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一種基于BIM技術的市政工程智慧工地管理系統的制作方法

文檔序號:37128327發布日期:2024-02-22 21:52閱讀:2233來源:國知局
一種基于BIM技術的市政工程智慧工地管理系統的制作方法

本發明涉及工地管理,特別是一種基于bim技術的市政工程智慧工地管理系統。


背景技術:

1、bim(建筑信息模型)是一種數字化工具,它以三維模型為基礎,集成了建筑工程的各類信息。bim技術為工程管理提供先進的技術手段,構建工地智能監控和控制體系,有效彌補傳統方法和技術在監管中的缺陷。結合前端數據支撐,實現項目全局管控,以場景化的智能算法為驅動,變被動“監督”為主動“監控”,提高施工質量、安全、成本和進度的控制水平,減少浪費,保障工程項目成功。

2、在智慧工地管理中,bim技術可以發揮重要作用。首先,bim模型可以精確地模擬建筑物和施工過程,幫助管理人員更好地理解施工環境和過程。其次,bim技術可以與物聯網技術相結合,通過傳感器采集工地數據并進行分析,實現工地的實時監控和預警,提高施工安全和效率。此外,bim技術還可以實現數據共享和協同工作,促進各方的溝通和協作。

3、傳統的工地管理通常依賴人工監控和調度,缺乏高效的信息處理和共享機制,導致管理效率低下;傳統的工地管理缺乏對數據的全面采集和分析,無法準確掌握施工進展、成本、質量和安全等方面的信息;市政工程施工過程中存在多種安全風險,如人員安全、設備安全、環境安全等,傳統的工地管理往往難以全面掌控這些風險;市政工程施工過程中需要監控的方面很多,如工程進度、施工質量、材料使用等,傳統的工地管理往往難以做到全面監控;傳統的工地管理往往缺乏有效的環保措施。


技術實現思路

1、針對背景技術中的技術問題,本發明提出一種基于bim技術的市政工程智慧工地管理系統,包括:智慧工地管理中心、模型與數據管理模塊、調度管理模塊、進度管理模塊、環境與能源管理模塊和安全管理模塊,智慧工地管理中心負責管理其余各模塊以及各模塊間的信號傳遞;模型與數據管理模塊建立bim模型,確定多個工程塊,建立多個數據庫,放置多組傳感器;調度管理模塊制定施工與作息計劃、管理工人、設備和原材料的調度;進度管理模塊判斷進度是否延誤;環境與能源管理模塊監測環境指標與能源的使用和排放情況;安全管理模塊從人員安全與建筑物安全兩個方面對市政工程智慧工地進行安全管理。

2、為實現以上目的,本發明通過以下技術方案予以實現:

3、一種基于bim技術的市政工程智慧工地管理系統,包括:智慧工地管理中心、模型與數據管理模塊、調度管理模塊、進度管理模塊、環境與能源管理模塊和安全管理模塊,其中:

4、智慧工地管理中心負責管理模型與數據管理模塊、調度管理模塊、進度管理模塊、環境與能源管理模塊和安全管理模塊,以及各模塊間的信號傳遞;

5、模型與數據管理模塊包括bim模型建立單元、工程塊管理單元、數據庫存儲單元和傳感器設置單元;根據市政工程相關數據建立bim模型,并根據模型確定不同的工程塊;建立建筑工人、建筑原材料、建筑設備與每日bim模型的數據庫;在施工現場放置多組傳感器用于檢測施工相關信息;

6、調度管理模塊包括總施工計劃確定單元、日施工計劃確定單元、作息管理單元、建筑工人管理單元、建筑設備管理單元和建筑原材料管理單元;制定總施工計劃與日施工計劃,根據每個工程塊的工程量對建筑工人、建筑原材料以及建筑設備進行調度管理,并實時監測建筑工人的工作情況、建筑原材料的出入庫情況以及建筑設備的運作情況;

7、進度管理模塊包括日進度管理單元、進度延誤預警單元和延誤原因分析單元;判斷每日實際施工進度是否達到規定施工進度,若未達到,則發送延誤預警并提供解決方案;

8、環境與能源管理模塊包括傳感器放置單元、噪音監測單元、煙霧監測單元、溫度監測單元、環境警報單元、噴水控制單元和能源使用與排放分析單元;實時監測施工環境中的各項指標,當指標超出對應閾值時發出警報并采取相應措施;利用bim模型和實時環境數據,模擬建筑物的能源使用和排放情況,并判斷是否需要優化;

