基于web实时造型的铁路BIM系统的三维技术交底方法及装置

技术领域

本发明涉及铁路技术领域，尤其涉及一种基于web实时造型的铁路BIM系统的三维技术交底方法及装置。

背景技术

在工程建设施工过程中，每个工序开始施工前，都需要对施工班组成员进行技术交底.目前采用的技术交底方式为首先编制施工技术交底表格，然后对施工班组成员进行口头交底，最后在书面交底记录上签名确认。未对施工人员进行技术交底，会导致施工人员对施工交底内容不能完全领会，在工程施工过程中经常会出现错误而造成返工，对工程质量、进度、成本控制产生不良影响。

传统的项目管理中的技术交底通常以文字描述为主，施工管理人员以口头讲授的方式对工人进行交底。这样的交底方式存在较大弊端，不同的管理人员对同一道工序有着不同的理解，口头传授的方式也五花八门，工人在理解时存在较大困难，尤其对于一些抽象的技术术语，工人更是摸不着头脑，交流过程中容易出现理解错误的情况。工人一旦理解错误，就存在较大风险的质量和安全隐患，对工程极为不利。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供了一种基于web实时造型的铁路BIM系统的三维技术交底方法及装置，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。

根据本发明的一方面，提供了一种基于web实时造型的铁路BIM系统的三维技术交底方法，该方法包括以下步骤：

所述系统的服务器收录工艺工序数据，所述工艺工序数据包含需要技术交底的工艺工序流程信息和构件信息；

所述服务器接收从GIS系统预先创建并传输至铁路BIM系统的地理信息模型，所述地理信息模型包含地理位置信息和地质信息；

基于所述工艺工序数据中的构件信息从所述服务器存储的构件模型库调取对应的构件模型；

基于所述地理信息模型中当前地理位置对应的地质信息和调取的构件模型从所述服务器存储的施工设备库调取相匹配的施工设备，所述施工设备包含施工工艺属性及地质属性；

基于所述工艺工序数据的工艺工序流程信息和与所述构件模型、所述施工设备和地理信息模型关联的施工场景制作可视化的技术交底模拟动画。

在一些实施例中，基于所述地理信息模型的地质信息从所述服务器存储的施工设备库调取对应的施工设备包含有多个，以构成施工设备组；所述服务器基于用户的选择从所述施工设备组内调取其中的一个施工设备，以构成施工场景。

在一些实施例中，所述服务器收录的工艺工序数据是基于施工图纸对施工工艺进行分解为若干工序后上传的。

在一些实施例中，所述服务器基于用户编写的可执行文件或在铁路BIM系统内通过命令组合操作生成可视化的技术交底模拟动画。

在一些实施例中，所述构件模型库的构件模型具有根据分类被编码的构件ID，所述服务器基于所述构件ID调取对应的所述构件模型。

在一些实施例中，所述施工设备库的施工设备具有根据分类被编码的设备ID，所述服务器基于所述设备ID调取对应的所述施工设备。

在一些实施例中，所述施工场景还包括人为环境和自然环境的模型。

在一些实施例中，所述系统包含服务器和与服务器连接的用户端，所述服务器用于模型的计算和存储，所述用户端用于命令的发送和展示。

本发明的另一方面还提供了一种基于web实时造型的铁路BIM系统的三维技术交底装置，该装置包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该装置实现前述方法的步骤。

本发明的另一方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现前述方法的步骤。

根据本发明实施例的基于web实时造型的铁路BIM系统的三维技术交底方法和装置，可获得的有益效果至少包括：

根据本发明实施例的基于web实时造型的铁路BIM系统的三维技术交底方法和装置，在构建模型阶段，结合本工程项目所在的真实的地质信息和本工程项目的工艺工序选出需使用的施工设备，完成高仿真的工艺工序的技术交底，便于展示和施工人员的学习。

本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本发明的原理。为了便于示出和描述本发明的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本发明实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：

