一种基于建筑信息模型技术的建筑工业化系统的制作方法

本发明属于建筑工业化技术领域，尤其涉及一种基于建筑信息模型技术的建筑工业化系统。

背景技术：

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。然而，现有基于建筑信息模型技术的建筑工业化系统bim数据量大，解析处理效率很低；同时，建筑异构数据大。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有基于建筑信息模型技术的建筑工业化系统bim数据量大，数据采集处理过程不稳定，容易出现数据紊乱，解析处理效率很低；同时，建筑异构数据大。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于建筑信息模型技术的建筑工业化系统。

本发明是这样实现的，一种基于建筑信息模型技术的建筑工业化方法，包括以下步骤：

步骤一，对建筑信息模型bim按照逐步细分的方式进行树形分解；

步骤二，对每种分解后的数据进行bim数据定义，并对所述bim数据定义后的数据进行bim数据对象化；

步骤三，对每个bim数据对象添加全局唯一标识符guid；为所述bim数据对象设置参数和信息；为所述bim数据对象建立关系；将所述bim数据对象加入到bim数据库；

步骤四，通过融合程序对步骤三获得的bim数据库中建筑结构的异构数据进行融合，建筑结构试验现场部署传感器，传感器的采集数据通过采集器接收并传输到上位机上，所有的采集器和上位机通过交换机连接在同一个局域网内；

步骤五，对于每个厂家生产的采集器，上位机向采集器发送包括采集参数的数据采集命令，采集器接收数据采集命令，并按照相关采集参数进行数据的采集，采集完一个数据后延时一定时间后判断采集的数据数目是否达到了期望采集数据数或限制采集数据数，当达到预设期望采集数据个数或限制采集数据个数时，则完成采集；若未达到，则采集器再次进行数据采集；数据采集完成后，采集器向上位机传送原始数据；

步骤六，接收到原始数据后，将原始数据发送给异构数据处理程序，异构数据处理程序把原始数据转化为特定统一的json数据；

步骤七，将json数据存储至关系型数据库中；

步骤八，通过样式设计程序根据步骤四～步骤七融合后的建筑结构的异构数据对建筑样式进行设计；通过建模程序根据已设计的建筑样式构建建筑三维模型，并从已设计的建筑样式图纸中提取二维建筑设计部件，进而生成用数学函数表示的二维建筑设计部件轮廓；

步骤九，提取二维建筑设计部件轮廓中的特征点而构建出二叉树，利用遗传算法优化二维建筑设计部件轮廓；

步骤十，拉伸优化后的二维建筑设计部件轮廓的厚度，生成与其相对应的三维设计软构件，并保存到设计软构件库中；

步骤十一，调取设计软构件库中的三维设计软构件，生成建筑设计图纸中相对应的三维建筑模型；

步骤十二，通过步骤十一生成建筑设计图纸中相对应的三维建筑模型后，再通过配件制造设备制造建筑标准配件；通过配件装配设备根据构建的建筑三维模型对建筑进行装配；通过存储设备存储建筑数据及建筑三维模型数据；通过显示器显示建筑数据及三维建筑模型的实时数据。

进一步，所述步骤一的按照逐步细分的方式进行树形分解是根据bim模型的三维空间特征及业务属性特征从大到小进行细分，具体包括：

(1.1)将所述bim模型按照区域进行划分；

(1.2)对于每个区域按照楼层进行细分；

(1.3)对于每个楼层根据专业进行分类；

(1.4)根据每个楼层下各个专业的图元的构件类型，把楼层进一步细化为构件；

(1.5)把图元分类到对应的构件下。

进一步，所述步骤三中的上位机与异构数据处理程序之间建立tcp连接，不同的上位机向异构数据处理程序的不同端口数据，其中，上位机为tcp客户端，异构数据处理程序为tcp服务端，接收数据的端口号与各自的上位机一一对应。

进一步，所述步骤六中的原始数据分为结构化数据和非结构化数据的两种数据，对于这两种数据采用不同的封装处理方式，具体为：

a、对于结构化数据的封装处理过程为：

步骤a3.1：接收各条原始数据，根据接收数据的端口号确定原始数据来源于的上位机，进而确定对应的采集器类型；

步骤a3.2：根据原始数据的采集器类型，调用与采集器类型一一对应的接口程序对一条结构化的原始数据进行解析，获取采集器编号、通道号、采样值、单位和采样时间的字段信息；

