本發(fā)明涉及基于bim技術(shù)的碰撞檢測方法，屬于建筑檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在戶內(nèi)變電站的設(shè)計中，由于電纜結(jié)構(gòu)、暖通系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)分布錯綜復(fù)雜，很容易引起管線與結(jié)構(gòu)在施工過程中的碰撞。在傳統(tǒng)的二維設(shè)計中，為減少碰撞需要設(shè)計人員具有良好的空間想象力以及專業(yè)間協(xié)調(diào)會議解決，主要存在以下問題：

（1）靠純手工的方式協(xié)調(diào)會受限于專業(yè)技能的影響。

（2）依據(jù)二維圖紙協(xié)調(diào)的方法，將各個專業(yè)的圖紙重疊在一起，依據(jù)平面圖，剖面圖進行判斷是否存在空間相交的情況，該方式對于復(fù)雜密集的管線空間將非常困難進行協(xié)調(diào)，常常會發(fā)生顧此失彼的情況。

（3）各專業(yè)間往往需要進行多次的協(xié)商，會耗費極大的人力，并且在后期的施工過程中仍會發(fā)現(xiàn)較多的碰撞情況從而引起返工，拖延工程進度。

基于bim技術(shù)的碰撞檢測可以在設(shè)計階段發(fā)現(xiàn)這種空間上的沖突，通過對管線間的碰撞檢測以及管線與建筑物的碰撞檢測，對管線和結(jié)構(gòu)的布置方案進行調(diào)整，在理論上對設(shè)計方案間存在的各種碰撞進行消除。

目前已有軟件公司針對這一情況，對碰撞檢測方法進行了研發(fā)。國內(nèi)電力設(shè)計行業(yè)正在尋求輸變電工程三維數(shù)字化設(shè)計和數(shù)字化移交的解決方案，包括整體系統(tǒng)解決方案及相應(yīng)的軟件工具，并且已經(jīng)依據(jù)實際工程進行了相關(guān)的摸索，積累了一定的經(jīng)驗教訓(xùn)，并在工程中取得了一定的成果。但設(shè)計軟件本身還需完善優(yōu)化，數(shù)字化流程還待制定、一些基礎(chǔ)性的工作，包括數(shù)字化設(shè)計技術(shù)體系包含的內(nèi)容、相關(guān)規(guī)程規(guī)范和數(shù)字化移交內(nèi)容、深度、方式，輸變電工程全壽命周期管理需求接口標(biāo)準(zhǔn)急需制定。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)計合理、檢測速度快、檢測精度高的基于bim技術(shù)的碰撞檢測方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于bim技術(shù)的碰撞檢測方法，所述方法以revit平臺為基礎(chǔ)，包括以下步驟，

1）、通過bim模型，構(gòu)造各構(gòu)件的三維模型信息，并通過修改三維模型的參數(shù)信息，計算機根據(jù)各構(gòu)件的長寬高尺寸參數(shù)計算出體積；

2）、對構(gòu)件與電氣設(shè)備穿墻留孔做碰撞檢測；碰撞檢測的查找算法采用混合層次包圍盒碰撞檢測方法，首先構(gòu)造混合層次樹，然后對混合層次樹進行遍歷，根據(jù)遍歷結(jié)果確定需要進行碰撞檢測的節(jié)點；

3）、對需要進行碰撞檢測的節(jié)點所對應(yīng)的構(gòu)件進行碰撞檢測；具體操作內(nèi)容為針對構(gòu)件的基本幾何圖元進行碰撞檢測，如果檢測結(jié)果為碰撞則移動相應(yīng)構(gòu)件形成合規(guī)的設(shè)計方案；

4）、通過構(gòu)造完成的結(jié)構(gòu)模型，表現(xiàn)各階段設(shè)備的安裝過程，查找施工中存在的動態(tài)干涉，計算出合理的施工順序及過程，選定最終施工方案。

進一步的，步驟1）中如果構(gòu)件形狀不規(guī)則，先將構(gòu)件分割成規(guī)則的形狀再進行體積的計算，并將相同材料、相同類型的構(gòu)件合并，合并完成后進行工程量的統(tǒng)計。

進一步的，步驟2）中混合層次包圍盒碰撞檢測方法利用軸對稱包圍盒和方向包圍盒構(gòu)造層次樹，在頂層加上一層包圍球；在層次樹結(jié)構(gòu)中，中間層采用軸對稱包圍盒，下層采用方向包圍盒；在進行中間層與下層相交測試時，把軸對稱包圍盒看做為方向包圍盒三個方向是標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)軸的特殊情況，直接采用方向包圍盒-方向包圍盒相交測試。

