一种提高轨道交通机电资产建模和 管理效率的方法

盛应平, 李 鹏, 张 铭, 高建栋

(1.上海轨道交通十八号线发展有限公司, 上海 200135;2.上海市隧道工程轨道交通设计研究院, 上海 200235;3.上海博坤信息技术有限公司, 上海 200032)

0 引 言

城市轨道交通建设规模大、周期长,涉及的专业、系统种类较多,对建筑信息模型(BIM)设计人员要求较高,如何提高BIM建模效率和质量一直以来都是困扰BIM建模人员的主要问题。

现阶段BIM主要应用于轨道交通项目的建设阶段,对BIM的非几何信息要求较少,但BIM移交至运维阶段时必须要考虑增加相应的非几何属性信息,且非几何属性信息对于后期轨道交通的运维管理至关重要。但是,庞大的非几何信息在BIM建模过程中进行录入,工程量非常巨大,且重复性工作较多,严重影响轨道交通项目的BIM建模效率。

针对上述问题,亟需开发一款基于Revit的建模效率工具包,提高BIM建模效率和质量。

1 Revit和Revit二次开发

Revit系列软件是为BIM构建的,帮助建筑设计师设计、建造和维护质量更好、能效更高的建筑,是我国建筑业BIM体系中使用最广泛的软件之一。

Revit除了本身功能强大外,还提供丰富的API,借助于API,不用考虑Revit建模后的信息不能被其他软件所使用,把琐碎的建模工作自动化,可以把其他软件的功能集成或连接到Revit中,在平台上完成几乎所有工作[1-2]。

利用已有的API,通过编程方式对规律性强、数据量大的建模工作进行开发,可以明显提升用户的建模效率。

2 设计与开发

2.1 电缆自动建模设计

电缆自动建模架构如图1所示。

图1 电缆自动建模架构

(1) 电缆自动建模。通过Revit二次开发,实现基于Revit的电缆自动建模。利用Revit API提供的接口,获取轨道交通地铁车站模型内的设备(常规模型、机械设备、电器设备等)、桥架、桥架配件等元素信息,根据桥架之间的连接关系,绘制出桥架的路线图。

使用Revit点选功能,选择起始端设备和终端设备,综合考虑跨层桥架、多层桥架、断开桥架、楼板夹层等情况,运用迪杰斯特拉算法计算出2个设备之间的最优路径,最后使用Revit创建电缆功能沿着最优路径创建电缆,同时计算整条电缆的长度,并记录在电缆的属性中。

在“北极：现在与未来”国际论坛上，Mikheyev先生向俄罗斯塔斯社表示，据预测，由于北极正在变暖，到2030年北极航线及其沿岸将不再有冰冻，因此全年通航成为可能。同时，他也表示了对气候持续变暖所可能引发的风险的担忧。

(2) 统计。使用Revit框选功能,选择要统计的桥架或电缆,统计桥架或电缆数量及长度。使用Revit API获取桥架、电缆的族类型,选择族类型,统计该类型的数量及长度。

2.2 资产清册信息录入设计

资产清册信息录入架构如图2所示。

(1) 数据库选择。SQLite是无需连接网络的本地轻量级数据库,作为嵌入式数据库放在软件中。相比其他数据库,SQLite还具有处理速度快、占用资源少等优势。

图2 资产清册信息录入架构

(2) 数据导入。使用System.Data.SQLite以及NPOI方法将数据从Excel导入至数据库,并实现数据编辑及管理,为后续操作提供数据基础。

(3) 数据与模型关联。① 手动关联:将用户选择的资产清册数据、选择的BIM模型进行关联。②自动关联:通过Revit API获取BIM模型属性内容与数据库中的对应字段(可人工选择对应的字段)进行对比,自动关联符合条件的资产清册数据与BIM模型。

