一种基于BIM技术的四电设施定位优化方法及装置与流程

本发明涉及铁路监测领域，具体涉及一种基于BIM技术的四电设施定位优化方法及装置。

背景技术：

四电设施在铁路项目中，具有点多、面广、专业分工细、设备分类复杂等特点，因此，四电设施的维护方面需要精确定位；

目前，四电设施的定位方案包括：基于CAD的二维平面图纸的设备定位方式，这种定位方式只能对设备大致相对位置进行定位，不能明确定位到较小四电设施，也没有相对的设备实际尺寸，如：信号专业，在设备机房内只能定位到某个设备机柜，但是对于机柜内的继电器设备就没法定位，而且现有的二维图纸，顶视图与正面图是分离输出，一般人员很难对同一设备顶面与正面进行配对，不便于设备信息的直观观察。牵引供电专业，在二维图纸中是能通过一条线条表现接触网的距离与长度，但是不能表现出接触网在受物理重力下，线路实际的离地间隙等定位信息。

技术实现要素：

本发明提供一种基于BIM技术的四电设施定位优化方法及装置，其目的是对四电设施的BIM模型进行信息标注，并利用各四电设施的BIM模型对四电设施进行精确定位。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种基于BIM技术的四电设施定位优化方法，其改进之处在于，包括：

获取四电设施的BIM三维图纸，并对四电设施的BIM三维图纸中的BIM模型添加属性信息标签；

根据所述属性信息标签优化所述四电设施的BIM三维图纸中的BIM模型的位置坐标。

优选的，所述属性信息包括：几何信息和非几何信息，所述几何信息包括：BIM模型对应的实际设备的几何参数及BIM模型对应的实际设备间的空间位置关系，所述非几何信息包括：BIM模型对应的实际设备的身份描述信息、项目信息、实体系统信息、组成或材质信息、功能信息、生产信息、资产信息和维护信息。

进一步的，所述身份描述信息包括：名称、类型、功能和外形尺寸，所述项目信息包括：项目名称/简称、建设地点、建设技术经济指标、建设阶段、业主信息和建筑类别或等级，所述实体系统信息包括：系统名称、子系统名称、父节点、与父节点关系、子节点和与子节点关系，所述组成或材质信息包括：分项表明组件或材质，所述功能信息包括：功能描述信息，所述生产信息包括：价格、有效期、制造商、供应商、实际尺寸、产品认证、制造标准和安装方式，所述资产信息包括：成本、税、采购、数量和所有权属，所述维护信息包括：备用供应商及联系方式、上次维修时间和内容、预计维修时间和内容、上次巡检时间和情况和备件备品情况。

优选的，所述根据所述属性信息标签优化所述四电设施的BIM三维图纸中的BIM模型的位置坐标，包括：

利用BIM模型的属性信息标签生成BIM模型的识别码，并将该识别码嵌入所述BIM模型对应的实际设备中；

扫描终端获取实时位置坐标，并扫描所述识别码，利用所述实时位置坐标更新所述识别码对应的所述四电设施的BIM三维图纸中的BIM模型的位置坐标。

进一步的，所述利用所述实时位置坐标更新所述识别码对应的所述四电设施的BIM三维图纸中的BIM模型的位置坐标之后，包括：

所述位置坐标为GIS系统坐标系中的位置坐标，设东西方向为x轴，南北方向为y轴，垂直方向为z轴；

若所述BIM模型为吊悬设备对应的BIM模型，且所述吊悬设备等高悬挂，则按下式确定所述吊悬设备对应的BIM模型的抛物线方程z：

若所述吊悬设备不等高悬挂，则按下式确定所述吊悬设备对应的BIM模型的抛物线方程z：

进一步，按下式确定所述吊悬设备对应的BIM模型的最低点高度：

上式中，x为所述四电设施的BIM三维图纸中吊悬设备对应的BIM模型的位置坐标中x轴坐标，g为所述吊悬设备的单位长度线重，T为所述吊悬设备牵引的配重物体的重力，l为所述吊悬设备的悬挂点距离，h为所述吊悬设备的悬挂点高度差；

