一种建筑信息模型的数据智能提取与显示系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了属于互联网技术领域的一种建筑信息模型的数据智能提取与显示系统及方法。具体说是为非专业人士便捷的获取并利用基于建筑信息模型BIM的海量工程数据提供的一种方法。本发明专利技术重新设计的建筑信息模型的数据智能提取与显示系统包括：基于BIM和云的海量工程数据存储单元、分布式BIM数据预处理单元、用户自然语言输入理解单元、行业知识存储单元、查询语句生成单元、查询执行单元、数据后处理单元和自适应数据显示单元。本发明专利技术采用自然语言理解、智能数据抽取计算与表格、数据图、三维模型的相互联动实现数据的直观展示，提高非专业人员从海量BIM数据中抽取、理解有关数据的效率，降低学习成本及操作难度。

An Intelligent Data Extraction and Display System and Method for Building Information Model

【技术实现步骤摘要】
一种建筑信息模型的数据智能提取与显示系统及方法
本专利技术属于互联网
，特别涉及一种建筑信息模型的数据智能提取与显示系统及方法。具体说是为非专业人士便捷的获取并利用基于建筑信息模型(buildinginformationmodel，BIM)的海量工程数据，提供一种基于自然语言的BIM数据智能抽取计算与显示系统与方法，
技术介绍
建筑信息模型是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。一个完善的信息模型，能够连接建筑项目生命期不同阶段的数据、过程和工程资源，是对工程对象的完整描述，可被建设项目业主、设计方、施工方与使用方等普遍使用。BIM是建设工程各阶段的统一工程数据源，完整集成工程设计、建造及运营各阶段设计的文本、图片、监测等各类数据，并支持各参与方在工作过程中查询、利用、更新和存储信息，辅助工程管理及决策。IFC(industryfoundationclasses)标准由国际协作联盟于1997年并由buildingSMART组织维护的建筑工程领域信息模型标准。IFC标准采用EXPRESS语言定义了建筑工程的各类相关实体以及实体之间的关联关系，面向建筑全生命期提供了建筑工程的数据表达与存储标准，是当前最为全面、接受程度最高的BIM标准，也是各BIM软件支持最好的标准，已成为建筑信息描述领域的事实性标准。为完整描述建设工程全生命期的所有信息，IFC标准内容非常庞大、结构也相当复杂，仅关键信息实体就有几百个之多，给专业人员完全理解标准结构、内容，灵活使用相关数据带来了极大困难。由于建设工程具有体量庞大、周期长、专业众多等特点，设计、施工及运营各阶段均使用和产生了大量数据，同时也涉及进度、成本、质量等各个专业领域，各阶段、领域往往采用不同的软件、数据格式并相互依赖，因此，建设工程数据具有典型的大数据特征。另外，建设工程各专业业务均依赖其他专业数据，工程管理及运营阶段更涉及多个专业数据的综合分析利用，相应的，也要求有关工程人员掌握多专业知识，对工程数据的产生、管理及使用提出了很高的要求。当前，主要由以下三种方式，对基于BIM的工程数据进行管理与查询、利用：(1)基于既有BIM软件及其内部数据格式的方式该方式以既有商业BIM软件为基础，采用对应软件的内部数据格式存储和管理BIM数据，有关数据的查询和获取可通过软件提供的对象选择、数据查看或导出功能实现。如基于AutodeskRevit软件及对应rvt格式可存储主要设计阶段BIM信息，并可通过AutodeskRevit的构件选择、构件属性查看、明细表等功能查询、浏览有关信息和三维模型。该方式要求使用人员对BIM软件有较深入的了解，并知道采用哪些功能来实现相应数据的查询和获取。(2)基于关系型数据库及其查询语言的方式该方式以mysql、SQLServer等关系型数据库管理建设工程BIM数据，并利用数据提供的SQL查询语言等方式进行数据查询和获取。该方式需计算机专业人员自行对海量建设工程数据及其结构进行关系型数据建模，并要求有关工程人员对SQL查询语言有较深了解，并自行编写查询语句实现数据的查询与获取。相应数据结果通常以表格形式为主，需自行采用其他软件对数据进行可视化处理。(3)基于数据库的BIM数据管理平台的方式该方式是在上述方式(2)的基础上进一步开发数据管理平台得到的。开发的数据管理平台通常提供数据导入和管理功能，并会根据特定业务场景设计并实现相应的数据呈现和可视化界面。该方式在平台中内嵌了数据库查询语句，并将其与界面功能对应，使用户不必关心后台数据库实现及查询语句编写问题。有关工程人员需要首先学习数据管理平台的使用方法，实际应用中需根据其业务数据需求选择对应的功能实现数据查询和获取，并采用平台默认的显示方式进行数据呈现。随着物联网、移动终端等技术的普及应用，基于BIM的建设工程数据规模将日益庞大，如何从海量工程数据中快速的找到需要信息将是有关工程人员面临的严峻挑战。然而，已有技术方法仍存在交互方式不友好、灵活度低、依赖专业知识以数据显示效果一般等问题，具体分析如下：(1)基于既有BIM软件的方式：当前，既有BIM软件主要以设计及施工管理软件为主，其界面与功能均涉及多个专业，功能多、界面布局复杂，有关工程人员需要较长时间学习才能掌握具体软件使用方式。