语义和几何计算结合的复杂建筑规范符合性检测装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种语义和几何计算结合的复杂建筑规范符合性检测装置，其包括：用户界面模块、语义约束处理模块、几何约束处理模块、几何计算模型库和综合处理模块，该检测装置及其检测方法中，通过几何约束处理模块与语义约束处理模块的松耦合，使得该框架能够兼容纯粹的语义约束检测和几何约束检测，通用性强；此外，也方便用户对规范语义以及建筑构件几何约束处理模块进行独立更新和修改，易于维护和迭代开发。

A complex building code conformance inspection device and method based on semantic and geometric computation

The complex building codes, the invention discloses a semantic and geometric computing with compliance testing device, which comprises: user interface module, semantic processing module, constraint handling module, geometric calculation model base and comprehensive processing module, the detecting device and method, through the loose coupling of constraint handling module and semantic constraints the processing module, which makes the framework compatible with the semantic constraints detection and geometric constraint detection of pure, strong versatility; in addition, also facilitate the users of standard semantics and building component constraint handling module independently updated and revised, easy maintenance and iterative development.

【技术实现步骤摘要】
语义和几何计算结合的复杂建筑规范符合性检测装置和方法
本专利技术涉及一种计算机自动检测技术，尤其涉及一种语义和几何计算结合的复杂建筑规范符合性检测装置和方法，该装置和方法能够用于建筑信息模型的国家、地方和行业规范符合性检测，是自动检测建筑信息模型质量的方法和手段，可以应用于建筑信息模型质量要求高的工程领域设计、施工、运维等各个阶段。
技术介绍
建筑业是国民经济的重要支柱，与国家经济发展、人民生活改善密切相关。作为建筑业发展的重要组成部分，建筑信息化是推动建筑业快速发展的关键，也是实现建筑业跨越式发展的重要途径。建筑信息模型BIM(BuildingInformationModeling)技术旨在实现建筑全部信息的数字化表达，实现建筑全生命周期的信息共享，并为所有参与者提供决策支持，被誉为建筑业的一种新变革，在国内外建筑领域得到广泛关注和应用。BIM模型的广泛应用对BIM模型的质量提出了高要求，尤其是BIM模型的内容必须符合各种复杂的国家、地方和行业规范。传统人工检测效率低下且难以保证检测的完备性，因此依赖于计算机的BIM模型自动合规性检测成为了重要和必要技术。依据规范条款对BIM模型的检测要求，可以将BIM模型的检测目标分为三类：语义约束检测、几何约束检测以及融合语义和几何约束的检测。语义约束检测关注BIM模型的语义信息，通过直接检索BIM模型中的构件信息得到规范条款是否符合的结论，如卧室面积大小的要求。该类检测目前主要基于语义网技术如OWL(WebOntologyLanguage)模型、SPARQL查询和推理实现。几何约束检测通常以建筑构件的几何计算为主，如机电专业管道和风管的碰撞检测。目前已有现成的工具如Autodesk公司的Revit、Navisworks都提供了碰撞检测功能。融合语义和几何约束的检测既需要检索BIM模型的语义信息又需要进行几何计算，通过二者的有机结合才能给出检测结果通过与否的结论。目前的建筑规范因其条件复杂和建筑的几何特征，主要以该类检测为主。在语义和几何约束融合的建筑规范符合性检测方面，国际上比较知名的方法和装置主要是芬兰的Solibrimodelchecker(SMC)。SMC基于自定义的模板语言编写规则，支持空间、防火通道、距离、数值检测等多种功能，支持模板的嵌套，从而可以将语义和几何约束进行融合。然而，SMC无法处理OWL模型表示的建筑信息模型，因此难以支持基于OWL模型的BIM模型检测，如智慧城市中建筑信息模型与地理信息系统、基础设施模型融合背景下的模型规范检测问题。针对OWL模型的语义和几何约束相结合的建筑规范检测，目前缺乏有效的检测方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为了处理建筑规范中涉及的语义和几何约束融合的复杂条款，提出了一套语义查询与几何计算相结合的BIM模型检测装置和方法，特别是将规范的语义与建筑领域中蕴含几何计算的概念相结合，解决了传统模型检测工具缺乏语义描述导致规范可读性、可维护性不佳的问题以及当前本体建模研究工作中对于复杂的，涉及几何计算的领域概念无法处理的问题。本专利技术的技术方案是提供了一种语义和几何计算结合的复杂建筑规范符合性检测装置，其包括：用户界面模块、语义约束处理模块、几何约束处理模块、几何计算模型库和综合处理模块，其特征在于其特征在于：用户界面模块提供了使用本装置的功能接口，用户能够选择需要检查的模型与对应的建筑规范，同时用户界面模块还通过提供错误构件的唯一ID实现定位功能，用户可以通过所述错误构件的ID在模型中定位错误构件的具体位置，并生成检查报告；语义约束处理模块针对语义约束部分，采用OWL技术对BIM模型进行语义建模；语义约束处理模块用于在OWL模型中维护建筑模型中和语义相关的信息；通过SPARQL查询的方法，自动解析规范，并获取规范相关的构件属性约束、构件关系约束以及它们的逻辑组合；几何约束处理模块针对几何约束部分，建立结构化描述，将建筑规范中的几何约束概念自动映射为底层几何计算模型库中对应的处理单元；综合处理模块解析规范将语义约束处理模块和几何约束处理模块的输出结果进行综合，并将处理单元输出的结果进行统一表示。进一步地，语义约束处理模块直接支持了语义约束检测，并为几何约束检测提供检测范围。进一步地，几何计算库提供了包括基于线、包围盒及其衍生的多面体几何计算模型，对建筑模型的几何特征、位置信息进行表示和计算，从而完成几何约束是否符合的检测。进一步地，综合处理模块用于处理包含多种语义约束和多种几何计算的复杂建筑规范符合性检测；由于不同处理单元返回的结果不一定相同，在对计算结果进行综合时，首先对返回结果进行归一化，然后根据规范的语义逻辑，对各局部处理单元的结果进行包括交或并的逻辑运算操作，得到最终的检测结果。进一步地，本专利技术还提供了一种语义和几何计算结合的复杂建筑规范符合性检测方法，具体包括以下步骤：步骤1、用户界面模块提供了针对建筑领域的供用户描述一条待检测的规范；步骤2、综合处理模块对一条待检测的规范进行解析，并按照条件部分、结论部分、语义约束描述和几何约束描述进行分组；步骤3、语义约束检查模块提供了对规则中的语义约束部分的检测和语义查询结果输出；步骤4、几何约束检查模块提供了在语义约束检查结果的基础上对几何约束部分的检测和计算结果输出。步骤5、综合处理模块对语义约束处理模块和几何约束处理模块的检测结果进行综合。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、提出的语义和几何约束融合的检测框架，解决了目前基于语义网技术难以处理建筑信息模型中几何计算相关规范检测的问题；通过框架的数学定义和推导，保证了方法的正确性和完备性。2、检测方法中的几何约束处理模块与语义约束处理模块的松耦合，使得该框架能够兼容纯粹的语义约束检测和几何约束检测，通用性强；此外，也方便用户对规范语义以及建筑构件几何约束处理模块进行独立更新和修改，易于维护和迭代开发。附图说明图1是本专利技术所述的语义和几何计算结合的复杂建筑规范符合性检测装置的检测的流程图。具体实施方式以下结合附图1对本专利技术的技术方案进行详细说明。如图1所示，该实施例提供了一种语义和几何计算结合的复杂建筑规范符合性检测装置，其包括：用户界面模块、语义约束处理模块、几何约束处理模块、几何计算模型库和综合处理模块。用户界面模块向外提供了使用本装置的功能接口，用户能够选择需要检查的模型与对应的建筑规范，同时用户界面模块还通过提供错误构件的唯一ID实现定位功能，用户可以通过这些构件的ID在模型中定位错误构件的具体位置，也可以生成详细检查报告；语义约束处理模块针对语义约束部分，采用OWL技术对BIM模型进行语义建模；语义约束处理模块用于在OWL模型中维护建筑模型中和语义相关的信息；通过SPARQL查询的方法，自动解析规范，并获取规范相关的构件属性约束、构件关系约束以及它们的逻辑组合；语义约束处理模块直接支持了语义约束检测，并为几何约束检测提供了检测范围。几何约束处理模块针对几何约束部分，建立结构化描述，将建筑规范中的几何约束概念自动映射为底层几何计算模型库中对应的处理单元。几何计算概念是在建筑领域的术语，如“穿越”、“碰撞”等。几何计算库提供了基于线、包围盒及其衍生的多面体等几何计算模型对建筑模型的几何特征、位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种语义和几何计算结合的复杂建筑规范符合性检测装置，其包括：用户界面模块、语义约束处理模块、几何约束处理模块、几何计算模型库和综合处理模块，其特征在于其特征在于：用户界面模块提供了使用本装置的功能接口，用户能够选择需要检查的模型与对应的建筑规范，同时用户界面模块还通过提供错误构件的唯一ID实现定位功能，用户可以通过所述错误构件的ID在模型中定位错误构件的具体位置，并生成检查报告；语义约束处理模块针对语义约束部分，采用OWL技术对BIM模型进行语义建模；语义约束处理模块用于在OWL模型中维护建筑模型中和语义相关的信息；通过SPARQL查询的方法，自动解析规范，并获取规范相关的构件属性约束、构件关系约束以及它们的逻辑组合；几何约束处理模块针对几何约束部分，建立结构化描述，将建筑规范中的几何约束概念自动映射为底层几何计算模型库中对应的处理单元；综合处理模块解析规范将语义约束处理模块和几何约束处理模块的输出结果进行综合，并将处理单元输出的结果进行统一表示。