利用所述吊悬设备对应的BIM模型的最低点高度更新所述四电设施的BIM三维图纸中吊悬设备对应的BIM模型的中点的位置坐标的z轴坐标；

利用所述吊悬设备对应的BIM模型的抛物线方程更新所述四电设施的BIM三维图纸中吊悬设备对应的BIM模型的位置坐标的z轴坐标。

一种基于BIM技术的四电设施定位优化装置，其改进之处在于，所述装置包括：

获取单元，用于获取四电设施的BIM三维图纸，并对四电设施的BIM三维图纸中的BIM模型添加属性信息标签；

优化单元，用于根据所述属性信息标签优化所述四电设施的BIM三维图纸中的BIM模型的位置坐标。

优选的，所述属性信息包括：几何信息和非几何信息，所述几何信息包括：BIM模型对应的实际设备的几何参数及BIM模型对应的实际设备间的空间位置关系，所述非几何信息包括：BIM模型对应的实际设备的身份描述信息、项目信息、实体系统信息、组成或材质信息、功能信息、生产信息、资产信息和维护信息。

进一步的，所述身份描述信息包括：名称、类型、功能和外形尺寸，所述项目信息包括：项目名称/简称、建设地点、建设技术经济指标、建设阶段、业主信息和建筑类别或等级，所述实体系统信息包括：系统名称、子系统名称、父节点、与父节点关系、子节点和与子节点关系，所述组成或材质信息包括：分项表明组件或材质，所述功能信息包括：功能描述信息，所述生产信息包括：价格、有效期、制造商、供应商、实际尺寸、产品认证、制造标准和安装方式，所述资产信息包括：成本、税、采购、数量和所有权属，所述维护信息包括：备用供应商及联系方式、上次维修时间和内容、预计维修时间和内容、上次巡检时间和情况和备件备品情况。

优选的，所述优化单元，包括：

识别模块，用于利用BIM模型的属性信息标签生成BIM模型的识别码，并将该识别码嵌入所述BIM模型对应的实际设备中；

第一更新模块，用于扫描终端获取实时位置坐标，并扫描所述识别码，利用所述实时位置坐标更新所述识别码对应的所述四电设施的BIM三维图纸中的BIM模型的位置坐标。

进一步的，所述优化单元还包括：

所述位置坐标为GIS系统坐标系中的位置坐标，设东西方向为x轴，南北方向为y轴，垂直方向为z轴；

第一确定模块，用于若所述BIM模型为吊悬设备对应的BIM模型，且所述吊悬设备等高悬挂，则按下式确定所述吊悬设备对应的BIM模型的抛物线方程z：

第二确定模块，用于若所述吊悬设备不等高悬挂，则按下式确定所述吊悬设备对应的BIM模型的抛物线方程z：

第三确定模块，用于按下式确定所述吊悬设备对应的BIM模型的最低点高度：

上式中，x为所述四电设施的BIM三维图纸中吊悬设备对应的BIM模型的位置坐标中x轴坐标，g为所述吊悬设备的单位长度线重，T为所述吊悬设备牵引的配重物体的重力，l为所述吊悬设备的悬挂点距离，h为所述吊悬设备的悬挂点高度差；

第二更新模块，用于利用所述吊悬设备对应的BIM模型的最低点高度更新所述四电设施的BIM三维图纸中吊悬设备对应的BIM模型的中点的位置坐标的z轴坐标；

第三更新模块，用于利用所述吊悬设备对应的BIM模型的抛物线方程更新所述四电设施的BIM三维图纸中吊悬设备对应的BIM模型的位置坐标的z轴坐标。

本发明的有益效果：

本发明提供的技术方案，首先利用对已有的具有经纬坐标的四电设施的BIM三维图纸中四电设施的BIM模型添加属性标签，再利用各模型的属性标签内标注的信息更新模型在GIS坐标系中的位置坐标，进一步的，对四电设施中吊悬设备的BIM模型的进行相关的牵引力及重力计算，对其垂直坐标进行更新，基于本发明提供的技术方案，将各专业设施集中放置在一个三维真实场景中，更便于直观的查看及定位，进而能够避免吊悬设备与车辆发生剐蹭事故等事故情况。

