Шуляк Д.С.
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ РАБОТЫ ВНУТРЕННИХ ИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ ЗДАНИЯ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА ОСНОВЕ БАЗЫ ДАННЫХ МОДЕЛЕЙ ТИМ-ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫМ СПОСОБОМ *
Аннотация:
в работе рассматривается применение формата Industry Foundation Classes (IFC) для эксплуатации систем водоснабжения и водоотведения (ВиВ) на основе информационной модели, созданной в среде Autodesk Revit. Основное внимание уделяется разработке программного продукта на языке Python, позволяющего автоматизировать анализ параметров трубопроводной сети и производить перерасчёт гидравлических характеристик при замене материала трубы. Реализованный скрипт позволяет извлекать данные из IFC-файла, визуализировать параметры трубопроводов в графическом интерфейсе, изменять исходные данные (например, материал труб) и автоматически пересчитывать скорость потока и потери напора. Представлены результаты тестирования на примере модели системы холодного водоснабжения. Работа демонстрирует потенциал IFC-моделей для решения эксплуатационных задач и перспективу дальнейшей автоматизации инженерных расчётов.
Ключевые слова:
водоснабжение, автоматизация, эксплуатация
В последние годы информационное моделирование зданий (BIM) приобретает всё большее значение на этапе эксплуатации инженерных систем, включая системы водоснабжения и водоотведения (ВиВ). Особую роль в этом процессе играет формат Industry Foundation Classes (IFC) — открытый стандарт, для обеспечения совместимости между программными продуктами и долгосрочного хранения данных о здании и его системах.IFC-модель позволяет хранить не только геометрию элементов, но и их свойства: материалы, технические характеристики, информацию о производителе, дате установки и периодичности технического обслуживания. Это делает формат потенциально эффективным инструментом для управления жизненным циклом систем ВиВ, в том числе на стадии эксплуатации [1].Концепция, предлагаемая в работе.Для реализации автоматизированного расчёта гидравлических параметров системы водоснабжения на стадии эксплуатации после замены материала участка трубы в настоящей работе предлагается следующий подход:Максимально использовать данные о характеристиках системы водоснабжения, содержащиеся в информационной модели, экспортированной в формате IFC. Для этого необходимо обеспечить корректную настройку параметров при экспорте модели из проектного программного обеспечения (например, Revit), включая сохранение свойств трубопроводов — длины, диаметра, расхода, материала и других.Предусмотреть возможность выбора конкретного участка трубопровода, подлежащего модификации, — либо через графический пользовательский интерфейс, либо по уникальному идентификатору (GlobalId) трубы, содержащемуся в IFC-файле.После выбора участка реализовать замену материала трубы и произвести автоматизированный гидравлический расчёт с учётом новых параметров. Результатом расчёта является отображение обновлённых значений скорости потока и потерь давления в трубе в наглядной форме (в виде окна с результатами), а также возможность их сохранения для дальнейшего анализа или экспорта.Рис. 1. Общий алгоритм автоматизации.Задачи, решаемые в работе.В процессе выполнения магистерской работы передо мной встали ряд задач, требующих как технического, так и программного решения. Основные из них представлены ниже:А) Сложности при экспорте данных из Revit-модели.Одна из первых задач заключалась в необходимости корректного экспорта данных о трубопроводах и санитарно-технических приборах из модели, созданной в Autodesk Revit. Стандартные инструменты экспорта, в том числе формат IFC, не всегда позволяют получить полный и структурированный перечень параметров. Для решения этой проблемы потребовалось углублённое изучение механизмов IFC-экспорта и ручная настройка категорий и общих параметров, обеспечивающих правильную классификацию элементов инженерных систем.Б) Разработка алгоритма на языке Python для гидравлических расчётов.Вторая задача заключалась в реализации алгоритма, который позволял бы производить расчёты на основе параметров, полученных из Revit-модели. Алгоритм должен учитывать геометрию трубопроводов, физические характеристики труб, параметры среды (температура, плотность) и формулы расчёта потерь давления. Для этого была разработана программа на языке Python, включающая необходимые физические зависимости и обеспечивающая гибкость при обработке экспортированных данных.В) Создание пользовательского интерфейса для отображения результатов.Для удобства восприятия результатов была реализована система вывода данных в виде графического интерфейса пользователя (GUI). В этом окне отображаются ключевые параметры каждого участка системы: скорость движения воды, внутренний диаметр труб, коэффициент шероховатости, потери давления и длина участков. Такое представление облегчает анализ системы и позволяет выявить проблемные зоны (например, с завышенными потерями напора).Г) Идея интеграции с мобильным приложением через QR-код.В рамках концепции дальнейшего развития проекта была предложена идея внедрения системы идентификации участков трубопроводной сети с помощью QR-кодов. Предполагается, что при сканировании кода через мобильное приложение можно будет получать информацию о конкретном участке системы, а также выполнять локальные гидравлические расчёты. Это может быть особенно полезно при эксплуатации систем в реальных объектах, где важна быстрая диагностика и анализ инженерных сетей.Рис. 2. Результаты тестирования алгоритма.Тестирование в Revit.Для проверки корректности работы программы была подготовлена тестовая модель в Revit:• Создана система холодного водоснабжения с двумя потребителями (раковина и унитаз).• Применены стандартные трубы с диаметром 15 мм и материалом "Сталь углеродистая".• Выполнен экспорт в IFC с включением всех Property Sets.• Программа корректно распознала трубопроводы, отобразила значения, позволила заменить материал на "Полипропилен" и автоматически пересчитала параметры (скорость потока, потери напора).• Полученные значения сопоставлены с ручным расчётом — расхождение составило менее 2%, что допустимо.В работе рассматривается возможность автоматизации гидравлических расчётов систем водоснабжения на стадии эксплуатации с использованием формата IFC. IFC-модель содержит необходимые геометрические и технические характеристики трубопроводной сети, что позволяет извлекать параметры труб (диаметр, длина, расход и др.) непосредственно из файла. Алгоритм расчёта основан на классических формулах гидравлики и реализован на языке Python. Пользователь выбирает конкретный участок трубы по уникальному идентификатору (GlobalId), после чего программа автоматически производит перерасчёт параметров при замене материала. Реализация данного подхода позволяет существенно сократить время выполнения расчётов и снизить риск ошибок, связанных с человеческим фактором. Работа демонстрирует потенциал применения IFC-моделей как основы для интеллектуального анализа инженерных систем на стадии эксплуатации.
Номер журнала Вестник науки №6 (87) том 2
Ссылка для цитирования:
Шуляк Д.С. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ РАБОТЫ ВНУТРЕННИХ ИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ ЗДАНИЯ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА ОСНОВЕ БАЗЫ ДАННЫХ МОДЕЛЕЙ ТИМ-ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫМ СПОСОБОМ // Вестник науки №6 (87) том 2. С. 2008 - 2013. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/24126 (дата обращения: 13.07.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+