進一步的，構(gòu)造層次樹的方法為，

a）、構(gòu)造需要檢測的對象的軸對稱包圍盒并在軸對稱包圍盒的基礎(chǔ)上增加一個層球體作為樹根節(jié)點；

b）、采用中值法確定分裂點，采用分裂平面法確定分裂平面，將圖元劃分為兩個子集；

c）、根據(jù)層次樹的深度以及中間層與下層的具體分界位置，來構(gòu)建當(dāng)前層對應(yīng)的包圍盒；

d)、判斷上面得到的兩個集合是否滿足層次樹結(jié)構(gòu)劃分的終止條件，如果不滿足則將這兩個子集分別作為兩棵樹的根節(jié)點，接著對圖元進行分裂點和分裂平面的劃分；如果滿足終止條件，則構(gòu)建層次樹成功，退出整個構(gòu)建過程。

進一步的，步驟2）中構(gòu)建層次樹后，對層次樹的包圍盒進行深度優(yōu)先算法遍歷來確定兩個對象的相交狀態(tài)，如果根節(jié)點沒有相交則退出查找；如果兩葉子節(jié)點相交則需要對葉子節(jié)點中包含的基本構(gòu)件進行碰撞檢測。

進一步的，進行碰撞檢測時根據(jù)各構(gòu)件的外輪廓線是否與出線套管孔洞或形狀重疊進行硬碰撞的檢測，有重疊時表示硬碰撞不通過。

進一步的，進行碰撞檢測時根據(jù)建筑物構(gòu)造措施的外輪廓線通過空間最小距離算法計算出與其他物體的最小距離進行軟碰撞的檢測，最小距離不滿足要求時表示軟碰撞不通過。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明取得的技術(shù)效果有：

本發(fā)明的碰撞檢測方法能夠在設(shè)計過程中檢測出線套管碰撞，避免錯誤及重復(fù)設(shè)計，為在設(shè)計階段消除不合理的空間布置提供了可能。

本發(fā)明的碰撞檢測方法通過建立bim模型，以revit平臺為基礎(chǔ)進行碰撞檢測，有效的解決了不同專業(yè)間信息交流不暢引起的設(shè)計沖突，方便項目的施工進度。

本發(fā)明利用三維數(shù)字化手段，模擬安裝過程，預(yù)先設(shè)計，提前發(fā)現(xiàn)并解決問題，有效地提高了變電站的建設(shè)效率。

本發(fā)明構(gòu)造層次樹時在軸對稱包圍盒的基礎(chǔ)上加一層球體，作為樹根節(jié)點能夠充分利用球體和包圍盒的優(yōu)勢，快速進行碰撞檢測。

附圖說明

圖1是本發(fā)明深度優(yōu)先遍歷算法示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明：

本發(fā)明公開了一種基于bim技術(shù)的碰撞檢測方法，該方法是基于bim技術(shù)來實現(xiàn)的，該方法以revit平臺為基礎(chǔ)構(gòu)建bim模型，然后進行碰撞檢測。本發(fā)明的方法主要用于建筑物中電氣元件的出線套管與建筑物基礎(chǔ)構(gòu)造的碰撞檢測。

本方法包括以下步驟：

1）、通過bim模型，構(gòu)造各構(gòu)件的三維模型信息，包括將圈梁、構(gòu)造柱、過梁等構(gòu)件進行三維參數(shù)化，并通過修改三維模型的參數(shù)信息，計算機根據(jù)各構(gòu)件的長寬高尺寸參數(shù)計算出體積。如果構(gòu)件形狀不規(guī)則，先將構(gòu)件分割成規(guī)則的形狀再進行體積的計算。在計算過程中將相同材料、相同類型的構(gòu)件進行合并，合并完成后進行工程量的統(tǒng)計。該設(shè)置能夠減少工作量，同時提高工程量統(tǒng)計的精度。

2）、對構(gòu)件與電氣設(shè)備穿墻留孔做碰撞檢測；碰撞檢測的查找算法采用混合層次包圍盒碰撞檢測方法，首先構(gòu)造混合層次樹，然后對混合層次樹進行遍歷，根據(jù)遍歷結(jié)果確定需要進行碰撞檢測的節(jié)點。

