专利名称：基于bim的地下综合管线非标准矩形连接件的确定方法
基于BIM的地下综合管线非标准矩形连接件的确定方法技术领域
本发明属于综合管线布局技术领域，涉及一种基于BIM的地下综合管线非标准矩形连接件的确定方法。
背景技术：
随着城市建设的发展，地下建筑越来越多，尤其是城市轨道建设的速度进一步加快，地铁系统中的地铁车站通常属于地下工程，造价昂贵，空间相对狭小、且人流密集。地下综合管线是地铁的一种重要的设施设备，其包括消防、给排水、污水、通风、强电、弱电等，是保证地铁正常通信、运行关键因素，同时也是环境安全的重要保障。地下综合管线所涉及的种类繁多，数量巨大，且空间拓扑关系复杂，在有限狭小的空间内难以保证在任何时候都是横平竖直的敷设。当矩形管线(如送风、新风、回风等管道)走向发生变化时，如果不是以 90°、180°或者270°的角度转折时，管线与管线之间的连接件不再是预先设计好的标准连接件。非标准矩形连接件不能够批量生产，通常为单件生产，并且对特定用户、特定环境的依赖性很强，非标准矩形连接件设计技术水平的高低在很大的程度上决定了产品的质量和使用效益。在狭小的地铁车站中，非标准矩形连接件几乎占据所有连接件数量的1/3，如何在保持产品一致性的前提下，提高非标准矩形连接件的确定方法，并能够节约原材料，降低成本和能耗，是设计人员及施工人员非常关注的重点和难点。
地下综合管线设计通常采用CAD技术。虽然CAD技术的应用范围越来越广泛，但由于计算机软硬件的限制，CAD技术大部分仍为二维平面绘图阶段。在传统的CAD设计模式中，图元都是通过点、线、块的二维方式表达，不能直观、形象地表现图元的实际几何形状， 以及图元之间的空间关系。地下综合管线设计通常采用二维平面设计，由于二维平面设计不能形象展现管线的空间拓扑关系，以及管线连接件的几何形状、尺寸和精度，因此管线之间的连接件通常通过简单的线条或者由线条组成的块的形式表达。由于无法准确地表达非标准矩形连接件的三维信息，在设计过程中无法给予足够的重视，因此在施工过程中时常需要根据实际的情况进行测量、设计，并进行加工，通常会造成施工进度缓慢，甚至导致施工返工，加大施工成本。
BIM (building information modeling,建筑信息模型)是以三维数字化为基础， 根据设计、施工、运营、维护过程提出的一种新的数字化管理方法。BIM的定义是利用开放的行业标准，对设施的物理及功能特性及其相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，并有利于更好地实现项目的价值。BIM将所有的相关方面的信息集成在一个连贯有序的数据组织中，相关的应用软件在授权的情况下可以获取、修改或增加甚至删除数据。BIM思想是以信息为核心，三维模型为基础，即任何一个模型都是三维信息化的。在三维可视化的基础上，合理地利用BIM模型的信息可以有效地解决地下综合管线非标准矩形连接件设计的难题。发明内容
本发明的目的是提供一种基于BIM的地下综合管线非标准矩形连接件的确定方法，解决现有的非标准矩形连接件设计需要根据实际的情况进行测量、反复设计，并进行加工，工作效率低的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种基于BIM的地下综合管线非标准矩形连接件的确定方法，按照以下步骤实施
步骤I、创建基于BIM的地下综合管线模型
在BM平台中，建立地下综合管线三维信息模型，包括回风、送风、新风、消防、给排水管线，当矩形管线的走向发生非90°、非180°或者非270°转折时，或者其他无法用标准连接件连接时，预留出非标准矩形连接件的空间；
步骤2、自动获取各个管线的规格
选取两条所要连接的地下综合管线模型，并分别获取该两条管线模型规格信息， 规格为管线端口的高度及宽度，分别用Height、Width及Height’、Width’表示；
步骤3、获取管线的空间坐标
通过管线端口中心点的起始X坐标、起始Y坐标、起始Z坐标、终点X坐标、终点Y 坐标、终点Z坐标来确定，在所确定的三维空间坐标系中，分别获取步骤2所确定的两条管线模型的起始坐标与终点坐标，起始坐标与终点坐标分别用S(sx, sy, sz), E(ex, ey, ez)及 SI (sxl, syl, sz I)，El (exl, eyl, ezl)表不；
