李雯靜 張馨心 焦宇豪

(1.武漢科技大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,湖北 武漢 430081;2.冶金礦產(chǎn)資源高效利用與造塊湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430081)

礦井排水是伴隨采礦工程產(chǎn)生的一項(xiàng)附加系統(tǒng)工程[1],其主要目的是排出因自然或生產(chǎn)原因產(chǎn)生的井下積水,保障井下生產(chǎn)作業(yè)和人員安全。由于井下排水系統(tǒng)作業(yè)環(huán)境復(fù)雜,設(shè)備種類繁多,管理工作難以有效進(jìn)行。傳統(tǒng)的礦井排水控制平臺(tái)多從智能控制角度出發(fā),未能兼顧到排水系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)和日常管理[2-3],其仿真系統(tǒng)難以表達(dá)井下排水設(shè)備信息的空間關(guān)系和傳遞過(guò)程。建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)[4]以三維數(shù)字化為載體,直觀描述礦井排水系統(tǒng)的三維特征和拓?fù)潢P(guān)系,關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維管理等相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)所需信息,為系統(tǒng)全生命周期信息的傳遞與追蹤提供了有力支持。

隨著礦井排水系統(tǒng)在規(guī)劃建設(shè)、日常維護(hù)及管理方面需求的不斷完善,礦山企業(yè)不同部門針對(duì)礦井排水有不同詳細(xì)程度的應(yīng)用需求[5-6]。對(duì)于綜合管理部門,需從宏觀角度關(guān)注礦井范圍內(nèi)設(shè)施設(shè)備分布情況;對(duì)于機(jī)電工程部門,排水設(shè)備日常管理更關(guān)注組件級(jí)設(shè)備模型的屬性信息,設(shè)備維護(hù)及檢修則更關(guān)注零件級(jí)設(shè)備模型。因此,針對(duì)礦山企業(yè)的多層應(yīng)用目的,構(gòu)建不同尺度的礦山排水系統(tǒng)BIM模型有助于降低模型內(nèi)容的復(fù)雜程度,提高其可讀性。目前,已有學(xué)者關(guān)注到BIM建模過(guò)程中要素間拓?fù)湫畔⒌漠a(chǎn)生[7-8],但建模要素多尺度表達(dá)造成的要素間拓?fù)潢P(guān)系的變化未能得到充分重視,分析礦井排水系統(tǒng)多個(gè)尺度模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠在一定程度上把控模型的整體和細(xì)節(jié),從而準(zhǔn)確地反映建模對(duì)象的結(jié)構(gòu)特征。此外,城市地下網(wǎng)管在構(gòu)建拓?fù)潢P(guān)系模型方面已有一定的研究基礎(chǔ)[9-10],但其理論模型在礦井排水系統(tǒng)多尺度建模領(lǐng)域適用性不強(qiáng),缺乏建模對(duì)象及其拓?fù)潢P(guān)系的綜合考慮,難以滿足多尺度模型的結(jié)構(gòu)化表達(dá)需求。

綜上所述,本研究分析了礦井排水系統(tǒng)組成要素的語(yǔ)義多尺度特征,在多尺度建模的基礎(chǔ)上提出了拓?fù)渚?xì)度(Topological Level of Details)模型,該模型將排水系統(tǒng)的構(gòu)筑物與設(shè)備緊密關(guān)聯(lián),真實(shí)反映了不同尺度層級(jí)設(shè)施設(shè)備間的拓?fù)潢P(guān)系,實(shí)現(xiàn)了基于拓?fù)潢P(guān)系的礦井排水系統(tǒng)多尺度BIM的可視化表達(dá),為礦井排水系統(tǒng)全生命周期信息管理提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ),有助于提升建模工作效率,避免重復(fù)建模,更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)客觀世界的真實(shí)模擬。