步骤a3.3：对步骤3.2的解析结果字符串表示，表示方式为各字段信息之间用“-”按顺序拼接，然后计算字符串的md5值；

步骤a3.4：将一条结构化的原始数据封装为json数据，json数据的字段依次包括采集器类型、采集器编号、通道号、采样值、单位、采样时间和md5值；

步骤a3.5：将步骤3.4得到的json数据缓存，并对缓存中采集器类型和采集器编号均相同的json数据进行合并，合并后的采集器类型和采集器编号字段信息不变，其他字段信息为合并前各字段信息用“-”按顺序拼接后得到的值，只保留合并后的json数据，并且将合并前的json数据从缓存中删除；

b、对于非结构化数据的封装处理过程为：

步骤b3.1：接收各条原始数据，根据接收数据的端口号确定原始数据来源于的上位机，进而确定对应的采集器类型；

步骤b3.2：根据原始数据的采集器类型，调用与采集器类型一一对应的接口程序对非结构化的原始数据进行解析，获取采集器编号、采样时间的字段信息；并对接收到的非结构化的原始数据进行编号，在同一个采集器编号下，每次接收到的每一条非结构化数据设置不同的编号；

步骤b3.3：对非结构化数据进行分割，以10kb大小为单位分割成数个二进制块数据，并对每个二进制块数据进行编号，在同一条非结构化数据中，不同的二进制块数据设置不同的二进制块编号；

步骤b3.4：对每个二进制块的字符串形式计算其md5值；

步骤b3.5：将每个二进制块封装为json数据缓存，json数据的字段信息包括：采集器类型、采集器编号、非结构化数据编号、二进制块编号、二进制块数据、采样时间和md5值。

进一步，所述步骤七中的对于结构化数据封装后的json数据的存储具体为：

步骤4.1：提取缓存中的json数据，对每条json数据，将合并后的字段信息拆成数个合并前的值；

步骤4.2：将步骤4.1提取的json数据的采集器类型和采集器编号以及拆开后的值作为参数，调用数据库的存储过程进行存储。

进一步，所述步骤九的利用遗传算法优化二维建筑设计部件轮廓的具体过程为：

预设遗传算法执行的次数，执行遗传算法的交叉、变异及选择操作来优化二维建筑设计部件轮廓。

进一步，所述步骤十一的调取设计软构件库中的三维设计软构件之前，还包括：

根据优化的二维建筑设计部件轮廓，构建与建筑设计图纸中建筑相对应的产品树；

根据产品数据的结构，顺序调取设计软构件库中的三维设计软构件，最终生成建筑设计图纸中相对应的三维建筑模型。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述的基于建筑信息模型技术的建筑工业化方法的基于建筑信息模型技术的建筑工业化系统，所述基于建筑信息模型技术的建筑工业化系统包括：

建筑数据导入模块、主控模块、数据生成模块、数据融合模块、建筑样式设计模块、建筑模型构建模块、配件制造模块、建筑装配模块、数据存储模块、显示模块。

建筑数据导入模块，与主控模块连接，用于通过导入程序将建筑数据导入至所述建筑工业化系统；

主控模块，与建筑数据导入模块、数据生成模块、数据融合模块、建筑样式设计模块、建筑模型构建模块、配件制造模块、建筑装配模块、数据存储模块、显示模块连接，用于通过主机控制各个模块正常工作；

数据生成模块，与主控模块连接，用于通过数据生成程序生成建筑信息模型bim的数据；

数据融合模块，与主控模块连接，用于通过融合程序对建筑结构的异构数据进行融合；

建筑样式设计模块，与主控模块连接，用于通过样式设计程序根据融合后的建筑结构的异构数据对建筑样式进行设计；

建筑模型构建模块，与主控模块连接，用于通过建模程序根据已设计的建筑样式构建建筑三维模型；

配件制造模块，与主控模块连接，用于通过配件制造设备制造建筑标准配件；

建筑装配模块，与主控模块连接，用于通过配件装配设备根据构建的建筑三维模型对建筑进行装配；

数据存储模块，与主控模块连接，用于通过存储设备存储建筑数据及建筑三维模型数据；

显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示建筑数据及三维建筑模型的实时数据。

本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述的基于建筑信息模型技术的建筑工业化方法。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述的基于建筑信息模型技术的建筑工业化方法。

本发明的优点及积极效果为：本发明通过数据生成模块根据建筑工程领域建筑信息模型bim的数据的特点，进行bim数据的分类和定义，规范了bim的数据定义及使用；bim数据的树形分解，通过业务数据的分类定义，然后对象化，简化了bim的业务数据的复杂度；bim业务数据采用数据库文件管理，解决bim数据量大，使用效率低的问题；同时，通过数据融合模块将原始数据发送到本地处理软件(一种异构数据处理程序)，本地处理软件将原始数据处理成特定统一的json数据，从而消除数据的异构性，最后将json数据存储至关系型数据库中。

