BIM設(shè)計資源管理的數(shù)據(jù)庫實踐

1、第三屆工程建設(shè)計算機應(yīng)用創(chuàng)新論壇論文集上海2011版BI襖M柏設(shè)計資源管理板的數(shù)據(jù)庫實踐作者姓名：翟韋稗作者單位：上海觀岸念信息技術(shù)有限公般司瓣【頒摘要百】稗本文探討如何把對暗建筑信息模型熬（案Building矮 Informa版tion Mod柏elin邦g扳，絆BI盎M佰）瓣設(shè)計資源數(shù)據(jù)進行襖分類、搜集、管理擺，壩在數(shù)據(jù)庫設(shè)計和實哀現(xiàn)的過程中如何進胺行性能優(yōu)化，佰從而矮能拌使半BIM斑設(shè)計資源得到熬有效胺的壩利用艾，壩為白BIM捌技術(shù)的岸推廣應(yīng)用巴提供支持扮。吧【白關(guān)鍵詞癌】捌BI挨M擺、盎設(shè)計資源0 引言皚隨著挨建筑設(shè)計行業(yè)的信暗息技術(shù)應(yīng)用由拔傳統(tǒng)的二維矮CA頒D扒設(shè)計向靶三維擺建筑信息

2、模型設(shè)計埃演進矮，即由圖形化稗（矮Drawin澳g拌）到建筑信息模型案化埃（稗Building唉 Informa骯tion Mod斑elin凹g敗，皚BI把M絆）百 靶的本質(zhì)變換，有必唉要芭考慮在企業(yè)內(nèi)部或奧社會上拌建立拌基搬于俺BI柏M愛的吧設(shè)計資源數(shù)據(jù)阿管理系統(tǒng)，瓣為邦標(biāo)哎準艾BIM捌構(gòu)件等扳可重用的核心哎BI扳M半設(shè)計資源爸數(shù)據(jù)提供一個伴采集、存儲、管理拜、應(yīng)用、共享敖的軟件拌平臺奧。矮本文嘗試從數(shù)據(jù)庫盎技術(shù)的角度佰對奧BI哀M礙設(shè)計資源的數(shù)據(jù)特拜征、澳管理要求罷進行初步的分析版，并吧在辦Microsof扳t SQL Se絆rver 200熬8巴數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的氨特性基礎(chǔ)上探斑討藹BI絆

3、M擺設(shè)計資源數(shù)據(jù)庫的瓣設(shè)計方法和爸相關(guān)的扒性能優(yōu)化技術(shù)。頒1 案BI半M設(shè)計資源數(shù)據(jù)的八分類和昂采集模式安數(shù)據(jù)分類模型基本哀概念斑要對搬BI版M扒設(shè)計暗資源數(shù)據(jù)進行有效頒的管理和利用，首爸先要對其數(shù)據(jù)類型胺有充分的理解和認搬識，建立起數(shù)據(jù)分佰類模型。在通常的佰企業(yè)數(shù)據(jù)中，包括澳以下六大數(shù)據(jù)類型板：稗元數(shù)據(jù)（矮metadata爸）百元數(shù)據(jù)可以理解為般數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，平時挨我們設(shè)計表時，大扳部分屬性字段就是版元數(shù)據(jù)。比如，性藹別，國籍，出生省捌份等。這個是最接佰近自然意義的的數(shù)翱據(jù)。唉引用數(shù)據(jù)（稗Referenc芭e Data按）引用數(shù)據(jù)是元數(shù)據(jù)扳的可能取值范圍，昂我們設(shè)計表時所說瓣的數(shù)據(jù)字典往往就骯

4、是引用數(shù)據(jù)。比如襖，性別只能是男和昂女，男和女就是引胺用數(shù)據(jù)。國家的引俺用數(shù)據(jù)就是世界上搬這澳10敗0般多個國家和地區(qū)；俺主數(shù)據(jù)（翱Master D哀ata扮）瓣主數(shù)據(jù)是在我們數(shù)按據(jù)庫設(shè)計中最重要扮的一些實體，是由頒元數(shù)據(jù)和引用數(shù)據(jù)哎實例的集合。主數(shù)隘據(jù)可以定義岸為頒“敖用于為核心業(yè)務(wù)實扳體創(chuàng)建和維護全企半業(yè)扒澳記錄系絆統(tǒng)辦版，以記錄業(yè)務(wù)交易案并評定這些實體的艾業(yè)績所需的信息扳。哀”熬平時我們常碰到的搬客戶信息，產(chǎn)品信襖息都屬于主數(shù)據(jù)。巴主數(shù)據(jù)是企業(yè)應(yīng)用啊系統(tǒng)中最基本的業(yè)懊務(wù)單元，比如一個敗產(chǎn)品系統(tǒng)，它處理奧的基本數(shù)據(jù)就是生斑產(chǎn)數(shù)據(jù)拌，扳H巴R阿系統(tǒng)處理的基本數(shù)拌據(jù)是雇員傲，挨CR凹M邦系統(tǒng)處

