一种铁路通信信号室内工程BIM布线建模的方法及装置

技术领域

本发明属于建筑工程领域，具体而言，涉及一种铁路通信信号室内工程BIM布线建模的方法及装置。

背景技术

BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)技术作为新一代数字技术，其在建设工程尤其是在建筑工程全生命周期的价值已得到业界的一致认可。目前已进入由单一BIM数据应用到多源数据融合应用，单一BIM技术应用到与其他数字技术如云计算、物联网、大数据、人工智能等集成应用，由单一阶段、单一参与方到全生命周期、全参与方应用阶段。

但在铁路工程行业尤其是通信信号工程施工阶段BIM技术研发和应用仍处于起步阶段，尚未发布行业BIM标准，应用水平参差不齐，缺乏统一标准。在软件工具层面，尚未出现面向专业的BIM软件，建模方式参数化程度低，大量依赖手工建模，重复工作比例重，批量化、自动化程度低，建模效率低。

发明内容

为了解决目前铁路通信信号工程施工阶段建模效率低的问题，本申请实施例提供了一种铁路通信信号室内工程BIM布线建模的方法及装置，以提高建模效率。

第一方面，本申请实施例提供了一种铁路通信信号室内工程BIM布线建模的方法，包括：

根据房建图纸，按照所述房建图纸中的实际尺寸得到三维模型，所述房建图纸为二维图纸；

在所述三维模型中布置机柜底座和机柜；

利用桥架子模块在所述三维模型中布置桥架、走线槽；

利用固线器子模块在所述三维模型中生成固线器模板；

利用线缆子模块，基于所述固线器的定位及参数信息，生成线缆模型。

其中，在所述三维模型中布置机柜底座和机柜，包括：

根据室内机柜布置平面图，调取点式构件库机柜和底座模型，在所述三维模型中进行布置。

其中，所述利用桥架子模块在所述三维模型中布置桥架、走线槽，包括：

调用桥架子模块，选择面向对象的桥架截面单元，在三维模型中绘制桥架，在参数配置中输入横撑的间距信息，在三维模型中标识横撑起始位置；所述桥架子模块根据参数信息和三维空间信息，生成横撑，根据设定的条件生成角钢连接片。

其中，所述利用固线器子模块在所述三维模型中生成固线器模板，包括：

在参数面板中配置固线器参数，输入排数、层数、规格、材质颜色、层间距参数，固线器子模块根据固线器参数自动生成固线器排布，为线缆敷设提供基础路径和精确定位坐标。

其中，所述利用线缆子模块，基于所述固线器的定位及参数信息，生成线缆模型，包括：

手动统计和计算机柜间连接线缆的数量及型号，在布线工具的属性输入面板中输入起止机柜、线缆型号、芯数、材质、所在固线器层数、固线器中位置信息；

在三维模型中，手动绘制路径轮廓，线缆子模块自动生成机柜入口间线缆，将线缆布置在走线架中的固线器中，所述线缆子模块在线缆拐弯处会自动计算转弯弧度。

其中，还包括：

除了生成线缆的必备参数属性外，如果根据实际工程和相关标准需要，需附加更多信息，则自定义属性模板，在原有信息的基础上增加更多专业字段。

第二方面，本申请提供了一种铁路通信信号室内工程BIM布线建模的装置，包括：

转换模块，用于根据房建图纸，按照所述房建图纸中的实际尺寸得到三维模型，所述房建图纸为二维图纸；

布置模块，用于在所述三维模型中布置机柜底座和机柜；

桥架子模块，用于在所述三维模型中布置桥架、走线槽；

固线器子模块，用于在所述三维模型中生成固线器模板；

线缆子模块，用于基于所述固线器的定位及参数信息，生成线缆模型。

其中，所述桥架子模块用于：

调用桥架子模块，选择面向对象的桥架截面单元，在三维模型中绘制桥架，在参数配置中输入横撑的间距信息，在三维模型中标识横撑起始位置；所述桥架子模块根据参数信息和三维空间信息，生成横撑，根据设定的条件生成角钢连接片。

第三方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一项所述方法的步骤。

本申请实施例铁路通信信号室内工程BIM布线建模的方法及装置具有如下有益效果：

本申请铁路通信信号室内工程BIM布线建模的方法包括根据房建图纸，按照房建图纸中的实际尺寸得到三维模型，房建图纸为二维图纸；在三维模型中布置机柜底座和机柜；利用桥架子模块在三维模型中布置桥架、走线槽；利用固线器子模块在三维模型中生成固线器模板；利用线缆子模块，基于固线器的定位及参数信息，生成线缆模型。本申请提高了铁路通信信号室内工程布线建模的效率，提升了模型质量和效益。