【技术特征摘要】
1.一种语义和几何计算结合的复杂建筑规范符合性检测装置，其包括：用户界面模块、语义约束处理模块、几何约束处理模块、几何计算模型库和综合处理模块，其特征在于其特征在于：用户界面模块提供了使用本装置的功能接口，用户能够选择需要检查的模型与对应的建筑规范，同时用户界面模块还通过提供错误构件的唯一ID实现定位功能，用户可以通过所述错误构件的ID在模型中定位错误构件的具体位置，并生成检查报告；语义约束处理模块针对语义约束部分，采用OWL技术对BIM模型进行语义建模；语义约束处理模块用于在OWL模型中维护建筑模型中和语义相关的信息；通过SPARQL查询的方法，自动解析规范，并获取规范相关的构件属性约束、构件关系约束以及它们的逻辑组合；几何约束处理模块针对几何约束部分，建立结构化描述，将建筑规范中的几何约束概念自动映射为底层几何计算模型库中对应的处理单元；综合处理模块解析规范将语义约束处理模块和几何约束处理模块的输出结果进行综合，并将处理单元输出的结果进行统一表示。2.根据权利要求1所述的语义和几何计算结合的复杂建筑规范符合性检测装置，其特征在于：语义约束处理模块直接支持了语义约束检测，并为几何约束检测提供检测范围。3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张荷花，顾明，孙家广，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11