混合層次包圍盒碰撞檢測方法利用軸對稱包圍盒和方向包圍盒構(gòu)造層次樹。層次數(shù)的頂層加上一層包圍球，在層次樹結(jié)構(gòu)中，中間層采用軸對稱包圍盒，下層采用方向包圍盒。在進行中間層與下層相交測試時，把軸對稱包圍盒看做為方向包圍盒三個方向是標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)軸的特殊情況，直接采用方向包圍盒-方向包圍盒相交測試。構(gòu)造利用混合層次包圍盒構(gòu)造層次樹的具體方法如下：

a）、構(gòu)造需要檢測的對象的軸對稱包圍盒并在軸對稱包圍盒的基礎(chǔ)上增加一個層球體作為樹根節(jié)點；

b）、采用中值法確定分裂點，采用分裂平面法確定分裂平面，將圖元劃分為兩個子集；

c）、根據(jù)層次樹的深度以及中間層與下層的具體分界位置，來構(gòu)建當(dāng)前層對應(yīng)的包圍盒；

d)、判斷上面得到的兩個集合是否滿足層次樹結(jié)構(gòu)劃分的終止條件，如果不滿足則將這兩個子集分別作為兩棵樹的根節(jié)點，接著對圖元進行分裂點和分裂平面的劃分；如果滿足終止條件，則構(gòu)建層次樹成功，退出整個構(gòu)建過程。

按上述方法構(gòu)建層次樹后，對層次樹的包圍盒進行深度優(yōu)先算法遍歷來確定兩個對象的相交狀態(tài)，如果根節(jié)點沒有相交則退出查找；如果兩葉子節(jié)點相交則需要對葉子節(jié)點中包含的基本構(gòu)件進行碰撞檢測。

上述過程中用到的深度優(yōu)先算法是沿著樹的深度遍歷樹的節(jié)點，盡可能深的搜索樹的分支。當(dāng)節(jié)點的所有邊都己被探尋過，搜索將回溯到發(fā)現(xiàn)節(jié)點的那條邊的起始節(jié)點。這一過程一直進行到已發(fā)現(xiàn)從源節(jié)點可達的所有節(jié)點為止。如果還存在未被發(fā)現(xiàn)的節(jié)點，則選擇其中一個作為源節(jié)點并重復(fù)以上過程，整個進程反復(fù)進行直到所有節(jié)點都被訪問為止，具體示意圖見圖1，其中帶有箭頭的曲線表示的是遍歷的路徑線。。

本發(fā)明構(gòu)造層次樹時在軸對稱包圍盒的基礎(chǔ)上加一層球體，作為樹根節(jié)點能夠充分利用球體和包圍盒的優(yōu)勢，快速進行碰撞檢測，并且檢測精度高。通過構(gòu)造層次數(shù)來精確確定需要進行碰撞檢測的節(jié)點，杜絕了碰撞檢測的盲目性，減小了碰撞檢測的工作量。

3）、根據(jù)上一步驟得到的遍歷結(jié)果對需要進行碰撞檢測的節(jié)點所對應(yīng)的構(gòu)件進行碰撞檢測；具體操作內(nèi)容為針對構(gòu)件的基本幾何圖元進行碰撞檢測，如果檢測結(jié)果為碰撞則進行移動相應(yīng)構(gòu)件形成合規(guī)的設(shè)計方案。

在具體的實施過程中，碰撞分為硬碰撞和軟碰撞。進行碰撞檢測時根據(jù)各構(gòu)件的外輪廓線是否與出線套管孔洞或形狀重疊進行硬碰撞的檢測，有重疊時表示硬碰撞不通過。

進行碰撞檢測時根據(jù)建筑物構(gòu)造措施的外輪廓線通過空間最小距離算法計算出與其他物體的最小距離進行軟碰撞的檢測，最小距離不滿足要求時表示軟碰撞不通過。

硬碰撞與軟碰撞均不符合要求，需要移動相應(yīng)構(gòu)件，形成符合規(guī)定的設(shè)計方案。

4）、通過構(gòu)造完成的結(jié)構(gòu)模型，表現(xiàn)各階段設(shè)備的安裝過程，如筑物墻上開洞定位及施工過程，電氣出現(xiàn)套管穿洞口的安裝過程。查找施工過程中存在的動態(tài)干涉，計算出合理的施工順序及過程，選定最終施工方案。

本發(fā)明的碰撞檢測方法能夠在設(shè)計過程中檢測出線套管碰撞，避免錯誤及重復(fù)設(shè)計，為在設(shè)計階段消除不合理的空間布置提供了可能。

本發(fā)明的碰撞檢測方法通過建立bim模型，以revit平臺為基礎(chǔ)進行碰撞檢測，有效的解決了不同專業(yè)間信息交流不暢引起的設(shè)計沖突，方便項目的施工進度。

本發(fā)明利用三維數(shù)字化手段，模擬電氣設(shè)備出線套管的定位，施工及安裝過程，檢測碰撞，預(yù)先設(shè)計，提前發(fā)現(xiàn)并解決問題，降低返工率。