基于上述方法，本研究设计并开发了一个管道预制构件智能设计系统即基于BIM的建筑工厂化（设计、加工、仓储）管理系统，本节重点讨论其技术特点、架构设计和功能设计。

2.1BIM－FC系统的技术特点

2.1.1BIM模型的可视化

考虑到设计习惯和操作的易用性，需要从BIM模型中提取平面信息，以让用户在二维状态下进行管道预制构件的深化设计，而三维图形平台则同步表现设计结果。

BIM模型中构件实体可以分为带轴线信息的实体及不带轴线信息的实体。对于带轴线信息的实体，二维图形采用其轴线表示；对于不带轴线信息的实体，二维图形则采用其三角网格顶点的Delaunay三角剖分的外边界表示。Delaunay三角剖分的定义为：二维实数域上的有限点集Ｖ的一个三角剖分Ｔ＝（Ｖ，Ｅ）是Delaunay三角剖分当且仅当Ｔ中的每个三角形的外接圆内部不包含Ｖ中的任意点。Delaunay三角剖分的外边界提取的基本步骤如下：

通过以上算法可以得到平面点集V的Delaunay三角剖分。图2便是平面上随机的10个点的Delaunay三角剖分，其内部三角网格的邻接三角网格有3个，外边界三角网格的邻接三角网格只有2个，没有邻接三角网格的边即为外边界。由此判断条件即可求出平面离散点集的外边界，三角剖分求得的外边界为平面点集的凸包。为了更加精确的反应凹多边形的边界，需要对边界进行细化，本研究采用三角形边长阈值以及三角形边长比阈值的方式对边界进行细化，对于边长大于阈值1或长边／短边大于阈值β的边采用该三角形另外两条边作为边界。如若图2中49这条边的长度大于给定的1，则采用45及59这２条边作为外边界。

图２平面点集的Delaunay三角剖分

 本研究中BIM模型是显示在自主研发的基于OpenGL的三维图形平台，该平台对大型三维场景的显示效率做了大量的优化工作。为了降低内存的消耗量，增加三维场景的流畅度，该平台采用了2种方法来进行优化：

１）引入了基于映射的模型表达方法来大量减少构件存储量，即根据网格相似性匹配方法对各构件进行两两相似性分析，先对几何外形相似的构件采用相同的三角网格表示，再通过转换矩阵映射到其它相似构件中；

２）该平台采用了包络网格的三角形网格简化技术以减少网格的数据，能够在保持构件形状没有大的变更的前提下大大减少三角形的数目，从而得到简化的三维模型。图3为2组模型的三角网格简化结果，每组模型的右侧图形为简化后的结果。

图3建筑构件网格简化效果图

2.1.2递进式参数化建模

管道工程中常用的构件及配件包括横担、立柱、抱箍、管束等，这些构件通常由一个或多个基本的三维实体组成，本研究采用开源项目Heliｘ3DToolkit的Mesh-Builder构造三维模型，该构造器能够实现基本三维实体（长方体、球、圆锥、圆柱等）、拉伸实体、扫掠实体、放样实体的参数化建模。

横担、立柱通常由型钢制作而成，通过内置常用的Ｃ型钢、圆钢、工字钢、槽钢、Ｔ型钢等型钢的横截面定义，可实现型钢的快速参数化建模。标准管束及抱箍的参数定义包括外径、边缘宽度、保温层厚度、壁厚、高度，通过这几个参数即可使用Mesh-Builder建立管束及抱箍的模型。

完成几何建模之后，再给该几何模型赋予系统类型、材质、型号、标识等附加属性，接着将该模型集成到原BIM模型并建立关联关系，最终实现递进式参数化BIM建模过程。