附图说明

图1是本发明一种基于BIM技术的四电设施定位优化方法的流程图；

图2是本发明一种基于BIM技术的四电设施定位优化装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

为了方便理解本发明实施例，首先在此介绍本发明实施例描述中会引入的几个术语。

四电设施包括：通信专用设备、信号专用设备、电力专用设备和牵引供电专用设备；

例如：通信专用设备包括：传输及接入、SDH设备、PDH设备、DWDW设备、PCM设备、接入网设备、数据通信、路由器、交换机、路由反射器、防火墙、电话交换、电话交换设备、区间电话、专用电话设备、叫班电话设备、电话单机、调度通信、调度所调度交换机、调度台设备、车站调度交换机、值班台设备、语音记录仪设备、会议电视、会议电话汇接机、会议电话分机、会议电视多点控制器、会议电视编解码器、会议电视会场终端设备、应急通信、应急通信设备、紧急电话总机设备、紧急电话分机设备、隧道应急广播设备、时钟同步及时间同步、综合定时供给设备BITS、时间同步设备、卫星接收设备、电源及环境监控、电源及环境监控中心设备、电源及环境监控单元、电源及环境监控传感器、光纤在线监测、光缆监测设备监测站、光缆监测设备监测中心、综合视频监控、摄像机、编码器、解码器、视频光端机、服务器、存储设备、监控终端设备、通信综合网管、综合网管中心设备、维护终端设备、综合布线、机柜、钢管及桥架、信息点、GSM-R移动通信、GSM-R通信移动交换中心设备、GSM-R通信BSC/TRAU/PCU设备、GSM-R通信基站设备、GSM-R通信直放站设备、GSM-R通信天、馈线、GSM-R通信便携设备、GSM-R通信出入库检测设备、站场无线通信设备、站场无线通信固定设备、站场无线通信车载设备、站场无线通信便携设备、站场无线通信天馈线、线缆、光缆、通信电缆、跳线、线缆防护、电缆线槽、电缆支架、管道、沟槽、配线及引入、RJ45配线单元、110配线单元、DDF配线单元、ODF配线单元、音频配线单元、列头柜、电缆分线及终端装备、光缆终端盒、防雷接地、接地极、接地线、防雷器、电源、蓄电池、开关电源、不间断电源、柴油发电机、仪器仪表、卫星通信、微波通信、无线列调、无线列调天线、无线列调调度所设备、无线列调电台设备、无线列调区间设备、无线列调便携设备、铁塔监测、监测传感器、监测单元、监测中心、有线电视、放大器、分支器、分配器、架空支撑结构、杆、塔、基础、漏缆监测、监测设备、合路器、监测服务器，信号专用设备包括：信号机、高柱色灯信号机、矮型色灯信号机、信号标志牌、轨道电路、补偿电容、钢轨绝缘、钢轨连接线、扼流变压器、轨道变压器、道岔转辙设备、转辙机、外锁闭装置、密贴检查器、安装装置、驼峰设备、减速器、管道、限界检查器、各类线缆、各类箱盒、应答器、自动闭塞设备、计轴设备、室内设备、电源设备、各类机柜设备、各类电路组合、室内配线、控显设备、继电器、发送器、防雷设备、接地设备、计算机联锁系统、列车运行控制系统、运输调度系统、微机监测系统、道岔融雪系统、无线调车机车信号和监控系统、道岔缺口检测系统、驼峰信号系统；牵引供电专用设备包括：接触网、基础及拉线、化学锚栓、预埋槽道、支柱、H型钢柱、格构式钢柱、方形吊柱、圆钢管吊柱、支持定位装置、支持结构、腕臂、隧道水平悬挂装置、软横跨、硬横梁、钢管硬横梁、格构式硬横梁、定位装置、接触悬挂、接触导线、承力索、吊弦、弹性吊索、补偿装置、滑轮组补偿装置、棘轮补偿装置、弹簧补偿装置、中心锚结、防断式中心锚结、防窜式中心锚结、电连接、附加悬挂、附加导线、电缆、附加导线悬挂、中间悬挂、V型悬挂、柱顶悬挂、附加导线下锚、终端下锚、对向下锚、转角安装、跨越安装、接地及回流、接地装置、吸上线、设备、分段绝缘器、分相绝缘器、隔离开关、负荷开关、地面磁感应器、避雷器、线岔、大限界框架、保安装置及标识牌、驱鸟器，电力专用设备包括：低压配电柜、干式变压器、油浸式变压器、电容器柜、高压环网开关柜、基础槽钢、直流电源屏、火警开启装置、感温探测器、感烟探测器、火警喇叭、报警按钮、桥架主体、桥架配件、电缆、灯具、开关、插座、接闪器、接地极、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、灯塔、灯柱、灯桥；

