基于BIM的管线综合排布方法和系统与流程

基于bim的管线综合排布方法和系统
技术领域
1.本发明涉及建筑物的管线布置技术领域，具体涉及一种基于bim的管线综合排布方法和系统。


背景技术：

2.随着中国建筑行业的高速发展，建筑的结构设计愈发复杂多样，使得施工难度大幅增加。目前，建筑施工过程中遇到的突出难题包括：第一，施工过程中变更导致的项目施工管理难度提升。由于建设项目实施的复杂性、长期性和动态性，任何建设项目在设计阶段都不可能预见和覆盖项目实施过程中的所有可能的变化，因此对于建设项目而言，变更是不可避免的。尤其是在建筑管线设计和施工过程中，管线排布具有系统性、实用性、功能性、节能性等诸多要求，因此，在对建筑物进行管线排布时，受多种因素的影响，在管线铺设过程中，常需要根据实际工况进行变更。但这类变更对于项目施工管理来说难度是极大的：管线排布变更涉及诸多部门的工作变更，如设计部门、施工部门、项目监管验收部门、原材料采购部门、成本核算部门等，在管线排布发生变更时，需要集合所有相关部门的人员进行商讨和确定、并需要各工序工作人员做出相应的具体工作变更，方可实现对应的管线排布变更，这无疑需要花费大量的时间和精力，最终影响工程进度和工期，造成大量的经济损失。在变更要求未及时、准确地传达到各个相关人员的时候、或者相关工作人员在得知变更要求后未及时修改相关工作信息时，还会造成管理和施工的混乱，在一个建筑项目施工期间，可能需要涉及几十、甚至数百次大大小小的管线排布变更，可想而知，这其中的项目施工管理难度是巨大的，施工过程中施工冲突、反复返工、材料浪费等问题层出不穷。
3.第二，设计图纸复杂程度提升导致的施工精度上升和施工准确率下降。随着人们对共用建筑、住宅、办公区域的适用性、美观度、舒适度和功能性要求的增多，房屋建造时需要引入的各类管线类型也变得复杂多样起来，如此，管线排布图纸也将变得错综复杂，对于愈发复杂的管线排布设计而言，一方面，设计对施工的精确度要求在逐渐提高；另一方面，管线排布工人解读图纸的难度增大，当施工工人无法准确全面的解读出图纸中的管线排布要求时，施工的正确性和效率也将受到明显影响，最终导致施工难度的上升和施工效率的下降。
4.近年来，伴随着中国建筑行业的爆发式发展，上述问题日益突出，基于此，建筑信息模型（building information modeling，bim）技术在建筑领域得到了快速推广和应用。建筑信息模型（bim）技术是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，最终通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，其作为一种参数化的设计，为建筑师、工程师、设计师等设计人员的工作带来了极大的便利。
5.通常，bim技术具有模型信息的完备性，这不但要求bim模型中具有对工程对象的3d几何信息和拓扑关系的描述，还要求bim模型中包括完整的工程信息描述，如对象名称、结构类型、建筑材料、工程性能等方面的信息；和施工工序、进度、质量要求、成本等施工信
息；还有工程安全性能、材料使用寿命、设备保养信息等维护信息；以及不同对象之间的工程逻辑关系等。
6.此外，bim模型中的模型信息还具有关联性，不同的对象是可识别和相互关联的，bim技术该可以对模型的信息进行统计和分析，并生产对应的图形、文档等统计分析信息，如果其中某个对象发生变化，则与之相关的其他对象也会随之自动进行更新，最终实现保持模型的完整性和健壮性的目的。
7.因此，bim技术实现了建筑行业的一次数字化革命，大幅提高了建筑设计和建筑施工的信息化水平，同时，为各专业、组织之间的信息协调和整合提供了平台和基础。
8.目前，国内外本领域的学者和技术人员对bim技术的研究主要集中在bim技术的理论研究、信息技术方面的研究和工程应用中的研究，其中，对于我国建筑行业而言，bim技术目前主要用于设计阶段，bim技术对于工程施工应用的强大指导作用几乎未发挥出来，通过bim技术指导施工、提高施工效率和施工准确性，减少施工冲突、减少返工是本领域亟待解决的技术问题之一。
9.在bim技术中，bim技术对于建筑管线排布的设计、碰撞测试、深度优化方面具有十分凸出的优势，可大幅减少工作量、提升工作效率，但目前bim技术在建筑管线排布中的应用仍局限于设计阶段，在管网排布施工阶段鲜有应用。
