一种基于BIM技术的数据传输及模型轻量化的管理系统及方法

技术领域

本发明属于BIM技术技术领域，尤其是涉及一种基于BIM技术的数据传输及模型轻量化的管理系统及方法。

背景技术

建筑信息模型(BIM)已经成为数字化工具的核心，BIM技术通过创建、管理和交换建筑项目的信息模型，提供全面的支持和协作平台，然而，随着建筑项目规模的增大和复杂性的提高，BIM模型的数据量也呈现出快速增长的趋势。

目前，当前市场上，BIM仍然存在着数据转换和轻量化的难点，首先，不同软件和平台支持的BIM模型格式不统一，导致数据在不同平台之间的传输和交换困难，其次，大量的BIM模型数据需要传输和存储，耗费了大量的时间和资源，同时，大型BIM模型复杂度高，难以高效地加载和操作，影响了项目团队的协作和决策。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种基于BIM技术的数据传输及模型轻量化的管理系统及方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种基于BIM技术的数据传输及模型轻量化的管理系统，该管理系统包括分类编码模块、信息录入模块、模型信息处理模块、模型转换模块、信息读取模块、信息写入模块和数据库，所述分类编码模块与信息录入模块通信连接，所述信息录入模块与模型信息处理模块通信连接，所述模型转换模块和信息读取模块均与模型信息处理模块通信连接，所述信息写入模块与信息读取模块通信连接，所述信息写入模块和模型转换模块均与数据库通信连接；

所述分类编码模块能够实现构件的有效组织和管理；

所述信息录入模块能够记录构件参数信息，并提供用户友好的界面进行输入和编辑；

所述模型信息处理模块能够将BIM模型中的几何信息和非几何信息分离，并确定存储和管理这两种信息的方法；

所述模型转换模块能够将BIM模型转化为图形数据格式FBX，并通过转换算法和工具确保转换后的FBX数据能保留必要的信息；

所述信息读取模块能够读取BIM构件信息；

所述信息写入模块能够从BIM模型中提取构件信息，并将其存入数据库以满足存储和查询需求；

所述数据库能够将处理的FBX数据和BIM构件信息导入Unity引擎，通过方法或工具，实现数据的导入和匹配，确保数据的准确对应关系。

优选的，所述模型转换模块还能够对FBX数据结构层级进行处理，通过方法或算法，更好地组织和管理转换后的FBX数据。

优选的，所述模型转换模块还能够对经过层级处理后的FBX数据图形进行三角面简化，实施简化算法，减少几何复杂性，提高处理和渲染效率。

优选的，所述分类编码模块采用了行业标准OmniClass以及自主定义的编码系统，能很好与其它系统兼容，且能满足自己的特定需求。

一种基于BIM技术的数据传输及模型轻量化的管理系统的方法，该方法包括如下步骤：

S1：确定适合您的应用场景的构件分类编码模块，以便将BIM构件进行有效的组织和管理；

S2：确定需要记录的构件非几何信息，并在信息录入模块提供的用户友好界面软件中录入BIM构件的非几何信息；

S3：模型信息处理模块能够将BIM模型中的几何信息和非几何信息分离，并确定存储和管理这两种信息的方法；

S4：模型转换模块会首先将BIM模型转化为图形数据格式FBX，并通过转换算法和工具确保转换后的FBX数据能保留必要的信息，然后对FBX数据结构层级进行处理，具体的为按需求将同种材质的几何体合并和按需求将要精细化展示的构件进行结构分层，最后，对经过层级处理后的FBX数据图形进行三角面简化；

S5：信息读取模块会读取BIM构件信息，并将读取的信息传输给信息写入模块；

S6：数据库会将处理的FBX数据和BIM构件信息导入Unity引擎，通过方法或工具，实现数据的导入和匹配，确保数据的准确对应关系。

优选的，所述S1步骤中，在确定适合您的应用场景的构件分类编码模块时，分类编码模块具体可分为针对建筑主体模型的录入工程造价的编码系统、针对建筑主体模型的录入施工安装的编码系统和针对建筑主体模型的录入运维管理的编码系统。

优选的，所述S2步骤中，录入BIM构件的非几何信息包括材料、属性、参数、制造商、安装单位、维护信息。

优选的，所述S3步骤中，确定如何存储和管理这两种信息，以便在后续步骤中能够有效地进行处理和传输，具体为：开发的平台插件将BIM模型导出一个通用几何模型格式和开发的平台插件将BIM模型非几何信息导出到数据库上。

优选的，所述S5步骤具体为设计一个SQL数据库结构，满足BIM构件易于信息的存储和查询需求，并设计BIM软件平台的导出数据手件，创建BIM构件与数据库的通路。

优选的，所述S6步骤具体为获取FBX的的几何模型信息，获取数据库的非几何信息，并匹配几何模型与非几何模型的信息，将构件的非几何信息与BIM模型进行关联和集成，通过唯一的构件标识符以以及预设的编码系统来实现，最后得出BIM轻量化模型的应用。

