基于BIM的排水管网数据传递、快速建模方法及系统

技术领域

本发明涉及BIM软件技术领域，特别是一种基于BIM的排水管网数据传递、快速建模方法及系统。

背景技术

BIM技术在工程领域推广已久，取得了丰硕的成果；相较于二维设计，它具有展现方式更直观、专业间协同更方便、数据管理与共享更容易等优势。市政排水管网设计领域，亦对BIM技术进行了长期的探索与实践。

Autodesk Civil 3D软件（以下简称C3D）有着强大的场地处理和路线设计功能，是道路、场地BIM设计最常用的软件之一。对于排水专业，C3D中亦有相应的管网模块，提供了一系列功能，可用于市政排水管网的设计、建模及出图等。

C3D软件本身提供了“零件生成器”功能，用以参数化建立井/管族，但该方法创建零件族的功能有限、步骤繁琐。归根结底，C3D还是以场地处理和路线设计为主的软件，本身并不适合复杂离散结构单体的创建。

Autodesk Revit是一款非常流行的建筑BIM软件，十分适合构造复杂的建筑单体建模，且发展成熟，有大量已有族库、插件供使用。排水工程中，存在各种单体构筑物，因此Revit也是排水BIM设计必不可少的软件之一。此外，Revit能够方便地附加其他几何、非几何信息。

Dynamo是Revit软件内置的一款可视化编程软件，允许用户将内置或自建的功能节点，组合成具有特定功能的流程，实现参数化、自动化建模，从而提升工作效率，减少重复劳动。

现阶段，C3D和Revit虽同为Autodesk旗下的主流BIM软件，但其数据并未有效地实现共享，C3D的设计数据无法直接运用于Revit中；这导致BIM多软件设计和建模的体验较为割裂。软件间的数据传递，往往采用最原始的手动方式，效率低下、精度不高；或是需要通过中间格式，但不仅步骤繁琐，而且一般会有数据损失。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，利用Dynamo提供的可视化编程技术，打通C3D到Revit的软件间数据流转通道，提出了一种基于BIM的排水管网数据传递方法，并基于该传递方法实现了快速建模，提出了基于该传递方法的系统，高效地完成现市政排水管网设计及建模，基于一套数据，同时实现出图及建模。

为了实现上述目的，提出了以下技术方案：

一种基于BIM的排水管网数据传递方法，包括以下步骤：

建立第一BIM软件中的族库及模板；

根据所述第一BIM软件中的族库及模板创建Dynamo节点数据包；

根据所述Dynamo节点数据包建立Dynamo流程；

使用Dynamo流程将第一BIM软件中的数据传输到第二BIM软件中，在第二BIM软件中进行应用。

作为优选方案，所述第一BIM软件包括C3D；所述第二BIM软件包括Revit。

作为优选方案，所述第一BIM软件中的族库及模板满足以下条件：第一BIM软件中族的名称和第二BIM软件中族的名称对应；第二BIM软件中族的属性包括第一BIM软件用于参数化建模的必要参数，所述第一BIM软件用于参数化建模的必要参数包括地面标高、检查井底标高；第二BIM软件中族的属性包括非几何信息参数，所述非几何信息参数包括井编号、井类型。

作为优选方案，所述Dynamo节点包包括：在第二BIM软件中读取第一BIM软件中的数据的自定义节点和用于生成对应的第二BIM软件中检查井、管道模型的自定义节点。

作为优选方案，在第二BIM软件中读取第一BIM软件中的数据的自定义节点的获取方法包括以下步骤：利用内置的Python Script，基于第一BIM软件中对象模型的应用程序接口，通过Python代码调用后台的第一BIM软件数据的自定义节点。

作为优选方案，所述在第二BIM软件中读取第一BIM软件中的数据的自定义节点包括：连接第一BIM软件对象模型的节点；第一BIM软件管网中管道和检查井列表的节点；单个检查井参数的节点；单个管道参数的节点以及辅助节点。

作为优选方案，根据所述Dynamo节点包建立Dynamo流程，包括以下步骤：连接到第一BIM软件中的对象模型，并获取对象模型中指定名称的第一BIM软件中的管网模型；从所述管网模型中分别获取该管网中所有的检查井、管道；从检查井、管道中获取检查井数据和管道数据。

作为优选方案，所述检查井数据包括：族名称井平面位置；井名称；井底标高；井面标高；井旋转角度；所述管道数据包括管道起点坐标；管道终点坐标；管道管径。

基于相同的构思，还提出了一种基于BIM的排水管网的建模方法，采用上述任一所述的一种基于BIM的排水管网数据传递方法将第一BIM软件中的排水管网数据传递到第二BIM软件中，得到第二BIM软件中的排水管网数据，用所述第二BIM软件中的排水管网数据创建管道的BIM模型。