10.通常，建筑管线排布包括暖通、水电、机电等类型管线排布，在上述几类管线排布过程中，有相当一部分的管线构件和设备需要提前预制后、埋布在混凝土等结构中，最终构成建筑中的隐蔽工程，对于这类隐蔽工程，需要及时对施工的正确性进行确认、对施工的具体情况进行记录，否则，当隐蔽工程被遮盖之后，将难以获得这类管线构件和设备的安装情况，如此，当这类管线构件和设备出现施工偏差或施工错误时，将会导致以下问题：第一，施工偏差或施工错误难以被发现；第二，施工偏差或施工错误难以被纠正；第三，当出现未纠正和记录的施工偏差或施工错误时，导致后期建筑维护难以进行；第四，对于尺寸较大的管线构件和设备，当出现施工偏差或施工错误时，可能会大量引起bim模型中其他构件的不适用，因此，在施工过程中，应及时将施工偏差或施工错误信息传递至bim模型，以对bim模型中的相关构件进行及时更新，以免影响后续施工的顺利进行；第五，为提高施工效率、缩短工期，管线的施工需要大量的使用预制件，这些预制件需要提前预制完成后、进行现场安装，但是，由于管线排布的易变更性和施工时的不确定性，当施工现场遇到不可预测的问题、必须进行设计修改，但bim设计模型中的模型信息无法及时进行修改变更时，即当其中某个对象发生变化，但与之相关的其他对象并未随之自动进行更新时，若仍按照原始模型信息制备预制件，将会导致后续大量的预制件由于不满足修改后的施工工况而无法使用；第六，由于空间等的限制，需要考虑管线构件和设备的安装顺序，因此，管线构件和设备通常需要按照一定的顺序进行安装，否则将会导致管线构件和设备无法安装、或需要返工、或需要重复施工。
11.目前，管线排布施工的准确性主要通过监理等人员进行现场确认，这种方式不但
的设计位置信息计算对应预埋管线的设计位置表达式f’，所述设计位置表达式f’为三维空间坐标系中过点a’和点b’的空间直线l’的表达式；s343，根据实际位置表达式f和设计位置表达式f’计算直线l和直线l’之间的距离m1、点a和点a’之间的距离m2、点b和点b’之间的距离m3；s344，计算该预埋管线的实际位置和设计位置之间的偏差w，其中，w=ε1* m1 ε2* m2 ε3* m3，其中ε1、ε2和ε3为预设的调整系数；s345，判断w是否≤w0，其中w0为预设阈值，若是，则对比结果为一致，发出施工正确指示；若否，则对比结果为不一致，发出施工错误指示，并继续执行步骤s4。
18.进一步的，在所述步骤s344中，依次计算预埋管线中各管线构件和管线设备的体积大小，根据体积大小，将各管线构件和管线设备划分至3个区间，分别为体积＞v1的第一区间、v1≥体积≥v2的第二区间和体积＜v2的第三区间，所述第一区间、第二区间和第三区间分别对应一组ε1、ε2和ε3的值，所述第一区间对应的ε1＞第二区间对应的ε1＞第三区间对应的ε1；所述第三区间对应的ε2＞所述第二区间对应的ε2＞第一区间对应的ε2；所述第三区间对应的ε3＞所述第二区间对应的ε3＞第一区间对应的ε3。
19.进一步的，在所述步骤s345中，当对比结果为一致，发出施工正确指示后，将计数器n的值清零。
20.进一步的，在所述步骤s7中，对bim设计模型进行修改后，再次执行步骤s1，对所述步骤s1所依据的bim设计模型进行更新；同时，直接进入步骤s3，再次对预埋管线的实际位置和设计位置进行对比，判断施工是否正确。
21.一种基于bim的管线综合排布系统，所述管线综合排布系统按照上述的管线综合排布方法对管线排布施工进行监测，所述系统包括：bim设计模块，所述bim设计模块用于创建或修改bim设计模型；施工人员端口，施工人员能够通过所述施工人员端口获取bim设计模型中的建筑信息；设计人员端口，设计人员能够通过所述设计人员端口创建和修改bim设计模型；三维空间位置检测装置，通过所述三维空间位置检测装置能够获得待测位置的三维空间坐标值；图像拍摄和显示装置，其能够拍摄和显示施工现场；中央处理器，所述中央处理器分别与所述bim设计模块、施工人员端口、设计人员端口、三维空间位置检测装置以及图像拍摄和显示装置连接。
22.进一步的，所述三维空间位置检测装置包括声音的发射装置、处理装置和多个声音的接收装置，所述发射装置安装在一检测支架内，所述检测支架包括：主管，其内设置气体通道，所述主管的两端部分别为操作端和测量端；牵引件，所述牵引件与主管并列设置，所述牵引件的两端部分别为固定端和活动端，所述固定端与所述主管固定连接；弹性气囊，其位于所述主管的测量端，气体能够通过所述气体通道进入所述弹性气囊内；发射装置，所述发射装置位于所述弹性气囊内。
23.本技术所述的基于bim的管线综合排布方法和系统具有以下优点：
第一，通过对预埋管线的位置进行检查和比对，及时发现并纠正施工偏差或施工错误，使得预埋管线的位置正确、能够满足设计要求，减少返工次数、提高施工效率，降低后期建筑维护难度；第二，当无法按照原设计要求进行施工时，可构建施工人员和设计人员的快速沟通通道，及时对施工进行指导、以及对必须的变更及时在bim设计模型中进行变更，避免预制件不满足修改后的施工工况而无法使用，导致经济损失和影响后续施工的顺利进行，第三，在本技术所述的基于bim的管线综合排布方法执行过程中，还对预埋管线的施工顺序进行了检测，防止由于管线构件和设备的安装顺序错误，导致的管线构件和设备无法安装、需要返工、或需要重复施工等问题。