5、理的基本數(shù)翱據(jù)是客戶。另外，巴各個行業(yè)對于主數(shù)巴據(jù)的管理的需求和俺期望會有很大不同傲，因此行業(yè)經(jīng)驗對霸于主數(shù)據(jù)管理很重昂要。安企業(yè)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（瓣Enterpri吧se Struc敖ture Dat胺a吧）扒企業(yè)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是板企業(yè)業(yè)務(wù)中所需的把數(shù)據(jù)實按體拜 俺，可能是多個主數(shù)絆據(jù)的集合。不同行凹業(yè)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)會芭有很大不同澳交易活動數(shù)據(jù)（皚Transact扒ion Acti爸vity Dat俺a敗）巴交易活動數(shù)據(jù)是主艾數(shù)據(jù)之間活動產(chǎn)生半的數(shù)據(jù)。比如客戶疤購買產(chǎn)品的交易記錄就是交易活動數(shù)壩據(jù)，工廠生產(chǎn)產(chǎn)品疤，生產(chǎn)記錄也是交芭易活動數(shù)據(jù)拌交易審計數(shù)據(jù)（礙Transact白ion Audi礙t Dat

6、a熬）愛我們對數(shù)據(jù)的所有按活動都通過交易審叭計數(shù)據(jù)進行記錄。把比如我們對客戶信扒息修改的操作，對罷交易的增加和刪除翱操作，這些活動在霸很多關(guān)鍵系統(tǒng)（比芭如銀行）都需要記班錄，以合符相應(yīng)法版規(guī)的要求。吧下圖中數(shù)據(jù)模型中佰的藍色越深代表語敗義相關(guān)性越強和數(shù)挨據(jù)質(zhì)量越重要，而捌黃色越深代表數(shù)據(jù)艾的數(shù)據(jù)數(shù)量越多、傲更新的頻率越快、隘實時抓取的數(shù)據(jù)越般快、數(shù)據(jù)的生命越澳短。下圖可以看到班，元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)語背義性最強，幾乎不拜更新，數(shù)據(jù)量最少拔，生命周期最長。擺圖皚 哀SEQ唉 靶圖斑 * ARAB骯IC胺 翱1絆在盎BI靶M唉設(shè)計資源數(shù)據(jù)管理胺中，通常需要澳把哀BI壩M八構(gòu)件作為主數(shù)據(jù)來跋管理，例拌如按R

7、evit艾族庫中的文件對象藹；把描述挨構(gòu)件捌特征的各類屬性皚、參數(shù)隘作為元數(shù)據(jù)伴和扳引用數(shù)據(jù)來管理；愛把對構(gòu)件的引用和熬訪問記錄作為交易啊活動數(shù)據(jù)來管理；艾把構(gòu)件庫的維護和擺更新記錄作為交易哎審計數(shù)據(jù)來管理。扳一個具有奧實用阿性的岸BIM背設(shè)計資源八管理藹系統(tǒng)凹，需要絆有效地斑整合懊與管理以上芭不同類型的數(shù)據(jù)，案對邦數(shù)據(jù)的頒存儲耙方式扳、胺數(shù)據(jù)庫表的設(shè)計、跋系統(tǒng)的案軟硬件白架構(gòu)都提出了較高背的要求。搬BI皚M哎設(shè)計資源的采集模爸式胺對于勘察設(shè)計企業(yè)澳來說，拔BIM壩設(shè)計資源數(shù)據(jù)可以愛來自企業(yè)內(nèi)或企業(yè)案外，數(shù)據(jù)采集主要哀采用以下方式：唉企業(yè)內(nèi)人工采集：阿企業(yè)內(nèi)的技術(shù)部門澳主動采集、整理、澳錄入案

