种设备的动态族归纳分为多模、形变和位移三类，并按照下述规则处理：多模，针对外观形态变化较大或变换复杂的部件，如门禁系统的开闭，增加一个或多个不同的族文件；形变，针对外观形态仅改变尺寸、颜色的部件，如指示灯，增加一个或多个尺寸或颜色等的参数变量；移位，针对外观形态以转动、移动、偏转方式变换的部件，如轴流风机，增加一个或多个旋转轴、移动轨迹，偏转方向等的参数变量。

所述步骤(2)中仿真表达：直接表达出机电设备运行状态的外观形态；强化表达：通过声音、闪烁、特效和局部放大窗口等方式，多用于强化表达机电设备运行故障状态；辅助表达：通过数字仪表板、文字指示牌等方式，辅助表达机电设备无法或难以直观表达的状态信息，如数量、速度、故障类型。

所述步骤(4)中在接收到机电设备信号后，首先按位匹配到具体设备，并通过前述族中编号及描述进行监测量的匹配，然后通过预配置的监测量偏移、系数、映射进行转换。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可广泛应用于机电设备的在线状态监测、远程故障报警诊断和资产管理、人员培训等场景，达到直观呈现、强化提示的效果，有效降低人员使用管理系统的难度，并更易于与其他应用系统集成。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以两个元件内部的连通。

如图1所示，一种基于建筑信息模型的机电设备运行状态模拟仿真方法，包括以下步骤：

步骤(1).在bim模型中增加机电设备的多工态族分类，为动态模拟仿真，首先要依据各类机电设备的工作状态，在bim模型中增加动态族分类和相应的属性，以形成机电设备运行状态模拟仿真系统的基础；根据不同运行模式下的外观形态变化，各种设备的动态族归纳分为多模、形变和位移三类，并按照下述规则处理：多模，针对外观形态变化较大或变换复杂的部件，如门禁系统的开闭，增加一个或多个不同的族文件；形变，针对外观形态仅改变尺寸、颜色的部件，如指示灯，增加一个或多个尺寸或颜色等的参数变量；移位，针对外观形态以转动、移动、偏转方式变换的部件，如轴流风机，增加一个或多个旋转轴、移动轨迹，偏转方向等的参数变量。

步骤(2).约定机电设备的模拟仿真表达方式，为了强化实用效果，采用仿真表达、强化表达和辅助表达的组合方式来动态模拟机电设备的运行状态；仿真表达：直接表达出机电设备运行状态的外观形态；强化表达：通过声音、闪烁、特效和局部放大窗口等方式，多用于强化表达机电设备运行故障状态；辅助表达：通过数字仪表板、文字指示牌等方式，辅助表达机电设备无法或难以直观表达的状态信息，如数量、速度、故障类型。

步骤(3).在bim模型数据中，对所涉及的设备和工态进行唯一编号，为了匹配并作最终表达，需要在族属性中对iscs的监测信号位与工态进行唯一编号和对应；并对设备进行唯一编码标识，以区别同一型号的不同设备实例；

步骤(4).从iscs系统中，接收并转换机电设备的监测信号，iscs中的机电设备信号，经过滤剔除未配置、未变化的监测项，后传入机电设备运行状态模拟仿真系统；在接收到机电设备信号后，首先按位匹配到具体设备，并通过前述族中编号及描述进行监测量的匹配，然后通过预配置的监测量偏移、系数、映射进行转换。

步骤(5).调用与机电设备编号的模型数据，更新三维视图，按照bim模型数据中的多模、形变和移位信息，结合iscs机电设备信号，以仿真、强化和辅助表达方式，最终完成机电设备动态模拟运行三维视图的更新变化。

本发明中数字量的监测值，对应设备运行模式、开闭信号、故障信号等离散值(discrete)，如环控设备制冷通风模式、门禁系统的开闭等；此类监测值在三维中通过1)切换不同模态的族模型来表达，如运转或停运状态的手扶电梯；2)通过指示灯的明灭、颜色指示，如信号设备；3)通过叠加虚拟指示标牌的形式表达；4)对于子系统故障或设备整体重大故障可以以整体变色、闪烁、声音报警等形式表达。

模拟量的监测值，对应设备的电流、电压、频率、功耗、转速、温度监测等连续值(continuous)，如风机转速、电机温度、泵房液位等；此类监测值在三维中通过1)以族模型的仪表盘或led指示屏来模拟表达和展示；2)转速、移动、偏转等以对构件部件变换的方式模拟，并叠加动态效果表达；3)通过叠加虚拟指示标牌的形式表达。

本发明可以在既有bim设计模型的基础上通过少量的信息补充和配置工作，完成机电设备的bim模型与iscs信号关联映射，进行三维可视化的机电设备运行状态模拟仿真，由此可广泛应用于机电设备的在线状态监测、远程故障报警诊断和资产管理、人员培训等场景，达到直观呈现、强化提示的效果，有效降低人员使用管理系统的难度，并更易于与其他应用系统集成。具有广泛的适应性，可用于市政隧道、综合管廊及轨道交通等大型基础建设设施，并可推广至厂矿及智能楼宇等应用场景。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。