基于相同的构思，还提出了一种基于BIM的排水管网数据传递系统，包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述任一项所述的方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明借助Dynamo创建的自定义节点，打通了第一BIM软件中管网数据向第二BIM软件的传递通道，实现同一套数据在不同类型BIM软件中的快速传递，有利于实现精准BIM建模，使得建模效率和精度大幅提升。

附图说明

图1为实施例1中一种基于BIM的排水管网数据传递方法流程图；

图2为实施例1中一种具体的基于BIM的排水管网数据传递方法流程图；

图3为实施例1中读取C3D数据的流程图；

图4为实施例1中Dynamo流程的截图；

图5为实施例1中在C3D中设计的排水管网平面、纵断面；

图6为实施例1中通过本发明提出的技术路径，最终生成的精细化Revit模型。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

一种基于BIM的排水管网数据传递方法，流程图如图1所示，包括以下步骤：

建立第一BIM软件中的族库及模板；

根据第一BIM软件中的族库及模板创建Dynamo节点数据包；

根据Dynamo节点数据包建立Dynamo流程；

使用Dynamo流程将第一BIM软件中的数据传输到第二BIM软件中，在第二BIM软件中进行应用。

其中一种应用为根据传输得到的数据创建BIM模型。

作为一个具体的实施例，以第一BIM软件为C3D，第二BIM软件为Revit对本发明的方案进行详细描述，但是不作为对本发明方法的限制，基于本发明的构思，在其他BIM软件中的排水管网数据传递方法仍在本发明的保护范围之内。一种具体的基于BIM的排水管网数据传递方法流程图如图2所示。

其中，建立C3D族库及模板的步骤如下：

1）在C3D中，使用内置的“零件生成器”功能，建立C3D族，C3D族包括检查井、管道族库；

2）在Revit中，使用内置功能、族模板，创建需要的Revit族，Revit族包括检查井族、管道库；创建需要的检查井族、管道库需要满足以下条件：

① Revit族的名称和C3D族的名称一一对应；

② Revit族的属性中，有能够接受C3D的必要参数，以便参数化建模，必要参数包括地面标高、检查井底标高等；

③ Revit族的属性中，有必要的非几何信息参数，如井编号、井类型等。

其中，根据C3D族库及模板创建Dynamo节点包包括以下步骤：

在Revit内置的Dynamo中，创建必要的节点，包括读取C3D中的数据的自定义节点；创建CreateRevitPipe、CreateRevitStructure自定义节点。然后，在Dynamo中打包、发布本节点包（包含C3D的COM API引用文件），指定名称、说明、版本。

对于C3D中的数据的自定义节点：

这些节点利用内置的Python Script，基于C3D COM API（组件对象模型的应用程序接口），编写Python代码，调用后台的C3D数据实现。

Dynamo中，内置了众多节点，其中包含了Python节点；选择并使用该节点进行Python代码编写。

在Revit中，调用C3D的COM API的三种方式为：.NET API，COM API和ObjectARXAPI。COM API的对象模型(Component Object Model,COM)是一种面向对象的编程模式。它定义了对象在单个应用程序内部或多个应用程序之间的行为方式。C3D允许从托管或非托管代码访问COM API；那么，则可以在Python Script中调用C3D COM API，从而创建程序。

Python Script中调用C3D COM API的方式：

① 首先，在Revit中，打开Dynamo，继而创建Python Script节点。

② 事先准备好C3D的COM API的动态链接库（dll）文件：

Autodesk.AEC.Interop.Base.dll

Autodesk.AEC.Interop.UIBase.dll

Autodesk.AutoCAD.Interop.dll

Autodesk.AutoCAD.Interop.Common.dll

Autodesk.AECC.Interop.Land.dll

Autodesk.AECC.Interop.UiLand.dll

Autodesk.AECC.Interop.Roadway.dll

Autodesk.AECC.Interop.UiRoadway.dll

Autodesk.AECC.Interop.Pipe.dll（提供管网相关的功能）

Autodesk.AECC.Interop.UiPipe.dll（提供管网相关的功能）

这些文件，在C3D软件的安装目录可找到。也可以将其拷贝至指定目录，以备引用。

② 双击Python Script节点，进入编辑界面，进行编辑。

Dynamo自带的Python解释器，其类型为IronPython，可以调用.NET Framework中的功能，故可以使用代码调用C3D的COM API。包含代码的Python Script节点，实现了在Dynamo中，获取正在打开的C3D文档中的管网数据接口（管网文档）。该节点的输出为管网文档对象，以供其他自定义的Python Script节点使用（如在管网文档中获取所有管网对象等）。

