一种基于云计算技术的建筑信息模型管理系统及方法技术方案

本发明专利技术属于云计算技术领域，涉及一种基于云计算技术的建筑信息模型BIM管理系统及方法，通过实现BIM数据的分布式解析和存储，解决了现有BIM管理平台无法抽取BIM数据并进行集成应用的问题；而且采用分布式解析方法，解决平台处理超大BIM模型时在集群单个主机内解析内存溢出的问题；并通过面向用户提供检索服务，使用户快速、直观地从多种维度获取数据分析成果，无需学习复杂的查询公式，以支持工程项目的多样化分析需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于云计算技术的建筑信息模型管理系统及方法
：本专利技术属于云计算
，涉及一种基于云计算技术的建筑信息模型(BIM)管理系统及方法。
技术介绍
：随着国内建筑信息模型(BIM)技术的不断完善，业主、开发商、设计院对数据的要求越来越高，使用这项新技术的人员在整个工作周期内会产生大量的数据，这就需要一个云数据平台来管理这些信息，保证项目中的所有人读取信息的唯一性、准确性、时效性，为其提供快速、便捷的项目协作方式。CN201610577471.8公开了基于建筑信息模型的控制系统及方法，其中基于建筑信息模型的控制系统包括存储在本地服务器上的本地数据库和存储在云端服务器上的云端数据库，本地数据库连接有用来创建完整的三维立体建筑信息模型的创建模块，用来将设计数据包读取并载入到三维立体建筑模型中的读取载入模块，用来将本地数据库中的三维立体建筑模型完整呈现并随时根据需求进行调节的形成模块，用来对人员、材料和机械设备进行定位和选择的定位选择模块，连接在本地服务器与云端服务器之间用来为云端服务器进行数据筛选的筛选模块，以及与云端服务器通过网络连接的客户端；创建模块所创建的三维立体建筑信息模型包括人员信息、材料信息和机械设备信息；CN201410348513.1公开了一种基于建筑信息模型的项目策划管理系统，所述的建筑信息模型是三维可视的建筑信息模型，所述的项目策划管理系统包括工程概况模块、数据录入模块、数据查询模块和设计方案论证模块四个功能模块，所述工程概况模块用于录入和查询建筑工程项目前期基本信息，该基本信息包括项目选址、项目规模、项目初步设想和项目周边环境信息，所述项目初步设想通过三维体量建筑信息模型展示概念设计成果，将设计师设计理念和设计思路用三维建筑信息模型进行展示，所述项目规模通过三维体量建筑模型展示概念设计结果的基本信息。目前，建筑信息模型(BIM)管理平台主要通过建立资源管理系统来满足多用户之间的协同共享，提供BIM文件、图片、文档、视频等资源的上传、下载、以及基于元数据的文件检索，提供通过树形列表点选或封装数据查询语言等方式进行BIM数据检索。无法做到抽取BIM数据并与外部数据集成，不能支持工程项目的多样化分析需求。因此，迫切需要设计一种基于云计算技术的建筑信息模型(BIM)管理方法及系统。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺陷，寻求设计一种基于云计算技术的建筑信息模型(BIM)管理系统及方法，该方法基于云计算技术实现对BIM数据的分布式解析、分布式存储、BIM数据提取并与外部数据集成以及综合数据检索和3D展示，提供了对海量BIM数据的管理和高效数据挖掘的技术支撑。为了实现上述目的，本专利技术所述基于云计算技术的建筑信息模型(BIM)管理系统的主体结构包括用户终端、Web服务器集群、分布式文件系统(HDFS)集群，其中Web服务器集群包括Web服务器、倒排索引服务器、数据库服务器、BIM检索服务器，分布式文件系统(HDFS)集群包括分布式存储系统和分布式计算系统，其中数据库服务器采用关系型数据库MYSQL，分布式存储系统采用分布式数据库HBase集群，分布式计算系统采用分布式计算框架Hadoop集群；Web服务器接收并转发用户请求，是对BIM文件解析前进行预处理的承担者，负责进行BIM文件的分割处理，然后将分割好的若干片段上传至HDFS集群进行保存；倒排索引服务器