8、企業(yè)內(nèi)自動采集：邦通過與俺建筑協(xié)同設(shè)計絆系統(tǒng)敗或項目管理系統(tǒng)絆的集成自動獲取設(shè)敖計成果數(shù)據(jù)藹。班企業(yè)外人工采集：扒由建材設(shè)備廠商等柏關(guān)聯(lián)單位主動錄入皚數(shù)據(jù)唉企業(yè)外自動采集：澳與外部關(guān)聯(lián)單位的把信息系統(tǒng)集成，自敗動獲取數(shù)據(jù)。扒通過以上四種采集般方式獲取的數(shù)據(jù)，敗經(jīng)過整理、提煉、襖整合后可以被應(yīng)用案到設(shè)計過程中，并哀形成新的設(shè)計資源板和知識數(shù)據(jù)，從而礙使數(shù)據(jù)形成有效的氨循環(huán)，實現(xiàn)設(shè)計資挨源和知識數(shù)據(jù)整個奧生命周期的管理。叭為了實現(xiàn)以上四種靶采集方式，癌BIM啊設(shè)計資源拜管理系統(tǒng)柏需要提供相應(yīng)的錄佰入維護工具，并且翱提供完整的應(yīng)用開頒發(fā)接口癌（瓣AP盎I阿），以便第三方應(yīng)把用程序可以利哀用矮AP把I

9、班與系統(tǒng)實現(xiàn)互操作跋。傲2 版BI翱M矮設(shè)計資源阿數(shù)據(jù)特征和性能優(yōu)奧化數(shù)據(jù)特征唉從上面的分析可以?？闯觯睟IM板設(shè)計資源數(shù)據(jù)的主俺要特點如下：藹以非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為啊主，需要海量存儲拔空間扒BI爸M拔設(shè)計資源絆主數(shù)據(jù)以非結(jié)構(gòu)化笆數(shù)據(jù)（文檔對象）胺為主要組成部分，佰這些數(shù)據(jù)將占據(jù)龐隘大的物理存儲空間傲，這對數(shù)據(jù)庫管理拔系統(tǒng)處理非結(jié)構(gòu)化扒數(shù)據(jù)的存取性能、叭可靠性、并發(fā)響應(yīng)襖等技術(shù)指標(biāo)提出了拜很高的要求。皚樹狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)化捌數(shù)據(jù)關(guān)系復(fù)雜疤BIM笆設(shè)計資源岸對象案（邦主數(shù)據(jù)暗）頒以樹狀結(jié)構(gòu)疤管理頒，由于每個對象都骯有相關(guān)的權(quán)限信息搬和屬性拜（元數(shù)據(jù)）頒，屬性有不同的數(shù)擺據(jù)類型佰和參考值（引用數(shù)奧據(jù)）芭，

10、權(quán)限和屬性在對芭象樹上又有父子節(jié)奧點的繼承關(guān)系，這按就造成了結(jié)構(gòu)化數(shù)搬據(jù)的關(guān)系復(fù)雜，記隘錄數(shù)量龐大。例如哀：把對象樹中敗有柏10昂0隘萬個對象翱平均每個對象拜有敗1骯0奧個自定義屬性敗系統(tǒng)用唉戶辦100案0百人，平均每個對象拜上拜有拌10辦0藹個人的權(quán)限記錄傲對象屬性表的記錄佰數(shù)將達傲到白10背0瓣萬懊X 10=100巴0頒萬條佰由于存在多值的屬半性（多選、枚舉）耙，屬性值表中的記壩錄數(shù)拔般100愛0吧萬條敖權(quán)限表的記錄數(shù)更白達熬到皚10背0懊萬啊X 100=頒1擺億條稗在一個表中具有那鞍么多的記錄，不僅敖有存儲空間的壓力白，巴數(shù)據(jù)庫皚表的索引、查詢效班率等問題都需要加絆以解決。壩數(shù)據(jù)庫管理系

11、統(tǒng)的百選型盎針對以上數(shù)據(jù)特征跋，需要選擇合適的啊數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作半為系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)稗庫平臺，入選的數(shù)稗據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)該扮具有以下特征：氨主流的企業(yè)級關(guān)系按型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)熬對數(shù)據(jù)倉庫應(yīng)用優(yōu)案化矮能夠處理海量的非岸結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)邦有豐富的性能優(yōu)化扳特性和相關(guān)工具唉有不同的版本級別皚，適合小規(guī)模到大拔規(guī)模的布署挨經(jīng)過對市場上主流關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理瓣系統(tǒng)的對比分析，班我們壩嘗試扳以般Microsof頒t SQL Se壩rver 200耙8擺用耙于按BI哎M芭設(shè)計資源板的底層數(shù)據(jù)庫平臺昂，主要理由在于：背SQL Serv襖er 200礙8板的一系列新特性非罷常適合處理板BIM瓣設(shè)計資源絆的數(shù)據(jù)類型，包括絆：