本发明提供的一种基于BIM技术的四电设施定位优化方法，如图1所示，包括：

101.获取四电设施的BIM三维图纸，并对四电设施的BIM三维图纸中的BIM模型添加属性信息标签；

本发明提供的实施例中，首先根据铁路四电设备的基本几何参数、设备照片等，通过BIM手段，使用可视化开发工具，如：MicroStation或revit，对铁路四电设施进行三维可视化还原，使其包含相关的几何信息，如设备的长、宽、高等信息，模型结合铁路IFD及IDM标准，对设备模型进行完善。标准主要对设备的分类及设备模型的几何信息及深度信息进行完善。包含：物理材质、起始高程、中心高程、终止高程，偏离线路中心线的距离等信息。

根据铁路项目的实际需求，在项目标段内结合GIS平台，在GIS平台下结合经、纬坐标和BIM模型进行融合，得到具有经纬坐标的BIM三维图纸。

进一步通过物理算法插件，结合之前的地理坐标信息(经、纬度及海拔、标高的等)、设备的标签信息(物理材质及设备重量等)，构建相应的数学模型(根据铁路相关施工标准)，对BIM模型的进行相关计算，得到在此状态下设备的实际位置信息。并根据计算的结果，变化BIM模型的相应状态，如：牵引供电接触网，在海拔较高、设备重量较重下，实际接触网下垂弧度交大，模型应根据实际弧度值变化模型的弧度状态，以便真实还原相对的坐标信息。

其中，坐标系分为世界坐标系(即绝对坐标系)和相对坐标系。世界坐标系即为GIS系统坐标系。相对坐标系根据实际需要自行定义。

102.根据所述属性信息标签优化所述四电设施的BIM三维图纸中的BIM模型的位置坐标。

其中，所述属性信息包括：几何信息和非几何信息，所述几何信息包括：BIM模型对应的实际设备的几何参数及BIM模型对应的实际设备间的空间位置关系，所述非几何信息包括：BIM模型对应的实际设备的身份描述信息、项目信息、实体系统信息、组成或材质信息、功能信息、生产信息、资产信息和维护信息。

几何信息表示设备设施的空间位置及自身形状，如长、宽和高等的一组参数，通常还包含设备设施之间空间相互约束关系，如相连、平行、垂直等。

所述身份描述信息包括：名称、类型、功能和外形尺寸，所述项目信息包括：项目名称/简称、建设地点、建设技术经济指标、建设阶段、业主信息和建筑类别或等级，所述实体系统信息包括：系统名称、子系统名称、父节点、与父节点关系、子节点和与子节点关系，所述组成或材质信息包括：分项表明组件或材质，所述功能信息包括：功能描述信息，所述生产信息包括：价格、有效期、制造商、供应商、实际尺寸、产品认证、制造标准和安装方式，所述资产信息包括：成本、税、采购、数量和所有权属，所述维护信息包括：备用供应商及联系方式、上次维修时间和内容、预计维修时间和内容、上次巡检时间和情况和备件备品情况。

具体的，所述步骤102，包括：

利用BIM模型的属性信息标签生成BIM模型的识别码，并将该识别码嵌入所述BIM模型对应的实际设备中；

扫描终端获取实时位置坐标，并扫描所述识别码，利用所述实时位置坐标更新所述识别码对应的所述四电设施的BIM三维图纸中的BIM模型的位置坐标。

进一步的，所述步骤102之后，包括：

所述位置坐标为GIS系统坐标系中的位置坐标，设东西方向为x轴，南北方向为y轴，垂直方向为z轴；

若所述BIM模型为吊悬设备对应的BIM模型，且所述吊悬设备等高悬挂，则按下式确定所述吊悬设备对应的BIM模型的抛物线方程z：

若所述吊悬设备不等高悬挂，则按下式确定所述吊悬设备对应的BIM模型的抛物线方程z：

按下式确定所述吊悬设备对应的BIM模型的最低点高度：

上式中，x为所述四电设施的BIM三维图纸中吊悬设备对应的BIM模型的位置坐标中x轴坐标，g为所述吊悬设备的单位长度线重，T为所述吊悬设备牵引的配重物体的重力，l为所述吊悬设备的悬挂点距离，h为所述吊悬设备的悬挂点高度差；