附图说明
24.图1为本发明所述基于bim的管线综合排布方法的流程图；图2为本发明所述步骤s3的具体操作过程示意图；图3为本发明所述预埋管线实际位置与设计位置的对比过程示意图；图4为本发明所述检测支架的立体结构示意图；图5为本发明所述检测支架的正视结构示意图；图6为图5中a-a方向的剖面结构示意图；图7为本发明所述检测支架在检测状态下的结构示意图；图8为本发明所述基于bim的管线综合排布系统的结构示意图。
25.附图标记说明：1、主管；11、操作端；12、测量端；13、气体通道；14、气孔；15、控制阀；2、牵引件；21、固定端；22、活动端；3、弹性气囊；31、第一端；32、第二端；33、上部囊腔；34、中部囊腔；35、下部囊腔；4、发射装置；5、管壁。
具体实施方式
26.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
27.如图1~3所示，一种基于bim的管线综合排布方法，所述方法包括步骤：s1，根据设计要求创建或更新bim设计模型；s2，按照bim设计模型进行施工，在施工过程中，当需要进行隐蔽工程管线预埋时，进入管线施工监测程序；s3，在管线施工监测程序中，通过对预埋管线的实际位置进行检测，并将检测到的预埋管线的实际位置与bim设计模型中的设计位置进行对比，判断施工是否正确，若对比结果为一致，则发出施工正确指示；若对比结果为不一致，则发出施工错误指示，并继续执行步骤s4；s4，令计数器n的值增加1，n的初始值为0；s5，判断计数器n的值是否≤nmax，若是，则发出施工人员进行自查并调整的指示，待施工人员自查和调整后，再次执行步骤s3；若否，则执行步骤s6；s6，发送沟通请求给设计人员；
s7，施工人员与设计人员沟通，设计人员按照沟通后的施工要求修改bim模型，施工人员按照沟通后的施工要求进行施工。
28.具体的，作为本技术的一些实施例，在所述步骤s1中，可以采用autodesk revit软件创建或更新bim设计模型。
29.进一步的，所述autodesk revit软件具有面向建筑设计师的autodesk revit architecture、面向土木工程师的auto cad civil3d、面向管道排布工程师的autodesk revit mep、面向结构工程师的autodesk revit structure以及navisworks、3d max、accurender等三维效果展示软件，通过上述软件，不同专业的设计人员可以协同作业、信息共享。
30.其中，所述navisworks软件具有3d漫游功能，用户能够以第三者的身份漫游于建筑模型中，对建筑模型的内部结构和效果进行查看或检查。
31.作为本技术的一些实施例，所述bim设计模型的建模过程采用现有的常规建模方法进行建模即可，如可首先创建建筑、结构模型，之后创建暖通、水电、机电等管线排布模型，然后进行碰撞检测和深度优化，最终审核形成设计完成的bim设计模型；其中，在建筑、结构模型中具有建筑和结构的样板，且中心文件用标高、轴网来创建。
32.以下以暖通模型的建立为例，利用autodesk revit软件中的mechanical 和plumbing等进行操作建模，建模过程主要包括：首先创建cad二维图纸，然后将cad二维图纸链接进autodesk revit软件中，同时把土建的参照模型也链接进autodesk revit软件中，在链接过程中，使用autodesk revit软件中的“链接revit”功能键，同时定位到原点，确保链接进来的文件是一致的。
33.进一步的，本技术所述管线包括管线构件和管线设备，其中，所述管线构件包括风管、水管、气管等管状构件和阀门、三通和弯头等非管状构件，所述管线设备包括末端设备、动力设备等管线排布系统中的机械设备。
34.更进一步的，所述bim设计模型中的各元素，如各个管线构件和管线设备中附加有对应的建筑信息，所述建筑信息包括几何信息和非几何信息，所述几何信息是建筑物里可测量的信息，如该元素的形状、尺寸、体积、位置等信息；所述非几何信息包括时间、空间、物理、造价等非可测量的相关信息，如该元素的编号、价格、材质、品牌、型号等信息，以及施工顺序、施工条件、施工要求等施工信息，即所述bim设计模型具有模型信息的完备性。
35.此外，所述bim设计模型中的模型信息还具有关联性，不同的元素是可识别和相互关联的，bim技术可以对模型的信息进行统计和分析，并生产对应的图形、文档等统计分析信息，如果其中某个元素发生变化，则与之相关的其他元素也会随之自动进行更新，最终实现保持模型的完整性和健壮性的目的。
