基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法及系统与流程

1.本发明涉及变电工程中的给排水工程领域，具体地，涉及一种基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法及系统。


背景技术：

2.传统的给排水工程设计方法主要是采用二维cad软件，该软件仍大规模应用于工程实践中。但二维cad软件形象性差，因而对设计人员专业性要求较高，需要其熟练掌握cad制图读图功能。二维cad软件无法为各专业提供协同设计平台，不利于各专业设计人员交流，同时造成设计人员与不熟悉cad读图技术的现场施工人员、业主等沟通效率低。
3.目前，较为先进的给排水工程设计方法为应用给排水管道三维模型进行设计。此类软件克服了二维cad软件形象差的不足，能够以直观的三维形象设计和展示给排水工程效果。但目前变电站工程的给排水三维数字化设计主要是针对的是完成建模、碰撞检测及材料统计，因此，完成的模型其作用能力十分有限，并不能支撑给排水专业设计意图的完整表达及出图。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法及系统。
5.根据本发明的一个方面，提供一种基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法，包括：
6.采集给排水设计参数；
7.基于所述给排水设计参数，建立系统图以及绘制系统平面图；
8.基于所述系统图和系统平面图，设置各自的模型和管线参数，通过二维图纸和三维模型设计，创建给排水管道三维模型；对创建的所述给排水管道三维模型进行标注与注释，对所述给排水管道三维模型进行模型或路径参数修改；
9.基于生成的所述给排水管道三维模型，进行水力、水量和通风量计算。
10.优选地，所述采集给排水设计参数，通过参考排水数字化建模标准、项目建模图纸与资料获得。
11.优选地，所述系统图为包括给水、排水和消防的管道系统图；
12.所述绘制系统图的过程，包括：
13.定义系统图中的管道参数，所述管道参数包括线性尺寸、线宽和颜色；
14.按照定义好的管道参数绘制系统图；
15.采集管件的几何和系统信息，在构件库里进行匹配，将匹配好的管件模型自动插入至所述系统图中。
16.优选地，所述平面图为包括给水、排水和消防的管线平面图；
17.所述绘制平面图的过程，包括：
18.通过定义标高约束关系对管线模型进行描述；
19.管线的高度、线性尺寸、线宽和颜色与所述系统图进行关联调整；
20.对完成了描述和关联调整的管线进行绘制和位置排布；
21.采集管件的几何信息并赋予所述管线存储。
22.优选地，所述几何信息包括表达物体实体形态特征、几何特征的静态图形类数据，包括：位置、管径尺寸、材质、规格和管道比例，所述系统信息包括管件名称和类型。
23.优选地，通过格式刷对绘制的管线进行格式修改设置；通过设定显示比例对管线进行显示设置。
24.优选地，所述基于所述系统图和系统平面图，设置各自的模型和管线参数，通过二维图纸和三维模型设计，创建三维模型，包括：
25.根据所述系统图中管件的几何和系统信息，调用revit软件内部与之匹配的管件；
26.对建立的平面图中的位于不同的位置、不同高度、不同角度的管线进行高度标注，即获取管线的高度信息；也即获得了需要生成的三维效果图中的管道的高度参数；
27.从所述系统图中获取管件的位置、类型、管径尺寸、材质、规格和管道比例，从所述平面图中获取管线的高度和位置排布，在revit软件中自动化创建管件和管道的给排水管道三维模型。
28.优选地，所述对创建的所述三维模型进行标注与注释，包括：能够在不同的位置、不同的高度和不同的角度进行自动化标注或注释，便于区分、调整或修改模型；
29.所述对所述三维模型进行模型或路径参数修改，包括：根据三维模型实际变更的位置、参数、高度、工作平面而变动，实现数据修改参数化。
30.优选地，所述水力计算、水量计算和通风量计算，均通过三维建模中管道的静态参数和范围，以及从所述静态参数中抽取相应的参数自动化计算获得。
31.根据本发明的第二方面，提供一种基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模系统，包括：
32.信息采集模块：采集给排水设计参数；
33.给排水系统基础搭建模块：基于所述给排水设计参数，建立系统图以及绘制系统平面图；
34.平台建模模块：基于所述系统图和系统平面图，设置各自的模型和管线参数，通过二维图纸和三维模型设计，创建给排水管道三维模型；对创建的所述给排水管道三维模型进行标注与注释，对所述给排水管道三维模型进行模型或路径参数修改；
