CN109191577A - 一种分布式bim协同平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种分布式BIM协同平台，该平台包括一个平台主机、与该平台主机相连的建筑设计团队节点、结构设计团队节点、机电管线设计团队节点、施工团队节点、建设团队节点和勘察团队节点，每个团队节点下连接多个工作节点；平台主机用于整合、处理和储存项目的所有模型、数据和信息，在完成整合后，将最新的数据、信息与模型更新至所有团队节点中，并提供对接外部用户的接口，团队节点包括模型整合模块、碰撞检测模块和带宽监控模块，工作节点包括设计模块。该平台实现了项目模型和信息的高度共享，精简协同流程，同时保证数据的完整性和安全性，提高了效率，降低了成本。

Description

一种分布式BIM协同平台

技术领域

本发明涉及BIM平台，具体地，涉及一种分布式BIM协同平台。

背景技术

建筑信息模型(Building Information Modeling，以下简称BIM)，简单地说就是指基于相同的标准，能够集成从建筑设计阶段一直到运营维护阶段的全生命周期过程中与建筑工程项目相关的信息模型。BIM模型是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，进而实现有效管理的新型模式。它是指通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，在这里，信息的内涵不仅仅是几何形状描述的视觉信息，还包含大量的非几何信息，如材料的耐火等级、材料的传热系数、构件的造价、采购信息等。实际上，BIM就是通过数字化技术，在计算机中建立一座虚拟建筑，提供一个单一的、完整一致的、有逻辑的建筑信息库。

但是目前中国的BIM应用尚不成熟，尤其是合作模式的不成熟，导致无法充分发挥BIM技术的全部优势，即使在项目中应用了BIM技术也难以获得所期望的回报。BIM技术目前应用面临的问题包括：

1)目前建设项目中的BIM技术应用深度不足，应用还停留在三维模型可视化、模型三维漫游和管线碰撞检测。而成熟的BIM应用应该包括施工进度模拟、工程造价预算、施工顺序布置以及最大化构件预制率等内容。

2)项目成员之间的信息交流方式落后，当发生设计或施工问题时，项目成员往往通过短信、邮件或电话的方式进行问题交流于处理，这种方式往往需要花费额外时间来获取所需的项目信息，因此造成了问题解决需要几天甚至几周的时间，严重影响了施工项目的顺利开展。

3)BIM模型更新方式的落后，由于BIM模型包含了许许多多信息与数据，因此一幢建筑的BIM模型就可能达到GB级别。而现在BIM模型的更新方式会造成用户反复上传和下载这些庞大的数据与信息模型，在带宽利用方面产生了严重的浪费，也降低了项目设计的效率。

4)BIM数据的安全与私密性问题。一个建设项目尝尝是由几家不同的公司团队来合作完成，又因为施工项目强调大量信息共享的特殊形式，如何保护企业数据的私密性成为了合作过程中的一个难题。目前主流的合作方式是，各团队将自己所有的数据共享到其他团队中去，这常常会带来一些知识产权方面的纠纷，降低了团队合作的效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种分布式BIM协同平台，具体技术方案如下：

一种分布式BIM协同平台，其特征在于，该平台包括一个平台主机、与该平台主机相连的建筑设计团队节点、结构设计团队节点、机电管线设计团队节点、施工团队节点、建设团队节点和勘察团队节点，每个团队节点下连接多个工作节点；

所述的平台主机用于整合、处理和储存项目的所有模型、数据和信息，在完成整合后，将最新的数据、信息与模型更新至所有团队节点中，并提供对接外部用户的接口，所述的平台主机包括模型处理模块、绿色建筑模块、预制构件模块、材料采购模块、施工管理模块和存储模块；

所述的模型处理模块用于不同团队节点间的模型的整合、碰撞检测、三维可视化和VR漫游；

所述的绿色建筑模块用于建筑的能耗分析、室内照明分析；

所述的预制构件模块用于预制构件计算、预制构件安装控制；

所述的材料采购模块用于建筑材料的计算、信息化管理；

所述的施工管理模块用于施工进度管理；

所述的存储模块用于存储平台主机中所有模块的信息；

所述的团队节点包括模型整合模块、碰撞检测模块和带宽监控模块，模型整合模块用于同一个团队内部的模型整合；碰撞检测模块用于检测整合后的模型，若碰撞检测发现模型设计错误，则将模型错误信息反馈给该错误的设计者；所述的带宽监控模块用于监测并控制与团队节点相连的平台主机和各个工作节点的带宽流量使用情况，当其中一个带宽使用率小于30％的时候，自动进行两者之间的数据与模型传输。

