本发明涉及基于bim技术的碰撞检测方法，属于建筑检测技术领域。
背景技术：
在户内变电站的设计中，由于电缆结构、暖通系统、给排水系统、通讯系统分布错综复杂，很容易引起管线与结构在施工过程中的碰撞。在传统的二维设计中，为减少碰撞需要设计人员具有良好的空间想象力以及专业间协调会议解决，主要存在以下问题：
（1）靠纯手工的方式协调会受限于专业技能的影响。
（2）依据二维图纸协调的方法，将各个专业的图纸重叠在一起，依据平面图，剖面图进行判断是否存在空间相交的情况，该方式对于复杂密集的管线空间将非常困难进行协调，常常会发生顾此失彼的情况。
（3）各专业间往往需要进行多次的协商，会耗费极大的人力，并且在后期的施工过程中仍会发现较多的碰撞情况从而引起返工，拖延工程进度。
基于bim技术的碰撞检测可以在设计阶段发现这种空间上的冲突，通过对管线间的碰撞检测以及管线与建筑物的碰撞检测，对管线和结构的布置方案进行调整，在理论上对设计方案间存在的各种碰撞进行消除。
目前已有软件公司针对这一情况，对碰撞检测方法进行了研发。国内电力设计行业正在寻求输变电工程三维数字化设计和数字化移交的解决方案，包括整体系统解决方案及相应的软件工具，并且已经依据实际工程进行了相关的摸索，积累了一定的经验教训，并在工程中取得了一定的成果。但设计软件本身还需完善优化，数字化流程还待制定、一些基础性的工作，包括数字化设计技术体系包含的内容、相关规程规范和数字化移交内容、深度、方式，输变电工程全寿命周期管理需求接口标准急需制定。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种设计合理、检测速度快、检测精度高的基于bim技术的碰撞检测方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于bim技术的碰撞检测方法，所述方法以revit平台为基础，包括以下步骤，
1）、通过bim模型，构造各构件的三维模型信息，并通过修改三维模型的参数信息，计算机根据各构件的长宽高尺寸参数计算出体积；
2）、对构件与电气设备穿墙留孔做碰撞检测；碰撞检测的查找算法采用混合层次包围盒碰撞检测方法，首先构造混合层次树，然后对混合层次树进行遍历，根据遍历结果确定需要进行碰撞检测的节点；
3）、对需要进行碰撞检测的节点所对应的构件进行碰撞检测；具体操作内容为针对构件的基本几何图元进行碰撞检测，如果检测结果为碰撞则移动相应构件形成合规的设计方案；
4）、通过构造完成的结构模型，表现各阶段设备的安装过程，查找施工中存在的动态干涉，计算出合理的施工顺序及过程，选定最终施工方案。
进一步的，步骤1）中如果构件形状不规则，先将构件分割成规则的形状再进行体积的计算，并将相同材料、相同类型的构件合并，合并完成后进行工程量的统计。
进一步的，步骤2）中混合层次包围盒碰撞检测方法利用轴对称包围盒和方向包围盒构造层次树，在顶层加上一层包围球；在层次树结构中，中间层采用轴对称包围盒，下层采用方向包围盒；在进行中间层与下层相交测试时，把轴对称包围盒看做为方向包围盒三个方向是标准坐标轴的特殊情况，直接采用方向包围盒-方向包围盒相交测试。
进一步的，构造层次树的方法为，
a）、构造需要检测的对象的轴对称包围盒并在轴对称包围盒的基础上增加一个层球体作为树根节点；
b）、采用中值法确定分裂点，采用分裂平面法确定分裂平面，将图元划分为两个子集；
c）、根据层次树的深度以及中间层与下层的具体分界位置，来构建当前层对应的包围盒；
d)、判断上面得到的两个集合是否满足层次树结构划分的终止条件，如果不满足则将这两个子集分别作为两棵树的根节点，接着对图元进行分裂点和分裂平面的划分；如果满足终止条件，则构建层次树成功，退出整个构建过程。
进一步的，步骤2）中构建层次树后，对层次树的包围盒进行深度优先算法遍历来确定两个对象的相交状态，如果根节点没有相交则退出查找；如果两叶子节点相交则需要对叶子节点中包含的基本构件进行碰撞检测。
进一步的，进行碰撞检测时根据各构件的外轮廓线是否与出线套管孔洞或形状重叠进行硬碰撞的检测，有重叠时表示硬碰撞不通过。
进一步的，进行碰撞检测时根据建筑物构造措施的外轮廓线通过空间最小距离算法计算出与其他物体的最小距离进行软碰撞的检测，最小距离不满足要求时表示软碰撞不通过。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：
本发明的碰撞检测方法能够在设计过程中检测出线套管碰撞，避免错误及重复设计，为在设计阶段消除不合理的空间布置提供了可能。