35.统计与算量模块：基于生成的所述给排水管道三维模型，进行水力、水量和通风量计算。
36.与现有技术相比，本发明至少具有如下的有益效果之一：
37.本发明实施例中的基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法，采用了给排水管道三维模型进行设计，无需用户自己深化学习相关专业和revit的系统分类规则，简单操作，可以以直观的三维形象设计和展示给排水工程效果，解决了二维cad软件形象性差的问题以及提高了施工人员、业主等沟通效率。
38.本发明实施例中的基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法，采用了三维数字化设计建模，可以支撑给排水专业设计意图的完整表达及出图，解决了三维数字化
设计模型作用能力问题。
39.本发明实施例中的基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法，实现从传统二维设计向三维数字化设计的转换、可通过二维图纸和三维模型设计，快速创建给排水管道三维模型，实现了二维设计向三维数字化设计转换，解决了排水三维数字化设计生成的给排水管道三维模型作用能力十分有限的问题。
附图说明
40.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
41.图1为本发明实施例中的一种基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法的流程图；
42.图2为本发明实施例中的一种基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法系统的框架图。
具体实施方式
43.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
44.本技术中涉及的名词做下注释：管线是系统图中给出的二维线段；管道是基于管线生成的三维管道模型；管件是管道上的附配件模型。
45.参见图1，本发明提供一个实施例，一种基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法，包括如下过程：
46.s1，信息采集：采集给排水设计参数；
47.s2，给排水系统基础搭建：基于所述给排水设计参数，建立系统图以及绘制系统平面图；
48.s3，平台建模：基于所述系统图和系统平面图，设置各自的模型和管线参数，创建给排水管道三维模型；对创建的所述给排水管道三维模型进行标注与注释，对所述给排水管道三维模型进行模型或路径参数修改；
49.s4，统计与算量：基于生成的所述给排水管道三维模型，进行水力、水量和通风量计算。
50.本实施例能够快速生成安装工程相关专业管道及相关附件的设计方法，其可视化效果能够辅助用户于revit建模平台为变电工程中的给排水工程快速出图和构件算量。采用了给排水管道三维模型进行设计，无需用户自己深化学习相关专业和revit的系统分类规则，简化操作，可以进行直观的三维形象设计和展示给排水工程效果，鉴于cad软件二维图纸缺乏具象性，该发明提供了明显优于二维平面图纸的三维模型，能有效提高施工人员、业主等沟通效率。
51.在本发明的一个优选实施例中，实施s1。软件中的所有模型在生成时都可以赋参数，这些参数在使用软件时采用软件系统的默认参数，也可以是用户自己设定的(添加的参
数)，即需要采集的信息，包括但并不仅限于给排水数字化建模标准、建模图纸与资料。给排水数字化建模需要遵循该专业的国家标准或行业规范，不合规的构件既不便于管理还没有信息价值，所有的构件必须遵循模数规范，所以数字建模同样需要结合实际，所有的调整必须结合实际。其采用的规范包括但不限于以下几个方面。
52.gb 50015《建筑给水排水设计规范》
53.gb 50242《城市供水排水工程施工及验收规范》
54.gb 50243《建筑给水排水工程施工及验收规范》
55.gb/t 17219《建筑给水排水材料卫生标准》
56.jgj 144《建筑给排水工程施工质量验收规范》
57.cjj 122《建筑给水排水工程施工及验收规范》
58.在本发明的一个优选实施例，实施s2，包括s21绘制系统图和s22绘制平面图。需要根据cad图纸来绘制，务必要保证其精确性。系统图和平面图都用于建立给排水管道三维模型。系统图是软件对构件做分类的基础，其是给水、排水、消防等管道系统图。其绘制的过程为：
59.s211，选择系统是给水、排水还是消防，选择专业是生活给水还是其他；