利用所述吊悬设备对应的BIM模型的最低点高度更新所述四电设施的BIM三维图纸中吊悬设备对应的BIM模型的中点的位置坐标的z轴坐标；

利用所述吊悬设备对应的BIM模型的抛物线方程更新所述四电设施的BIM三维图纸中吊悬设备对应的BIM模型的位置坐标的z轴坐标。

本发明还提供一种基于BIM技术的四电设施定位优化装置，如图2所示，所述装置包括：

获取单元，用于获取四电设施的BIM三维图纸，并对四电设施的BIM三维图纸中的BIM模型添加属性信息标签；

优化单元，用于根据所述属性信息标签优化所述四电设施的BIM三维图纸中的BIM模型的位置坐标。

其中，所述属性信息包括：几何信息和非几何信息，所述几何信息包括：BIM模型对应的实际设备的几何参数及BIM模型对应的实际设备间的空间位置关系，所述非几何信息包括：BIM模型对应的实际设备的身份描述信息、项目信息、实体系统信息、组成或材质信息、功能信息、生产信息、资产信息和维护信息。

所述身份描述信息包括：名称、类型、功能和外形尺寸，所述项目信息包括：项目名称/简称、建设地点、建设技术经济指标、建设阶段、业主信息和建筑类别或等级，所述实体系统信息包括：系统名称、子系统名称、父节点、与父节点关系、子节点和与子节点关系，所述组成或材质信息包括：分项表明组件或材质，所述功能信息包括：功能描述信息，所述生产信息包括：价格、有效期、制造商、供应商、实际尺寸、产品认证、制造标准和安装方式，所述资产信息包括：成本、税、采购、数量和所有权属，所述维护信息包括：备用供应商及联系方式、上次维修时间和内容、预计维修时间和内容、上次巡检时间和情况和备件备品情况。

具体的，所述优化单元，包括：

识别模块，用于利用BIM模型的属性信息标签生成BIM模型的识别码，并将该识别码嵌入所述BIM模型对应的实际设备中；

第一更新模块，用于扫描终端获取实时位置坐标，并扫描所述识别码，利用所述实时位置坐标更新所述识别码对应的所述四电设施的BIM三维图纸中的BIM模型的位置坐标。

所述优化单元还包括：

所述位置坐标为GIS系统坐标系中的位置坐标，设东西方向为x轴，南北方向为y轴，垂直方向为z轴；

第一确定模块，用于若所述BIM模型为吊悬设备对应的BIM模型，且所述吊悬设备等高悬挂，则按下式确定所述吊悬设备对应的BIM模型的抛物线方程z：

第二确定模块，用于若所述吊悬设备不等高悬挂，则按下式确定所述吊悬设备对应的BIM模型的抛物线方程z：

第三确定模块，用于按下式确定所述吊悬设备对应的BIM模型的最低点高度：

上式中，x为所述四电设施的BIM三维图纸中吊悬设备对应的BIM模型的位置坐标中x轴坐标，g为所述吊悬设备的单位长度线重，T为所述吊悬设备牵引的配重物体的重力，l为所述吊悬设备的悬挂点距离，h为所述吊悬设备的悬挂点高度差；

第二更新模块，用于利用所述吊悬设备对应的BIM模型的最低点高度更新所述四电设施的BIM三维图纸中吊悬设备对应的BIM模型的中点的位置坐标的z轴坐标；

第三更新模块，用于利用所述吊悬设备对应的BIM模型的抛物线方程更新所述四电设施的BIM三维图纸中吊悬设备对应的BIM模型的位置坐标的z轴坐标。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。