本发明的碰撞检测方法通过建立bim模型，以revit平台为基础进行碰撞检测，有效的解决了不同专业间信息交流不畅引起的设计冲突，方便项目的施工进度。
本发明利用三维数字化手段，模拟安装过程，预先设计，提前发现并解决问题，有效地提高了变电站的建设效率。
本发明构造层次树时在轴对称包围盒的基础上加一层球体，作为树根节点能够充分利用球体和包围盒的优势，快速进行碰撞检测。
附图说明
图1是本发明深度优先遍历算法示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明：
本发明公开了一种基于bim技术的碰撞检测方法，该方法是基于bim技术来实现的，该方法以revit平台为基础构建bim模型，然后进行碰撞检测。本发明的方法主要用于建筑物中电气元件的出线套管与建筑物基础构造的碰撞检测。
本方法包括以下步骤：
1）、通过bim模型，构造各构件的三维模型信息，包括将圈梁、构造柱、过梁等构件进行三维参数化，并通过修改三维模型的参数信息，计算机根据各构件的长宽高尺寸参数计算出体积。如果构件形状不规则，先将构件分割成规则的形状再进行体积的计算。在计算过程中将相同材料、相同类型的构件进行合并，合并完成后进行工程量的统计。该设置能够减少工作量，同时提高工程量统计的精度。
2）、对构件与电气设备穿墙留孔做碰撞检测；碰撞检测的查找算法采用混合层次包围盒碰撞检测方法，首先构造混合层次树，然后对混合层次树进行遍历，根据遍历结果确定需要进行碰撞检测的节点。
混合层次包围盒碰撞检测方法利用轴对称包围盒和方向包围盒构造层次树。层次数的顶层加上一层包围球，在层次树结构中，中间层采用轴对称包围盒，下层采用方向包围盒。在进行中间层与下层相交测试时，把轴对称包围盒看做为方向包围盒三个方向是标准坐标轴的特殊情况，直接采用方向包围盒-方向包围盒相交测试。构造利用混合层次包围盒构造层次树的具体方法如下：
a）、构造需要检测的对象的轴对称包围盒并在轴对称包围盒的基础上增加一个层球体作为树根节点；
b）、采用中值法确定分裂点，采用分裂平面法确定分裂平面，将图元划分为两个子集；
c）、根据层次树的深度以及中间层与下层的具体分界位置，来构建当前层对应的包围盒；
d)、判断上面得到的两个集合是否满足层次树结构划分的终止条件，如果不满足则将这两个子集分别作为两棵树的根节点，接着对图元进行分裂点和分裂平面的划分；如果满足终止条件，则构建层次树成功，退出整个构建过程。
按上述方法构建层次树后，对层次树的包围盒进行深度优先算法遍历来确定两个对象的相交状态，如果根节点没有相交则退出查找；如果两叶子节点相交则需要对叶子节点中包含的基本构件进行碰撞检测。
上述过程中用到的深度优先算法是沿着树的深度遍历树的节点，尽可能深的搜索树的分支。当节点的所有边都己被探寻过，搜索将回溯到发现节点的那条边的起始节点。这一过程一直进行到已发现从源节点可达的所有节点为止。如果还存在未被发现的节点，则选择其中一个作为源节点并重复以上过程，整个进程反复进行直到所有节点都被访问为止，具体示意图见图1，其中带有箭头的曲线表示的是遍历的路径线。。
本发明构造层次树时在轴对称包围盒的基础上加一层球体，作为树根节点能够充分利用球体和包围盒的优势，快速进行碰撞检测，并且检测精度高。通过构造层次数来精确确定需要进行碰撞检测的节点，杜绝了碰撞检测的盲目性，减小了碰撞检测的工作量。
3）、根据上一步骤得到的遍历结果对需要进行碰撞检测的节点所对应的构件进行碰撞检测；具体操作内容为针对构件的基本几何图元进行碰撞检测，如果检测结果为碰撞则进行移动相应构件形成合规的设计方案。
在具体的实施过程中，碰撞分为硬碰撞和软碰撞。进行碰撞检测时根据各构件的外轮廓线是否与出线套管孔洞或形状重叠进行硬碰撞的检测，有重叠时表示硬碰撞不通过。
进行碰撞检测时根据建筑物构造措施的外轮廓线通过空间最小距离算法计算出与其他物体的最小距离进行软碰撞的检测，最小距离不满足要求时表示软碰撞不通过。
硬碰撞与软碰撞均不符合要求，需要移动相应构件，形成符合规定的设计方案。
4）、通过构造完成的结构模型，表现各阶段设备的安装过程，如筑物墙上开洞定位及施工过程，电气出现套管穿洞口的安装过程。查找施工过程中存在的动态干涉，计算出合理的施工顺序及过程，选定最终施工方案。
本发明的碰撞检测方法能够在设计过程中检测出线套管碰撞，避免错误及重复设计，为在设计阶段消除不合理的空间布置提供了可能。
本发明的碰撞检测方法通过建立bim模型，以revit平台为基础进行碰撞检测，有效的解决了不同专业间信息交流不畅引起的设计冲突，方便项目的施工进度。
本发明利用三维数字化手段，模拟电气设备出线套管的定位，施工及安装过程，检测碰撞，预先设计，提前发现并解决问题，降低返工率。