附图说明

图1为本申请实施例铁路通信信号室内工程BIM布线建模的方法流程示意图；

图2为按照图纸尺寸建立房屋模型示意图；

图3为室内机柜及底座布置模型示意图；

图4为室内上下桥架布置模型；

图5为固线器模型示意图；

图6为室内线缆自动生成后模型

图7为本申请实施例铁路通信信号室内工程BIM布线建模的装置的结构示意图；

图8为本申请实施例计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请进行进一步的介绍。

在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本发明的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本申请也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征A、B、C，另一个实施例包含特征B、D，那么本申请也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。

下面的描述提供了示例，并且不对权利要求书中阐述的范围、适用性或示例进行限制。可以在不脱离本申请内容的范围的情况下，对描述的元素的功能和布置做出改变。各个示例可以适当省略、替代或添加各种过程或组件。例如所描述的方法可以以所描述的顺序不同的顺序来执行，并且可以添加、省略或组合各种步骤。此外，可以将关于一些示例描述的特征组合到其他示例中。

BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)技术作为新一代数字技术，其在建设工程尤其是在建筑工程全生命周期的价值已得到业界的一致认可。目前已进入由单一BIM数据应用到多源数据融合应用，单一BIM技术应用到与其他数字技术如云计算、物联网、大数据、人工智能等集成应用，由单一阶段、单一参与方到全生命周期、全参与方应用阶段。

但在铁路工程行业尤其是通信信号工程施工阶段BIM技术研发和应用仍处于起步阶段，尚未发布行业BIM标准，应用水平参差不齐，缺乏统一标准。在软件工具层面，尚未出现面向专业的BIM软件，建模方式参数化程度低，大量依赖手工建模，重复工作比例重，批量化、自动化程度低，建模效率低。

铁路通信信号工程行业BIM解决方案仅限于设计阶段，尚未形成全生命周期的BIM解决方案和应用体系。但设计阶段提供的解决方案由于本土化程度低，实际应用效果不理想，尚需进一步开发。国内外主流BIM软件厂商尚未针对铁路通信信号工程施工阶段BIM建模及应用特点提供BIM解决方案，BIM建模尚未开展专业化定制或二次开发，只是基于现有几何图形建模和手动添加专业属性信息进行BIM数据创建，因此该数据缺乏专业信息属性，影响其在全生命周期的深入应用和集成应用。

因此本申请针对铁路通信信号工程施工阶段的BIM技术应用场景，设计一种室内工程BIM自动布线建模的方法，旨在提高建模效率，提升模型质量和效益。

如图1所示，本申请铁路通信信号室内工程BIM布线建模的方法包括：S101，根据房建图纸，按照房建图纸中的实际尺寸得到三维模型，房建图纸为二维图纸；S103，在三维模型中布置机柜底座和机柜；S105，利用桥架子模块在三维模型中布置桥架、走线槽；S107，利用固线器子模块在三维模型中生成固线器模板；S109，利用线缆子模块，基于固线器的定位及参数信息，生成线缆模型。下面进行详细介绍。

S101，根据房建图纸，按照房建图纸中的实际尺寸得到三维模型，房建图纸为二维图纸。

如图2所示，建立站前模型：依据房建专业图纸，按照实际尺寸将二维图纸翻模形成三维模型，作为通信信号室内工程的定位依据和背景。

S103，在三维模型中布置机柜底座和机柜。

在一些实施例中，如图3所示，本步骤包括根据室内机柜布置平面图，调取点式构件库机柜和底座模型，在三维模型中进行布置。按照设计提供的室内机柜布置平面图，调取点式构件库(通信信号基础模型库)机柜和底座模型，进行精确布置。

S105，利用桥架子模块在三维模型中布置桥架、走线槽。

在一些实施例中，如图4所示，本步骤包括：调用桥架子模块，选择面向对象的桥架截面单元，在三维模型中绘制桥架，在参数配置中输入横撑的间距信息，在三维模型中标识横撑起始位置；桥架子模块根据参数信息和三维空间信息，生成横撑，根据设定的条件生成角钢连接片。

桥架(槽)子模块主要是用来参数化实现桥架、走线槽的布置，需要在手动绘制和参数配置共同配合下完成。手工绘制主要绘制走线架横撑、支腿之外的主杆、横撑、支腿及连接片等配件，在配置参数后，在绘制起始位置后全部自动生成，该模块可参数化调整。

布置上下走线架(槽)：依据设计图纸和相关标准，在符合电气属性和工艺要求的基础上，调用桥架布置模块，选择面向对象的桥架截面单元，在三维空间中直接绘制桥架，在参数配置中输入横撑的间距等规则，并在三维空间中标识横撑起始位置，该模块可自动根据参数信息和三维空间信息，生成横撑，并按照要求自动生成角钢连接片。