用Python Script自定义节点之后，整个读取C3D数据的流程可以通过图3展示。

节点分为以下几类：

i 连接C3D对象模型的节点；利用CivilPipeOpen、CivilNetworks、GetNetWorkByName等节点，依次完成连接到C3D管网模型、获取当前管网列表、获取指定名称管网的功能；

ii 获取C3D管网中管道和检查井列表的节点；利用CivilStructures、CivilPipes等节点，分别获取指定管网的所有检查井、管道对象列表；

iii 获取单个检查井参数的节点；利用GetStructureFamily、GetStructurePosition、GetStructureName、GetStructureSump、GetStructureRim、GetStructureRotation等节点，分别获取检查井的族名称、平面位置、名称、井面标高、井底标高等参数；

iv 获取单个管道参数的节点；利用GetPipeStartPoint、GetPipeEndPoint、GetPipeDiameter等节点，分别获取管道的起点、终点、管径等参数；

v 其他辅助节点。

对于创建CreateRevitPipe、CreateRevitStructure自定义节点：创建对应的Revit检查井、管道模型；这些节点同样利用内置的Python Script，基于Revit .NET API，在软件内创建检查井、管道族实例。

其中，根据所述Dynamo节点包建立Dynamo流程包括以下步骤：

使用节点包中创建的自定义节点，组成能够实现功能的Dynamo流程，供后续使用；Dynamo流程包含以下步骤：

1）Revit软件通过Dynamo中的Python Script以及COM API连接到C3D的对象模型；

2）将步骤1）结果作为输入，获取指定名称的C3D管网模型。

其中，获取指定名称的C3D管网模型包括以下步骤：

通过Dynamo中的Python Script节点调用C3D的COM API来获取。

通过自定义节点“CivilPipeOpen”，获取C3D文档中的管网数据接口（PipeDoc）；以PipeDoc为输入，通过另一个自定义节点“CivilNetworks”，获取PipeDoc中所有的管网CivilNetworks；紧接着，再以CivilNetworks以及目标管网名称为输入，通过另一个自定义节点“GetNetworkByName”，获取指定名称的管网对象模型。Dynamo流程的截图如图4所示。

所有自定义的节点，包含了一个指定输入（如有）、输出Python Script节点，其获取C3D数据的方式，与前述调用后台3D数据的方式一样。

原则上，最终的目的是将C3D管网导入到Revit中，可以在一个Python Script中实现；但是为方便起见，还是把各个子功能作为独立的节点，这样就可以按需组合使用，大大增加灵活性。

3）将步骤2）结果作为输入，分别获取该管网中所有的检查井、管道。

将CivilNetwork作为输入，通过自定义节点CivilStructures、CivilPipes，读取管网中的所有检查井、管道。将CivilStructures、CivilPipes作为输入，通过自定义节点GetStrucureXXX系列节点(如GetStrucurePosition)、GetPipeXXX系列节点（GetPipeDiameter），读取检查井、管道的属性，以备后用。

4）将步骤3）结果作为输入，获取所有检查井的如下数据：

i 族名称

ii 井平面位置

iii 井名称（即编号）

iv 井底标高

v 井面标高

vi 井旋转角度

5）将步骤3结果作为输入，获取所有管道的如下数据：

i 管道起点坐标

ii 管道终点坐标

iii 管道管径

6）将步骤4）结果作为输入，参数化创建Revit检查井族实例；

7）将步骤5）结果作为输入，参数化创建Revit管道。

其中，使用Dynamo流程创建BIM模型包括以下步骤：

1）在C3D中完成排水管网的平纵设计；2）保持C3D设计文件的打开，并同时开启Revit；3）在Revit中打开Dynamo软件，载入已创建的Dynamo流程；4）运行流程，在Revit中生成对应的BIM模型。图5是基于传递获取数据得到的BIM模型。图6是最终生成的精细化Revit模型。

作为一种具体的实施例，在Revit中创建检查井的Python Script代码，该代码是用于在Revit中创建族实例的。首先，代码导入了所需的库和模块。然后，代码通过UnwrapElement函数将输入的族元素和标高解包。接下来，代码获取当前Revit文档，并创建一个空的事务。然后，代码通过循环遍历输入的族类型和坐标，并在指定的标高上创建对应的族实例。在创建族实例之前，代码检查族类型是否处于激活状态，如果不是，则激活它。然后，代码使用族类型、坐标、标高和旋转角度创建族实例，并设置相应的参数值。最后，代码将创建的族实例添加到insertedFamilyInstances列表中，并提交。最后，代码输出insertedFamilyInstances列表。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。