1 礦井排水系統(tǒng)細(xì)節(jié)層次模型

1.1 排水系統(tǒng)的實(shí)體要素分類

礦井排水系統(tǒng)是礦井重要的生產(chǎn)系統(tǒng)之一,經(jīng)涌水點(diǎn)產(chǎn)生的礦水由其所在巷道側(cè)的水溝自流而下,后經(jīng)開采水平運(yùn)輸大巷、運(yùn)輸石門自匯入井底車場(chǎng)水倉(cāng),再由水泵房經(jīng)副井的排水管道排至地面。礦井排水系統(tǒng)是由水溝、管道等眾多實(shí)體要素構(gòu)成的有向網(wǎng)絡(luò),每個(gè)實(shí)體要素是一個(gè)獨(dú)立且完整的空間單元,可以采用面向?qū)嶓w的方法[11]對(duì)其進(jìn)行分類建模。在本研究中,礦井排水系統(tǒng)的建模對(duì)象主要包括水倉(cāng)、水泵房、管子道等排水設(shè)施,以及水泵、排水管路、止回閥、閘閥等硬件設(shè)備。通過(guò)分析礦井排水系統(tǒng)的工作過(guò)程,按照其語(yǔ)義特征分為排水設(shè)施、排水設(shè)備及附屬設(shè)備3類實(shí)體要素。如圖1所示,排水設(shè)施主要指排水溝、水倉(cāng)、泵房、管子道等構(gòu)筑物基礎(chǔ)設(shè)施,排水設(shè)備是指排水管、水泵、閥門等基礎(chǔ)排水設(shè)備,附屬設(shè)備即管件、管卡、法蘭盤等管道附屬設(shè)備。

圖1 排水系統(tǒng)實(shí)體類型分類Fig.1 Classification of drainage system entities

1.2 排水系統(tǒng)層次細(xì)節(jié)模型

多細(xì)節(jié)層次(Level of Details,LOD)是多尺度模型,也是定義BIM模型精細(xì)度的關(guān)鍵要素[12-13]?！俺叨取笔钦J(rèn)知地理空間和地理目標(biāo)的基礎(chǔ),地理信息數(shù)據(jù)的尺度特征可以分為空間尺度、時(shí)間尺度和語(yǔ)義尺度3種[14]。其中,語(yǔ)義代表了地理事物實(shí)體及其屬性的具體含義,LOD層級(jí)增加,其語(yǔ)義豐富度也隨之增加[15-16]。諸多學(xué)者在多尺度研究領(lǐng)域逐漸重視對(duì)于語(yǔ)義的考量,將語(yǔ)義屬性作為劃分多尺度的重要因素,使得模型應(yīng)用所必需的語(yǔ)義信息得以充分表達(dá)[17-18]。

為滿足礦山排水的日常業(yè)務(wù)需求,參照語(yǔ)義多尺度劃分方式,本研究提出了一種針對(duì)排水系統(tǒng)實(shí)體要素的尺度劃分標(biāo)準(zhǔn)。按照1.1節(jié)對(duì)礦山排水系統(tǒng)實(shí)體要素的語(yǔ)義特征分類,劃分了LOD0～LOD3共4個(gè)細(xì)節(jié)層級(jí)。如表1所示,LOD0從全局角度描述礦井排水流向圖,以線狀要素表達(dá)礦水從涌水點(diǎn)至最后流出副井的路線,節(jié)點(diǎn)表示流經(jīng)的構(gòu)筑物類型及分流點(diǎn);LOD1描述礦水流經(jīng)排水基礎(chǔ)設(shè)施的整體骨架模型,用塊體等幾何形狀表示構(gòu)筑物輪廓,如排水溝、水倉(cāng)、水泵房、管子道等;LOD2在LOD1的基礎(chǔ)上增加了構(gòu)筑物內(nèi)部的排水設(shè)備結(jié)構(gòu)模型,如排水管、水泵、閘閥等,構(gòu)成了排水系統(tǒng)的整體輪廓;LOD3細(xì)化了排水系統(tǒng)輪廓模型,在LOD2基礎(chǔ)上增加了管道附屬設(shè)備的細(xì)節(jié)模型,如管件、管卡、法蘭盤等,呈現(xiàn)了排水系統(tǒng)的清晰細(xì)節(jié)及紋理形態(tài)。綜上所述,排水系統(tǒng)LOD模型通過(guò)定義一些特定的分類標(biāo)準(zhǔn)來(lái)劃分實(shí)體要素的LOD層級(jí),能夠減少存儲(chǔ)需求,降低場(chǎng)景渲染的計(jì)算復(fù)雜度,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)快速傳輸。

表1 礦井排水系統(tǒng)離散層次細(xì)節(jié)模型Table 1 Discrete LOD framework of mine drainage system