S107，利用固线器子模块在三维模型中生成固线器模板。

如图5所示，本步骤包括：在参数面板中配置固线器参数，输入排数、层数、规格、材质颜色、层间距参数，固线器子模块根据固线器参数自动生成固线器排布，为线缆敷设提供基础路径和精确定位坐标。

固线器子模块主要是参数化自动生成，在桥架模块提供的横撑数据基础上，能后在配置参数后，自动在横撑上生成固线器模板，线缆布置完毕后，可自动清除未被利用的固线器。

线缆敷设：该部分共分为两个子模块，分别为固线器在固线器布置及管理模块中，在参数面板中配置固线器参数，输入排数、层数、规格、材质颜色、层间距等参数，程序会按照预设的规则自动生成固线器排布，为线缆敷设提供基础路径和精确定位坐标。

S109，利用线缆子模块，基于固线器的定位及参数信息，生成线缆模型。

如图6所示，本步骤包括手动统计和计算机柜间连接线缆的数量及型号，在布线工具的属性输入面板中输入起止机柜、线缆型号、芯数、材质、所在固线器层数、固线器中位置信息；在三维模型中，手动绘制路径轮廓，线缆子模块自动生成机柜入口间线缆，将线缆布置在走线架中的固线器中，线缆子模块在线缆拐弯处会自动计算转弯弧度。

线缆子模块主要是基于固线器的定位及参数信息，在三维空间中需要手工绘制机柜入口间线缆路由轮廓，并在参数化面板中输入线缆参数，则该模块就可自动按照规则进行自动生成线缆模型，并自动调用碰撞检测进行线缆的碰撞，依据结果可进行参数化或手段调整。

依据设计提供的机柜图纸，按照实际施工材料线缆的实际参数，手动统计和计算机柜间连接线缆的数量及型号，在布线工具的属性输入面板中输入起止机柜、线缆型号、芯数、材质、所在固线器层数、固线器中位置等必要信息，然后在三维空间中，手动绘制三维线，也就是路径轮廓，程序会自动生成机柜入口间线缆，并合理布置在走线架中的固线器中，并且在拐弯处会自动计算转弯弧度。

在线缆功能面板中，可单独生成机柜间一根线缆，也可批量生成多根机柜线线缆，但是每次只能生成一对机柜间线缆。另外该布线功能自动调用线缆碰撞检测功能，每次生成线缆后，可自动检测新生成的线缆和之前线缆有无硬碰撞，根据检测结果和参数化或者手动调整后，重新生成线缆模型。

本申请铁路通信信号室内工程BIM布线建模的方法还包括：除了生成线缆的必备参数属性外，如果根据实际工程和相关标准需要，需附加更多信息，则自定义属性模板，在原有信息的基础上增加更多专业字段。

自定义属性添加：除了生成线缆的必备参数属性外，如果根据实际工程和相关标准需要，需附加更多信息，则可自定义属性模板，在原有信息的基础上增加更多专业字段，可手动输入信息。自定义属性添加一般使用软件自带功能，但是该自动布线模块应考虑与其兼容对接问题。

BIM数据基础应用：该部分功能主要是调用BIM软件已有功能来实现，实现过程中应考虑兼容性。自动布线功能可依据BIM模型数据，按需输出信息，可输出其长度、布线顺序等施工需要信息。如果施工过程中对建维一体化、运维阶段所需数据进行配置，可按需配置后输出某种格式对应数据信息，或仅保留需要信息的BIM数据。

本申请方法主要以铁路通信信号工程施工阶段室内工程中，机柜入口间线缆布放为目标，在功能面板中进行参数配置，输入专业属性参数值及在建模空间中手动绘制线缆路由轮廓，由自动布线功能模块在参数值和路由基础上经过算法计算后，自动生成线缆模型，从而实现由参数驱动的自动布线功能实现。

室内工程从建模方式角度主要分为点式构件和线式构件，点式构件主要是指设备、部分施工材料等，其由于供货厂家固定，产品型号外形固定，可以库的形式存在和使用，按需调用，如机柜、底座、固线器等。线式构件主要是指施工材料中的线缆和桥架，其建模方式需要按照路径生成模型。

由于线缆布放与房建专业、室内机柜、底座、桥架、固线器等存在物理和逻辑关系，因此自动布线的前提是其他模型创建完毕，为其提供基础定位依据。但除线缆布放外，其他模型绘制只需调用模型库，按照图纸和标准要求摆放即可，建模效率满足实际使用要求，建模灵活，配置方便。但是线缆布放建模存在重复工作多，建模繁琐，工作量大的问题，因此实现参数化自动布线是实现BIM正向指导施工的重中之重。