所述的工作节点包括设计模块，用于本团队内部的模型的设计。

进一步地，所述的模型处理模块包括：

模型整合单元，用于整合不同团队节点的BIM模型，通过项目设定的绝对坐标和IFC数据标准实现不同团队节点模型之间的整合；

模型碰撞检测单元，用于检测不同团队节点上传的模型之间的碰撞冲突，并将碰撞冲突反馈给相应的团队节点；

模型分级展示单元，通过LOD标签将模型构件分为Lod 100/200/300/400/500，满足不同用户对于项目细节的需求，减少设备运行压力。

项目VR漫游单元，用于制作项目VR漫游模型。

进一步地，所述的绿色建筑模块包括：

能耗分析单元，用于分析建筑能耗，根据输入的设备、环境参数计算建筑在不同状况下的冷热负荷、能源消耗和二氧化碳排放；

照明分析单元，用于分析建筑室内照明分析，根据输入的照明设备参数和布置方式计算室内照明分布，生成照明设计结果；

进一步地，所述的预制构件模块包括：

预制构件计算单元，用于计算预制构件数量，生成预制构件数据库，包括构件大小、数量、类型、编号以及安装位置；

预制构件安装控制单元，用于控制预制构件施工误差，通过在预制构件上安装传感器，实时计算预制构件施工时的安装位置，与模型进行比对并计算误差，当超过规范误差时，向施工人员发送误差信息，提醒施工人员纠正误差。

进一步地，所述的材料采购模块包括：

材料计算单元，用于计算项目所需的所有建筑材料，形成材料数据库；

材料信息管理单元，用于在材料质检、存储和使用的整个周期中的信息化管理。

进一步地，所述的施工管理模块包括：

施工前模拟模块，用于规划该项目的施工安排；

施工进度更新模块，通过无人机倾斜摄影和点云技术来逆向生成BIM模型，完成现场施工模型更新，并将该模型与平台主机中的模型进行对比计算得出项目施工进度，用于定期对实际施工进度进行更新。

本发明的有益效果如下：

本发明的分布式BIM协同平台，通过分布式架构提高平台对于项目海量模型数据的处理和传输能力，由平台主机集中存储数据和模型能够实现项目模型和信息的高度共享，显著减少团队之间的沟通和信息请求次数，精简协同流程，同时保证数据的完整性和安全性；深度应用BIM技术，涵盖项目从构思到交付的全过程，给项目决策者提供更好的决策支持，减少项目设计与施工过程中的变更次数，降低项目风险和成本，缩短项目交付的时间，提高项目质量；同时完整的BIM模型还能用于建筑运营与维护阶段，增加项目资料的利用率，降低建筑使用成本。

附图说明

图1为本发明的分布式BIM协同平台的架构图；

图2为本发明的分布式BIM协同平台的模块与功能关系图。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-2所示，本发明的分布式BIM协同平台包括一个平台主机、与该平台主机相连的建筑设计团队节点、结构设计团队节点、机电管线设计团队节点、施工团队节点、建设团队节点和勘察团队节点，每个团队节点下连接多个工作节点；所述分布式BIM协同平台的具体架构如图1所示，同一团队内的所有工作节点与团队节点互相连接，形成一个团队内部的工作网络，同一个团队的成员之间可以互相实现信息和模型的传输；而不同的团队节点与平台主机互相连接形成以一个更大的网络结构，不同团队之间的信息可以通过这个网络实现整合与共享。

所述的平台主机用于整合、处理和储存项目的所有模型、数据和信息，在完成整合后，将最新的数据、信息与模型更新至所有团队节点中，并提供对接外部用户的接口，所述的平台主机包括模型处理模块、绿色建筑模块、预制构件模块、材料采购模块、施工管理模块和存储模块；

