BIM铁路信息系统设计平台开发及应用

以铁路站房信息机房为试点，设计4个功能模块完成以下功能：

（1）机房自动建模： 根据输入的机房数据（包括长、宽、高、防静电地板高度 等），生成简易的机房模型，为机房设备布置提供建筑模型基础。

（2）机柜自动布置： 根据输入的机柜尺寸、配电设备尺寸，按相关规范要求输入设备通道距离、机柜间距等参数后，自动布置机柜和配电设备 （包括配电柜、UPS、稳压电源、电池组等）。

（3）机柜内设备批量布置： 选定进行布置的机柜，输入柜内设备族的名称和设备布置位置，批量完成机房机柜的柜内设备布置。

（4）批量导入、导出设备属性： 为设备族添加“设备编码”属性作为设备唯一标识，利用Excel表批量添加设备属性。 Excel表中包含设备的各类关联信息，设备编码匹配时将上述信息以实例参数的形式添加到BIM模型中； 实现BIM模型信息批量导出，通过逐层过滤BIM模型中的设备模型和相关参数，获取参数值并生成设备信息表。

图1 铁路信息机房设备体系架构

族库根据参数（属性）集的共用、使用的相同和图形表示的相似对图元进行分组，参数化建模是建立Revit族库的重要内容。信息机房中机柜、配电柜、电池柜、服务器、交换机、配线架的尺寸参数（如宽度、深度、高度等参数）需根据用户需求调节，为增强模型适用性需考虑参数化建模：首先明确模型的哪些几何参数需要定义为用户可修改，在建族时将这些几何尺寸创建标注并添加到新的族参数，完成参数化建模。在Revit API中，可以通过get Parameter （Built?InParameter.参数枚举）或LookupParameter（参数名称）2种方法获取相关参数，然后对参数进行指定操作。按图1的体系架构创建完整的族库，部分机房设备模型见图2、部分机柜设备模型见图3。

图2 部分机房设备模型

图3 部分机柜设备模型

图4 机房建筑模型生成流程

图5 机柜布置流程

图6 机柜内设备布置流程

图7 导入、导出参数流程

以某中小型站典型信息机房为例，对平台功能进行分析验证。创建1个9500mm×7500mm 的信息机房：机房内机柜主要包含综合布线机柜、票务机柜、旅服机柜、广播机柜、客票安全机柜、办公机柜；配电设备主要包括UPS、稳压电源、配电柜、电池柜等；机柜内放置配线架、交换机、路由器、防火墙、各系统终端、服务器、控制器等信息设备。

（1）几何模型建立

用户首先利用机房自动建模功能创建信息机房的简易建筑模型：输入机房长度、宽度、高度等相关基础数据，确认后即可生成包含楼板、墙、防静电地板等的机房建筑模型。然后利用机柜自动布置功能生成机柜模型：用户按照该机房设计信息，输入机柜尺寸（600mm×1000mm×2000mm）、 配电设备尺寸（600mm×800mm×2000mm）、电池架尺寸（3200mm×600mm×1200mm）。完成数据输入后，选择机柜正对的墙面和构成设备通道的墙面，按照设计信息输入与这两面墙的间距（1500mm）、机柜的列间距（1200mm）等数据，确认后即可自动生成机柜、配电柜的布置模型，机房、机柜及配电设备模型见图8。

图8 机房、机柜及配电设备模型

利用机柜内设备自动布置功能生成机柜内设备模型，以旅服平台机柜为例，机柜内设备信息见表1。

表1 旅服平台机柜内设备信息

选定旅服平台机柜后，依次输入设备名称、位置，用户确认后，自动完成该机柜内全部设备的自动布置，旅服平台机柜模型见图9，可利用该功能完成典型机房内所有机柜的设备布置，全部完成后的模型效果见图10，至此已利用平台的3个功能模块初步实现机房模型的三维深化设计。

图9 旅服平台机柜内模型

图10  机房设备布置模型

（2）模型信息传递

模型信息传递包括设备模型信息导入和导出。为实现设备信息导入，用户首先完成包含各配线设备、网络设备、服务器等典型机房设备详细属性的Excel表格整理，然后在Revit模型界面添加名为“设备编号”的项目参数，可实现所有模型信息的统一添加。然后依次键入“设备编码值”，在实例分析中利用“JF机房编码-JG机柜编码-设备编码”的形式进行设备唯一编码。再通过模型与设备表中的“设备编号”属性建立关联，将表格中所有的属性和属性值添加到对应模型中，以光纤配线架模型为例，添加后的结果见图11。

图11  光纤配线架实例参数

对模型信息导出功能进行验证，用户点击“导出设备信息”按钮，生成dataGridView窗口，可在窗口中调整设备顺序，确认无误后点击“导出Excel表”，用户指定路径和名称后，即可将模型属性导入至Excel表中。在实际应用中，如果在模型中修改了该典型机房的部分设备属性，可利用此功能生成最新的设备信息表。

全生命周期物资管理实现物资出厂、运输、入库、出库、安装、运维及报废全过程的实时状态管控，基于BIM技术的物资管理需具备物资数字模型实现整个流程的三维可视化，具体流程见图12。

图12  BIM物资管理流程

首先，需创建工程项目BIM模型，其精细度不低于物资管理精细度，BIM模型需包含物资数量、类型、设计信息、编码等基本信息，通过BIM模型生成设备物料采购需求信息，与项目物资采购计划建立关联，BIM物资数据提取见图13。

图13  BIM物资数据提取

提交工程采购后，在确定设备供应商后更新BIM模型，补充必要的设备供应商、物流、属性等信息在物资出厂时绑定标签，在物资运输、仓储过程、安装过程中实现管理功能并更新物资接收检验、入库出库信息、物资安装等数据，实现与BIM模型数据实时同步，即将物资数据更新至物资对应BIM模型中，同时根据实际采购和施工情况进行必要的模型修改；BIM模型可交付运维，补充运维参数并持续更新物资维修、报废等运维信息。

BIM铁路信息系统设计平台与RFID物资管理系统建立接口，利用RFID数据，在物资计划、采购、生产、出入库、安装的不同状态下更新BIM模型中对应的状态，直观展示工程进度。RFID+BIM物资管理系统界面见图14，BIM模型工程进度展示界面见图15。

图14 RFID+BIM物资管理系统界面

图15  BIM模型工程进度展示界面

BIM铁路信息系统设计平台服务于物资管理流程中的各个阶段，除了创建工程项目BIM模型阶段外，在确定供应商、物资出厂、运输仓储、安装运维过程中也可根据需要，利用平台更新BIM模型。通过该平台的开发能够高效建立符合机房物资管理精细度的模型、批量添加所需关联信息，平台作为BIM辅助建模工具，为全生命周期的可视化信息机房设备物资管理提供基础支撑。