36.需要特别注意的是：所述bim设计模型中的每个元素应具有唯一的一个编号，即所述编号与该元素一一对应设置，通过输入该元素的编号可以获得该元素的建筑信息，包括几何信息和非几何信息。
37.进一步的，在所述步骤s2中，应按照bim设计模型进行施工，所述的按照bim设计模型进行施工包括按照bim设计模型要求的各个元素的材质、尺寸、安装位置、安装顺序和安装工艺等要求进行施工。
38.进一步的，在所述步骤s2中，当需要进行隐蔽工程管线预埋时，进入管线施工监测
程序，具体的进入方式可以通过人工识别或智能识别的方式进行。
39.作为本技术的一些实施例，通过人工识别进入管线施工监测程序的方法可以如下：在所述步骤s2中的施工过程中，可以制作施工顺序指导文件，在施工顺序指导文件中逐步按顺序标明每道施工工序的施工时机、施工要求、施工所依据的图纸等信息，同时，还需要标明每道施工工序是否包含隐蔽工程管线预埋，施工工人需按顺序施工，当施工至包含隐蔽工程管线预埋的工序时，通过人工识别进入管线施工监测程序。
40.作为本技术的一些实施例，通过智能识别的方式进入管线施工监测程序的方法可以如下：在设计阶段，确定所述bim设计模型中的各个元素，如各个管线构件和管线设备是否需要依据管线施工监测程序进行施工，并将是否需要依据管线施工监测程序的信息附加至该元素对应的建筑信息内，施工时，通过输入或扫描各个元素的编号，获取该元素对应的建筑信息，尤其是是否需要依据管线施工监测程序进行施工的信息，对于不需要依据管线施工监测程序进行施工的元素输出一种对应的提示信息；对于需要依据管线施工监测程序进行施工的元素输出另一种对应的提示信息，并自动开启管线施工监测系统、进入管线施工监测程序。
41.此外，在进入管线施工监测程序后，首先对当前编号元素的施工顺序进行确认，之后再通过步骤s3对预埋管线的位置是否正确进行监测。
42.具体的，在进入管线施工监测程序后，首先通过人工识别或智能识别的方式进入管线施工监测程序，即可获得当前预埋管线的元素编号，之后通过查找施工顺序、获取当前预埋管线的元素编号之前一个预埋管线的元素编号，并通过系统存储信息确认是否已经对前一个预埋管线的元素编号进行了管线施工监测程序、且已确认施工正确，若否，则发出施工顺序错误提醒，若是，则直接进入步骤s3进行当前编号元素的施工监测。如此，可以确保预埋管线施工顺序正确，避免错埋和漏埋管线构件和设备，导致返工。
43.进一步的，所述步骤s3包括：s31，将预埋管线，如管线构件或管线设备置于预埋位置；s32，获取预埋管线的实际位置信息；s33，获取bim设计模型中对应预埋管线的设计位置信息；s34，将预埋管线的实际位置和设计位置进行对比，判断预埋位置是否正确，若对比结果为一致，则发出施工正确指示；若对比结果为不一致，则发出施工错误指示。
44.更进一步的，在所述步骤s31中，可将预埋管线直接置于预埋位置、暂不进行固定，待确认预埋管线的实际位置和设计位置一致后，再进行固定、之后再用混凝土进行填埋。
45.更进一步的，在所述步骤s32中，应获取预埋管线上的两个不同部位的实际位置信息。
46.优选的，所述预埋管线的实际位置信息和设计位置信息为三维空间坐标值，且三维空间坐标值为在同一三维空间坐标体系内获取得到的。即，所述预埋管线的实际三维空间坐标值和设计三维空间坐标值所依据的原点和三维空间坐标体系是一致的。如可以以建筑外部空间中的一个点为坐标原点，分别沿3个相同方向延伸后形成所述三维空间坐标体系、之后按照所述三维空间坐标体系构筑bim设计模型和确定实际施工位置，并分别在实际空间和bim模型中测量预埋管线的实际位置信息和设计位置信息。
47.更进一步的，在所述步骤s32中，对于三通、阀门等非管状构件和末端设备、动力设
备等管线设备，优先测量其接入口和排出口中心点的位置信息进行对比。
48.作为本技术的一些实施例，对于具有一个接入口和一个排出口的阀门可以测量其进口和出口的中心部位的实际位置信息进行对比。
49.此外，对于仅有一个接入口或仅有一个排出口的非管状构件和管线设备，如仅有一个接入口、无排出口的末端设备而言，选取其接入口中心点的位置信息和末端设备上距离接入口中心点最远的一点的位置信息进行对比，所述接入口可以为水、电、风等能源的接入口。
50.作为本技术的一些实施例，对于具有2个以上的接入口和排出口的非管状构件和管线设备，如三通管而言，当非管状元素具有2个以上的接入口和排出口时，可以选取距离最远的两个接入口和/或排出口的中心点的位置信息进行对比。