图1为本发明一实施例中的基于web实时造型的铁路BIM系统的三维技术交底方法的示意图。

图2为本发明一实施例中的施工场景的示意性框图。

图3为本发明一实施例中的基于web实时造型的铁路BIM系统的示意图。

图4为铁路桥梁的支承垫石施工工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

一种基于web实时造型的铁路BIM系统的三维技术交底方法及装置，结合本工程项目所在的真实的地质信息和本工程项目的工艺工序选出需使用的施工设备，完成高仿真的工艺工序的技术交底，便于展示和施工人员的学习。

如图1所示，该方法主要包括以下步骤：

步骤S10：系统的服务器收录工艺工序数据，工艺工序数据包含需要技术交底的工艺工序流程信息和构件信息；在该实施例中，工艺工序数据是基于施工图纸和施工方案分解获得的。依照施工图纸对施工工艺进行分解，将施工工艺分解为若干工序。此处所述的施工工艺可以是铁路建设过程中的关键部位或复杂工艺工序。

步骤S20：服务器接收从GIS系统预先创建并传输至铁路BIM系统的地理信息模型，所述地理信息模型包含地理位置信息和地质信息；在该实施例中，地理信息模型可根据施工工程所在区域的真实地质情况在GIS系统预先创建，并附带地理位置信息，随后将GIS系统的地理信息模型转换到铁路BIM系统内，这样，铁路BIM系统的地理信息模型也包含了地理位置信息和地质信息，可以根据地理位置信息查找具体施工路段的地质信息，该施工路段的地质信息包括但不限于物理性质、化学性质、岩石性质、矿物成分、岩层和岩体的产出状态、接触关系等。可以根据地质信息选择匹配的可使用的施工设备。

步骤S30：基于工艺工序数据中的构件信息从服务器存储的构件模型库调取对应的构件模型。

在该实施例中，此处所述的构件模型库可以是在铁路BIM系统内预先构建好的。依据分类和编码，构件模型库包含大量的铁道工程中的构件模型，构件模型是指构件在铁路BIM系统中的三维模型，构件是工程主体的组成部分，或独立，或与其他部分结合，来完成至少一项工程主体的主要功能。例如垫石、托盘/系梁、支座、墩身/柱身/台身、拱圈、索塔、斜拉索等。可根据工艺工序流程信息和构件信息，调取处需要进行三维可视化技术交底的构件模型。

在该实施例中，有些构件模型可能包含施工工艺属性，该构件模型中的施工工艺属性应当与工艺工序数据中的工艺工序流程信息对应。在有些实施例中，有些构件模型可能不包含施工工艺属性，例如，可直接安装的外购件。

步骤S40：基于地理信息模型中当前地理位置对应的地质信息和调取的构件模型从服务器存储的施工设备库调取相匹配的施工设备，施工设备包含施工工艺属性及地质属性；

在该实施例中，此处所述的施工设备库可以是在铁路BIM系统内预先构建好的。施工设备库是基于常用使用设备或装置、工具等在铁路BIM系统创建的模型，其主要参数均参照真实设备。依据分类和编码，该施工设备库包含大量的铁道工程中的施工设备，如不同种类的钻机、挖掘机、推土机、振动器、搅拌器、自卸汽车、钢筋切断机、电焊机等。

此处所述的系统基于工艺工序流程信息以及真实的地质信息、需要施工的构件模型自动选出可使用的施工设备组，是指系统自动筛选或匹配出至少一个适用的施工设备。详细地，构件模型库的构件模型携带有可赋予的施工工艺属性，施工设备库的施工设备携带有可赋予的施工工艺属性及地质属性；系统内构建有构件模型的施工工艺属性及施工设备的施工工艺属性、地质属性关联的数据库，能自动关联施工工艺、施工设备及地质。

