一種提高軌道交通機(jī)電資產(chǎn)建模和 管理效率的方法

盛應(yīng)平, 李 鵬, 張 銘, 高建棟

(1.上海軌道交通十八號線發(fā)展有限公司, 上海 200135;2.上海市隧道工程軌道交通設(shè)計研究院, 上海 200235;3.上海博坤信息技術(shù)有限公司, 上海 200032)

0 引 言

城市軌道交通建設(shè)規(guī)模大、周期長,涉及的專業(yè)、系統(tǒng)種類較多,對建筑信息模型(BIM)設(shè)計人員要求較高,如何提高BIM建模效率和質(zhì)量一直以來都是困擾BIM建模人員的主要問題。

現(xiàn)階段BIM主要應(yīng)用于軌道交通項(xiàng)目的建設(shè)階段,對BIM的非幾何信息要求較少,但BIM移交至運(yùn)維階段時必須要考慮增加相應(yīng)的非幾何屬性信息,且非幾何屬性信息對于后期軌道交通的運(yùn)維管理至關(guān)重要。但是,龐大的非幾何信息在BIM建模過程中進(jìn)行錄入,工程量非常巨大,且重復(fù)性工作較多,嚴(yán)重影響軌道交通項(xiàng)目的BIM建模效率。

針對上述問題,亟需開發(fā)一款基于Revit的建模效率工具包,提高BIM建模效率和質(zhì)量。

1 Revit和Revit二次開發(fā)

Revit系列軟件是為BIM構(gòu)建的,幫助建筑設(shè)計師設(shè)計、建造和維護(hù)質(zhì)量更好、能效更高的建筑,是我國建筑業(yè)BIM體系中使用最廣泛的軟件之一。

Revit除了本身功能強(qiáng)大外,還提供豐富的API,借助于API,不用考慮Revit建模后的信息不能被其他軟件所使用,把瑣碎的建模工作自動化,可以把其他軟件的功能集成或連接到Revit中,在平臺上完成幾乎所有工作[1-2]。

利用已有的API,通過編程方式對規(guī)律性強(qiáng)、數(shù)據(jù)量大的建模工作進(jìn)行開發(fā),可以明顯提升用戶的建模效率。

2 設(shè)計與開發(fā)

2.1 電纜自動建模設(shè)計

電纜自動建模架構(gòu)如圖1所示。

圖1 電纜自動建模架構(gòu)

(1) 電纜自動建模。通過Revit二次開發(fā),實(shí)現(xiàn)基于Revit的電纜自動建模。利用Revit API提供的接口,獲取軌道交通地鐵車站模型內(nèi)的設(shè)備(常規(guī)模型、機(jī)械設(shè)備、電器設(shè)備等)、橋架、橋架配件等元素信息,根據(jù)橋架之間的連接關(guān)系,繪制出橋架的路線圖。

使用Revit點(diǎn)選功能,選擇起始端設(shè)備和終端設(shè)備,綜合考慮跨層橋架、多層橋架、斷開橋架、樓板夾層等情況,運(yùn)用迪杰斯特拉算法計算出2個設(shè)備之間的最優(yōu)路徑,最后使用Revit創(chuàng)建電纜功能沿著最優(yōu)路徑創(chuàng)建電纜,同時計算整條電纜的長度,并記錄在電纜的屬性中。

在“北極：現(xiàn)在與未來”國際論壇上，Mikheyev先生向俄羅斯塔斯社表示，據(jù)預(yù)測，由于北極正在變暖，到2030年北極航線及其沿岸將不再有冰凍，因此全年通航成為可能。同時，他也表示了對氣候持續(xù)變暖所可能引發(fā)的風(fēng)險的擔(dān)憂。

(2) 統(tǒng)計。使用Revit框選功能,選擇要統(tǒng)計的橋架或電纜,統(tǒng)計橋架或電纜數(shù)量及長度。使用Revit API獲取橋架、電纜的族類型,選擇族類型,統(tǒng)計該類型的數(shù)量及長度。

2.2 資產(chǎn)清冊信息錄入設(shè)計

資產(chǎn)清冊信息錄入架構(gòu)如圖2所示。

(1) 數(shù)據(jù)庫選擇。SQLite是無需連接網(wǎng)絡(luò)的本地輕量級數(shù)據(jù)庫,作為嵌入式數(shù)據(jù)庫放在軟件中。相比其他數(shù)據(jù)庫,SQLite還具有處理速度快、占用資源少等優(yōu)勢。

圖2 資產(chǎn)清冊信息錄入架構(gòu)

(2) 數(shù)據(jù)導(dǎo)入。使用System.Data.SQLite以及NPOI方法將數(shù)據(jù)從Excel導(dǎo)入至數(shù)據(jù)庫,并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)編輯及管理,為后續(xù)操作提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

(3) 數(shù)據(jù)與模型關(guān)聯(lián)。① 手動關(guān)聯(lián):將用戶選擇的資產(chǎn)清冊數(shù)據(jù)、選擇的BIM模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)。②自動關(guān)聯(lián):通過Revit API獲取BIM模型屬性內(nèi)容與數(shù)據(jù)庫中的對應(yīng)字段(可人工選擇對應(yīng)的字段)進(jìn)行對比,自動關(guān)聯(lián)符合條件的資產(chǎn)清冊數(shù)據(jù)與BIM模型。