本发明利用现有设计图纸提取成熟的二维建筑设计部件轮廓和数学函数生成的轮廓作为种子，通过基于树结构的遗传算法派生，能产生一些新颖、独特的建筑设计外观造型，为产品创新设计提供辅助设计，提高了建筑产品设计的速度；遗传算法中包括交叉和变异操作，操作的丰富多样化可以提高产品的新颖性；本发明的设计软构件集成方法，可以适用于由设计轮廓线通过拉伸创建的部件组装形成的各类产品设计上。

本发明上位机向采集器传送采集指令，从而控制数据采集的过程，通过限定采集参数，保证了采集的数据的有效性，同时采集过程全部结束后采集器才进行数据的发送，保证了数据采集和数据处理的独立性，保证了整体系统的稳定性，避免了数据紊乱的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于建筑信息模型技术的建筑工业化方法流程图。

图2是本发明实施例提供的基于建筑信息模型技术的建筑工业化系统结构框图；

图中：1、建筑数据导入模块；2、主控模块；3、数据生成模块；4、数据融合模块；5、建筑样式设计模块；6、建筑模型构建模块；7、配件制造模块；8、建筑装配模块；9、数据存储模块；10、显示模块。

图3是本发明实施例提供的生成建筑信息模型bim的数据的方法流程图。

图4是本发明实施例提供的对建筑结构的异构数据进行融合的方法流程图。

图5是本发明实施例提供的构建建筑三维模型的方法流程图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的基于建筑信息模型技术的建筑工业化方法包括以下步骤：

s101，通过导入程序将建筑数据导入至所述建筑工业化系统；通过主机控制建筑工业化系统的正常工作。

s102，通过数据生成程序生成建筑信息模型bim的数据；通过融合程序对建筑结构的异构数据进行融合。

s103，通过样式设计程序根据融合后的建筑结构的异构数据对建筑样式进行设计；通过建模程序根据已设计的建筑样式构建建筑三维模型。

s104，通过配件制造设备制造建筑标准配件；通过配件装配设备根据构建的建筑三维模型对建筑进行装配。

s105，通过存储设备存储建筑数据及建筑三维模型数据；通过显示器显示建筑数据及三维建筑模型的实时数据。

如图2所示，本发明实施例提供的基于建筑信息模型技术的建筑工业化系统包括：建筑数据导入模块1、主控模块2、数据生成模块3、数据融合模块4、建筑样式设计模块5、建筑模型构建模块6、配件制造模块7、建筑装配模块8、数据存储模块9、显示模块10。

建筑数据导入模块1，与主控模块2连接，用于通过导入程序将建筑数据导入至所述建筑工业化系统。

主控模块2，与建筑数据导入模块1、数据生成模块3、数据融合模块4、建筑样式设计模块5、建筑模型构建模块6、配件制造模块7、建筑装配模块8、数据存储模块9、显示模块10连接，用于通过主机控制各个模块正常工作。

数据生成模块3，与主控模块2连接，用于通过数据生成程序生成建筑信息模型bim的数据。

数据融合模块4，与主控模块2连接，用于通过融合程序对建筑结构的异构数据进行融合。

建筑样式设计模块5，与主控模块2连接，用于通过样式设计程序根据融合后的建筑结构的异构数据对建筑样式进行设计。

建筑模型构建模块6，与主控模块2连接，用于通过建模程序根据已设计的建筑样式构建建筑三维模型。

配件制造模块7，与主控模块2连接，用于通过配件制造设备制造建筑标准配件。

建筑装配模块8，与主控模块2连接，用于通过配件装配设备根据构建的建筑三维模型对建筑进行装配。

数据存储模块9，与主控模块2连接，用于通过存储设备存储建筑数据及建筑三维模型数据。

显示模块10，与主控模块2连接，用于通过显示器显示建筑数据及三维建筑模型的实时数据。

如图3所示，本发明实施例提供的通过数据生成程序生成建筑信息模型bim的数据的方法包括：

s201，对建筑信息模型bim按照逐步细分的方式进行树形分解。

s202，对每种分解后的数据进行bim数据定义，并对所述bim数据定义后的数据进行bim数据对象化。

s203，对每个bim数据对象添加全局唯一标识符guid。为所述bim数据对象设置参数和信息。为所述bim数据对象建立关系。将所述bim数据对象加入到bim数据库。