与现有的技术相比，一种基于BIM技术的数据传输及模型轻量化的管理系统及方法的优点在于：

首先，针对数据转换，通过云平台或网络实现高效、实时和安全的数据传输，实现不同软件和平台之间的数据交换和协作。我们将开发一种数据格式转换工具，实现BIM模型数据的格式转换和标准化，确保数据的一致性和互操作性，其次，利用三维图形技术的算法和优化技术，对BIM模型进行优化和简化，降低模型的数据量和复杂性，提高模型的加载和渲染性能，此外，还提供了用户友好的界面和功能，支持多团队的协作和信息共享，团队成员可以实时访问和编辑BIM模型，并进行数据传输、标注和讨论，从而提高协作效率和决策质量。

附图说明

图1是本发明提供的一种基于BIM技术的数据传输及模型轻量化的管理系统及方法的流程图；

图2是本发明提供的一种基于BIM技术的数据传输及模型轻量化的管理系统及方法的幕墙BIM构件分类编码示意图；

图3是本发明提供的一种基于BIM技术的数据传输及模型轻量化的管理系统及方法的BIM专业分类层级示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1-图3所示，一种基于BIM技术的数据传输及模型轻量化的管理系统，该管理系统包括分类编码模块、信息录入模块、模型信息处理模块、模型转换模块、信息读取模块、信息写入模块和数据库，分类编码模块与信息录入模块通信连接，信息录入模块与模型信息处理模块通信连接，模型转换模块和信息读取模块均与模型信息处理模块通信连接，信息写入模块与信息读取模块通信连接，信息写入模块和模型转换模块均与数据库通信连接；

分类编码模块能够实现构件的有效组织和管理；

信息录入模块能够记录构件参数信息，并提供用户友好的界面进行输入和编辑；

模型信息处理模块能够将BIM模型中的几何信息和非几何信息分离，并确定存储和管理这两种信息的方法；

模型转换模块能够将BIM模型转化为图形数据格式FBX，并通过转换算法和工具确保转换后的FBX数据能保留必要的信息；

信息读取模块能够读取BIM构件信息；

信息写入模块能够从BIM模型中提取构件信息，并将其存入数据库以满足存储和查询需求；

数据库能够将处理的FBX数据和BIM构件信息导入Unity引擎，通过方法或工具，实现数据的导入和匹配，确保数据的准确对应关系。

模型转换模块还能够对FBX数据结构层级进行处理，通过方法或算法，更好地组织和管理转换后的FBX数据。

模型转换模块还能够对经过层级处理后的FBX数据图形进行三角面简化，实施简化算法，减少几何复杂性，提高处理和渲染效率。

分类编码模块采用了行业标准OmniClass以及自主定义的编码系统，能很好与其它系统兼容，且能满足自己的特定需求。

一种基于BIM技术的数据传输及模型轻量化的管理系统的方法，该方法包括如下步骤：

S1：确定适合您的应用场景的构件分类编码模块，以便将BIM构件进行有效的组织和管理，在确定适合您的应用场景的构件分类编码模块时，分类编码模块具体可分为针对建筑主体模型的录入工程造价的编码系统、针对建筑主体模型的录入施工安装的编码系统和针对建筑主体模型的录入运维管理的编码系统；

S2：确定需要记录的构件非几何信息，并在信息录入模块提供的用户友好界面软件中录入BIM构件的非几何信息，录入BIM构件的非几何信息包括材料、属性、参数、制造商、安装单位、维护信息；

S3：模型信息处理模块能够将BIM模型中的几何信息和非几何信息分离，并确定存储和管理这两种信息的方法，具体为：开发的平台插件将BIM模型导出一个通用几何模型格式和开发的平台插件将BIM模型非几何信息导出到数据库上；

S4：模型转换模块会首先将BIM模型转化为图形数据格式FBX，并通过转换算法和工具确保转换后的FBX数据能保留必要的信息，然后对FBX数据结构层级进行处理，具体的为按需求将同种材质的几何体合并和按需求将要精细化展示的构件进行结构分层，最后，对经过层级处理后的FBX数据图形进行三角面简化；

S5：信息读取模块会读取BIM构件信息，并将读取的信息传输给信息写入模块，具体为设计一个SQL数据库结构，满足BIM构件易于信息的存储和查询需求，并设计BIM软件平台的导出数据手件，创建BIM构件与数据库的通路；