51.总之，非管状元素的实际位置信息测量可以根据需要进行设定，以便于测量，且便于在bim软件中获得对应部位的设计位置信息为准。
52.优选的，可以在所述管线如管线构件和管线设备上设置检测点标识，所述检测点标识与选定的检测部位一一对应设置，并将检测点标识在管线构件或管线设备上的位置存储至基于bim的管线综合排布系统中，当施工人员对其中一检测部位进行检测时，输入该检测部位对应的检测点标识后，所述管线综合排布系统能够自动获取该检测点标识对应的bim设计模型中对应检测部位的三维空间坐标值，即设计位置信息。
53.作为本技术的一些实施例，所述检测点标识中添加有二维码、条形码等信息，通过扫描二维码或条形码，所述管线综合排布系统能够自动获取该检测点标识对应的bim设计模型中对应检测部位的三维空间坐标值。
54.通过设置所述检测点标识，一方面，能够快速、准确的指导施工人员对选定的测量部位进行实际位置测量，获得该部位的实际位置信息；另一方面，能够令所述管线综合排布系统快速获取对应检测部位的设计位置信息。
55.更进一步的，在所述步骤s32中，对于风管、水管、气管等管状构件，优先选取其两端部的几何中心为测量部位，通过测量管状构件两端面的几何中心可以得到该管状构件的起始位置、终点位置和长度尺寸。
56.优选的，对于直径较小、如直径＜3cm的管状构件，如强电线、弱电线而言，可直接测量其两端面上任意一点的位置、代表其端面的几何中心的位置、并将其与设计位置信息进行对比。
57.进一步的，在所述步骤s32中，通过三维空间位置检测装置对预埋管线的实际位置信息进行测量。
58.作为本技术的一些实施例，所述三维空间位置检测装置可以通过红外、激光、声音、无线电波、卫星定位等方式进行三维空间位置检测。
59.优选的，所述三维空间位置检测装置为高精度的三维空间位置检测装置。
60.更加优选的，所述三维空间位置检测装置为检测误差≤1cm的高精度空间位置检测装置。
61.优选的，所述三维空间位置检测装置通过声音进行三维空间位置检测。声音具有穿透能力，能够克服障碍物遮挡产生的干扰。具体的，所述三维空间位置检测装置包括声音的发射装置4、多个声音的接收装置和处理装置，测量时，将所述发射装置4置于待测量点、
将所述多个声音的接收装置分别置于不同的位置后，令发射装置4发声，在发射装置4发声的同时所述多个声音的接收装置分别接收并将其接收到的声音录制下来，之后将其录制到的声音发送至处理装置进行分析处理后得到所述发声装置所处的位置。
62.优选的，所述声音接收装置的个数≥5个，所述声音接收装置置于已知空间坐标的位置，经测试发现，当声音接收装置的个数达到5个以上时，能够满足本技术对于检测精度的要求。
63.更加优选的，所述声音接收装置置于轴网中的交点上。
64.作为本技术的一些实施例，所述三维空间位置检测装置检测得到所述发声装置所处位置的过程如下：首先在待测地点附近设置多个声音的接收装置；之后将声音的发射装置4置于待测地点，并令所述发射装置4发声；在发射装置4发声的同时所述的多个声音的接收装置分别接收并将其接收到的声音录制下来、并传递给所述处理装置；之后所述处理装置根据其接收到的声音信息进行数据处理和分析，最终得到所述发射装置4所处位置的三维空间坐标。
65.作为本技术的一些实施例，所述处理装置分析处理得到所述发射装置4所处的位置的过程如下：首先所述处理装置选择其中一个声音接收装置录制的声音，分离声音中的直接声音和回声，通过计算直接声音和回声的能量比，利用直反比法计算得到声源距离d；之后，将所述的多个声音的接收装置进行两两组合，将任意的两个声音的接收装置组成一对，通过双耳线索的空间音源定位，依次计算每一对声音接收装置中，所述发射装置4处于两个声音接收装置之间的方位角k；最后，根据所述声源距离d和方位角k确定所述发射装置4所处位置的三维空间坐标，即所述发射装置4的实际三维空间坐标。
66.上述声源距离d、方位角k，以及根据声源距离d和方位角k计算发声装置所处位置的三维空间坐标的详细过程可参见公开（告）号为cn106291469a的中国专利中公开的三维空间音源定位方法，在此不再赘述。
67.进一步的，在所述步骤s33中，对于风管、水管、气管等管状元素，可直接获取该元素两端部的几何中心的三维空间坐标值作为该元素的设计位置信息。
68.进一步的，在所述步骤s34中，对于管线设备和非管状构件，可按照该元素的实际位置测量部位选取方法获取bim设计模型中对应元素中对应部位的设计位置信息。
69.为便于清楚、简洁的说明本技术，将所述步骤s32中获取得到的管线构件或管线设备中两个不同部位的实际三维空间坐标值所对应的点记为点a和点b，并将点a的实际三维空间坐标值记为（xa，ya，za）、将点b的实际三维空间坐标值记为（xb，yb，zb），对应的，将所述步骤s33中获取得到的该管线构件或管线设备中两个不同部位的设计三维空间坐标值所对应的点记为点a’和点b’，并将点a’的设计三维空间坐标值记为（xa’，ya’，za’）、将点b’的设计三维空间坐标值记为（xb’，yb’，zb’）。