所述的模型处理模块用于不同团队节点间的模型的整合、碰撞检测、三维可视化和VR漫游；

所述的绿色建筑模块用于建筑的能耗分析、室内照明分析；

所述的预制构件模块用于预制构件计算、预制构件安装控制；

所述的材料采购模块用于建筑材料的计算、信息化管理；

所述的施工管理模块用于施工进度管理；

所述的存储模块用于存储平台主机中所有模块的信息；

所述的团队节点包括模型整合模块、碰撞检测模块和带宽监控模块，模型整合模块用于同一个团队内部的模型整合；碰撞检测模块用于检测整合后的模型，若碰撞检测发现模型设计错误，则将模型错误信息反馈给该错误的设计者；所述的带宽监控模块用于监测并控制与团队节点相连的平台主机和各个工作节点的带宽流量使用情况，当其中一个带宽使用率小于30％的时候，自动进行两者之间的数据与模型传输。

所述的工作节点包括设计模块，用于本团队内部的模型的设计。所有团队选择的设计模块软件应该要满足兼容性要求，不能在模型的整合过程中出现数据不兼容的现象，以Revit系列或Bentley系列软件为主。

团队节点下的各团队设计人员将完成的设计模型保存在一个特定的文件位置中，当团队节点中的带宽监控模块检测到团队节点与该工作节点之间的带宽使用率不足30％，即带宽存在很大空闲时，团队节点会自动从工作节点的这个特定文件位置读取数据，实现工作节点向团队节点的模型更新；当一个团队节点完成该团队节点下的所有工作节点的模型更新后，该团队节点的模型整合模块启动，模型整合模块先读取该项目的坐标系统，根据设计前各团队共同制定的模型整合点将所有分散的项目模型整合在一起，完成整合后，由碰撞检测模块完成模型的碰撞冲突，通过Autodesk Navisworks软件可以实现模型的碰撞冲突检测任务，生成一系列的碰撞错误信息，包括：碰撞位置、碰撞原因、碰撞构件和完成该处设计的工作节点信息。完成碰撞检测后，团队节点根据碰撞检测中的碰撞错误信息中的工作节点信息将碰撞错误信息反馈发送至相应的工作节点中，由相应工作节点的设计人员根据接收到的碰撞错误信息完成模型的修改任务。

优选地，所述的平台主机的模型处理模块包括：

模型整合单元，用于整合不同团队节点的BIM模型，通过项目设定的绝对坐标和IFC数据标准实现不同团队节点模型之间的整合；与团队节点整合模型和碰撞检测的过程类似，团队节点将整合好并且没有设计错误的信息保存在特定的文件位置中，当带宽监控模块检测到带宽使用率小于30％时，自动将整合模型上传至主机平台，平台主机接收到各团队节点上传的模型后，启动模型整合单元，将不同团队节点的模型按照制定的坐标系统进行整合。

模型碰撞检测单元，用于检测不同团队节点上传的模型之间的碰撞冲突，并将碰撞冲突反馈给相应的团队节点；通过Autodesk Navisworks软件对整合后的项目模型进行碰撞冲突检测，生成碰撞错误信息，包括碰撞位置、碰撞原因、碰撞构件和完成该处设计的工作节点信息错误信息反馈至对应的团队节点。

模型分级展示单元，通过Lod等级标签将模型构件分为Lod 100/200/300/400/500，满足不同用户对于项目细节的需求，减少设备运行压力。在模型设计时，设计人员根据项目相关的设计标准对不同的构件输入不同的Lod等级标签，所有Lod等级都会包括上一级的所有模型细节，如Lod 200包括Lod 100的所有细节内容和新的细节内容；在模型展示时，外部用户可以根据需要的模型细节程度选择相应的模型Lod等级，模型分析展示单元会根据所选择的Lod等级选择相应等级下的模型构件进行展示；通过分级展示，可以有效减少加载大量模型细节造成的设备压力，提高项目展示的速度。以一个民用高层住宅为例，Lod100包括建筑物的形状和大小，Lod 200包括建筑的混凝土和玻璃结构，Lod 300包括预拌混合物、钢结构、墙体涂料和内部隔离结构，Lod 400钢筋和其他混凝土构件，Lod 500包括该建筑的所有构件内容，用户通过选择相应的Lod等级即可得到相应精细度的模型。

