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专利号: 2023111572111
申请人: 南通汤姆瑞斯工业智能科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-11-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于BIM技术的机电施工方法,其特征在于,该机电施工方法包括以下步骤:S1、整理施工图纸,通过绘图软件CAD对各施工图纸建筑物及管线信息进行三维建模,并将三维模型整合为现状BIM模型;

S2、获取机电工程的设计要求文本信息,利用自然语言处理技术进行解析,并将解析的结果添加入现状BIM模型,得到设计意图BIM模型;

S3、利用知识图谱对设计意图BIM模型进行冲突检测,得到优化方案BIM模型;

S4、根据优化方案BIM模型,设计不同的施工方案,并利用基于多种群动态协同的多目标粒子群优化算法进行施工过程模拟;

S5、获取模拟的结果,制定最终施工方案,并进行施工;

所述利用知识图谱对设计意图BIM模型进行冲突检测,得到优化方案BIM模型包括以下步骤:S31、收集设计意图BIM模型和构件数据中的构件信息,识别构件之间的关系,形成设计意图BIM模型的知识图谱;

S32、确定冲突检测的目标构件,根据设计意图BIM模型,提取目标构件的特征信息;

S33、利用提取的特征信息,在知识图谱中寻找与目标构件特征匹配的参考构件,组建参考数据集;

S34、计算目标构件与参考数据集中每个构件在设计意图BIM模型中的距离;

S35、使用DBSCAN聚类算法处理目标构件与参考数据集在设计意图BIM模型中的距离,建立邻域,判断类别,并根据类别判断目标构件的是否异常;

S36、若目标构件为异常构件,则调整设计意图BIM模型中构件的位置、参数或属性;

所述计算目标构件与参考数据集中每个构件在设计意图BIM模型中的距离包括以下步骤:S341、确定目标构件和参考数据集中目标构件和参考构件的三维坐标和尺寸参数;

S342、将目标构件和参考构件的三维坐标代入欧几里得距离公式,计算目标构件和参考构件之间的距离;

其中,所述计算目标构件和参考构件之间的距离的公式为:;

式中, 为目标构件的三维坐标;

为参考构件的三维坐标。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的机电施工方法,其特征在于,所述获取机电工程的设计要求文本信息,利用自然语言处理技术进行解析,并将解析的结果添加入现状BIM模型,得到设计意图BIM模型包括以下步骤:S21、获取机电工程的设计要求文本信息;

S22、使用命名实体识别技术识别文本信息中的实体;

S23、使用关系抽取技术识别实体之间的关系;

S24、将所述实体和所述关系按照统一的格式进行整理,并导入现状BIM模型中;

S25、对导入后的现状BIM模型进行检查,并根据检查结果对BIM模型进行调整,得到设计意图BIM模型。

3.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的机电施工方法,其特征在于,所述使用DBSCAN聚类算法处理目标构件与参考数据集在设计意图BIM模型中的距离,建立邻域,判断类别,并根据类别判断目标构件的是否异常包括以下步骤:S351、选择DBSCAN算法中的邻域半径和最小点数;

S352、以目标构件为中心,以邻域半径为半径建立邻域;

S353、若邻域中的点数大于等于最小点数,则将此邻域视为一个类别;

S354、若目标构件属于某一类别,且该类别中的点数密集,则判断目标构件为正常;

S355、若目标构件未被划分到任何类别,或者被划分到点数稀疏的类别,则判断目标构件为异常。

4.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的机电施工方法,其特征在于,所述根据优化方案BIM模型,设计不同的施工方案,并利用基于多种群动态协同的多目标粒子群优化算法进行施工过程模拟包括以下步骤:S41、对施工方案设计进行定义,同时确定种群规模和最大迭代次数;

S42、将施工方案种群按3:1的比例平分为三个子群;

S43、随机初始化施工方案种群,得到初始的施工方案和适应度,记录每个施工方案及子群的历史最优方案和全局最优方案;

S44、当达到设定迭代次数时,对施工方案种群进行扰动,同时对子群的全局最优施工方案进行扩张变异;

S45、更新子群的搜索方向和施工方案、每个施工方案及子群最优施工方案;