同时，有关数据展示及模型可视化功能均以具体业务为主，在数据获取、展示方面并不灵活，或者需要大量的二次开发方可满足数据获取需求。因此，对非BIM专业人员来说，需要较长时间才能掌握有关软件使用，且不能很好的满足其数据获取及呈现需求。例如，AutodeskRevit目前涉及建筑、结构、机电三个大专业，每个专业均有几十个、甚至上百个功能，学习难度大、时间长，对非专业的管理人员或业主来说很难从其中快速获取有关信息，且数据的呈现也是从设计师的角度呈现，不能从可视化的角度展现数据关系，并不能满足业主或管理人员的需求。(2)基于关系型数据库及其查询语言的方式：该方式的数据库创建及查询语句编写均需要有关业务人员对数据库设计及其查询语言非常了解，因此学习难度很大，对普通工程人员来说非常不友好。同时，数据多以表格等形式输出，需转换到其他软件或工具进行数据整理和可视化工作，费时费力。(3)基于数据库的BIM数据管理平台的方式：该方式在数据库基础上增加了交互式界面和数据查询功能。但有关人员需要一定时间进行培训方可掌握平台功能。同时，平台只能以提前设定的方式和功能进行数据获取和展示，如需新的数据展示方式则需进一步开发和扩展。其数据可视化效果也受限于具体功能，并不能很好的呈现数据、模型及文档的相互关联，对业主及管理人员来说，难以有效看到数据的全针对上述当前BIM数据管理、获取及显示技术存在的交互方式复杂、灵活度低、依赖专业知识、数据显示效果一般且缺乏数据关联的问题，本研究提出一种基于自然语言的BIM数据智能抽取计算与显示系统及方法，让管理人员、业主等非专业用户可以通过自然语言表达数据获取需求，由计算机管理海量BIM数据并自动理解用户需求，实现所需数据的智能提取、计算与动态可视化展现。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种建筑信息模型的数据智能提取与显示系统及方法，其特征在于，重新设计的建筑信息模型的数据智能提取与显示系统由BIM和云的海量工程数据存储单元、分布式BIM数据预处理单元、用户自然语言输入理解单元、行业知识存储单元、查询语句生成单元、查询执行单元、数据后处理单元和自适应数据显示单元组成；其中BIM和云的海量工程数据存储单元分别与分布式BIM数据预处理单元和查询执行单元双向连接，查询执行单元又分别与查询语句生成单元和数据后处理单元连接，数据后处理单元连接自适应数据显示单元；用户自然语言输入理解单元、行业知识存储单元和查询语句生成单元依次串联成回路；具有说明如下：所述BIM和云的海量工程数据存储单元：该单元以IFC标准为基础，以IFC存储方法实现BIM数据在云端数据库的高效存储与管理，能够承载PB级工程数据，数据存储及更新效率提升4-6倍；所述分布式BIM数据预处理单元：该单元采用MapReduce分布式数据处理方法，采用分布式BIM数据预连接方法，实现IFC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种建筑信息模型的数据智能提取与显示系统，其特征在于，重新设计的建筑信息模型的数据智能提取与显示系统由BIM和云的海量工程数据存储单元、分布式BIM数据预处理单元、用户自然语言输入理解单元、行业知识存储单元、查询语句生成单元、查询执行单元、数据后处理单元和自适应数据显示单元组成；其中BIM和云的海量工程数据存储单元分别与分布式BIM数据预处理单元和查询执行单元双向连接，查询执行单元又分别与查询语句生成单元和数据后处理单元连接，数据后处理单元连接自适应数据显示单元；用户自然语言输入理解单元、行业知识存储单元和查询语句生成单元依次串联成回路；具有说明如下：所述BIM和云的海量工程数据存储单元：该单元以IFC标准为基础，以IFC存储方法实现BIM数据在云端数据库的高效存储与管理，能够承载PB级工程数据，数据存储及更新效率提升4‑6倍；所述分布式BIM数据预处理单元：该单元采用MapReduce分布式数据处理方法，采用分布式BIM数据预连接方法，实现IFC实体复杂关联的高速预计算以及云端缓存，提升查询效率1.5‑1.8倍；所述用户自然语言输入理解单元：该单元基于用户的意图的智能理解，自动分析用户的自然语言输入，识别用户输入的核心实体及其约束特征，支撑后续智能数据抽取单元的实现；所述行业知识存储单元：该单元以本体库或其他知识库形式存储建筑行业有关知识，具体包括IFC标准各核心概念对象及其属性定义、相互关系，行业术语同义词及惯用词的信息，为将用户意图转换为统一形式并建立与IFC标准的关系奠定基础；所述查询语句生成单元：该单元基于用户自然语言输入理解单元、行业知识存储单元的输出，根据具体云端数据库数据查询方式，自动生成数据查询脚本或查询命令；所述查询执行单元：该单元将自动执行单元输出的查询脚本或查询命令，从云端数据库提取用户关心的数据，并将各数据与知识库的概念对象及其属性关联起来，输出到单元；所述数据后处理单元：该单元根据用户意图理解结果对单元输出进行自动后处理，包括根据某一特征进行分类、汇总或计算；并将结果输出到单元；所述自适应BIM数据显示单元：根据数据后处理单元的输出结果，自动选择合适的数据显示方式，包括曲线图、柱状图、表格以及三位模型显隐、着色、缩放的控制；采用图像、数据、模型相互关联、互动的方式进行数据显示；一目了然的展示在用户面前。...