项目VR漫游单元，用于制作项目VR漫游模型。所述项目VR漫游单元将整合后的项目模型转换为FBX格式，并将转换后的模型输入到漫游动画制作软件中，由相关的动画制作人员在平台主机上完成项目漫游动画制作，项目VR漫游单元再将制作好的项目漫游动画输入到VR设备中，外部用户可以通过VR设备来亲身体验项目漫游动画。

优选地，所述的绿色建筑模块包括：

能耗分析单元，用于分析建筑能耗，根据输入的设备、环境参数计算建筑在不同状况下的冷热负荷、能源消耗和二氧化碳排放；以Ecotect Analysis软件为例，先将整合后的项目模型转换为DXF格式，然后导入Ecotect Analysis软件中，输入项目的环境信息，所述能耗分析单元能够计算出建筑物室内温度分布、能源消耗，包括用电、用水以及其他燃料消耗，根据环保标准将能源消耗换算为对应的温室气体排放，如二氧化碳气体排放量，生成建筑气体排放分析结果。

照明分析单元，用于分析建筑室内照明分析，根据输入的照明设备参数和布置方式计算室内照明分布，生成照明设计结果；首先在设计人员在照明分析单元中对整合后的模型进行照明方案设计，将照明设备布置到建筑模型中，在所述照明分析单元中输入照明设备的参数，包括功率、大小、灯光类型，然后照明分析单元能够结合输入的照明设备参数、照明设备的布置位置和方式和建筑模型自身的形状大小完成室内照明分析计算，生成照明分析结果，设计人员可以对照明分析结果进行评估并对照明设计进行修改。

优选地，所述的预制构件模块包括：

预制构件计算单元，用于计算预制构件数量，生成预制构件数据库，包括构件大小、数量、类型、编号以及安装位置；

预制构件安装控制单元，用于控制预制构件施工误差，通过在预制构件上安装传感器，实时计算构件在施工时的位置，与模型进行比对并计算误差，当超过规范误差时，向施工人员发送误差信息，提醒施工人员纠正误差。以主梁为例，进行主梁安装任务时在主梁前后安装两个定位传感器，定位传感器能够通过网络将三维坐标数据实时发送给平台主机的预制构件安装控制单元，该单元通过接收的三维坐标数据计算出该构件实时所在位置，并将其与设计模型中的位置进行比对，通过三维距离计算公式计算实际安装位置与设计位置误差，公式如下：

其中S为位置误差，X₁、Y₁、Z₁为构件实际三维坐标，X₂、Y₂、Z₂为构件设计三维坐标。

当预制构件控制单元检测到误差大于规定误差将向现场施工人员发送误差信息，帮助施工人员正确完成预制构件安装任务。

优选地，所述的材料采购模块包括：

材料计算单元，用于计算项目所需的所有建筑材料，形成材料数据库；材料计算单元通过读取模型中各个构件的材料属性信息，并根据各个构件的大小计算出各个构件所需要的建筑材料用量，将所有构件所需材料用量加总得到项目工程所需的全部材料用量。

材料信息管理单元，用于在材料质检、存储和使用的整个周期中的信息化管理。施工现场收到材料供应商的建筑材料后，在各批材料上放置RFID电子标签，并向RFID电子标签中写入该批材料的相关信息，包括：供应商信息、材料种类、大小、强度、用途以及施工时间，随后将材料入库储存。在施工期间，每次取用材料时需要对材料上的RFID电子标签信息进行更新，帮助材料管理人员的信息化管理。

进一步地，所述的施工管理模块包括：

施工前模拟模块，用于规划该项目的施工安排；规划施工安排的内容包括计算项目施工所需的时间，对施工人员和施工机械进行分配，模拟施工阶段进度，得到施工组织表，并根据施工组织安排完成施工场地布设，生成施工场地布设模型，包括脚手架安装，吊车及其他大型施工机械设备的布置和材料堆放位置。