2 礦井排水系統(tǒng)拓?fù)渚?xì)度模型

為了清晰地展現(xiàn)礦井排水系統(tǒng)BIM模型的整體結(jié)構(gòu)及局部要素特點(diǎn),需要構(gòu)造建模對(duì)象部分或全部的拓?fù)潢P(guān)系信息。每個(gè)建模對(duì)象以獨(dú)立且具有地理意義的實(shí)體為基本單位,為構(gòu)建實(shí)體要素拓?fù)潢P(guān)系模型提供了方便。在不同的LOD層級(jí)中,隨著語(yǔ)義信息的增加,實(shí)體要素的抽象和簡(jiǎn)化程度不同,模型間設(shè)施設(shè)備的拓?fù)潢P(guān)系也隨之變化。為保證不同層級(jí)拓?fù)淠Ｐ偷臏?zhǔn)確性,本研究提出了“拓?fù)渚?xì)度”的概念。拓?fù)渚?xì)度(Topological Level of Details)是依據(jù)多尺度建模思想構(gòu)建的拓?fù)浼?xì)節(jié)層次模型,是對(duì)實(shí)體要素拓?fù)潢P(guān)系的抽象描述,反映從全局到局部不同粒度的拓?fù)湫畔?表達(dá)多尺度模型間拓?fù)潢P(guān)系的復(fù)雜程度。

2.1 排水系統(tǒng)概念模型

礦井排水系統(tǒng)屬于有向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),為了保證模型的多尺度特征和拓?fù)潢P(guān)系的完整性,在較低層級(jí)LOD0～LOD2中,排水系統(tǒng)實(shí)體要素按照幾何形態(tài)及其空間關(guān)系,將其抽象為弧段和節(jié)點(diǎn)兩類對(duì)象?；《问桥潘到y(tǒng)中線狀排水設(shè)備的抽象,是構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨架,包括排水管、排水溝、水倉(cāng)、管子道等線狀排水設(shè)施的抽象。節(jié)點(diǎn)為排水系統(tǒng)中設(shè)施設(shè)備的抽象點(diǎn),不同節(jié)點(diǎn)類實(shí)體的拓?fù)涮卣鞔嬖诿黠@差異,可將節(jié)點(diǎn)細(xì)分為多類節(jié)點(diǎn),包括:① 容器類節(jié)點(diǎn),排水系統(tǒng)中構(gòu)筑物的抽象,其內(nèi)部設(shè)備與容器構(gòu)成從屬關(guān)系,例如水泵房、水倉(cāng)等;②連接類節(jié)點(diǎn),與線狀排水設(shè)備構(gòu)成上下游關(guān)系的設(shè)備,例如水泵、吸水井、閘閥等;③分流節(jié)點(diǎn),線狀設(shè)備的分流點(diǎn),例如水溝水倉(cāng)分流點(diǎn)。在高層級(jí)的LOD3中,礦井排水系統(tǒng)中的實(shí)體要素的局部區(qū)域精細(xì)模型得以表達(dá)。例如,以排水管段作為設(shè)備載體,附著在管段上的附屬設(shè)備與管段之間存在附著關(guān)系,如法蘭盤、管卡、管件設(shè)備等。

為實(shí)現(xiàn)精細(xì)化表達(dá),將與弧段存在連接關(guān)系的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)進(jìn)一步細(xì)化,按其連接方式分為起始節(jié)點(diǎn)、二通節(jié)點(diǎn)、三通節(jié)點(diǎn)、四通節(jié)點(diǎn)、分流節(jié)點(diǎn)和終止節(jié)點(diǎn)幾類,各節(jié)點(diǎn)間的連接、分流與聚合關(guān)系如圖2所示。其中,分流節(jié)點(diǎn)包括實(shí)節(jié)點(diǎn)(構(gòu)筑物)和虛節(jié)點(diǎn)(排水溝、水倉(cāng)交點(diǎn)),終止節(jié)點(diǎn)位于地表沉淀池匯面域。同時(shí)在不同的LOD層級(jí),節(jié)點(diǎn)概念表達(dá)的精細(xì)程度不同:①在構(gòu)筑物級(jí)別,水泵房被視為四通節(jié)點(diǎn),連接兩端排水溝、管子道與水倉(cāng);② 在設(shè)備級(jí)別,水泵被視為二通節(jié)點(diǎn),吸水管和排水管作為其上下游管線;③在附屬設(shè)備級(jí)別,管件根據(jù)節(jié)點(diǎn)類型不同可分為二通、三通、四通。

圖2 礦井排水系統(tǒng)弧段與節(jié)點(diǎn)拓?fù)涓拍钅Ｐ虵ig.2 Conceptual model of arc and node topology of mine drainage system