是对BIM元数据信息、BIM数据抽取信息(构件类型)建立关键词词频统计，并更新到倒排索引，方便用户检索；数据库服务器是对系统中元数据的保存，主要存储用户与BIM构件描述数据的相关信息，用户相关信息指与用户登陆及个人相关的数据信息(具体包括用户名、密码、平台访问权限)，BIM构件描述数据的相关信息则是存储的关于BIM本身的元数据及其在集群中所处于的状态；BIM检索服务器接收从Web服务器转发的用户检索请求，将检索词进行同义词扩充，然后对所有的扩充词在倒排索引中全部进行检索，形成搜索列表(BIM文件列表)返回给用户；Hbase集群是BIM解析模块的底层存储，通过Hbase的JavaAPI接口采用编程的方式操作Hbase数据库，与Web和Hadoop集群进行交互，实现对于BIM文件的存储与访问；Hadoop集群负责整个解析工作中的并行解析模块，由它启动并行计算作业对已切割好的BIM文件进行并行解析，在并行解析完成后将抽取的构件信息建立倒排索引，并将解析文件写入Hbase集群进行保存。本专利技术所述BIM文件采用建筑工程数据交换标准IFC格式的BIM数据。本专利技术采用大数据并行处理框架MapReduce进行并行计算作业。本专利技术实现基于云计算技术的建筑信息模型(BIM)管理的具体过程包括BIM解析存储和BIM检索展示两个过程，具体为：(一)BIM解析存储(1)用户在BIM上传页面填写BIM的关键词信息，关键词信息包括BIM名称、BIM类型、所在位置、建成时间、相关图文介绍；(2)用户选中IFC格式的BIM文件选择上传，通过网络上传到Web服务器的缓冲区保存，同时BIM文件元数据保存到数据库中，BIM文件元数据包括BIMID、BIM名称、BIM类型、关联的各类构件；(3)倒排索引服务器根据BIM文件元数据经过分词处理，建立关键词词频统计并更新到倒排索引，方便检索；(4)Web服务器根据Web服务器中作业队列，对缓冲区中的BIM文件进行预处理，然后将文件分为N份(N≥1)，然后将N个文件片段连同片段信息上传到HDFS集群上进行保存；(5)Web服务器向Hadoop集群发出作业请求；Hadoop集群发起MapReduce作业；MapReduce作业将文件片段从HDFS集群上下载到各个Map任务对应的节点之上，然后Map任务负责BIM片段的解析，抽取构件的几何表达信息以及属性信息，输出成JSON数据交换格式；各个Map任务解析完成后将所有的JSON文件通过安全外壳协议(SSH)传输到Reduce节点之上，Reduce任务负责将数据进行合并处理得到合并后的文件；Reduce在处理每一个JSON文件时，会按照所抽取的构件类型统计进行关键词排序工作并更新倒排索引；(6)最后将合并后的文件写入Hbase集群中，并更新BIM元数据信息，比如包含X个楼层等统计信息；每个楼层关联的各类构件统计信息，比如柱数、墙数、对应占比等；(二)BIM检索展示(1)用户在搜索页面填写检索词；(2)Web服务器接受用户输入的检索词，并转发至BIM检索服务器，检索词经分词处理后提取关键词，再通过词向量生成模型(Word2vec)对关键词进行同义词扩充，然后对所有的扩充词进行检索，找出一组与检索词相关的BIMID集合；(3)从数据库中读取BIMID集合的元数据信息，将相关元数据信息如BIMID、BIM名称、BIM类型、关联的各类构件统计信息形成搜索列表返回给用户；(4)用户选择相应的BIM，Web服务器接收到用户需要展示的BIM信息，得到BIM在Hbase集群上的“行键”(关系型数据库MYSQL中的BIMID即Hbase的行键ID)，基于行键在Hbase中查找到对应BIM数据并读取；(5)将BIM数据推送到支持WEBGL3D绘图标准的浏览器，供用户进行3D交互，同时将BIM元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于云计算技术的建筑信息模型管理系统，其特征在于主体结构包括用户终端、Web服务器集群、分布式文件系统集群，其中Web服务器集群包括Web服务器、倒排索引服务器