一种基于三维钢结构超高塔施工的安全监测系统和方法与流程

1.本发明涉及施工建筑技术领域，具体涉及一种基于三维钢结构超高塔施工的安全监测系统和方法。


背景技术：

2.建筑信息模型（bim）概念自2002年由autodesk公司首次提出至今，经过人们的实践研究和探索，目前在钢结构、装配式建筑等行业已有较为成熟的应用。目前依托项目是输变电高塔跨越类项目的世界第一高塔，属于超高塔工程，保证施工过程中的安全性十分重要，而现有的输变电工程钢塔安全管控主要通过工作人员采用目测、实测等方法进行，无法对超高塔的质量安全进行可视化在线监测，不能及时发现问题并解决问题，不能对超高塔施工安全进行精细化、可视化管理。


技术实现要素：

3.本发明目的在于提供一种基于三维钢结构超高塔施工的安全监测系统和方法，一方面，一种基于三维钢结构超高塔施工安全监测系统，包括bim模块、感知模块以及安全管控平台，所述bim模块、感知模块、安全管控平台之间进行nb
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iot通信，所述感知模块包括传输设备以及与信息处理器连接的传感器设备、视频采集设备，用于对超高塔施工现场进行监测并将监测数据传送至安全管控平台，其中，所述监测数据包括超高塔施工过程中的静态数据与施工过程中的动态数据；所述bim模块包括数据库模块、三维构建模块、轻量化处理模块，所述数据库模块用于存储施工方案以及监测数据，所述三维构建模块用于构建bim三维模型，所述轻量化处理模块用于对bim三维模型进行轻量化处理；所述安全管控平台包括安全管理模块以及安全报警模块，所述安全管理模块包括材料质量管理模块、安装质量管理模块、风险点管理模块、安全措施管理模块、巡检管理模块。
4.优选的，所述bim三维模型包括建筑构件模型、施工现场模型、施工机械模型、临时设施模型。
5.优选的，所述bim模块还包括碰撞检测模块，用于对bim三维模型进行碰撞检测。
6.优选的，所述材料质量管理模块包括物料追溯模块、质量检验模块。
7.优选的，所述安全管控平台还包括进度管理模块，所述进度管理模块包括施工模拟模块、计划制定模块、计划调整模块。
8.另一方面，一种基于三维钢结构超高塔施工安全监测方法，应用于上述所述的一种基于三维钢结构超高塔施工安全监测系统，包括以下步骤：s1：构建超高塔施工相关的bim三维模型并将bim三维模轻量化处理后输入安全管控平台；s2：布设安全监测系统获取超高塔施工的监测数据并利用nb
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iot将施工监测数据
输入安全管控平台；s3：安全管控平台将监测数据与bim三维模型进行关联，形成bim可视化安全管控功能；s4：基于安全管控平台的安全报警模块、安全管理模块完成远程报警以及安全质量的精细化管理。
9.优选的，所述s1中，超高塔的判定标准为若x大于等于350，则为超高塔，其中，所述x为钢塔的高度。
10.本发明的有益效果：本发明的一种基于三维钢结构超高塔施工的安全监测系统和方法，通过bim模型与安全管控平台对接，通过安全报警模块、安全管理模块的配合，实现了超高塔的自动监测与风险预警，实现了全过程质量与安全精细化管理。
附图说明
11.图 1为本发明系统的整体示意图；图 2为本发明系统的感知模块结构示意图；图 3为本发明系统的bim模块的示意图；图 4为本发明方法的示意图。
具体实施方式
12.下面结合本发明的附图1～4，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施。
13.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
14.一种基于三维钢结构超高塔施工的安全监测系统和方法，包括：一方面，如图1、2、3所示，一种基于三维钢结构超高塔施工安全监测系统，包括bim模块、感知模块以及安全管控平台，所述bim模块、感知模块、安全管控平台之间进行nb
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iot通信，采用nb
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iot进行通信，标准统一、信息传输快速；所述感知模块包括传输设备以及与信息处理器连接的传感器设备、视频采集设备，用于对超高塔施工现场进行监测并将施工监测数据传送至安全管控平台，其中，所述施工监测数据包括超高塔施工过程中的静态数据与施工过程中的动态数据，所述静态数据包括压力、温度等，所述动态数据包括速度、位移等；所述传感器设备包括位移传感器、速度传感器、角度传感器、应力传感器、风向传感器、温度传感器、噪声传感器，分别设置在各个构件、各个施工用机械（吊装车、叉车、安装器械等）、各个临时设施内重点部位，在实际的运用中，包括上述传感器但不限于上述传感器；所述视频采集设备包括：红外感应式式摄像机、高清摄像头等摄像机，分布式设置
在施工现场的各个区域，能够实现施工现场的全面监测，满足施工安全监测需求；所述传输设备为nb