2.2 拓?fù)渚?xì)度分層結(jié)構(gòu)模型

礦井排水系統(tǒng)實(shí)體要素模型的結(jié)構(gòu)層次復(fù)雜,拓?fù)潢P(guān)系是呈現(xiàn)模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)、分布特征和層次關(guān)系的有效方法,能夠提供直觀的視覺(jué)信息,并揭示模型元素和整體之間的關(guān)系。依據(jù)2.1節(jié)排水系統(tǒng)概念模型及對(duì)實(shí)體要素的抽象程度,本研究采用拓?fù)渚?xì)度TLOD(Topological Level of Details)模型,分析排水系統(tǒng)在不同多尺度層級(jí)實(shí)體要素之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,并確定其拓?fù)潢P(guān)系類型。

礦井排水系統(tǒng)拓?fù)潢P(guān)系是該系統(tǒng)中所有設(shè)施設(shè)備間拓?fù)潢P(guān)系的集合,為了準(zhǔn)確描述該系統(tǒng)不同層級(jí)間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn),本研究根據(jù)實(shí)體要素的空間關(guān)系,將弧段與節(jié)點(diǎn)間的拓?fù)潢P(guān)系劃分為聯(lián)通關(guān)系、附著關(guān)系、聚合關(guān)系、從屬關(guān)系及連接關(guān)系。為適應(yīng)模型不同比例的幾何語(yǔ)義信息關(guān)系,在多尺度建模過(guò)程中,模型間的拓?fù)潢P(guān)系構(gòu)成了不同層級(jí)的拓?fù)渚?xì)度。如圖3所示,TLOD0層次主要描述全局范圍內(nèi)礦水流經(jīng)弧段和構(gòu)筑物節(jié)點(diǎn)間的連接關(guān)系,在整體范圍內(nèi)形成排水的全過(guò)程線;TLOD1在TLOD0的基礎(chǔ)上描述排水系統(tǒng)中構(gòu)筑物間的聯(lián)通關(guān)系及不同構(gòu)筑物間的聚合關(guān)系;TLOD2中,由于增加了構(gòu)筑物節(jié)點(diǎn)內(nèi)部分級(jí)節(jié)點(diǎn)信息,例如排水管道、水泵、閘閥等,需要考慮構(gòu)筑物與排水設(shè)備間的空間從屬關(guān)系,以及排水設(shè)備間的連接關(guān)系;TLOD3增加了管道附屬設(shè)備及排水設(shè)備細(xì)節(jié)信息,表達(dá)排水設(shè)備及附屬設(shè)備間的附著關(guān)系和排水設(shè)備細(xì)節(jié)模型與上一層級(jí)模型間的從屬關(guān)系。

圖3 礦井排水系統(tǒng)精細(xì)拓?fù)潢P(guān)系Fig.3 Fine topological relationship of mine drainage system

在礦井排水系統(tǒng)拓?fù)潢P(guān)系中,聯(lián)通關(guān)系和連接關(guān)系成為構(gòu)建礦井排水系統(tǒng)BIM模型的關(guān)鍵,構(gòu)成了排水系統(tǒng)拓?fù)潢P(guān)系中的核心部分。建立設(shè)施設(shè)備之間明確的上下游關(guān)系能夠關(guān)聯(lián)排水系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié),將設(shè)施設(shè)備的空間、屬性、預(yù)維、運(yùn)行等相關(guān)業(yè)務(wù)信息關(guān)聯(lián)起來(lái),形成信息集成優(yōu)勢(shì),有助于實(shí)現(xiàn)排水過(guò)程的拓?fù)洳樵?、空間分析、排水模擬等功能。

3 礦井排水系統(tǒng)多尺度建模

由于礦井排水系統(tǒng)實(shí)體要素結(jié)構(gòu)復(fù)雜,大到構(gòu)建排水系統(tǒng)的構(gòu)筑物骨架,小到排水系統(tǒng)細(xì)小物體和設(shè)備器械等構(gòu)造物,建模過(guò)程極其復(fù)雜,可將復(fù)雜的三維模型分解成組件,從而起到細(xì)化整體模型的作用。采用基于Revit軟件的參數(shù)化建模方法,找到形狀固定、可重復(fù)使用的同類組件構(gòu)建族庫(kù),可簡(jiǎn)化建模流程,為設(shè)施設(shè)備批量建模創(chuàng)造了可能性。