70.进一步的，在所述步骤s34中，对预埋管线的实际位置和设计位置进行对比，判断预埋位置是否正确的方法如下：
s341，根据所述步骤s32中获取得到的管线构件或管线设备中两个不同部位、点a和点b的实际三维空间坐标值计算该管线构件或管线设备的实际位置表达式f，所述实际位置表达式为三维空间坐标系中过点a和点b的空间直线l的表达式；s342，根据所述步骤s33中获取得到的对应管线构件或管线设备中两个不同部位、点a’和点b’的设计位置信息计算对应管线构件或管线设备的设计位置表达式f’，所述设计位置表达式f’为三维空间坐标系中过点a’和点b’的空间直线l’的表达式；s343，根据实际位置表达式f和设计位置表达式f’计算直线l和直线l’之间的距离m1、点a和点a’之间的距离m2、点b和点b’之间的距离m3；s344，计算该元素的实际位置和设计位置之间的偏差w，其中，w=ε1* m1 ε2* m2 ε3* m3，其中ε1、ε2和ε3为预设的调整系数；s345，判断w是否≤w0，其中w0为预设阈值，若是，则对比结果为一致，发出施工正确指示；若否，则对比结果为不一致，发出施工错误指示，并继续执行步骤s4。
71.进一步的，在所述步骤s344中，所述ε1、ε2和ε3的值可以根据经验或试验结果设置。
72.作为本技术的一些实施例，每个线构件或管线设备具有与其对应的一组ε1、ε2和ε3的值或者每种类型的元素与其对应的一组ε1、ε2和ε3的值。
73.优选的，所述ε1、ε2和ε3可以根据管线的尺寸分类设置，如可根据管线构件或管线设备的体积大小，将各种管线构件或管线设备划分至若干区间，同一区间内的管线构件和/或管线设备元素具有同一组ε1、ε2和ε3的值，不同区间对应的ε1、ε2和ε3的值可以相对，也可以不等。
74.作为本技术的一些实施例，依次计算管线综合排布过程中预埋管线中各管线构件和管线设备的体积大小，根据体积大小，将各管线构件和管线设备划分至3个区间，分别为体积＞v1的第一区间、v1≥体积≥v2的第二区间和体积＜v2的第三区间，其中v1的取值范围为5~10m3，v2的取值范围为0.5~2m3；所述第一区间、第二区间和第三区间分别对应一组ε1、ε2和ε3的值。更加优选的，所述第一区间对应的ε1＞第二区间对应的ε1＞第三区间对应的ε1；所述第三区间对应的ε2＞所述第二区间对应的ε2＞第一区间对应的ε2；所述第三区间对应的ε3＞所述第二区间对应的ε3＞第一区间对应的ε3。如此，对于大尺寸的管线设备和管线构件而言，轴向或长度方向位置偏差对判断结果的影响较大，可提高大尺寸的管线设备和管线构件的轴线或长度方向安装精度，避免引起大范围相关元素的位置变更；对于小尺寸的管线设备和管线构件而言，起点和终点的位置偏差对判断结果的影响较大，可提高小尺寸的管线设备和管线构件中起点和终点的位置安装精度，避免由于小尺寸的管线设备和管线构件两端位置偏差过大导致的后期室内装修设计的被动变更。
75.进一步的，在所述步骤s345中，当对比结果为一致，发出施工正确指示后，将计数器n的值清零。
76.进一步的，在所述步骤s5中，nmax为预设阈值，nmax的值可根据需要设置，如nmax为3等。
77.进一步的，在所述步骤s6中，当施工人员通过反复确认和调整之后，依然无法将管线安装至设计位置时，向设计人员发送沟通请求，在设计人员接受沟通请求后，可继续执行步骤s7。
78.进一步的，在所述步骤s7中，施工人员与设计人员沟通时，能够通过摄像头等向设计人员展示现场工况，同时，设计人员通过当前预埋管线的实际位置信息在bim模型中按照当前实际位置信息导入该管线的对比构件，所述对比构件具有与当前预埋管线的形状、尺寸等一致的信息，但具有和实际位置信息一致的三维空间位置，之后结合现场工况、对比构件和bim设计模型中设计构件之间的偏差指导施工人员进行现场调整，调整完成后，设计人员按照沟通后的施工要求修改和更新bim模型，施工人员按照沟通后的施工要求进行施工。
79.通常，在施工工人经过反复调整后仍然无法满足设计要求时的主要原因有两个，一种是由于施工工人错误的解读了设计要求，导致施工错误；另一种是由于施工工况的变化，导致施工无法按照设计要求进行，必须进行设计变更。经过施工人员与设计人员沟通后，若认为是施工工人设计要求解读错误，可由设计人员向施工工人说明设计要求后按照设计要求施工即可；若认为是由于施工工况的变化，导致施工无法按照设计要求进行，则可由设计人员根据当前的施工工况对bim设计模型进行适合的修改和更新后，再由施工人员按照修改后的bim设计模型进行施工。