步骤S50：基于所述工艺工序数据的工艺工序流程信息和与所述构件模型、所述施工设备和地理信息模型关联的施工场景制作可视化的技术交底模拟动画。

在该实施例中，构件模型、施工设备、地理信息模型以及其他模型可构成施工场景，在该施工场景内，根据工艺工序流程信息制作可视化的技术交底模拟动画。制作模拟动画的方式可采用现有技术中的技术手段，例如，通过用户编写的可执行文件或在系统内通过命令组合操作生成可视化的技术交底模拟动画。

此处所述的施工场景，如图2所示，一般包含上述的地理信息模型、施工模型和施工设备模型，施工模型可以是多个构件组合而成的模型。例如预制梁的安装、铁轨、锚固螺栓、垫板等安装；也可是将一个构件模型从零逐渐增材制造而出的模型，例如桥墩的浇筑工序过程。

在必要时，为增强仿真效果，施工场景也可布置自然环境和人为环境。例如，人为环境可包括施工人员的模型；自然环境可包括天气、光照情况和地理自然环境等，布置自然环境和人为环境可使得施工场景更加逼真。

在该实施例中，在铁路BIM系统中，针对施工工艺流程中的若干个施工工序创建若干个任务，与模型中的构件进行关联，用时间的先后表示工序间的逻辑关系，可对其视角转换进行不同方位、不同模型范围的展示，以及添加语音解释说明，也可将施工要求及技术规范等关键信息加入相应的施工工艺中，输出模拟的动画。

在一些实施例中，也可对动画进行后期的编辑、合成和展示。例如，可利用视频剪辑软件对动画片段、音频、图片等整合，输出完整的技术交底动画。

在一些实施例中，构件模型库的构件模型具有根据分类被编码的构件ID，服务器基于构件ID调取对应的构件模型；

施工设备库的施工设备具有根据分类被编码的设备ID，服务器基于设备ID调取对应的施工设备。

例如，如图4所示，图4为铁路桥梁的支承垫石施工工艺流程图，其施工方法为：支承垫石钢筋在钢筋厂集中制作现场绑扎，混凝土集中在搅拌站拌制，现场混凝土采用汽车泵泵送，混凝土运输车运输。工序包括垫石钢筋加工、支承垫石钢筋预埋、支承垫石预埋钢筋清理、定位测量、钢筋绑扎、模板及预埋件安装、混凝土浇筑等。

在调取构件模型时，垫石的IFD编码为53-12 20 10 10 10，垫石在构件模型库内包含了几何属性和非几何属性，几何属性包括垫石平面形状、垫石长度、垫石高度、垫石横向间距、定位信息等。非集合属性包括类型名称、混凝土强度等级、施工工艺等信息。

其中，垫石的施工工艺属性可以与汽车泵、混凝土运输车的施工工艺属性等关联。根据垫石的施工工艺属性选择适用的施工设备。

根据本发明实施例的基于web实时造型的铁路BIM系统的三维技术交底方法，在构建模型阶段，结合本工程项目所在的真实的地质信息和本工程项目的工艺工序选出需使用的施工设备，完成高仿真的工艺工序的技术交底，便于展示和施工人员的学习。

基于web实时造型的铁路BIM系统的三维技术交底方法有效提高了工作效率交底内容的直观性和精确度，极大提高了工作效率，施工班组也能很快理解设计方案和施工方案，保证了施工目标的顺利实现，使交底内容更加直观，施工工艺执行更加彻底。

本发明实施例的基于web实时造型的铁路BIM系统，可完全采用该施工项目实际的施工方案和高仿真的构件模型和施工设备模型，对施工工艺工序进行三维可视化模拟，对工人进行技术交底。

施工方案的三维可视化的技术交底，可以以动画模拟的形式逼真形象地展示工程方案的动态施工过程和各个工序间的步骤衔接，将施工方案的数据和信息仿真地展示，替代了传统的口头、文字、图表等表达方式，能使施工人员能够更好地表达设计意图和施工方式，从而提高施工质量。