【技术特征摘要】
1.一种建筑信息模型的数据智能提取与显示系统，其特征在于，重新设计的建筑信息模型的数据智能提取与显示系统由BIM和云的海量工程数据存储单元、分布式BIM数据预处理单元、用户自然语言输入理解单元、行业知识存储单元、查询语句生成单元、查询执行单元、数据后处理单元和自适应数据显示单元组成；其中BIM和云的海量工程数据存储单元分别与分布式BIM数据预处理单元和查询执行单元双向连接，查询执行单元又分别与查询语句生成单元和数据后处理单元连接，数据后处理单元连接自适应数据显示单元；用户自然语言输入理解单元、行业知识存储单元和查询语句生成单元依次串联成回路；具有说明如下：所述BIM和云的海量工程数据存储单元：该单元以IFC标准为基础，以IFC存储方法实现BIM数据在云端数据库的高效存储与管理，能够承载PB级工程数据，数据存储及更新效率提升4-6倍；所述分布式BIM数据预处理单元：该单元采用MapReduce分布式数据处理方法，采用分布式BIM数据预连接方法，实现IFC实体复杂关联的高速预计算以及云端缓存，提升查询效率1.5-1.8倍；所述用户自然语言输入理解单元：该单元基于用户的意图的智能理解，自动分析用户的自然语言输入，识别用户输入的核心实体及其约束特征，支撑后续智能数据抽取单元的实现；所述行业知识存储单元：该单元以本体库或其他知识库形式存储建筑行业有关知识，具体包括IFC标准各核心概念对象及其属性定义、相互关系，行业术语同义词及惯用词的信息，为将用户意图转换为统一形式并建立与IFC标准的关系奠定基础；所述查询语句生成单元：该单元基于用户自然语言输入理解单元、行业知识存储单元的输出，根据具体云端数据库数据查询方式，自动生成数据查询脚本或查询命令；所述查询执行单元：该单元将自动执行单元输出的查询脚本或查询命令，从云端数据库提取用户关心的数据，并将各数据与知识库的概念对象及其属性关联起来，输出到单元；所述数据后处理单元：该单元根据用户意图理解结果对单元输出进行自动后处理，包括根据某一特征进行分类、汇总或计算；并将结果输出到单元；所述自适应BIM数据显示单元：根据数据后处理单元的输出结果，自动选择合适的数据显示方式，包括曲线图、柱状图、表格以及三位模型显隐、着色、缩放的控制；采用图像、数据、模型相互关联、互动的方式进行数据显示；一目了然的展示在用户面前。2.一种建筑信息模型的数据智能提取与显示系统的建筑信息智能提取与显示方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)海量BIM数据存储：利用基于IFC和云的BIM数据分布式存储方法，设计数据库存储策略及各数据表，构建数据存储单元；同时，利用IFC接口将建设工程BIM数据导入到数据存储单元，实现海量BIM数据存储；(2)数据预关联计算与缓存：利用基于MapReduce的数据预关联计算方法，结合IFC各实体的关联规则，抽取数据存储单元各数据表数据，进行数据预关联计算，并最终将预关联计算结果存储或更新到数据存储单元；(3)理解用户自然语言输入：通过提供文本检索框，让非专业用户以自然...

【专利技术属性】
技术研发人员：林佳瑞，张建平，胡振中，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11