80.当然，所述步骤s7所述施工人员可以为具体的施工人员、也可以为施工管理人员等。
81.更进一步的，在所述步骤s7中，当设计人员需要根据当前的施工工况对bim设计模型进行适合的修改和更新时，应在bim设计模型中填加修改原因和修改人员。当然，对于细微的、影响范围较小的修改可由设计人员直接进行修改并注明修改原因即可，对于大范围的、影响范围较大的修改则需要由设计人员进行修改、再次审核通过后方可实施。
82.进一步的，在所述步骤s7中，对bim设计模型进行修改后，再次执行步骤s1，对所述步骤s1所依据的bim设计模型进行更新。同时，直接进入步骤s3，再次对预埋管线的实际位置和设计位置进行对比，判断施工是否正确。
83.此外，如图8所示，本技术还提供一种基于bim的管线综合排布系统，所述系统包括：bim设计模块，所述bim设计模块用于创建或修改bim设计模型；施工人员端口，通过所述施工人员端口施工人员能够获取bim设计模型中的建筑信息；设计人员端口，通过所述设计人员端口设计人员能够创建和修改bim设计模型；三维空间位置检测装置，通过所述三维空间位置检测装置能够获得待测位置的三维空间坐标值；图像拍摄和显示装置，其能够拍摄和显示施工现场；中央处理器，所述中央处理器分别与所述bim设计模块、施工人员端口、设计人员端口、三维空间位置检测装置以及图像拍摄和显示装置连接；所述中央处理器能够获取所述bim设计模块、施工人员端口、设计人员端口、三维空间位置检测装置、以及图像拍摄和显示装置中得到的信息、并向其传输控制指令。
84.此外，所述系统还包括：存储模块，所述存储模块用于存储所述基于bim的管线综合排布系统工作过程中产生的各项信息，如预埋管线的实际位置等信息，为后期进行建筑维护提供基础。
85.具体的，所述图像拍摄和显示装置与所述施工人员端口连接，所述施工人员端口
和中央处理器连接，所述图像拍摄和显示装置能够通过所述施工人员端口将其拍摄到的图片和/或视频传输给中央处理器，之后通过所述中央处理器传输至设计人员端口，供设计人员查看。
86.优选的，所述图像拍摄和显示装置包括多个摄像头，所述的多个摄像头位于施工现场的不同位置，通过所述的多个摄像头能够对施工现场各处的实际工况进行拍摄。
87.作为本身的一些实施例，所述图像拍摄和显示装置可以为固定安装在特定位置的摄像装置，也可以为可移动的活动在施工现场的摄像装置，如具有拍照和摄像功能的手机、平板等移动通信设备。
88.进一步的，所述施工人员端口可以为与所述中央处理器通信连接的电脑终端，所述施工人员端口具有输入和输出装置，通过所述输入装置，如键盘等可以向所述施工人员端口内输入信息，通过所述输出装置如指示灯、显示屏等能够输出所述中央处理器传输至所述施工人员端口的信息。
89.作为本技术的一些实施例，所述bim设计模块为存储在电脑上的bim设计软件，且所述bim设计模块与中央处理器通讯连接，所述中央处理器能够获取所述bim设计模块中的建筑信息。
90.进一步的，所述设计人员端口也可以为与所述中央处理器通信连接的电脑终端，所述设计人员端口具有输入和输出装置，通过所述输入装置，如键盘可以向所述设计人员端口内输入信息，通过所述输出装置如显示屏能够输出所述中央处理器传输至设计人员端口的信息。
91.进一步的，所述三维空间位置检测装置与所述施工人员端口通讯连接，并通过所述施工人员端口与所述中央处理器通讯连接，使得所述三维空间位置检测装置检测到的数据能够通过所述施工人员端口传输给所述中央处理器。
92.工作时，所述三维空间位置检测装置能够将其检测到的实际位置数据传输给所述中央处理器，之后所述中央处理器通过bim设计模块获取对应部位的设计位置信息，并按照上述方法将预埋管线的实际位置和设计位置进行对比，若对比结果为一致，则通过所述施工人员端口输出施工正确指示；若对比结果为不一致，则通过所述施工人员端口输出施工错误指示，待施工人员进行自查和调整后，所述三维空间位置检测装置将其检测到的调整后的实际位置数据传输给所述中央处理器，然后中央处理器再次进行实际位置和设计位置的对比，若经过nmax次调整后、依然无法实现正确施工，则施工人员可通过所述施工人员端口向所述设计人员端口发出沟通请求，待设计人员接受沟通请求后，双方对实际工况进行沟通，沟通时，可通过所述图像拍摄和显示装置展示施工现场的实际工况，沟通后，若不需要修改bim设计模型，则施工人员按照沟通结果进行施工即可，若需要修改bim设计模型，则设计人员按照沟通结果对bim设计模型进行修改，之后施工人员按照修改后的bim设计模型进行施工。
93.当需要修改bim设计模型时，可按照修改后的bim设计模型再次利用上述方法对施工正确性进行检测。