在一些实施例中，铁路BIM系统基于施工工艺和地质推荐可使用的施工设备组，以供用户选用实际使用的施工设备或动画模拟使用的施工设备。一般来说，系统可推荐出多个可使用的施工设备，但具体采用哪一个施工设备，使用该系统的用户可根据经济成本、施工进度等情况具体选用其中的一个施工设备。

例如，在施工过程中，若对泥沙类型的地质进行挖掘，则可采用的施工设备有小型、中型和大型挖掘机；系统自动推荐这些施工设备，但具体选用哪一种，需要用户综合施工时间和施工成本综合考虑并进行选用。

在一些实施例中，所述施工设备库可在铁路BIM系统内预先创建，所述地质库可在GIS(地理信息系统技术Geographic information technologies)系统内生成，并通过数据传输至铁路BIM系统内。在需要展示某一个地段的地质时，可直接生成地质剖面图。地质剖面图是地质层在垂直方向上最直观最有效的表达方式，用于配合地形地质图了解此处施工路段的地质全貌，是施工工艺和施工设备选用的依据。

整个施工方案的设计模型或施工模型与携带的地理位置信息、地质信息的地理信息模型进行关联，这样需要进行哪段项目的技术交底时，根据具体需要模拟的工艺，可直接附带出地质信息，系统可直接推荐可使用的施工设备。

在一些实施例中，所述系统可基于用户编写的可执行文件或在铁路BIM系统内通过命令组合操作在生成动画模拟。用户编写的可执行文件主要是通过代码控制动画各个动作的执行、视角的转换等，从而实现对动画的全局控制。用户也可在铁路BIM系统内通过界面上的各个有关动画的命令，对其进行组合操作生成动画。

在一些实施例中，如图3所示，所述系统包含服务器和与服务器连接的用户端，所述服务器用于模型的计算和存储，所述用户端用于命令的发送和展示。该系统将BIM模型所有的计算和存储都放在服务器上进行处理和保存，而用户端只是扮演命令的发送和展示的作用，在任何有网络的地方，用任何智能终端即可完成对繁重的BIM软件计算的要求，满足任何地点，任何时间，任何设备操作BIM软件的需求，解决了传统用户端BIM建模软件对计算机的高性能要求、采购成本高、安装复杂等问题。

在一些实施例中，所述动画的展示方式可通过现场播放动画视频对工人进行技术交底，也可结合纸质方案进行交底补充，最后将工艺方案及动画与BIM模型关联，推送到一线人员手机端，方便随时查看学习。

本发明也提供了一种实现基于web实时造型的铁路BIM系统的三维技术交底方法的装置，该装置包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该装置实现上述任意一项所述方法的步骤。

本发明也提供了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实现上述任意一项所述方法的步骤。

根据本发明实施例的基于web实时造型的铁路BIM系统的三维技术交底方法，可获得的有益效果至少包括：

1)根据本发明实施例的基于web实时造型的铁路BIM系统的三维技术交底方法，在构建模型阶段，结合本工程项目所在的真实的地质信息和本工程项目的工艺工序选出需使用的施工设备，完成高仿真的工艺工序的技术交底，便于展示和施工人员的学习。

2)本发明实施例的基于web实时造型的铁路BIM系统，可完全采用该施工项目实际的施工方案和高仿真的构件模型和施工设备模型，对施工工艺工序进行三维可视化模拟，对工人进行技术交底。

3)本方法通过对铁路施工过程中常用的构件模型和施工设备进行汇总分类，将其制成可调取的数据库的形式，有利于施工模型的快速构件和施工场景的快速创建。

4)本方法的铁路BIM系统结合GIS系统构件地质库，整个施工方案的设计模型或施工模型与携带地理位置、地质情况的地质库进行关联，这样需要进行哪段项目的技术交底时，根据具体需要模拟的工艺，可直接附带出地质信息，系统可直接推荐能使用的施工设备。

本领域普通技术人员应该可以明白，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例性的组成部分、系统和方法，能够以硬件、软件或者二者的结合来实现。具体究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

软件可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。