9、安全管理模塊包括結構檢測單元、危險區域檢測單元、人員身份識別單元、安全裝備檢測單元、人員位置檢測單元和語音警報單元,其中結構檢測單元包括尺寸測量單元、受力分析單元和地震模擬單元;從人員安全與建筑物安全兩個方面對市政工程智慧工地進行安全管理。

10、具體的,bim模型建立單元負責收集市政工程項目相關的數據,并基于收集到的數據,使用bim軟件根據設計文件和施工圖紙,建立模型的幾何形狀、構件屬性和關系,并設置模型的坐標和基準點;

11、工程塊管理單元根據bim模型與相關建造邏輯將bim模型分成多個工程塊,包括建筑結構工程塊、建筑裝飾工程塊、機電工程塊、交通工程塊、暖通工程塊、給排水工程塊以及園林景觀工程塊;

12、數據庫存儲單元負責創建建筑工人、建筑原材料、建筑設備與每日bim模型的數據庫;其中,建筑工人數據庫存儲每個建筑工人的相關信息,包括姓名、照片、年齡、工齡、分配的工作時間、負責的工程塊信息;建筑原材料數據庫存儲建造時所用的所有原材料的相關信息,包括原材料名稱、用量、存量、所用于的工程塊以及單位成本信息;建筑設備數據庫可以存儲建造時所用到的設備的相關信息,包括設備名稱、設備使用時間、設備維修情況、設備所用于的工程塊以及設備使用人員數據;每日bim模型數據庫存儲每日更新后的bim模型,即每日施工完畢后,將已完成的施工部分在bim模型中標注出來,并將標注后的bim模型存儲在每日bim模型數據庫中;

13、傳感器設置單元負責在施工現場放置多組物聯網設備用于采集施工現場的實時數據,包括監控攝像頭、位移傳感器、噪音監測儀、煙霧傳感器、溫度傳感器。

14、具體的,總施工計劃確定單元根據bim模型計算市政工程的總工程量,總工程量用bim中所有工程塊的體積之和表示;根據總工程量、預定交付時間以及施工難度制定總施工計劃,具體包括每個工程塊的預估工程量與預期施工天數、分配建筑工人總數、預期材料使用總數以及設備需求總數;

15、日施工計劃確定單元在每一天施工任務結束后,為建筑工人進行后一日工作任務的制定,具體為根據每個工程塊的預估工程量與預期施工天數得到每日的預期工作量,其中表示第個工程塊,每個工程塊中每日的預期工作量相同;

16、作息管理單元負責制定建筑工人的施工作息,可根據環境因素實時調整。

17、具體的,建筑工人管理單元通過bim模型和rfid技術,對施工現場的建筑工人進行跟蹤和管理,具體為每個工人配備rfid標簽,當建筑工人進入施工現場時,其信息將被自動記錄并更新到bim模型中;系統可以實時顯示施工現場的人數、位置和工作狀態信息;當建筑工人離開施工現場時,回收rfid標簽,并將該建筑工人此次工作的時間存儲在建筑工人數據庫中;

18、建筑設備管理單元通過利用bim模型和傳感器技術,對施工現場的機械設備進行監控和管理,具體為通過監控攝像頭識別建筑設備后,獲取設備的運行狀態、使用情況信息,并將數據集成到bim模型與建筑設備數據庫中;系統可以實時顯示設備的分布、運行狀態和負載信息;

19、建筑原材料管理單元通過bim模型和rfid技術,對施工現場的材料進行跟蹤和管理,具體為每種材料配備rfid標簽,當材料進入施工現場時,其信息將被自動記錄并更新到bim模型中;系統可以實時顯示施工現場的材料庫存、使用情況和分布信息。

20、進一步的,每日施工結束后,日進度管理單元根據實際施工量更新bim模型,即將已完成的施工部分在bim模型中標注出來,并從每日bim模型數據庫中取出上一日的bim模型,將兩個bim模型中已標注的區域體積之差作為實際施工工作量;將實際施工工作量與當日設定的預期施工工作量相比,其中,為大于1的正整數,若,則說明今日施工工作量已達標,記錄超量完成的施工工作量,并將今日超量完成的施工工作量與之前超量完成的施工工作量的總和相加,得到新的施工工作量的總和;若,則說明今日施工工作量未達標,記錄未完成的施工工作量,將之前超量完成的施工工作量總和與今日未完成的施工工作量相比,若,則表示之前超量完成的工作量可以抵消今日未完成的施工工作量,即無需對后續工程量分配進行調整,并將超量完成的工作量總和與今日未完成的施工工作量的差值作為新的超量完成的工作量總和;若,則表示之前超量完成的工作量不足以抵消今日未完成的施工工作量,則進度延誤預警單元向施工組組長發送延誤預警。