3.1 排水系統(tǒng)實(shí)體要素?cái)?shù)據(jù)編碼

為精確查詢族庫(kù)類型、構(gòu)建和儲(chǔ)存三維模型的拓?fù)浜蛯傩孕畔?按照礦井排水系統(tǒng)的空間及屬性特征賦予實(shí)體要素唯一可識(shí)別的名稱編碼,并建立數(shù)據(jù)編碼與實(shí)體要素間的映射關(guān)系。規(guī)則的編碼體系有助于實(shí)現(xiàn)實(shí)體要素多類型空間信息統(tǒng)一分類,更快定位實(shí)體要素,為構(gòu)建礦井排水系統(tǒng)族庫(kù)提供編碼基礎(chǔ)。礦井排水系統(tǒng)實(shí)體要素編碼標(biāo)準(zhǔn)如圖4所示。

圖4 排水系統(tǒng)實(shí)體要素編碼標(biāo)準(zhǔn)Fig.4 Coding standard for entity elements of drainage system

排水系統(tǒng)實(shí)體要素編碼規(guī)則中,每個(gè)字段表示具體的類型特征。編碼標(biāo)準(zhǔn)前兩位表示設(shè)備類型,根據(jù)2.1節(jié)的分類方法,設(shè)備類型分為排水設(shè)施(P1)、排水設(shè)備(P2)和附屬設(shè)備(P3)。再采用3位相應(yīng)的英文字母來(lái)表示實(shí)體類型信息,例如水泵房(SBF)、管子道(GZD)、主水倉(cāng)(ZSC)。第7位標(biāo)識(shí)抽象類型,有節(jié)點(diǎn)(0)和弧段(1);第8位標(biāo)識(shí)LOD 4個(gè)層級(jí)(0～3);第9、10位為要素型號(hào)代碼,例如不同尺寸的管段類型編碼不同。后6位為實(shí)體順序自編碼,順序自編碼的第一位為該元素拓?fù)潢P(guān)系類型,聯(lián)通關(guān)系(A)、附著關(guān)系(B)、聚合關(guān)系(C)、從屬關(guān)系(D)、連接關(guān)系(E)。例如P2PSG1201E00001為L(zhǎng)OD2層級(jí)中某一排水管段的編碼。

3.2 參數(shù)化族庫(kù)建立

組件概念在建筑三維建模中已有應(yīng)用,采用參數(shù)化思想[19-20]來(lái)控制相同類型但可能具有不同結(jié)構(gòu)、尺寸、外觀和屬性的組件集。在組件的概念下,Revit為用戶提供了“參數(shù)化族庫(kù)”,將重復(fù)使用、不同類型的模型構(gòu)件獨(dú)立存儲(chǔ)并可在多個(gè)應(yīng)用中進(jìn)行調(diào)用,同時(shí)允許用戶使用組裝和定制功能。

礦山排水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效建模的第一步是建立一套符合項(xiàng)目需求的參數(shù)化族庫(kù),設(shè)置基本排水系統(tǒng)構(gòu)件的自定義參數(shù),運(yùn)用Revit中的拉伸、放樣、融合等功能,建立各族構(gòu)件的參數(shù)化模型,通過(guò)參數(shù)控制族構(gòu)件的新建與修改。本研究將礦井排水系統(tǒng)按照LOD分級(jí)方式劃分族類型,并對(duì)不同類型的構(gòu)件進(jìn)行編碼儲(chǔ)存,根據(jù)每級(jí)LOD的幾何簡(jiǎn)化程度在Revit中構(gòu)建多尺寸參數(shù)模型。因此,排水系統(tǒng)族構(gòu)件參數(shù)類型不僅包括建模對(duì)象的尺寸約束信息,也包括由模型空間拓?fù)潢P(guān)系確定的位置信息和由連接關(guān)系確定的上下游拓?fù)溥B接模型編碼。將不同的族構(gòu)件載入項(xiàng)目中,設(shè)置項(xiàng)目中模型的唯一編碼,有助于確定模型的拓?fù)潢P(guān)系,輔助系統(tǒng)BIM模型構(gòu)建。以LOD2層級(jí)中閘閥構(gòu)件為例分析上下游連接關(guān)系,如圖5所示。

圖5 LOD2中閘閥構(gòu)件上下游設(shè)備及編碼Fig.5 Equipment and code for connecting sluice valves in LOD2