12、跋支持分區(qū)表并行處岸理等技術(shù)，優(yōu)化了罷數(shù)據(jù)倉庫存儲、查柏詢性能愛FILESTRE板A芭M矮（文件流）特性暗增強了非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)癌的支持翱Hierachy氨I艾D笆特性支持樹結(jié)構(gòu)的般表達和操作扒用戶界面友好，易辦于管理襖開發(fā)接口成熟，編傲程效率高阿對主流稗的艾Window凹s跋網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有良好的罷支持絆從免費埃的壩Expres板s拌版本把到鞍DataCent芭e唉r隘版本，適合不同的耙布署規(guī)模岸利用分區(qū)表并行處熬理優(yōu)化查詢性能吧較前期同類產(chǎn)品相笆比凹，傲SQL Serv佰er 2008稗 澳提供功能更為強大隘的關(guān)系數(shù)據(jù)倉庫，瓣我們可以充分利用耙這些新技術(shù)來構(gòu)建百性能良好的數(shù)據(jù)倉搬庫，以便對數(shù)十億澳行的

13、數(shù)據(jù)進行查詢安，獲取最佳查詢性扳能唉。凹SQL Serv吧er 200巴8擺支持以下特性：分區(qū)表并行處理星型聯(lián)接查詢優(yōu)化罷ROW 哎和哀 PAGE扒 拔壓縮半分區(qū)對齊的索引視拔圖稗為案加快大型數(shù)據(jù)倉庫按的查詢處理速度，奧數(shù)據(jù)庫管理員敖可以芭對大型扒表進行分區(qū)按（例如柏BI板M澳設(shè)計資源管理白系統(tǒng)中的對象權(quán)限俺表藹、對象屬性表矮）礙，阿將數(shù)據(jù)放到不同的疤文件組內(nèi)，從而減芭少了處理某一數(shù)據(jù)捌范圍內(nèi)的行時所必扳須搜索的數(shù)據(jù)量，跋并且當(dāng)文件組被部疤署到多個物理磁盤昂上時，可利用底層岸磁盤系統(tǒng)的并發(fā)性俺能。艾同時可以分配多般核白CP安U跋的處理核心分別對奧不同的分區(qū)進行并愛行運算，從而最大笆限度地利用硬

14、件效爸能。鞍利用數(shù)據(jù)八壓縮案優(yōu)化存儲扒BI胺M巴設(shè)計資源管理搬系統(tǒng)涉及大容量的奧結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化壩數(shù)據(jù)，澳要管理如此大的數(shù)把據(jù)并為數(shù)據(jù)倉庫查把詢提供可接受的性罷能，難度可想而知。這些查詢通常都絆非常復(fù)雜（涉及多鞍個聯(lián)接和累計），哀并要訪問大量數(shù)據(jù)隘。工作負載中的許跋多查詢還都辦受稗 I/O絆 盎限制。矮可以利用隘SQL Serv柏er 2008藹的安本機數(shù)據(jù)壓縮骯來解決拌這一問題靶。昂SQL Serv澳er 2008耙 氨基于挨可變長度存儲格式啊vardecim安a叭l般構(gòu)建，斑將伴整數(shù)、字符和浮點頒數(shù)據(jù)類型版存儲成可變長度格跋式柏，伴提供以下兩類壓縮按：把ROW挨 八壓縮鞍和襖 PAGE哎

15、氨壓縮。岸數(shù)據(jù)類型的語義仍半保持不變。因此八既能從數(shù)據(jù)壓縮受搬益，又無需對應(yīng)用暗程序做任何更改。唉我們可以板靈活地選擇要壓縮版的表、索引和分區(qū)柏，在空間節(jié)省凹和澳 CPU笆 擺影響之間取得平衡背。挨測試結(jié)果藹表明芭，耙通過這種方式搬可將捌數(shù)據(jù)庫的大小縮愛小拜 5鞍0扮班65氨%爸，并且吧受鞍 I/O 芭限制的查詢的性能吧得到了顯著改善氨。矮對襖CP敗U霸性能靶的唉影響取決于查詢的耙復(fù)雜程度。靶在哎 SQL Ser拌ver八 靶中，僅當(dāng)訪問索引拜或表時才會發(fā)生解按壓縮開銷。如果掃唉描運算符的相邦對頒 CPU扒 板開銷低于查詢的整扳體搬 CPU佰 扮開銷，按對阿 CPU把 埃利用率的影響少拔于俺

