消防设计自动审查软件应用研究

消防设计自动审查软件应用研究

余君1郑琪2

1.泉州市消防支队福建泉州362000

2.泉州市消防支队鲤城大队福建泉州362000

摘要：基于BIM技术的消防设计自动审查是使用基于BIM的设计，使用消防设计规范，计算机通过计算分析，实现消防设计规范自动检查。本文总结规范自动检查的理论方法，通过对现有消防规范自动检查软件进行研究测试，生成软件分析报告，分析研制国内本土化的消防设计自动审查软件的可行性并奠定理论基础。

关键词：BIM；消防设计；设计自动审查；软件应用

1前言

BIM全称为BuildingInformationModel，它具备支持三维可视化、信息结构化集成、全局更新等优点。

消防规则自动检查软件的流程可分为四个阶段：（1）规则的解释和应用中的逻辑结构（2）建筑模型的制备，在这个阶段检查所需的必要信息会被准备好；（3）规则执行阶段，检查执行情况的阶段，最后（4）检查结果报告。

2规则自动检查方法理论综述

2.1理论体系架构

结合规范自动检查领域早期的研究成果，BIM之父ChuckEastman提取了为实现一个功能完整、可靠的规则自动检查和报告制度所必须的体系结构，提炼了实现规则自动检查需应用的理论方法，包括一阶谓语逻辑、本体论、模型视图等。

2.2一阶谓语逻辑

一些高度发展的通用技术将一阶谓语逻辑翻译为计算机可执行的编程语言。一阶谓语逻辑已被计算机语言Prolog广泛运用。建筑内的哪些领域层信息进行应用、规则适用范围的解释和哪些情况下标准条款应该被遵照执行的精准翻译，这些都是每一条被用于检查的规则需要研究的问题。基于很多相互关联的建筑设计本身的前提条件，建筑设计规则的建立通常深深地互相嵌套、搭建，例如建筑分类、平面布置、安全疏散的关联关系。

一阶谓语逻辑需要保证每一个规则的逻辑是最简，通过递归的方法，实现规则的相互嵌套，最终建立一个完整的规则集。

2.3本体论

准确的规则翻译依靠统一定义与标注的的对象分类（疏散逃生空间）和使用统一定义的测量方法提取数据（长度、宽度）。这些分类和属性从早期的分类中提取并进行了扩展。Omniclass是将ISO和欧洲研究内容进行整合的成果，通过将建筑信息分类从而支撑数字建模和模型信息间的转换。它提供了空间、工艺、实施者、建筑对象和其他常规信息的分类。Omniclass平行于也有别于国际字典的框架（IFD），它在不同语言间对于建筑组件的属性与不同的用途提供了的确切的定义。规则中的对象，属性或关系的评估抽取是规则解释的关键，规则解释的终端处理很大程度上依赖于从Omniclass和IFD获取的标准。

2.4模型视图

建筑模型需要大量的数据集。而且迄今建造的模型通常未包含支持建筑规则检查所需的细节。Han等人分别提供了用于特定类型规则检查的数据获取的模型视图和更有效率的在一个总体建筑模型中的抽取子模型来使运行的方法。这样的模型视图的定义伴随规则检查功能的准备工作同步前进。有些规则检查涉及隐含属性。例如玻璃在一个楼层房间内的比例。或者残疾人在厕所无障碍通行的最窄宽度。规则检查可通过生成相应的模型视图解决目标对象的检查。

3国外规则自动检查软件应用分析

为建筑模型制作的规则导向系统的研究发展起于二十多年前。在此期间，建筑模型和规则检查的方法发展了起来，但是高效的规则检查系统仍仅处于发展和投入使用的初期。规则检查系统是个需要大量软件工具来满足我们提出的功能需求的大型应用软件。最早的研究努力必须从零开始，但对于而后的开发研究可以建立在已经开发了一些功能的平台基础上。笔者通过对几个规则检查系统的应用研究，简要的分析报告如下。