21、進一步的,日進度管理單元判斷之前超量完成的工作量不足以抵消今日未完成的施工工作量后,提供如下解決方案:

22、將今日未完成的施工工作量與超量完成的工作量總和的差值作為新的今日未完成的施工工作量,將未完成的工作量預分配到后一天的工作任務中,計算后一日每個建筑工人的平均工作量,具體為:

23、;

24、其中表示建筑工人總人數;

25、將計算出的平均工作量與建筑工人所能承受的最大工作量比較,其中建筑工人所能承受的最大工作量與建筑工人的平均工齡、年齡與后一日的天氣情況相關;

26、若,則表示將未達到預期的工作量預分配到后一天的工作任務中,未超過建筑工人所能承受的最大工作量,將未達到預期的工作量預分配到后一天的工作任務中;

27、若,則表示若將未達到預期的工作量預分配到后一天的工作任務中,后一天的工作量太大,超過了建筑工人所能承受的最大工作量,需判斷若將未達到預期的工作量預分配到后天的工作任務中,建筑工人能否承受更新后的工作量,具體為:

28、;

29、其中,不能超過該工程塊的預期施工剩余天數;

30、若存在,使得,則表示將未達到預期的工作量預分配到后天的工作任務中,未超過建筑工人所能承受的最大工作量,將未達到預期的工作量預分配到后天的工作任務中;

31、若不存在,使得,則表示在預期施工天數內,剩余的每日工作量超過了建筑工人所能承受的最大工作量,發出加班施工指令。

32、進一步的,在判斷施工出現延誤后,延誤原因分析單元對延誤出現的原因進行分析,并將結果發送給相關管理人員,具體為:根據建筑工人的工作時間數據判斷建筑工人是否出現誤工現象;根據施工設備的使用時間以及維修記錄判斷施工延誤是否與施工設備數量少或者故障有關;根據建筑原材料的出入庫數據判斷建筑原材料是否出現庫存不足的現象;相關數據從相應的數據庫中獲取。

33、具體的,傳感器放置單元在bim模型中標出每日施工的區域,并分析噪聲、煙霧產生的源頭區域,選擇相應的傳感器放置位置;

34、噪音監測單元使用噪音監測儀監測施工時所產生的噪聲,當檢測到某噪音監測儀測得的噪聲水平超過設定的閾值時,在bim模型中定位到該噪音監測儀所在區域,環境警報單元向該噪音監測儀所在的區域發出噪音過大警報;

35、煙霧監測單元使用煙霧傳感器監測施工時所產生的煙霧濃度,當檢測到某煙霧傳感器測得的煙霧濃度水平超過設定的閾值時,在bim模型中定位到該煙霧傳感器所在區域,噴水控制單元控制這個煙霧傳感器所在區域的噴水器開始運作;

36、溫度監測單元使用溫度傳感器監測施工區域內的溫度變化,當檢測到某區域的溫度高于設定閾值范圍上限或者低于設定閾值范圍下限時,通知調度管理模塊中的作息管理單元調整建筑工人的施工作息;

37、能源使用與排放分析單元負責利用bim模型和實時環境數據模擬建筑物的能源使用和排放情況,具體將bim模型導入到所選的能源模擬軟件中;根據實際施工情況和環境數據,設定模擬參數,這些參數包括建筑物的設計參數、建筑設備性能參數、建筑原材料參數、環境條件,其中環境參數表示傳感器測得的參數;運行模擬程序后,得到模擬結果,包括建筑物在不同時間段的能源消耗量和排放量;對結果進行分析,若能源的消耗量和排放量均處于正常范圍之內,則無需進行優化;若能源的消耗量和排放量不全處于正常范圍內,則環境警報單元向管理人員發出能源異常警報,并提出優化方案,優化方案包括更換高能效設備、改進建筑設計方案。

38、具體的,結構檢測單元用于檢測bim模型中已完成施工部分的結構問題;

