基于BIM的铁路四电专业机柜内设备布设空间规划方法技术

本发明专利技术涉及基于BIM的铁路四电专业机柜内设备布设空间规划方法，步骤包括：采集机柜布放规范要求信息；识别及获取机柜信息模型的相关信息，建立基于铁路四电BIM标准的机柜几何信息数据架构；根据几何信息数据架构，制定机柜内设备布设空间规划方案，实现智能化布放设备。本发明专利技术实现了基于BIM的铁路四电工程中机柜内设备的智能化空间布设，实现了机柜空间的合理有效利用，提高了布放效率及工程数据模型的创建效率，同时创建的机柜信息模型满足设计期设备电气需求及后期BIM信息检测、评估、认证的要求。

【技术实现步骤摘要】
基于BIM的铁路四电专业机柜内设备布设空间规划方法
本专利技术属于轨道交通工程建筑信息模型的
，具体涉及一种基于BIM的铁路四电专业机柜内设备布设空间规划方法。
技术介绍
BIM(BuildingInformationModeling，即建筑信息模型)是以三维数字为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，具有可视化、协调性、模拟性、优化性等特点，能够提高工程建设的生产效率、缩短工期、降低建造成本等，实现高质量协同。随着铁路设计信息化水平的不断提升，BIM技术在铁路工程建设系统中不断深入应用。在国铁集团有限公司的推动下，多家铁路设计院开展了多项BIM技术在铁路行业的研究，传统的二维设计正逐步向三维设计过渡。因此，基于BIM技术的铁路设计工作对信息模型的创建技术有了更高的要求。铁路四电专业（即通信专业、信号专业、电力专业、电气化专业等）是铁路系统的重要组成部分，机柜作为四电专业最常见的设备，当前的信息模型创建技术多为手动绘制柜内设备的构件模型及机柜壳体的信息模型，再将构件模型人工布放于机柜壳体内，组成完整的机柜信息模型。此种人工布放技术较为落后且易出错，仍存在以下问题：1）四电专业中机柜种类较多、柜内设备类型较多且排列方式较为灵活，人工布放时设备数量多，工程量大，布放效率低下。2）机柜的信息模型需满足设计期的电气需求，现阶段人工布放技术仅凭设计人员经验布放电气端口，无法完全满足设计期设备电气需求。3）人工布放技术无法准确掌握机柜几何尺寸及柜内设备结构尺寸，未能实现机柜空间的合理有效利用。4）人工布放技术创建的机柜信息模型无法满足后期BIM信息检测、评估、认证的要求。有鉴于此，迫切需要提炼出一种新的机柜内设备布设空间规划方法，通过此种方法要能够实现机柜的快速建模，提高建模效率及准确度，同时解决现阶段人工布放技术存在的问题，为实现快速、准确的基于BIM技术的铁路四电专业正向设计奠定重要基础。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于BIM的铁路四电专业机柜内设备布设空间规划方法，解决现有人工布设技术存在的问题，提高机柜内设备布放的效率及准确率，使得四电工程中机柜等设备的信息模型创建技术满足铁路四电专业设计工作的要求。本专利技术所采用的技术方案为：基于BIM的铁路四电专业机柜内设备布设空间规划方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：采集机柜布放规范要求信息；S2：识别及获取机柜信息模型的相关信息，建立基于铁路四电BIM标准的机柜几何信息数据架构；S3：根据几何信息数据架构，制定机柜内设备布设空间规划方案，实现智能化布放设备。步骤S1中,机柜布放规范要求信息包含设计期的电气需求；步骤S2中，相关信息包括机柜几何边界、机柜内设备的结构表达形式，步骤S1中的信息数据化结果作为相关信息的补充内容。步骤S3具体为：步骤3.1：设置机柜的自定义坐标系，即空间直角坐标系，定义机柜外壳的空间结构表达方式；步骤3.2：获取机柜的空间旋转矩阵Mat，定义机柜在三维空间中的布放位置；步骤3.3：根据步骤S2中已建立的基于铁路四电BIM标准的几何信息数据架构及步骤3.1中机柜外壳的空间结构表达方式，设置机柜空间布放向量，即定义机柜内设备的空间结构表达方式；步骤3.4：实现智能化布放设备。步骤3.1的自定义坐标系中，以机柜底部中心为坐标原点，机柜正面右侧为X轴，机柜后面为Y轴，朝上为Z轴。机柜几何信息数据架构实质是机柜内设备按照不同层数进行布放，机柜中每一层均用空间向量Vector3D参数表达，其中Vector3D的定义是相对于机柜自定义坐标系中原点的；机柜外壳与柜内每层之间实际是基于Z轴的表达，当机柜底面确定后，柜内每层的实际布放位置为各个平行于机柜底面的平面。步骤3.4具体为：根据步骤3.2所得空间旋转矩阵Mat及步骤3.3所得空间布放向量，得到新的旋转矩阵，将机柜内设备通过新的旋转矩阵进行依次布放。步骤3.4中的布放步骤具体为：布放柜内设备，第一层设备进行模型插入需要插入模型空间内的原点，然后对该设备进行矩阵变换放到正确位置，变换如下：1）先获取机柜第一层向量Vec(0,0,10)；2）将该向量转换成空间矩阵:3）将MatV乘以步骤3.2中获取的空间旋转矩阵Mat，得到新的空间矩阵MatV1：MatV1=MatV*Mat4）将第一层柜内设备进行MatV1矩阵的位置变换，即可完成第一层设备的布放，同理机柜内其他层设备完成正确布放。本专利技术具有以下优点：（1）布设前掌握机柜几何尺寸及柜内设备结构尺寸，布设时能实现机柜空间的合理有效利用；（2）前期调研厂家数据，结合标准规范，掌握机柜在设计期的电气需求，建立机柜电气需求标准化体系，使得通过机柜内设备布设空间规划方法创建的机柜信息模型满足设计期机柜电气需求。（3）机柜内设备布设空间规划方法降低了布设技术的学习成本，提高了布设技术的可实施性。（4）建立了机柜的几何信息数据架构，便于信息模型在铁路工程全生命周期的应用。（5）提炼机柜与内部设备之间的结构表达形式，填补了现有铁路四电工程BIM标准中关于空间信息描述的缺失。（6）机柜内设备可智能化布设于机柜信息模型内，布放效率有所提升，同时提高了工程数据模型的创建效率。（7）设计期机柜的电气需求标准化体系及几何信息数据架构均储存在数据库中，为机柜信息模型在创建技术、创建结果等BIM信息检测、评估、认证的过程奠定重要基础。附图说明图1为机柜内设备布设空间规划方法流程图。图2为机柜内设备布设空间规划方法实施的步骤示意图。图3为铁路信号电源屏整体结构图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细的说明。本专利技术涉及的基于BIM的铁路四电专业机柜内设备布设空间规划方法，包括以下步骤：步骤1：调研厂家设备信息、研究设计规范，整理、汇总设计期机柜需满足的电气需求及内部设备布放规律。步骤2：识别及获取机柜信息模型的相关信息，建立基于铁路四电BIM标准的机柜几何信息数据架构，并将其存入数据库中。所述相关信息包括设备几何边界、内部设备的结构表达形式，步骤1中的信息数据化结果作为相关信息的补充内容。步骤3：根据步骤2中所得基于铁路四电BIM标准的机柜几何信息数据架构，制定机柜内设备布设空间规划方法，具体包括：步骤3.1：设置机柜的自定义坐标系（空间直角坐标系），定义机柜外壳的空间结构表达方式；步骤3.2：获取机柜的空间旋转矩阵Mat（Matrix3D），定义机柜壳体的信息模型在三维空间中的布放位置；步骤3.3：根据步骤2中已建立的基于铁路四电BIM标准的机柜几何信息数据架构及步骤3.1中机柜外壳的空间结构表达方式，设置机柜空间布放向量，即定义机柜内设备的空间结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于BIM的铁路四电专业机柜内设备布设空间规划方法，其特征在于：/n包括以下步骤：/nS1：采集机柜布放规范要求信息；/nS2：识别及获取机柜信息模型的相关信息，建立基于铁路四电BIM 标准的机柜几何信息数据架构；/nS3：根据几何信息数据架构，制定机柜内设备布设空间规划方案，实现智能化布放设备。/n