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iot模组和mcu主控芯片组成设备自动入网上传数据模块；用于实现现场监测数据的采集、处理、发送；所述bim模块包括数据库模块、三维构建模块、轻量化处理模块，所述数据库模块用于存储施工方案以及现场监测数据，所述三维构建模块用于构建bim三维模型，所述轻量化处理模块用于对bim三维模型进行轻量化处理；所述安全管控平台包括安全管理模块以及安全报警模块，所述安全管理模块包括材料质量管理模块、安装质量管理模块、风险点管理模块、安全措施管理模块、巡检管理模块。
15.bim模块将超高塔相关的bim三维模型输入安全管控平台，感知模块将超高塔的监测数据输入安全管控平台，安全管控平台形成bim可视化安全管控功能，通过bim可视化安全管控对施工安全的监控管理，通过材料质量管理模块对杆件材料、尺寸和节点连接信息等进行监控，完成错、漏、碰、缺的检查，保证超高塔施工用材料的质量，通过安全管控平台的安装质量管理模块对安装过程中的塔吊状态、模架状态等进行监控，当从而完成施工过程中及时跟踪超高塔的施工环节的质量验收内容、质量标准、现场质量检验内容，实现物料、安装精度、质量验收、合格和整改等相关数据的全过程留痕和监控；通过风险点管理模块对施工过程中的风险点进行管理，所述风险点包括超过8米的高台、配电箱、一次设备、高压电设备等，在所述风险点处均设置有感知模块，所述安全措施管理模块内预存有与风险点的风险对应的处理预案，在风险发时，能够与快速获取解决方案并及时处理，所述巡检管理模块包括巡检时间、巡检工作人员、巡检风险点、巡检结果等项目的管理，所述巡检结果包括风险等级以及风险点的位置，具体的，安全管控平台通过巡检管理模块向巡检人员发送巡检任务，巡检人员在规定的时间内完成巡检任务并将巡检过程中遇到的风险等问题通过移动终端上报给安全管控平台，安全管控平台通过风险点管理模块对巡检中遇到的风险问题进行归纳、分析，再对上述问题进行整改、复查。安全管控平台还设置有预警模块，能够实现远程报警，当安全管理模块的任意子模块出现异常时，安全报警模块将自动报警提醒管理人员并将报警信息发送施工人员的手机等移动设备上，能够及时提醒工作人员，从而实现超高塔施工安全的远程预警，并在可视化三维模型上显示，从而能够及时发现安全问题并且能够及时处理。
16.值得说明的，所述bim三维模型包括建筑构件模型、施工现场模型、施工机械模型、临时设施模型，其中，所述建筑构件模型包括建筑构件的模型，该模型上包括尺寸、体积、重量、材料类型以及型号等信息；所述施工现场模型上包含现场整体规划、现场进场位置、卸货区的位置、起重机械的位置及危险区域信息等 ，所述施工机械模型上包含施工用机械型号、数量信息等，所述临时设施模型包括临时搭建的职工宿舍、食堂、浴室、休息室、厕所等临时福利设施、现场临时办公室、作业栅、材料库等设施的模型。
17.值得说明的，所述bim模块还包括碰撞检测模块，用于对bim三维模型进行碰撞检测，碰撞检测可以提前预警施工过程中在空间上的冲突，通过碰撞检测能够输出撞检查报告，定位碰撞位置，从而提前预知存在的问题，另外，在碰撞前组织工作人员对模型进行检查，避免大量因模型问题引起的碰撞点干扰。
18.值得说明的，所述材料质量管理模块包括物料追溯模块、质量检验模块，所述物料
追溯包括焊缝质量、材料质量等追溯，从而材料检验报告、安装过程的江都、质量检验环境，通过pc端和手机端，实现整个安装过程中的质量控制，从而实现钢塔全过程质量精细化管控目标值得说明的，还包括进度管理模块，所述进度管理模块包括施工模拟模块、计划制定模块、计划调整模块，通过施工模拟模块能够对施工过程进行可视化的模拟，通过计划定制模块可以精细编制施工进度计划，通过计划调整模块可以将实际进度与制定的施工进度进行比较并对制定的施工进度进行调整，将施工项目的进度管理与bim模型相结合 ，可以观察到实际工期与计划工期的变化，达到提高效率的作用协助进度计划安排。
19.另一方面，如图4所示，一种基于三维钢结构超高塔施工安全监测方法，应用于上述所述的一种基于三维钢结构超高塔施工安全监测系统，包括以下步骤：s1：构建超高塔施工相关的bim三维模型并将bim三维模轻量化处理后输入安全管控平台；s2：布设安全监测系统获取超高塔施工的监测数据并利用nb
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iot将施工监测数据输入安全管控平台；s3：安全管控平台将监测数据与bim三维模型进行关联，形成bim可视化安全管控功能；s4：基于安全管控平台的安全报警模块、安全管理模块完成远程报警以及安全质量的精细化管理。
20.优选的，所述s1中，超高塔的判定标准为若x大于等于350，则为超高塔，其中，所述x为钢塔的高度。
21.综上所述，本发明的一种基于三维钢结构超高塔施工的安全监测系统和方法，通过bim三维模型与物联网传感器技术的结合，通过安全报警模块、安全管理模块的配合，实现了超高塔现场的远程监测与预警，实现了超高塔施工全过程质量与安全精细化管理。