S6：数据库会将处理的FBX数据和BIM构件信息导入Unity引擎，通过方法或工具，实现数据的导入和匹配，确保数据的准确对应关系，具体为获取FBX的的几何模型信息，获取数据库的非几何信息，并匹配几何模型与非几何模型的信息，将构件的非几何信息与BIM模型进行关联和集成，通过唯一的构件标识符以以及预设的编码系统来实现，最后得出BIM轻量化模型的应用。

现对本发明的操作原理做如下说明：以幕墙构件的数据处理为例，具体包括以下步骤：

步骤1：对幕墙构件进行分类编码

对幕墙构件进行分类编码，包括幕墙玻璃，立杆，横杆，预埋件，胶条以及与幕墙相关的主体构件等，分类编码系统采用了行业标准OmniClass，空间编码系统，专业分类的编码系统，以主体模型的楼层，空间，立面三个维度建立空间编码系统，每一个维度用三位数来表示，例如二层的办公区南立面的空间编码就是“002001003”，说明如下“002”表示2层楼，“001”表示办公区，"003"表示南立面。专业编码系统就根专业的不同来过行编码，例如幕墙的幕墙系统2的幕墙玻璃第85块，编码如下："005001002003085",说明如下"005"表示幕墙专业，“001”表示单元幕墙，“002”表示项目中的幕墙系统2，“003”表示幕墙玻璃，“085”表示此类幕墙玻璃的序号(如图2所示)；

综合行业标准OmniClass以及自主定义的编码系统都将写入到模型构件属性里，做为每一个构件的唯一标识；

步骤2：录入幕墙构件非几何信息

确定需要记录的非几何信息：根据项目需求和应用场景，确定需要记录的构件属性和信息，这可能涉及到材料类型、规格尺寸、重量、成本、供应商信息、施工要求、维护周期等，确保明确需要记录的信息，以便后续的数据录入和管理，设计用户操作界面，以便用户可以方便地输入和编辑构件的非几何信息，针对每一个构件添加实例的信息以及其父类的信息等等；

使用设计好的数据录入界面，根据构件的实际信息逐个录入和编辑构件的非几何属性，这可能包括手动输入、选择预定义选项、导入外部数据等方式，为了确保数据的准确性和一致性，可以设置数据验证规则和必填字段等措施；

步骤3：幕墙的模型与信息分离

应用开发一种方法或算法，将幕墙构件模型根据楼层，立面，空间及专业等维度进行数据和模型的分享，即模型的几何信息和非几何信息分离，并通过唯一的编码ID建立联系，确保构件的非几何信息与BIM模型的几何形状相互关联，以便在后续的应用和查询中能够准确地获取和使用；

步骤4：将幕墙模型转化为图形数据格式FBX，并针对幕墙玻璃进行层级处理，以便更好地组织和管理数据，具体如下：

合并同种材质的玻璃几何体：根据需求，将具有相同材质的玻璃几何体合并，以减少数据冗余，提高后续处理效率；

结构分层展示玻璃构件：根据需要对玻璃构件进行结构分层，使得需要精细展示的玻璃构件能够更好地组织和管理，例如，可以将构件按照玻璃类型、位置或特定要求进行分组，以便后续处理和可视化；

三角面简化处理：对玻璃几何体模型进行三角面简化处理，以减少FBX数据中的几何复杂性，提高后续处理和渲染效率，在简化算法中，需要考虑保持简化后几何体的准确性，并保留关键的玻璃特征，如边缘曲线和面板形状，以确保玻璃外观的真实性和准确性(如图3所示)；

步骤5：读取幕墙构件信息写入数据库，并对信息进行结构化处理，具体如下：

设计SQL数据库结构：根据构件信息的存储和查询需求，设计一个适应BIM构件信息存储的SQL数据库结构，确定数据库的表结构和字段，以便存储构件的属性、几何信息和其他相关数据；

创建BIM软件平台的导出数据手段：设计一个导出数据的工具或插件，与BIM软件平台集成，用于将BIM构件的信息导出并写入SQL数据库，该工具应提供用户界面，以便用户选择要导出的构件和导入的数据库；

结构化处理幕墙构件信息：在数据库平台中对导入的幕墙构件信息进行结构化处理，以便更好地组织和管理构件的信息，这包括对构件属性、几何信息和其他相关数据进行分类、归档和索引，以满足后续的查询和分析需求。

步骤6：以幕墙玻璃为对象，将处理的FBX数据和处理的幕墙构件信息导入到Unity引擎中，并进行数据匹配，具体如下：

开发导入工具：设计一种方法或工具，用于将处理后的FBX数据和幕墙构件信息导入到Unity引擎中，这可以是一个自定义的插件、脚本或工具集，与Unity进行集成；

数据匹配机制：设计一种机制或算法，用于对导入的FBX数据和幕墙构件信息进行匹配，以确保它们之间的准确对应关系，这可以基于构件的ID、名称或其他属性进行匹配，以便在Unity中正确地关联幕墙构件和对应的FBX模型。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。