【技术特征摘要】
1.基于BIM的铁路四电专业机柜内设备布设空间规划方法，其特征在于：
包括以下步骤：
S1：采集机柜布放规范要求信息；
S2：识别及获取机柜信息模型的相关信息，建立基于铁路四电BIM标准的机柜几何信息数据架构；
S3：根据几何信息数据架构，制定机柜内设备布设空间规划方案，实现智能化布放设备。


2.根据权利要求1所述的基于BIM的铁路四电专业机柜内设备布设空间规划方法，其特征在于：
步骤S1中,机柜布放规范要求信息包含设计期的电气需求；
步骤S2中，相关信息包括机柜几何边界、机柜内设备的结构表达形式，步骤S1中的信息数据化结果作为相关信息的补充内容。


3.根据权利要求2所述的基于BIM的铁路四电专业机柜内设备布设空间规划方法，其特征在于：
步骤S3具体为：
步骤3.1：设置机柜的自定义坐标系，即空间直角坐标系，定义机柜外壳的空间结构表达方式；
步骤3.2：获取机柜的空间旋转矩阵Mat，定义机柜在三维空间中的布放位置；
步骤3.3：根据步骤S2中已建立的基于铁路四电BIM标准的几何信息数据架构及步骤3.1中机柜外壳的空间结构表达方式，设置机柜空间布放向量，即定义机柜内设备的空间结构表达方式；
步骤3.4：实现智能化布放设备。


4.根据权利要求3所述的基于BIM的铁路四电专业机柜内设备布设空间规划方法，其特征在于：
步骤3.1的自定义坐标系中，以机柜底部中心为坐标原点，机柜正面右侧为...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈妙薇，熊志勇，赵军甫，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61