S46、从三个子群的全局最优施工方案中选取整个种群的全局最优施工方案;

S47、检查是否满足终止条件,若不满足,则执行S44的步骤,若满足,则执行S48的步骤;

S48、根据选择的全局最优施工方案,利用优化方案BIM模型进行施工过程模拟,判断施工方案是否可行性;

S49、根据模拟结果判断施工方案是否满足要求,若不满足,则执行S44的步骤,重新选择施工方案,若满足,结束迭代,输出最终施工方案。

5.根据权利要求4所述的一种基于BIM技术的机电施工方法,其特征在于,所述对施工方案设计进行定义,同时确定种群规模和最大迭代次数包括以下步骤:S411、对于施工方案设计,定义优化问题的目标和约束条件,其中,所述优化目标至少包括施工成本最小、施工速度最快和施工质量最高,所述约束条件至少包括人力、物资、设备、环保和安全;

S412、根据优化问题的复杂性和计算资源,确定施工方案的种群规模;

S413、根据优化问题的复杂性、计算资源和优化目标,设定基于多种群动态协同的多目标粒子群优化算法的最大迭代次数。

6.根据权利要求4所述的一种基于BIM技术的机电施工方法,其特征在于,所述当达到设定迭代次数时,对施工方案种群进行扰动,同时对子群的全局最优施工方案进行扩张变异包括以下步骤:S441、检查当前迭代次数是否达到预设的扰动间隔,若达到,则执行S442的步骤,若未到达,则执行S445的步骤;

S442、对施工方案种群中的每个个体施工方案进行扰动操作,产生扰动后的新施工方案取代原方案;

S443、对三个子群的最优施工方案进行扩张变异;

S444、将扰动和扩张变异产生的新施工方案纳入种群,并重新评价种群中每个施工方案的适应度,选择新产生的方案中最优的作为新的全局最优方案;

S445、更新每个子群的最优施工方案;

S446、更新迭代次数,并返回S445的步骤,继续更新种群。

7.根据权利要求4所述的一种基于BIM技术的机电施工方法,其特征在于,所述根据选择的全局最优施工方案,利用优化方案BIM模型进行施工过程模拟,判断施工方案是否可行性包括以下步骤:S481、将设计得出的全局最优施工方案导入到优化方案BIM模型中;

S482、根据施工方案,设定施工过程中各步骤的顺序信息、时间信息和资源信息,并搭建出施工进度表;

S483、根据施工进度表中顺序信息、时间信息和资源信息,确定每个施工活动所需的资源,所述资源至少包括人力、设备和材料;

S484、启动模拟功能,根据设置好的施工序列和资源,进行施工过程的模拟,通过三维模型反馈实时施工的形象展示;

S485、分析模拟结果,判断是否存在时间延迟、资源冲突或其他可能影响施工的问题;

S486、基于模拟结果和实际施工条件进行全局最优施工方案的可行性判断。

8.一种基于BIM技术的机电施工系统,用于实现权利要求1‑7中任一项所述的基于BIM技术的机电施工方法,其特征在于,该系统包括:现状建模模块、设计意图解析模块、冲突检测与方案优化模块、施工过程模拟模块及最终施工方案制定模块;

所述现状建模模块通过所述设计意图解析模块与所述冲突检测与方案优化模块连接,所述冲突检测与方案优化模块通过所述施工过程模拟模块与所述最终施工方案制定模块连接;

所述现状建模模块,用于整理施工图纸,通过绘图软件CAD对各施工图纸建筑物及管线信息进行三维建模,并将三维模型整合为现状BIM模型;

所述设计意图解析模块,用于获取机电工程的设计要求文本信息,利用自然语言处理技术进行解析,并将解析的结果添加入现状BIM模型,得到设计意图BIM模型;

所述冲突检测与方案优化模块,用于利用知识图谱对设计意图BIM模型进行冲突检测,得到优化方案BIM模型;

所述施工过程模拟模块,用于根据优化方案BIM模型,设计不同的施工方案,并利用基于多种群动态协同的多目标粒子群优化算法进行施工过程模拟;

所述最终施工方案制定模块,用于获取模拟的结果,制定最终施工方案,并进行施工。