60.s212，定义系统图中的管道参数，所述管道参数包括线性尺寸、线宽和颜色；
61.s213，按照定义好的管道参数绘制系统图；
62.s214，采集管件的几何和系统信息，在构件库里进行匹配，将匹配好的管件模型自动插入至所述系统图中。
63.进一步的，s214，导入管件模型的过程为：采集管件模型的几何信息和系统信息，在管件库里进行匹配，实现管件模型自动化插入。此处的几何信息是指管件位置信息。管道及其附配件可以设置系统类型,例如:排水管属于排水系统,风管属于通风系统。系统信息是指：系统图读到的信息，应该包含管线的起始标高、变径信息、管道系统类型、附配件位置信息。因为涉及不同系统类型的管道，所有需要系统信息和几何信息配合使用。
64.平面图是关于管线的二维图。平面图包括绘制给水、排水、消防和专业(或自定义系统，即在绘制系统图时，自定义的专业名称)。s22，绘制平面图的过程为：
65.s221，选择系统是给水、排水或是消防；选择专业是消防栓或是其他；
66.s222，在绘制的平面图中，通过定义标高约束关系对模型进行描述，参数通过高度调节进行关联调整；
67.s223，其他参数通过定义线型尺寸、线宽、颜色进行关联调整，实现数据修改参数化。
68.s224，对完成了描述和关联调整的管线进行绘制和位置排布，具体包括：采集管道的几何信息并赋予管线，实现参数化。具体的，几何信息包括表达物体实体形态特征、几何特征的静态图形类数据，如位置(偏移)、管径尺寸、材质、规格、管道比例等。
69.如有修改需要，可进一步的实施：
70.s225，对绘制的管线进行修改，通过格式刷对管线进行格式设置，以及设定显示比例对管线进行显示设置。
71.在本发明的一个优选实施例中，实施s3，对其各自的模型与管线参数进行设置，创建给排水管道三维模型，具体的，可以根据通过二维图纸来进行三维模型设计，二维图纸包
括系统图和系统平面图，还可以进一步包括在revit建模平台绘制的二维图形和导入的cad图纸等。具体的，实施s3过程可以参照以下步骤进行：
72.s31，系统图管件匹配：建立的系统图中的管件的名称、类型和参数，与revit软件中的管件进行匹配。此处的类型包括管件的各种阀门形态和匹配状态数据。
73.s32，高度标注：对建立的平面图中的位于不同的位置、不同高度、不同角度的管线进行手动或自动化高度标注。即获取管线的高度信息；也即获得了需要生成的三维效果图中的管道的高度参数；
74.s33，模型匹配放置：从系统图中采集管件模型的位置和高度，将s31中匹配好的待用的管件模型放置到相应的位置和高度；从平面图中采集管线的高度信息和排布信息(即位置信息)，将管线放置到相应的高度和位置排布。
75.管道类型包括消防水管、雨水管、污水管、事故管、生活水管等；管件包括过滤器、截止阀和止回阀等。
76.s34，创建三维模型：基于s33的匹配放置关系，在revit软件中创建给排水管道三维模型，生成匹配管件模型和管道。
77.一较佳实施例中，对于已经生成的是三维模型，如路径线因设计变更，路径线可及时根据设计变更的位置、参数、高度、工作平面而变动，实现数据修改参数化。
78.路径线修改有如下几种：
79.1.自由偏移：选择要变更的路径线，输入偏移距离，选择偏移路径。路径线即可完成偏移。
80.2.单侧提拉：选择要变更的路径线，输入偏移高度和偏移角度，并选择需要偏移的路径。路径线即可完成单侧提拉。
81.3.双侧提拉：选择要变更的路径线，输入偏移高度和偏移角度，并选择需要偏移的路径。选择需要避让的路径一端(可以是多条路径)，路径线布置完毕后即可完成双侧提拉。
82.4.修改工作平面：可根据需要选择默认、水平、垂直工作平面。
83.对三维模型进行标注、注释，便于用户在三维里面更快速区分、调整、修改模型。如：
84.标注：选择需要标注的图元，填写需要标注的内容，即可生成标注。
85.注释：选择需要注释的图元，填写需要注释的内容，即可生成注释。
86.标注管线：选择需要标注的管线，填写需要标注的内容，选择管线的插入点，即可在管线的插入点生成标注。
87.本发明上述实施例采用了三维数字化设计建模，可以支撑给排水专业设计意图的完整表达及出图，解决了三维数字化设计模型作用能力问题。同时，可通过二维图纸和三维模型设计，快速生成给排水管道三维模型，实现从传统二维设计向三维数字化设计的转换。克服了二维设计向三维数字化设计的转换以及排水三维数字化设计完成的给排水管道三维模型作用能力十分有限的问题。
88.在本发明的另一个优选实施例中，实施s4，水力计算、水量计算和通风量计算，均通过三维建模中管道的静态参数和范围、以及从所述静态参数中抽取相应的参数自动化计算获得。其中，