(4) 模型操作。① 模型定位:已关联的数据在Revit模型中定位并高亮显示。② 模型导入参数:为了防止将BIM模型导入3DS MAX、Navisworks、Infraworks等软件时丢失其关联的资产清册数据,将资产清册数据以共享参数的形式导入BIM模型,使资产清册数据可以随BIM模型一起导入其他软件。③ 查看BIM模型数据:BIM模型与资产清册数据关联后可由Revit API 获取到选择BIM模型的ElementID,通过ElementID显示出对应BIM模型的资产清册数据。

3 问题与解决方案

3.1 多层桥架解决方案

轨道交通地铁车站在敷设桥架时会出现多层桥架,导致以桥架配件为节点、桥架为路径的路线图绘制方法出现错误。为了防止错误,采用系统自动识别或手动识别为多层桥架添加标识,在绘制路线图时把多层桥架当作普通桥架进行关联,使得路线图能够正确绘制。

3.2 跨层桥架解决方案

轨道交通地铁车站结构通常情况下都是多层结构,不同层面的桥架基本都不关联。电缆建模时会碰到设备不在同一层面的情况,为了能够成功建模,通过添加虚拟孔将不同层面的桥架进行关联,从而实现跨层电缆建模。

3.3 条件匹配解决方案

资产清册数据导入后需要与BIM模型绑定。因为没有可以直接绑定的关键字段,所以增加条件匹配的功能,可以让操作人员选择条件与数据库字段对应进行匹配,根据条件进一步加强成功匹配的准确度。

3.4 编码匹配解决方案

BIM模型与资产清册数据的出处可能不同,导致BIM模型数据与资产清册数据无法统一,使得条件自动匹配无法实现。研究后发现,通过编码规则表可以关联这两种数据,使用编码规则表作为一个中间层过度的方式进行匹配,通过查询对应字段的编码进行编码匹配。由于同种设备序号不明确,导致编码匹配无法做到精确匹配,初次匹配后还需人工关联才能做到精确匹配。

3.5 数据同步解决方案

由于使用的是本地数据库,BIM模型操作人员的数据无法同步。为了方便BIM模型操作人员数据的互通,提供数据库合并功能,方便完成数据的同步工作,也可将数据库导出作为备份存放。

4 示范工程应用

4.1 电缆自动建模示范工程应用

系统开发完成后,依托轨道交通18号线鹤立西路站进行电缆自动建模测试。使用电缆清册批量建模功能,对于符合条件的数据快速生成电缆模型,不符合条件的数据提供建模失败的原因(如找不到设备、电缆类型不存在、无法计算出路径等),并且能将失败数据单独导出进行手动建模。

电缆清册批量建模如图3所示。

统计功能将现有电缆模型的长度和数量快速统计出,通过选择电缆类型进行统计。统计所有带配件的线管界面如图4所示。

图3 电缆清册批量建模

图4 统计所有带配件的线管界面

电缆清册建模数据(去除模型中无法找到的设备)共有123条,成功建模123条,建模花费时间为35 min。经过人工复查后发现,6条数据大于电缆估计长度,4条数据人工建模的设备与电缆清册的设备不一致。

4.2 资产清册信息录入示范工程应用

12号线虹漕路站设备信息条件自动匹配结果如图5所示。

图5 12号线虹漕路站设备信息条件自动匹配结果

依托轨道交通17号线诸光站资产清册数据进行编码匹配测试,去除模型上缺失元素的数据后共有236条数据,成功匹配236条,经过人工复查后发现有4条数据与模型匹配不一致,原因是模型族名称上的编码与数据上的编码相同。

5 结 语

使用基于Revit的轨道交通BIM电缆自动建模软件,能减少重复电缆的建模工作,提高建模的工作效率,并且快速统计已有电缆的数量和长度,提供较准确的电缆净量,为电缆的工程量核算提供依据。使用设施设备模型快速录入资产清册信息软件,减少人工录入的工程量,提高信息准确性,为后期的运维管理提供可靠数据。