(4) 模型操作。① 模型定位:已關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)在Revit模型中定位并高亮顯示。② 模型導(dǎo)入?yún)?shù):為了防止將BIM模型導(dǎo)入3DS MAX、Navisworks、Infraworks等軟件時丟失其關(guān)聯(lián)的資產(chǎn)清冊數(shù)據(jù),將資產(chǎn)清冊數(shù)據(jù)以共享參數(shù)的形式導(dǎo)入BIM模型,使資產(chǎn)清冊數(shù)據(jù)可以隨BIM模型一起導(dǎo)入其他軟件。③ 查看BIM模型數(shù)據(jù):BIM模型與資產(chǎn)清冊數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)后可由Revit API 獲取到選擇BIM模型的ElementID,通過ElementID顯示出對應(yīng)BIM模型的資產(chǎn)清冊數(shù)據(jù)。

3 問題與解決方案

3.1 多層橋架解決方案

軌道交通地鐵車站在敷設(shè)橋架時會出現(xiàn)多層橋架,導(dǎo)致以橋架配件為節(jié)點(diǎn)、橋架為路徑的路線圖繪制方法出現(xiàn)錯誤。為了防止錯誤,采用系統(tǒng)自動識別或手動識別為多層橋架添加標(biāo)識,在繪制路線圖時把多層橋架當(dāng)作普通橋架進(jìn)行關(guān)聯(lián),使得路線圖能夠正確繪制。

3.2 跨層橋架解決方案

軌道交通地鐵車站結(jié)構(gòu)通常情況下都是多層結(jié)構(gòu),不同層面的橋架基本都不關(guān)聯(lián)。電纜建模時會碰到設(shè)備不在同一層面的情況,為了能夠成功建模,通過添加虛擬孔將不同層面的橋架進(jìn)行關(guān)聯(lián),從而實(shí)現(xiàn)跨層電纜建模。

3.3 條件匹配解決方案

資產(chǎn)清冊數(shù)據(jù)導(dǎo)入后需要與BIM模型綁定。因?yàn)闆]有可以直接綁定的關(guān)鍵字段,所以增加條件匹配的功能,可以讓操作人員選擇條件與數(shù)據(jù)庫字段對應(yīng)進(jìn)行匹配,根據(jù)條件進(jìn)一步加強(qiáng)成功匹配的準(zhǔn)確度。

3.4 編碼匹配解決方案

BIM模型與資產(chǎn)清冊數(shù)據(jù)的出處可能不同,導(dǎo)致BIM模型數(shù)據(jù)與資產(chǎn)清冊數(shù)據(jù)無法統(tǒng)一,使得條件自動匹配無法實(shí)現(xiàn)。研究后發(fā)現(xiàn),通過編碼規(guī)則表可以關(guān)聯(lián)這兩種數(shù)據(jù),使用編碼規(guī)則表作為一個中間層過度的方式進(jìn)行匹配,通過查詢對應(yīng)字段的編碼進(jìn)行編碼匹配。由于同種設(shè)備序號不明確,導(dǎo)致編碼匹配無法做到精確匹配,初次匹配后還需人工關(guān)聯(lián)才能做到精確匹配。

3.5 數(shù)據(jù)同步解決方案

由于使用的是本地數(shù)據(jù)庫,BIM模型操作人員的數(shù)據(jù)無法同步。為了方便BIM模型操作人員數(shù)據(jù)的互通,提供數(shù)據(jù)庫合并功能,方便完成數(shù)據(jù)的同步工作,也可將數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出作為備份存放。

4 示范工程應(yīng)用

4.1 電纜自動建模示范工程應(yīng)用

系統(tǒng)開發(fā)完成后,依托軌道交通18號線鶴立西路站進(jìn)行電纜自動建模測試。使用電纜清冊批量建模功能,對于符合條件的數(shù)據(jù)快速生成電纜模型,不符合條件的數(shù)據(jù)提供建模失敗的原因(如找不到設(shè)備、電纜類型不存在、無法計算出路徑等),并且能將失敗數(shù)據(jù)單獨(dú)導(dǎo)出進(jìn)行手動建模。

電纜清冊批量建模如圖3所示。

統(tǒng)計功能將現(xiàn)有電纜模型的長度和數(shù)量快速統(tǒng)計出,通過選擇電纜類型進(jìn)行統(tǒng)計。統(tǒng)計所有帶配件的線管界面如圖4所示。

圖3 電纜清冊批量建模

圖4 統(tǒng)計所有帶配件的線管界面

電纜清冊建模數(shù)據(jù)(去除模型中無法找到的設(shè)備)共有123條,成功建模123條,建?；ㄙM(fèi)時間為35 min。經(jīng)過人工復(fù)查后發(fā)現(xiàn),6條數(shù)據(jù)大于電纜估計長度,4條數(shù)據(jù)人工建模的設(shè)備與電纜清冊的設(shè)備不一致。

4.2 資產(chǎn)清冊信息錄入示范工程應(yīng)用

12號線虹漕路站設(shè)備信息條件自動匹配結(jié)果如圖5所示。

圖5 12號線虹漕路站設(shè)備信息條件自動匹配結(jié)果

依托軌道交通17號線諸光站資產(chǎn)清冊數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼匹配測試,去除模型上缺失元素的數(shù)據(jù)后共有236條數(shù)據(jù),成功匹配236條,經(jīng)過人工復(fù)查后發(fā)現(xiàn)有4條數(shù)據(jù)與模型匹配不一致,原因是模型族名稱上的編碼與數(shù)據(jù)上的編碼相同。

5 結(jié) 語

使用基于Revit的軌道交通BIM電纜自動建模軟件,能減少重復(fù)電纜的建模工作,提高建模的工作效率,并且快速統(tǒng)計已有電纜的數(shù)量和長度,提供較準(zhǔn)確的電纜凈量,為電纜的工程量核算提供依據(jù)。使用設(shè)施設(shè)備模型快速錄入資產(chǎn)清冊信息軟件,減少人工錄入的工程量,提高信息準(zhǔn)確性,為后期的運(yùn)維管理提供可靠數(shù)據(jù)。