89.用水量计算过程如下：
90.最高日用水量＝每班每人用水量*人数*班数
91.最大小时用水量＝最高日用水量*2.5/人数
92.未预见最大小时用水量＝最高日用水量*0.15
93.未预见最大小时用水量＝最大小时用水量*0.15
94.最高日用水量总量＝最高日用水量+未预见最大小时用水量
95.最大小时用水量总量＝最大小时用水量+未预见最大小时用水量
96.水力计算过程如下：
97.给水水力＝管道额定流量*数量*同时给水百分比
98.通风量计算过程如下：
99.1＝房间面积*层高*换气次数
100.2＝设备发热量/(0.337*(排风温度－夏季室外通风温度))*1000
101.通风量在1和2中取最大值。
102.本发明上述实施例可以支撑给排水专业设计意图的完整表达及出图的同时，给出相应的参数自动化计算能力，方便三维数字化设计模型设计。
103.参见图2，基于相同的技术构思，本发明实施例中还提供一种基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模系统，包括：
104.信息采集模块：采集给排水设计参数；
105.给排水系统基础搭建模块：基于所述给排水设计参数，建立系统图以及绘制系统平面图；
106.平台建模模块：基于所述系统图和系统平面图，设置各自的模型和管线参数，通过二维图纸和三维模型设计，创建给排水管道三维模型；对创建的所述给排水管道三维模型进行标注与注释，对所述给排水管道三维模型进行造型或路径参数修改；
107.统计与算量模块：基于生成的所述给排水管道三维模型，进行水力、水量和通风量计算。
108.上述各模块的具体实现技术可以参考上述基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法中各步骤的实现，在此不再赘述。
109.本发明可以实现从传统二维设计向三维数字化设计的转换方法、可通过二维图纸和三维模型设计生成给排水管道三维模型，快速创建给排水管道三维模型，克服了二维设计向三维数字化设计的转换以及排水三维数字化设计完成的给排水管道三维模型作用能力十分有限的问题。
110.当然，在本发明其他实施例中，还可以提供一种电子终端，比如智能终端，其包括存储器、处理器及存储在存储器上并能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用于执行上述任一实施例中记载的基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法。
111.另外，在本发明其他实施例中，还可以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用于执行上述任一实施例中记载的基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法。
112.需要说明的是，本发明提供的所述方法中的步骤，可以利用所述系统中对应的模块、装置、单元等予以实现，本领域技术人员可以参照所述系统的技术方案实现所述方法的
步骤流程，即，所述系统中的实施例可理解为实现所述方法的优选例，在此不予赘述。
113.本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
114.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。上述各优选特征在互不冲突的情况下，可以任意组合使用。

技术特征：
1.一种基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法，其特征在于，包括：采集给排水设计参数；基于所述给排水设计参数，建立系统图以及绘制系统平面图；基于所述系统图和系统平面图，设置各自的模型和管线参数，创建给排水管道三维模型；对创建的所述给排水管道三维模型进行标注与注释，对所述给排水管道三维模型进行模型或路径参数修改；基于生成的所述给排水管道三维模型，进行水力、水量和通风量计算。2.根据权利要求1所述的一种基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法，其特征在于，所述采集给排水设计参数，通过参考排水数字化建模标准、项目建模图纸与资料获得。3.根据权利要求1所述的一种基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法，其特征在于，所述系统图为包括给水、排水和消防的管道系统图；所述绘制系统图的过程，包括：定义系统图中的管道参数，所述管道参数包括线性尺寸、线宽和颜色；按照定义好的管道参数绘制系统图；采集管件的几何信息与系统信息，在构件库里进行匹配，将匹配好的管件模型自动插入至所述系统图中。