94.更进一步的，当所述bim设计模型产生变更修改时，所述中央处理器能够将变更信息发送给相关工作人员，并提醒相关工作人员进行相应变更。
95.进一步的，所述中央处理器包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理
器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现上述的基于bim的管线综合排布方法。
96.进一步的，所述三维空间位置检测装置包括声音的发射装置4、多个声音的接收装置和处理装置，所述发射装置4安装在一检测支架内，如图4~7所示，所述检测支架包括：主管1，其内设置气体通道13，所述主管1的两端部分别为操作端11和测量端12；牵引件2，所述牵引件2与主管1并列设置，所述牵引件2的两端部分别为固定端21和活动端22，所述固定端21与所述主管1固定连接；弹性气囊3；其位于所述主管1的测量端12，能够通过所述主管1上的气体通道13向所述弹性气囊3内充入气体；发射装置4，所述发射装置4位于所述弹性气囊3内。
97.使用时，测量人员将所述发射装置4置于测量位置，手持所述主管1的操作端11进行操作。
98.更进一步的，所述主管1上还设置若干气孔14，所述气孔14位于所述弹性气囊3内，所述气孔14连通所述气体通道13和弹性气囊3。
99.进一步的，所述主管1上设置控制阀15，所述控制阀15用于控制所述气体通道13的通断。
100.进一步的，所述牵引件2的固定端21通过抱箍等固定件固定在所述主管1上。
101.优选的，所述牵引件2的固定端21固定在靠近所述弹性气囊3的位置，如此便于通过所述牵引件2对所述测量端12的位置进行调整。
102.进一步的，不对所述牵引件2的活动端22进行固定，使得测量过程中，所述活动端22可以根据需要进行移动。
103.进一步的，所述主管1采用弹性材质制备，如橡胶等，所述主管1在所述牵引件2的拉力作用下，可以发生弹性弯曲。
104.进一步的，所述牵引件2可采用弹性或非弹性材料制备。
105.优选的，所述牵引件2采用不带弹性的可弯曲材料，如钢丝、绳等制备。
106.进一步的，所述弹性气囊3具有相对的第一端31和第二端32，所述第二端32为所述弹性气囊3靠近所述主管1的测量端12的端部，所述第二端32为所述弹性气囊3远离所述主管1的测量端12的端部。
107.更进一步的，所述主管1的测量端12位于所述弹性气囊3的第二端32，所述发射装置4安装在所述主管1的测量端12，且所述发射装置4位于所述弹性气囊3内，如此，可以通过所述弹性气囊3对所述发射装置4提供保护，另一方面，可以通过所述弹性气囊3将所述发射装置4置于管线的中心。
108.优选的，所述弹性气囊3为球形或椭球形结构，所述主管1沿所述弹性气囊3的中心轴线插入所述弹性气囊3内。
109.更加优选的，所述弹性气囊3包括依次设置、相互连通的上部囊腔33、中部囊腔34和下部囊腔35，所述上部囊腔33和下部囊腔35为相对设置的半球形结构，所述中部囊腔34为圆柱形结构。如此，当所述弹性气囊3充气膨胀后，所述发射装置4能够固定在所述弹性气囊3的中心，且所述弹性气囊3能够与管壁5的内表面紧密贴合，将所述发射装置4固定在待测位置。
110.更进一步的，所述弹性气囊3采用弹性材质制备，所述弹性气囊3在充气后能够膨胀、体积变大。
111.优选的，所述弹性气囊3各处的壁厚一致，使得所述弹性气囊3在充气后能够向各个方向均匀地膨胀。
112.作为本技术的一些实施例，对于直径≥3cm的空心管状构件和直径≥3cm的接入口和排出口等内部中空的结构，测量时，首先将所述检测支架上安装弹性气囊3的一端插入待测构件内，将携带所述发射装置4的弹性气囊3置于待测位置后，打开控制阀15，通过手压气泵、脚踩气泵或自动气泵等向所述弹性气囊3内充入气体，在所述弹性气囊3和管壁5之间摩擦力的作用下，所述发射装置4被固定在待测位置，之后关闭控制阀15、开启所述发射装置4即可进行位置检测。
113.进一步的，当需要通过弯折的通道将所述检测支架插入待测管内时，可以通过拉动所述牵引件2的活动端22，使得所述主管1产生弯折，调整所述主管1的测量端12的位置和方向，使得所述检测支架能够准确、快速地插入待测管内的指定位置。
114.作为本技术的一些实施例，对于其它管线构件和管线设备，如直径＜3cm的空心管状构件、实心管状构件、直径＜3cm的接入口和排出口、以及构件外表面等部位，测量时，可直接将所述检测支架中主管1的测量端12抵靠在待测位置后、开启所述发射装置4即可进行位置检测。
115.虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。