步骤4、确定非标准矩形连接件所要连接的两个端口
两条管线距离最近的两端口应处于连接状态，且这两个端口分别为两条管线的对应连接端，
线段S-S I、S-E I、E-Sl 以及 E-E1 的长度分别用 Length I、Length2、Length3、 Length4表示,则长度分别表示为
权利要求
1.一种基于BIM的地下综合管线非标准矩形连接件的确定方法，其特征在于，按照以下步骤实施步骤I、创建基于BIM的地下综合管线模型在BM平台中，建立地下综合管线三维信息模型，包括回风、送风、新风、消防、给排水管线，当矩形管线的走向发生非90°、非180°或者非270°转折时，或者其他无法用标准连接件连接时，预留出非标准矩形连接件的空间；步骤2、自动获取各个管线的规格选取两条所要连接的地下综合管线模型，并分别获取该两条管线模型规格信息，规格为管线端口的高度及宽度，分别用Height、Width及Height’、Width’表示；步骤3、获取管线的空间坐标通过管线端口中心点的起始X坐标、起始Y坐标、起始Z坐标、终点X坐标、终点Y坐标、终点Z坐标来确定，在所确定的三维空间坐标系中，分别获取步骤2所确定的两条管线模型的起始坐标与终点坐标，起始坐标与终点坐标分别用S(sx, sy, sz)，E(ex, ey, ez)及 SI (sxl, syl, szI)，El (exl, eyl, ezl)表不；步骤4、确定非标准矩形连接件所连接的两个端口两条管线距离最近的两端口应处于连接状态，且这两个端口分别为两条管线的对应连接端，线段 S-Sl、S-El、E-Sl 以及 E-El 的长度分别用 Lengthl、Length2、Length3、Length4 表示，则长度分别表示为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判断Lengthl、Length2、Length3、Length4的最小值,通过已知的最小长度能够确定两条管线的连接方式，从而确定接件所连接的两个端口 ；步骤5、计算两条管线对应端口各自四个顶点的空间坐标S点或者E点为地下综合管线的端口的中点,每个地下综合管线矩形端口具有四个顶点，该四个顶点确定了非标准矩形连接件一端的大小、形状，以及空间位置，依次命名该四个顶点为PU P2、P3、P4，分别对应的空间坐标依次为 Pl (pxl, pyl, pzl)、P2 (px2, py2, ρζ2)、Ρ3 (ρχ3, py3, pzl)、Ρ4 (ρχ4, py4, ρζ4)，根据地下综合管线的起始坐标S(sx, sy, sz)与终点坐标E (ex, ey, ez)能够确定直线S_E的空间方程，以及管线的长度Length Icn >th = '/(ex-sx): + (ey - syf + (ez - sz)2，得直线S-E与Z轴的夹角α为 a =arcsin((ez_es)/Length)同样，得到直线S-E在平面XOY上的投影与X轴的夹角β为
2.根据权利要求I所述的基于BIM的地下综合管线非标准矩形连接件的确定方法，其特征在于所述的两条管线的空间位置为轴心线平行或轴心线垂直。
全文摘要
本发明公开了一种基于BIM的地下综合管线非标准矩形连接件的确定方法，按照以下步骤实施步骤1、创建基于BIM的地下综合管线模型，预留出非标准矩形连接件的空间；步骤2、自动获取各个管线的规格；步骤3、获取管线的空间坐标；步骤4、确定非标准矩形连接件所连接的两个端口；步骤5、计算两条管线对应端口四个顶点的空间坐标；步骤6、根据各个顶点确定四个平面，得到连接该两条管线的非标准矩形连接件立体模型即成。本发明的方法在BIM平台中，根据两条管线的空间位置，快速、准确地自动生成矩形连接件，提高设计效率，加快施工进度。
文档编号G06F17/50GK102945294SQ20121038821
公开日2013年2月27日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者黑新宏, 张鹏飞, 王磊, 赵钦 申请人:西安理工大学