4.根据权利要求3所述的一种基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法，其特征在于，所述平面图为包括给水、排水和消防的管线平面图；所述平面图的绘制过程，包括：通过定义标高约束关系对管线模型进行描述；管线的高度、线性尺寸、线宽和颜色与所述系统图进行关联调整；对完成了描述和关联调整的管线进行绘制和位置排布；采集管件的几何信息，并存储进所述管线。5.根据权利要求4所述的一种基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法，其特征在于，所述几何信息包括表达物体实体形态特征、几何特征的静态图形类数据，包括：位置、管径尺寸、材质、规格和管道比例中一种或多种，所述系统信息包括起始标高、变径信息、管道系统类型、附配件位置信息中一种或多种。6.根据权利要求4所述的一种基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法，其特征在于，通过格式刷对绘制的管线进行格式修改设置；通过设定显示比例对管线进行显示设置。7.根据权利要求1所述的一种基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法，其特征在于，所述基于所述系统图和系统平面图，设置各自的模型和管线参数，创建给排水管道三维模型，创建给排水管道三维模型，包括：根据所述系统图中管件的几何信息和系统信息，调用revit软件内部与之匹配的管件；对建立的平面图中的位于不同的位置、不同高度、不同角度的管线进行高度标注，即获取管线的高度信息；也即获得了需要生成的三维效果图中的管道的高度参数；从所述系统图中获取管件的位置、类型、管径尺寸、材质、规格和管道比例，从所述平面图中获取管线的高度和位置排布，在revit软件中自动化创建管件和管道的给排水管道三
维模型。8.根据权利要求7所述的一种基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法，其特征在于，所述对创建的所述给排水管道三维模型进行标注与注释，包括：能够在不同的位置、不同的高度和不同的角度进行自动化标注或注释，便于区分、调整或修改模型；所述对所述给排水管道三维模型进行模型或路径参数修改，包括：根据三维模型实际变更的位置、参数、高度、工作平面而变动，实现数据修改参数化。9.根据权利要求1所述的一种基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法，其特征在于，所述水力计算、水量计算和通风量计算，均通过三维建模中管道的静态参数和范围，以及从所述静态参数中抽取相应的参数自动化计算获得。10.一种基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模系统，其特征在于，包括：信息采集模块：采集给排水设计参数；给排水系统基础搭建模块：基于所述给排水设计参数，建立系统图以及绘制系统平面图；平台建模模块：基于所述系统图和系统平面图，设置各自的模型和管线参数，创建的给排水管道三维模型；对创建的所述给排水管道三维模型进行标注与注释，对所述给排水管道三维模型进行模型或路径参数修改；统计与算量模块：基于生成的所述给排水管道三维模型，进行水力、水量和通风量计算。

技术总结
本发明提供一种基于数字化模型标准的给排水智能设计与建模方法，包括：采集给排水设计参数；建立系统图以及绘制系统平面图；基于系统图和系统平面图，设置各自的模型和管线参数，通过二维图纸和三维模型设计，创建给排水管道三维模型；对创建的给排水管道三维模型进行标注与注释，对给排水管道三维模型进行模型或路径参数修改；基于生成的给排水管道三维模型，进行水力、水量和通风量计算。本发明可以实现从传统二维设计向三维数字化设计的转换、支持二维图纸与三维立体模型匹配联动，快速创建给排水管道三维模型，实现了二维设计向三维数字化设计转换，解决了给排水三维数字化设计生成的给排水管道三维模型作用能力十分有限的问题。问题。问题。


技术研发人员：周亮 黄亦章 宋宁宁 李霁雰 毛峻青 赵子明 王华 毛毅
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司
技术研发日：2023.04.20
技术公布日：2023/8/24