一种基于BIM的预制构件吊装可视化管理系统的制作方法

一种基于bim的预制构件吊装可视化管理系统
技术领域
1.本发明实施例涉及装配式建筑预制构件吊装管理技术领域，尤其涉及一种基于bim的预制构件吊装可视化管理系统。


背景技术：

2.装配式建筑即工厂生产的预制混凝土构件或部件，通过“搭积木”(可靠的连接方式例如灌浆套筒)进行连接而形成的整体的装配式混凝土结构。通过装配式建筑信息化能有效发挥信息共享和集成优势，实现建筑工业化与信息化的深度融合。其具有生产效率高、建筑速度快、对环境的负面影响小等特点，是我国建筑结构发展的重要方向之一。装配式混凝土结构的施工过程包含以下三个阶段：构件加工、构件运输与堆放、构件装配。吊装作为贯穿施工过程的中心环节，在施工现场，将一些预制构件吊装、连接与浇筑。但是在施工过程中，因为预制构件的数量较多，在吊装过程中预制构件的位置关系与吊装碰撞问题严重影响着建筑质量与施工能否顺利实施，更为甚者会产生严重的安全事故。建筑信息模型(building information modeling，bim)技术的优点在于可视化，其与装配式建筑预制构件吊装结合可以优化吊装过程，确保预制构件吊装位置准确，节约施工成本，具有较大的工程应用价值。因此，亟需一种基于bim的预制构件吊装系统实现吊装施工的可视化管理。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供一种基于bim的预制构件吊装可视化管理系统，可以实时显示预制构件吊装的全过程，进而指导吊车操作员的操作，无需通过作业人员通过对讲机的沟通，以减少作业人员口头传递信息而造成定位不准的吊装误差与施工风险。
4.本发明实施例提供了一种基于bim的预制构件吊装可视化管理系统，包括：信息采集模块、建筑信息模型管控平台以及可视化模块；
5.其中，所述信息采集模块，设置于预设的信息采集位置，用于在预制构件的吊装过程中，采集所述预制构件的实时空间信息，并将所述预制构件的实时空间信息发送至所述建筑信息模型管控平台，所述空间信息包括空间位置信息和视觉图像信息；
6.所述建筑信息模型管控平台，与所述信息采集模块连接，用于接收所述预制构件的实时空间信息；根据所述预制构件的实时空间信息，构建所述预制构件的吊装过程4d实时模型；将所述预制构件的吊装过程4d实时模型发送至所述可视化模块；
7.所述可视化模块，与所述建筑信息模型管控平台连接，设置于预设的信息展示位置，用于接收所述预制构件的吊装过程4d实时模型，并显示所述预制构件的吊装过程4d实时模型，以向吊车操作员和/或管理人员实时展示所述预制构件的吊装过程4d实时模型。
8.可选的，所述信息采集模块包括：传感器子模块和监控设备子模块；
9.所述传感器子模块，用于在所述预制构件的吊装过程中，获取所述预制构件的空间位置信息；
10.所述监控设备子模块，用于在所述预制构件的吊装过程中，获取所述预制构件的
视觉图像信息。
11.可选的，所述传感器子模块包括：预制构件射频识别标签、预制构件位置传感器、建筑结构位置传感器以及塔吊吊钩位置传感器；
12.所述预制构件射频识别标签，设置于所述预制构件内部，用于存储所述预制构件的相关信息；
13.所述预制构件位置传感器，设置于所述预制构件上，用于实时定位所述预制构件的空间位置；
14.所述建筑结构位置传感器，设置于装配式建筑已安装的主体结构上，用于定位所述主体结构与所述预制构件之间的位置关系；
15.所述塔吊吊钩位置传感器，设置于塔吊吊钩上，用于辅助定位所述预制构件的空间位置。
16.可选的，所述监控设备子模块包括：工人安全帽摄像头、塔吊吊钩摄像头、预制构件摄像头以及建筑结构摄像头；
17.所述工人安全帽摄像头，设置于作业人员的安全帽上，用于在所述预制构件的吊装过程中，获取所述预制构件移动的视觉图像信息、以及所述预制构件与装配式建筑现有结构之间的距离的视觉图像信息；
18.所述塔吊吊钩摄像头，设置于塔吊吊钩上，用于在所述预制构件的吊装过程中，获取所述塔吊吊钩与所述预制构件之间的位置关系的视觉图像信息；
19.所述预制构件摄像头，设置于所述预制构件上，用于在所述预制构件的吊装过程中，获取所述预制构件、所述塔吊吊钩以及装配式建筑主体结构之间的位置关系的视觉图像信息；
20.所述建筑结构摄像头，设置于装配式建筑已安装的主体结构上，用于在所述预制构件的吊装过程中，获取所述预制构件与装配式建筑主体结构之间的位置关系的视觉图像信息。
21.可选的，所述工人安全帽摄像头、所述塔吊吊钩摄像头、所述预制构件摄像头以及所述建筑结构摄像头为ccd器件或cmos器件。
22.可选的，所述可视化模块包括吊装指导装置和进度监控子模块。
23.可选的，所述吊装指导装置，设置于吊车操作台上，用于显示所述预制构件的吊装过程4d实时模型，以向吊车操作员实时展示所述预制构件的吊装过程4d实时模型。
24.可选的，所述吊装指导装置为平板电脑或显示器。
25.可选的，所述进度监控子模块，设置于管理人员的终端设备中，用于显示所述预制构件的吊装过程4d实时模型，以向所述管理人员展示所述预制构件的吊装过程4d实时模型。
26.可选的，所述吊装指导装置为终端设备中的应用程序或网页浏览器。