本发明实施例提供的按照逐步细分的方式进行树形分解是根据bim模型的三维空间特征及业务属性特征从大到小进行细分，具体包括：

(1.1)将所述bim模型按照区域进行划分。

(1.2)对于每个区域按照楼层进行细分。

(1.3)对于每个楼层根据专业进行分类。

(1.4)根据每个楼层下各个专业的图元的构件类型，把楼层进一步细化为构件。

(1.5)把图元分类到对应的构件下。

如图4所示，作为优选实施例，本发明实施例提供的通过融合程序对建筑结构的异构数据进行融合的方法包括：

s301，建筑结构试验现场部署传感器，传感器的采集数据通过采集器接收并传输到上位机上，所有的采集器和上位机通过交换机连接在同一个局域网内。

s302，对于每个厂家生产的采集器，上位机控制采集器进行数据采集，并接收原始数据。

s303，接收到原始数据后，将原始数据发送给异构数据处理程序，异构数据处理程序把原始数据转化为特定统一的json数据。

s304，将json数据存储至关系型数据库中。

本发明实施例提供的上位机与异构数据处理程序之间建立tcp连接，不同的上位机向异构数据处理程序的不同端口数据，其中，上位机为tcp客户端，异构数据处理程序为tcp服务端，接收数据的端口号与各自的上位机一一对应。

本发明实施例提供的原始数据分为结构化数据和非结构化数据的两种数据，对于这两种数据采用不同的封装处理方式，具体为：

a、对于结构化数据的封装处理过程为：

步骤a3.1：接收各条原始数据，根据接收数据的端口号确定原始数据来源于的上位机，进而确定对应的采集器类型。

步骤a3.2：根据原始数据的采集器类型，调用与采集器类型一一对应的接口程序对一条结构化的原始数据进行解析，获取采集器编号、通道号、采样值、单位和采样时间的字段信息。

步骤a3.3：对步骤3.2的解析结果字符串表示，表示方式为各字段信息之间用“-”按顺序拼接，然后计算字符串的md5值。

步骤a3.4：将一条结构化的原始数据封装为json数据，json数据的字段依次包括采集器类型、采集器编号、通道号、采样值、单位、采样时间和md5值。

步骤a3.5：将步骤3.4得到的json数据缓存，并对缓存中采集器类型和采集器编号均相同的json数据进行合并，合并后的采集器类型和采集器编号字段信息不变，其他字段信息为合并前各字段信息用“-”按顺序拼接后得到的值，只保留合并后的json数据，并且将合并前的json数据从缓存中删除。

b、对于非结构化数据的封装处理过程为：

步骤b3.1：接收各条原始数据，根据接收数据的端口号确定原始数据来源于的上位机，进而确定对应的采集器类型。

步骤b3.2：根据原始数据的采集器类型，调用与采集器类型一一对应的接口程序对非结构化的原始数据进行解析，获取采集器编号、采样时间的字段信息。并对接收到的非结构化的原始数据进行编号，在同一个采集器编号下，每次接收到的每一条非结构化数据设置不同的编号。

步骤b3.3：对非结构化数据进行分割，以10kb大小为单位分割成数个二进制块数据，并对每个二进制块数据进行编号，在同一条非结构化数据中，不同的二进制块数据设置不同的二进制块编号。

步骤b3.4：对每个二进制块的字符串形式计算其md5值。

步骤b3.5：将每个二进制块封装为json数据缓存，json数据的字段信息包括：采集器类型、采集器编号、非结构化数据编号、二进制块编号、二进制块数据、采样时间和md5值。

本发明实施例提供的对于结构化数据封装后的json数据的存储具体为：

步骤4.1：提取缓存中的json数据，对每条json数据，将合并后的字段信息拆成数个合并前的值。

步骤4.2：将步骤4.1提取的json数据的采集器类型和采集器编号以及拆开后的值作为参数，调用数据库的存储过程进行存储。

如图5所示，作为优选实施例，本发明实施例提供的通过建模程序根据已设计的建筑样式构建建筑三维模型的方法包括：

s401，从已设计的建筑样式图纸中提取二维建筑设计部件，进而生成用数学函数表示的二维建筑设计部件轮廓。

s402，提取二维建筑设计部件轮廓中的特征点而构建出二叉树，利用遗传算法优化二维建筑设计部件轮廓。

s403，拉伸优化后的二维建筑设计部件轮廓的厚度，生成与其相对应的三维设计软构件，并保存到设计软构件库中。

s404，调取设计软构件库中的三维设计软构件，生成建筑设计图纸中相对应的三维建筑模型。

本发明实施例提供的利用遗传算法优化二维建筑设计部件轮廓的具体过程为：预设遗传算法执行的次数，执行遗传算法的交叉、变异及选择操作来优化二维建筑设计部件轮廓。

本发明实施例提供的调取设计软构件库中的三维设计软构件之前，还包括：

根据优化的二维建筑设计部件轮廓，构建与建筑设计图纸中建筑相对应的产品树。

根据产品数据的结构，顺序调取设计软构件库中的三维设计软构件，最终生成建筑设计图纸中相对应的三维建筑模型。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。