按照铁路通信信号施工阶段线缆布放工艺要求，在绘制线缆模型有许多遵循一定规则的重复工作，如线缆拐弯处。

而BIM区别于手工建模技术的显著特征，是其具有面向对象、面向行业专业特性，不是利用传统点线面式纯几何、纯手工建模的方式，而是结合专业特性，以参数化的形式驱动模型自动生成。在实现过程中，需要抽象和总结铁路通信信号室内机柜间布线标准和工艺要求为布线规则，为自动布线算法提供支撑，以设置参数和手工绘制起始点、路径轮廓等作为数据输入，基于该数据输入和原则，自动生成线缆布放模型。

线缆附加属性主要分为两类，一类为系统根据绘制过程中输入的参数和属性等信息，自动附加的信息。另一类是用户自己定义属性模板，根据实际工程需要，按照相关标准和业主、运维方要求的信息。基于该信息模型，可输出线缆长度、线缆布放顺序等信息，指导施工。

本申请方法可基于主流BIM建模软件平台进行二次开发，根据其提供的API等底层开放接口，进行面向行业的专业化封装，以功能模块形式或者插件形式，完成自动布线建模。为实现该功能，需配置三个子模块，分别为：桥架(槽)布置管理模块、固线器布置管理模块、线缆布放管理模块。各个模块之间信息互通共用，联系紧密。

一般可按照如下步骤实现：基于设计图纸提供的室内平面布置图、机柜图纸信息，首先应根据站前房屋的图纸按照1：1的比例绘制站前模型，尤其是要精确建立通信机械室、电缆引入间、信号机械室、电源屏室、微机室等模型，在此精确数据下，按照室内机柜平面布置图位置信息，放置机柜底座、机柜模型，然后绘制桥架模型、放置固线器模型，基于此由专业工程师，在功能面板中配置参数和绘制线缆路径轮廓后自动生成线缆布放模型，后根据实际需要，自定义属性信息模板，输入必备信息。

如图7所示，本申请铁路通信信号室内工程BIM布线建模的装置包括：转换模块201，用于根据房建图纸，按照房建图纸中的实际尺寸得到三维模型，房建图纸为二维图纸；布置模块202，用于在三维模型中布置机柜底座和机柜；桥架子模块203，用于在三维模型中布置桥架、走线槽；固线器子模块204，用于在三维模型中生成固线器模板；线缆子模块205，用于基于固线器的定位及参数信息，生成线缆模型。

其中，桥架子模块用于：调用桥架子模块，选择面向对象的桥架截面单元，在三维模型中绘制桥架，在参数配置中输入横撑的间距信息，在三维模型中标识横撑起始位置；桥架子模块根据参数信息和三维空间信息，生成横撑，根据设定的条件生成角钢连接片。

本申请中，铁路通信信号室内工程BIM布线建模的装置实施例与铁路通信信号室内工程BIM布线建模的方法实施例基本相似，相关之处请参考铁路通信信号室内工程BIM布线建模的方法实施例的介绍。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例的技术方案可借助软件和/或硬件来实现。本说明书中的“单元”和“模块”是指能够独立完成或与其他部件配合完成特定功能的软件和/或硬件，其中硬件例如可以是FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、IC(Integrated Circuit，集成电路)等。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述铁路通信信号室内工程BIM布线建模的方法步骤。其中，计算机可读存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、DVD、CD-ROM、微型驱动器以及磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、DRAM、VRAM、闪速存储器设备、磁卡或光卡、纳米系统(包括分子存储器IC)，或适合于存储指令和/或数据的任何类型的媒介或设备。

图8为本申请实施例计算机设备的结构示意图，如图8所示，本申请的计算机设备例如为膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。本申请计算机设备包括处理器401、存储器402、输入装置403和输出装置404。处理器401、存储器402、输入装置403和输出装置404可以通过总线405或者其他方式连接。存储器402上存储有计算机程序，该计算机程序可在处理器401上运行，而且处理器401执行程序时实现上述铁路通信信号室内工程BIM布线建模的方法步骤。

输入装置403可接收输入的数字或字符信息，以及产生与数据处理计算机设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入，例如触摸屏、小键盘、鼠标、轨迹板、触摸板、指示杆、一个或者多个鼠标按钮、轨迹球、操纵杆等输入装置。输出装置404可以包括显示设备、辅助照明装置(例如，LED)和触觉反馈装置(例如，振动电机)等。显示设备可以包括但不限于，液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、等离子体显示器和触摸屏。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

以上介绍仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。