16、20-30盎%爸。絆利絆用霸FILESTRE胺A斑M靶處理非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)靶（辦BI版M艾構(gòu)件凹對象）暗由于按BI傲M靶設(shè)計資源管理系統(tǒng)扒的數(shù)據(jù)特征，應(yīng)用把程序會同時使用到啊結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)班（對象權(quán)限、對象跋屬性等元數(shù)據(jù)）擺和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)稗（傲BI扮M澳構(gòu)件對象本身）版，這就需要在一個案事務(wù)中創(chuàng)建、更新盎、刪除和讀取這些胺完全不同的數(shù)據(jù)類傲型。當(dāng)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)昂駐留在關(guān)系數(shù)據(jù)庫把中而非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)把卻存儲在文件系統(tǒng)叭中時，無法簡單地叭在同一個事務(wù)中處翱理，會造成嚴重的阿數(shù)據(jù)完整性問題。盎SQL Serv凹er 200按8皚新斑的八FILESTRE凹A辦M板（文件流）特性柏可以將非結(jié)構(gòu)化數(shù)唉據(jù)存儲在文件系統(tǒng)扳

17、中，但仍然保持鞍事務(wù)的完整性。唉我們奧可以在服務(wù)器的文胺件系統(tǒng)上存儲挨BI百M般構(gòu)件對象文件哎，但可以在數(shù)據(jù)庫骯SQ氨L版語言系統(tǒng)白內(nèi)管理和訪問，這暗個特性扳讓版SQL Serv頒e暗r埃不僅可以維護好數(shù)俺據(jù)庫內(nèi)記錄的完整奧性，也能夠維護好板數(shù)據(jù)庫記錄和外部瓣文件之間的完整性岸。把FILESTRE哎A扳M爸使斑SQL Serv把er邦 2008叭數(shù)據(jù)庫引擎伴和版NTF笆S懊文件系統(tǒng)成為了一愛個整體埃。凹Transact叭-SQ骯L隘語句可以插入、更疤新、查詢、搜索和凹備埃份佰FILESTRE氨A般M絆數(shù)據(jù)敖。拌FILESTRE罷A巴M百使跋用擺N埃T吧系統(tǒng)緩存來緩存文跋件數(shù)據(jù)。這有助于啊減把少

18、把FILESTRE暗A(chǔ)皚M版數(shù)據(jù)可能對數(shù)據(jù)庫巴引擎性能產(chǎn)生的任襖何影響。敗利扮用扮Hierachy班I按D岸處理背BIM挨設(shè)計資源對象樹結(jié)昂構(gòu)胺對于信息系統(tǒng)而言白，管理具有層次結(jié)哎構(gòu)的數(shù)據(jù)是常見的搬問題。百我們可以找到很多鞍案例，例如，典型靶的凹 Employe巴e爸 藹表骯。哀Employee巴 笆層次問題比較簡單笆，我們必須存儲雇爸員列表以及他們的矮上級領(lǐng)導(dǎo)。我們用笆下面的模式來表示案：瓣圖拔 骯SEQ擺 藹圖礙 * ARAB阿IC案 拔2巴如果我們使用多層斑次文件夾的結(jié)構(gòu)來澳管理邦BI哎M翱設(shè)計資源柏對象熬，由此形成的樹結(jié)百構(gòu)哎建模也是如此，需澳要在一個表中存儲背設(shè)計資源對象及其俺父對象

19、敗的啊ID艾。奧即使這個設(shè)計是簡艾單的，但查詢它芭并不是件容易的事百情，例如唉：佰找出某個對象的所澳有子對象靶找出某個對象的所鞍有上級對象找出某一級別的所愛有對象昂這些操作通常需要瓣通過比較復(fù)雜版的俺SQ俺L哀語句來實現(xiàn)。拔為了提供一個對層邦次結(jié)構(gòu)真正的支持隘，澳SQL Serv瓣er 2008傲 氨引入了一個新的數(shù)奧據(jù)類型俺：愛Hierarch背yID安，班該類型支持比較疤，從而可以顯著簡背化層級結(jié)構(gòu)的查詢吧操作，例如：找出分支拜要返回層次結(jié)構(gòu)里唉的一個完整分支，稗查詢很簡單：Select *敖From dbo斑.Organiz版ation暗Where B巴ossNode.岸IsDescen邦dant(Emp