3.3 排水系統(tǒng)多尺度場(chǎng)景

本研究依據(jù)礦井排水系統(tǒng)層次細(xì)節(jié)模型及參數(shù)化族庫(kù)集成礦山排水系統(tǒng)多尺度應(yīng)用場(chǎng)景,采用Revit構(gòu)建多尺度參數(shù)化族庫(kù),將其載入3DMax中進(jìn)行細(xì)節(jié)添加和紋理渲染,構(gòu)建礦山排水系統(tǒng)離散層次細(xì)節(jié)模型(圖6)。在上述試驗(yàn)中,多尺度模型構(gòu)建使得用戶能夠根據(jù)不同的應(yīng)用需求瀏覽不同尺度的模型場(chǎng)景,可只針對(duì)需要觀察的部分進(jìn)行精細(xì)建模,以減少模型的細(xì)節(jié)冗余,避免影響模型渲染速度。參數(shù)化族庫(kù)的構(gòu)建及不同細(xì)節(jié)層次模型之間拓?fù)潢P(guān)系的確定,使得相同類型、不同尺寸的模型得以批量創(chuàng)建,且模型間連接關(guān)系清晰,上下游明確,避免了建模過(guò)程中可能造成的錯(cuò)誤,進(jìn)而提高了建模效率。

圖6 礦井排水系統(tǒng)多尺度場(chǎng)景及拓?fù)潢P(guān)系示例Fig.6 Example of multi-scale scene and topological relation of mine drainage system

圖6中,LOD0層級(jí)表達(dá)了礦井涌水流經(jīng)的構(gòu)筑物的空間位置,水泵房等實(shí)節(jié)點(diǎn)與排水溝交叉點(diǎn)等虛節(jié)點(diǎn)及線狀構(gòu)筑物的拓?fù)潢P(guān)系,每類構(gòu)筑物都有唯一的編碼信息,以便清晰地查看礦井涌水的流向。同時(shí),可輔助礦山企業(yè)綜合管理部門進(jìn)行水溝等線狀構(gòu)筑物的空間分析,判斷排水設(shè)施敷設(shè)是否合理。

LOD1層級(jí)在LOD0層級(jí)的基礎(chǔ)上,結(jié)合構(gòu)筑物間的聯(lián)通關(guān)系,構(gòu)建了礦井排水系統(tǒng)構(gòu)筑物的實(shí)體模型,用以構(gòu)成排水系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的整體骨架。以排水溝為例,每段排水溝設(shè)置不同的編碼信息,以便礦山機(jī)電工程部門準(zhǔn)確記錄水溝清淤等排水構(gòu)筑物的日常管理情況。

LOD2層級(jí)新增了構(gòu)筑物內(nèi)部的排水設(shè)備信息,以水泵房為例,內(nèi)部設(shè)備的輪廓模型得以完整顯示,單個(gè)設(shè)備作為獨(dú)立的實(shí)體要素進(jìn)行三維建模,其連接關(guān)系有利于機(jī)電工程部門的管理人員準(zhǔn)確掌握復(fù)雜的設(shè)備信息,對(duì)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的設(shè)備進(jìn)行故障定位及故障排查,及時(shí)進(jìn)行維護(hù)與檢修,實(shí)現(xiàn)排水設(shè)備的可視化管理。另外,在此層級(jí)中,排水管網(wǎng)與排水設(shè)備間的拓?fù)潢P(guān)系清晰可見(jiàn),為實(shí)時(shí)模擬排水系統(tǒng)的工作過(guò)程,制定礦井排水應(yīng)急預(yù)案及事故分析奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

LOD3層級(jí)增加了排水系統(tǒng)設(shè)備的細(xì)節(jié)及模型紋理,對(duì)需要重點(diǎn)觀察的設(shè)備零部件進(jìn)行細(xì)致建模,為實(shí)現(xiàn)礦井排水系統(tǒng)精細(xì)化建模提供了可能,可用于礦山排水過(guò)程三維仿真及零件級(jí)設(shè)備的日常巡檢。

4 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)礦山不同部門對(duì)礦井排水系統(tǒng)日常管理的多種應(yīng)用需求,提出了拓?fù)渚?xì)度的多尺度BIM模型,研究了包含LOD層級(jí)和拓?fù)潢P(guān)系的礦井排水實(shí)體要素編碼方法,構(gòu)建了實(shí)體要素參數(shù)化族庫(kù),并以井底車場(chǎng)及內(nèi)部水泵房為例搭建了排水系統(tǒng)多尺度應(yīng)用場(chǎng)景。通過(guò)將建模過(guò)程與礦井排水工作過(guò)程進(jìn)行關(guān)聯(lián),用以準(zhǔn)確獲取排水設(shè)施設(shè)備的空間信息,合理描述實(shí)體要素間的連接關(guān)系,整合BIM模型信息,有效避免了重復(fù)建模,保證了排水過(guò)程三維仿真、運(yùn)營(yíng)階段分析優(yōu)化和維護(hù)維修等應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。