3.1SolibriModelChecker

SMC是一个基于Java的应用程序，它能读取IFC模型，并将其映射到内部结构，便于访问和处理。它包括多种内置功能：

一个可以预检查模型的数据库，预检查的内容包括形状重叠，名称和属性的命名规则，对象的存在性等，作为更详细检查的前提准备；

校核问题的自动观看显示，可用于展示报告；

可达性检查功能，基于ISO代码的可达性；

基于实际建筑空间的空间程序检查；

消防逃生路径距离检查。

可以导出成各种格式的报告来检查问题，其中包括PDF，XML，和XLS格式，以及专有的SMC可视化和报告格式适于使用免费Solibri模型查看器的设计审查员们。

规则可以通过表格设置的控制参数进行参数化修改。

然而，全新的规则正在通过SMC的应用程序编程接口（API）并使用Java编写进行添加。API接口是不公开的，从而限制Solibri提供的进行检查的规则。

3.2JotneEDModelChecker

EDM提供了一个对象数据库，并支持使用EXPRESS语言进行开源规则开发，这同时也是IFC模型模式的开发语言。新的模型可以采用EXPRESS和EXPRESS-X语言，这是从一个EXPRESS模式到另一个映射实例数据的语言，并支持丰富的查询和报告开发。这些技术设施使EDM能打开复杂的用户扩展。EDM还提供了文字报告和服务器服务。它由EDM模型服务器和基于对象的后端数据库服务器共同支持，从而允许EDM处理大型建筑模型，甚至有可能是同时处理几个。EDM和在挪威的建筑技术与管理的国家局（BE）等的项目。

3.3FORNAX

FONAX建筑规则检查的第一个大的成果，是新加坡CORENET开发的自有平台，叫FORNAX，由novaCITYNETSPte.有限责任公司进行开发的，成为EDM模型检测器的最高成果。FORNAX是一个C++对象库，它派生新的数据，并生成IFC数据扩展的意见。FORNAX的对象能自发进行规则评估，并提供了良好的基于对象的模块化。FORNAX已经被一定数量的其他建筑规范工作检测为一个可行的平台，包括挪威Selvaag集团，它将其应用到消防通道评估的审查。

3.4SMARTcodes

SMARTcodes提供了从书面语言规则到计算机代码的翻译方法，使用特定领域的术语和半正式的映射方法的字典。SMARTcodes还提供了方法来访问在IFC模型中的相关数据和报告结果。SMARTcodes是由AEC3与DigitalAlchemy进行联合开发的。

4结论

笔者介绍了包括一阶逻辑、本体论、模型视图等规则自动检查理论方法。研究了SolibriModelChecker、JotneEDModelChecker、FONAX、SMARTcodes等软件的应用情况。

根据文中提到的制约规则准确实现自动审查的五个因素，为改进审查效能，下一步研究方向应包括：

（1）优化建筑模型本身，增加模型设计深度、标准化和层次化防火信息分类；

（2）提升建筑防火设计标准可操作性和执行能力；

（3）新增SMC的符合中国本土的rules；

（4）研发新的适用于中国的规则自动检查软件。

参考文献

[1]EastmanC，TeicholzP，SacksR，etal.BIMhandbook：Aguidetobuildinginformationmodelingforowners，managers，designers，engineersandcontractors[M].Hoboken：JohnWiley&Sons，2011：15-16.

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[3]清华大学软件学院BIM课题组.中国建筑信息模型标准框架研究[J].土木建筑工程信息技术，2010，2（2）：1-5.

[4]李智勇.建筑防火设计审核系统的研制与开发[D].大连：大连理工大学，2005.[4]杨炳城.基于凸函数证据理论的消防审核办公自动化系统设计[D].长春：吉林大学，2014.

[5]ZhangS，TeizerJ，LeeJK，etal.Buildinginformationmodeling（BIM）andsafety：Automaticsafetycheckingofconstructionmodelsandschedules[J].AutomationinConstruction，2013，29（4）：183-195.

作者简介：

第一作者：余君（1987-），女，福建惠安人，泉州市防火监督处助理工程师，清华大学硕士，主要研究方向为基于BIM的消防应用。

第二作者：郑琪（1993-），女，福建惠安人，泉州市消防支队鲤城区大队助理工程师，学士，主要从事消防设计审查、消防验收及消防监督检查等工作。