施工进度更新模块，通过无人机倾斜摄影和点云技术来逆向生成BIM模型，完成现场施工模型更新，并将该模型与平台主机中的模型进行对比计算得出项目施工进度，用于定期对实际施工进度进行更新。针对项目室外结构，采用无人机倾斜摄影的方式，在无人机上安装多个传感器，从四个倾斜角度和一个垂直角度共五个方向对建筑进行影像采集，将获取的影响资料发送至平台主机的存储模块，再由施工进度更新单元读取倾斜摄影采集的影像，通过逆向成像的方式生成室外建筑模型；针对项目室内结构，采用点云扫描技术，在室内各个区域通过点云扫描得到室内空间结构的三维坐标数据点集，将得到点集发送至存储模块，施工进度更新单元读取这些点集数据，根据点集的三维坐标数据建立项目室内模型；将室内与室外模型进行整合，生成项目施工模型，并将施工模型与设计模型比较，计算工程进度，实现施工进度更新。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种分布式BIM协同平台，其特征在于，该平台包括一个平台主机、与该平台主机相连的建筑设计团队节点、结构设计团队节点、机电管线设计团队节点、施工团队节点、建设团队节点和勘察团队节点，每个团队节点下连接多个工作节点；

所述的平台主机用于整合、处理和储存项目的所有模型、数据和信息，在完成整合后，将最新的数据、信息与模型更新至所有团队节点中，并提供对接外部用户的接口，所述的平台主机包括模型处理模块、绿色建筑模块、预制构件模块、材料采购模块、施工管理模块和存储模块。

所述的模型处理模块用于不同团队节点间的模型的整合、碰撞检测、三维可视化和VR漫游；

所述的绿色建筑模块用于建筑的能耗分析、室内照明分析；

所述的预制构件模块用于预制构件计算、预制构件安装控制；

所述的材料采购模块用于建筑材料的计算、信息化管理；

所述的施工管理模块用于施工进度管理；

所述的存储模块用于存储平台主机中所有模块的信息。

所述的团队节点包括模型整合模块、碰撞检测模块和带宽监控模块，模型整合模块用于同一个团队内部的模型整合；碰撞检测模块用于检测整合后的模型，若碰撞检测发现模型设计错误，则将模型错误信息反馈给该错误的设计者；所述的带宽监控模块用于监测并控制与团队节点相连的平台主机和各个工作节点的带宽流量使用情况，当其中一个带宽使用率小于30％的时候，自动进行两者之间的数据与模型传输。

所述的工作节点包括设计模块，用于本团队内部的模型的设计。

2.根据权利要求1所述的分布式BIM协同平台，其特征在于，所述的模型处理模块包括：

模型整合单元，用于整合不同团队节点的BIM模型，通过项目设定的绝对坐标和IFC数据标准实现不同团队节点模型之间的整合；

模型碰撞检测单元，用于检测不同团队节点上传的模型之间的碰撞冲突，并将碰撞冲突反馈给相应的团队节点；

模型分级展示单元，通过LOD标签将模型构件分为Lod 100/200/300/400/500，满足不同用户对于项目细节的需求，减少设备运行压力。

项目VR漫游单元，用于制作项目VR漫游模型。

3.根据权利要求1所述的分布式BIM协同平台，其特征在于，所述的绿色建筑模块包括：

能耗分析单元，用于分析建筑能耗，根据输入的设备、环境参数计算建筑在不同状况下的冷热负荷、能源消耗和二氧化碳排放；

照明分析单元，用于分析建筑室内照明分析，根据输入的照明设备参数和布置方式计算室内照明分布，生成照明设计结果。

4.根据权利要求1所述的分布式BIM协同平台，其特征在于，所述的预制构件模块包括：

预制构件计算单元，用于计算预制构件数量，生成预制构件数据库，包括构件大小、数量、类型、编号以及安装位置；

预制构件安装控制单元，用于控制预制构件施工误差，通过在预制构件上安装传感器，实时计算预制构件施工时的安装位置，与模型进行比对并计算误差，当超过规范误差时，向施工人员发送误差信息，提醒施工人员纠正误差。

5.根据权利要求1所述的分布式BIM协同平台，其特征在于，所述的材料采购模块包括：

材料计算单元，用于计算项目所需的所有建筑材料，形成材料数据库；

材料信息管理单元，用于在材料质检、存储和使用的整个周期中的信息化管理。

6.根据权利要求1所述的分布式BIM协同平台，其特征在于，所述的施工管理模块包括：

施工前模拟模块，用于规划该项目的施工安排；

施工进度更新模块，通过无人机倾斜摄影和点云技术来逆向生成BIM模型，完成现场施工模型更新，并将该模型与平台主机中的模型进行对比计算得出项目施工进度，用于定期对实际施工进度进行更新。