、数据库服务器、BIM检索服务器，分布式文件系统集群包括分布式存储系统和分布式计算系统，其中数据库服务器采用关系型数据库MYSQL，分布式存储系统采用分布式数据库HBase集群，分布式计算系统采用分布式计算框架Hadoop集群；Web服务器接收并转发用户请求，是对BIM文件解析前进行预处理的承担者，负责进行BIM文件的分割处理，然后将分割好的若干片段上传至HDFS集群进行保存；倒排索引服务器是对BIM元数据信息、BIM数据抽取构件类型信息建立关键词词频统计，并更新到倒排索引，方便用户检索；数据库服务器是对系统中元数据的保存，主要存储用户与BIM构件描述数据的相关信息，用户相关信息指与用户登陆及个人相关的数据信息，具体包括用户名、密码、平台访问权限，BIM构件描述数据的相关信息则是存储的关于BIM本身的元数据及其在集群中所处于的状态；BIM检索服务器接收从Web服务器转发的用户检索请求，将检索词进行同义词扩充，然后对所有的扩充词在倒排索引中全部进行检索，形成BIM文件搜索列表返回给用户；Hbase集群是BIM解析模块的底层存储，通过Hbase的Java API接口采用编程的方式操作Hbase数据库，与Web和Hadoop集群进行交互，实现对于BIM文件的存储与访问；Hadoop集群负责整个解析工作中的并行解析模块，由它启动并行计算作业对已切割好的BIM文件进行并行解析，在并行解析完成后将抽取的构件信息建立倒排索引，并将解析文件写入Hbase集群进行保存。...

【技术特征摘要】
1.一种基于云计算技术的建筑信息模型管理系统，其特征在于主体结构包括用户终端、Web服务器集群、分布式文件系统集群，其中Web服务器集群包括Web服务器、倒排索引服务器、数据库服务器、BIM检索服务器，分布式文件系统集群包括分布式存储系统和分布式计算系统，其中数据库服务器采用关系型数据库MYSQL，分布式存储系统采用分布式数据库HBase集群，分布式计算系统采用分布式计算框架Hadoop集群；Web服务器接收并转发用户请求，是对BIM文件解析前进行预处理的承担者，负责进行BIM文件的分割处理，然后将分割好的若干片段上传至HDFS集群进行保存；倒排索引服务器是对BIM元数据信息、BIM数据抽取构件类型信息建立关键词词频统计，并更新到倒排索引，方便用户检索；数据库服务器是对系统中元数据的保存，主要存储用户与BIM构件描述数据的相关信息，用户相关信息指与用户登陆及个人相关的数据信息，具体包括用户名、密码、平台访问权限，BIM构件描述数据的相关信息则是存储的关于BIM本身的元数据及其在集群中所处于的状态；BIM检索服务器接收从Web服务器转发的用户检索请求，将检索词进行同义词扩充，然后对所有的扩充词在倒排索引中全部进行检索，形成BIM文件搜索列表返回给用户；Hbase集群是BIM解析模块的底层存储，通过Hbase的JavaAPI接口采用编程的方式操作Hbase数据库，与Web和Hadoop集群进行交互，实现对于BIM文件的存储与访问；Hadoop集群负责整个解析工作中的并行解析模块，由它启动并行计算作业对已切割好的BIM文件进行并行解析，在并行解析完成后将抽取的构件信息建立倒排索引，并将解析文件写入Hbase集群进行保存。2.根据权利要求1所述基于云计算技术的建筑信息模型管理系统，其特征在于所述BIM文件采用建筑工程数据交换标准IFC格式的BIM数据。3.根据权利要求2所述基于云计算技术的建筑信息模型管理系统，其特征在于采用大数据并行处理框架MapReduce进行并行计算作业。4.一种采用如权利要求3所述系统实现基于云计算技术的建筑信息模型管理的方法，其特征在于具体过程包括BIM解析存储和BIM检索展示两个过程，具体为：(一)BIM解析存储(1)用户在BIM上传页面填写BIM的关键词...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金龙，高珂，魏国富，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37