39、危險區域檢測單元用于bim模型中已完成施工部分中的危險區域的檢測,將bim模型中標注出的已完成施工的部分抽離出來并進行地板檢測,具體檢測該模型中每個樓板板塊周圍的狀態,將其周圍存在空白的區域標記為危險區域,這些空白區域包括未連接的樓板、不平整的樓板邊緣、缺乏支撐的樓板下方;

40、當施工人員進入施工場地時,人員身份識別單元會通過圖像識別技術識別進入人員的身份信息,將其識別出的面部特征與建筑工人數據庫中的建筑工人照片進行一一比對,判斷其是否為經過授權的人員,只有經過授權的人員才能進入關鍵區域,確保施工安全;若判斷其不是經過授權的人員,則語音警報單元會發出“未授權人員進入”的語音警報;

41、安全裝備檢測單元負責檢測施工場景內建筑工人是否正確佩戴安全帽,若識別到某建筑工人未正確佩戴安全帽,則語音警報單元會發出“請正確佩戴安全帽”的語音警報;

42、人員位置檢測單元負責檢測施工人員是否接近危險區域,基于rfid技術實時檢測建筑工人的位置信息,若發現某建筑工人靠近危險區域,則語音警報單元會向該建筑工人發送“靠近危險區域,請注意!”的語音警報。

43、進一步的,結構檢測單元在應用時包括:

44、使用測量工具對bim模型中已完成施工部分進行尺寸測量;通過選擇需要測量的構件,包括墻、柱、梁,然后通過尺寸測量單元進行測量;測量結果用于檢查施工是否符合設計要求;

45、對支撐柱子進行受力分析,判斷其受力是否均勻;首先在bim模型中建立支撐柱子的模型,并添加相應的約束條件;然后受力分析單元利用結構分析工具對支撐柱子進行受力分析,得出支撐柱子的應力分布、變形情況;通過這些結果,判斷支撐柱子的受力是否均勻,以及是否需要進行加固或調整;

46、地震模擬單元利用地震模擬工具對已完成施工部分進行地震模擬;通過設定地震參數,如地震等級、震源位置,然后進行地震模擬計算;通過模擬結果,評估已完成施工部分的地震性能,如結構的變形情況、應力分布情況,從而判斷其是否滿足地震安全要求。

47、本發明提供了一種基于bim技術的市政工程智慧工地管理系統,具備以下有益效果:

48、1、模型與數據管理模塊通過建立bim模型和相關數據庫,將市政工程項目的各類數據和信息進行整合和共享;基于bim模型的工程塊劃分,可以更好地協調施工進度,有效避免資源浪費和施工沖突;通過傳感器設置單元放置的各種傳感器,可以對施工現場的實時情況進行監測,可以及時發現施工現場可能存在的安全隱患或異常情況;可以更加直觀和準確地掌握施工過程、資源和環境等信息;

49、2、調度管理模塊可以根據每個工程塊的工程量對建筑工人、建筑原材料以及建筑設備進行調度管理,并實時監測建筑工人的工作情況、建筑原材料的出入庫情況以及建筑設備的運作情況。這有助于優化資源配置,提高施工效率和質量;

50、3、通過每日施工結束后更新bim模型,計算實際施工工作量和與預期施工工作量的比較,能夠準確監控施工進度,及時發現進度偏差,并采取相應的調整措施;當實際施工工作量未達到預期施工工作量時,系統會根據超量完成的工作量和未完成的工作量的比較,發出進度延誤預警,并提示相應的解決方案,有助于及時發現并解決問題;

51、4、通過與建筑工人的工作能力和工作負荷的比較,系統可幫助避免將過多的工作量分配給建筑工人,避免工作負荷過大,同時合理優化施工任務的分配;

52、5、環境與能源管理模塊可以實時監測施工環境中的各項指標,如噪音、煙霧、溫度等,當指標超出對應閾值時發出警報并采取相應措施。此外,利用bim模型和實時環境數據模擬建筑物的能源使用和排放情況,并判斷是否需要優化,減少了施工對周圍環境與居民的影響,以及施工時能源的異常消耗情況的發生;

53、6、安全管理模塊通過結構檢測、危險區域檢測、人員身份識別等功能,從人員和建筑物安全兩個方面對市政工程智慧工地進行全面安全管理和風險控制,提供保障施工安全的措施和警報。

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