27.本发明实施例的基于bim的预制构件吊装可视化管理系统，通过信息采集模块在预制构件的吊装过程中，获取所述预制构件的实时空间信息，并将所述预制构件的实时空间信息发送至所述建筑信息模型管控平台；然后通过建筑信息模型管控平台根据所述预制构件的实时空间信息，构建所述预制构件的吊装过程4d实时模型，并将所述预制构件的吊装过程4d实时模型发送至所述可视化模块，从而通过可视化模块实时向吊车操作员和/或
管理人员展示预制构件的吊装过程4d实时模型，可以通过4d动态可视化模拟，实时显示预制构件吊装的全过程，实时向吊车操作员和管理人员展示预制构件吊装的全过程，进而指导吊车操作员的操作，实现了吊装过程的可视化指导，无需作业人员在吊装过程中通过对讲机沟通，以减少作业人员口头传递信息而造成定位不准的吊装误差与施工风险，从而提高了吊装效率，保证了吊装过程的精准度与自动化，减少了预制构件的碰撞破坏和工人的致伤率，提高了吊装过程的安全性与施工效率，并且降低了人工成本和工程成本。
附图说明
28.图1为本发明实施例一提供的一种基于bim的预制构件吊装可视化管理系统的结构示意图。
29.图2a为本发明实施例二提供的一种基于bim的预制构件吊装可视化管理系统的结构示意图。
30.图2b为本发明实施例二提供的一种传感器子模块的结构示意图。
31.图2c为本发明实施例二提供的一种监控设备子模块的结构示意图。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
33.实施例一
34.图1为本发明实施例一提供的一种基于bim的预制构件吊装可视化管理系统的结构示意图。本实施例可适用于在装配式建筑的预制构件吊装过程中，实时显示预制构件吊装的全过程，进而指导吊车操作员的操作的情况。如图1所示，基于bim的预制构件吊装可视化管理系统具体可以包括：信息采集模块101、建筑信息模型(building information modeling，bim)管控平台102以及可视化模块103，下面对其结构和功能进行说明。
35.所述信息采集模块101，设置于预设的信息采集位置，用于在预制构件的吊装过程中，采集所述预制构件的实时空间信息，并将所述预制构件的实时空间信息发送至所述建筑信息模型管控平台102，所述空间信息包括空间位置信息和视觉图像信息。
36.所述建筑信息模型管控平台102，与所述信息采集模块101连接，用于接收所述预制构件的实时空间信息；根据所述预制构件的实时空间信息，构建所述预制构件的吊装过程4d实时模型；将所述预制构件的吊装过程4d实时模型发送至所述可视化模块103。
37.所述可视化模块103，与所述建筑信息模型管控平台102连接，设置于预设的信息展示位置，用于接收所述预制构件的吊装过程4d实时模型，并显示所述预制构件的吊装过程4d实时模型，以向吊车操作员和/或管理人员实时展示所述预制构件的吊装过程4d实时模型。
38.如图1所示，信息采集模块101与建筑信息模型管控平台102连接，建筑信息模型管控平台102与可视化模块103连接。
39.可选的，信息采集模块101是设置于预设的信息采集位置，用于在预制构件的吊装过程中，采集所述预制构件的实时空间信息的模块。预设的信息采集位置可以包括：预制构
件内部、预制构件上、装配式建筑已安装的主体结构上、塔吊吊钩上和/或作业人员的安全帽上。
40.可选的，预制构件的实时空间信息包括空间位置信息和视觉图像信息。预制构件的实时空间信息可以包括在当前时刻下，预制构件的空间位置、装配式建筑已安装的主体结构与预制构件之间的位置关系等与预制构件相关的位置信息。预制构件的视觉图像信息可以包括在当前时刻下，预制构件移动的视觉图像信息、预制构件与装配式建筑现有结构之间的距离的视觉图像信息、塔吊吊钩与预制构件之间的位置关系的视觉图像信息、预制构件与装配式建筑主体结构之间的位置关系的视觉图像信息，以及所述预制构件、所述塔吊吊钩以及装配式建筑主体结构之间的位置关系的视觉图像信息。
41.可选的，信息采集模块101设置于预制构件上、装配式建筑已安装的主体结构上、塔吊吊钩上，用于在预制构件的吊装过程中，采集预制构件的实时空间信息。该采集的实时空间信息包括空间位置信息和视觉图像信息，用于构建bim 4d实时模型。信息采集模块101与建筑信息模型管控平台102连接，将采集的预制构件的实时空间信息发送至传送至建筑信息模型管控平台102。
42.可选的，建筑信息模型管控平台102可以是使用bim技术，根据预制构件的实时空间信息构建预制构件的吊装过程4d实时模型的云平台。预制构件的吊装过程4d实时模型是用于动态仿真预制构件的吊装过程的bim 4d实时模型。建筑信息模型管控平台102对预制构件的实时空间信息进行分析，构建所述预制构件的吊装过程4d实时模型。
43.建筑信息模型管控平台102处理信息采集模块101所采集的预制构件的实时空间信息，通过信息集成技术，实现预制构件的吊装过程4d实时还原。
44.可选的，可视化模块103是用于显示所述预制构件的吊装过程4d实时模型，实现所述预制构件的吊装过程的可视化的模块。预设的信息展示位置可以包括：吊车操作台上和管理人员的终端设备中。
45.可选的，可视化模块103接收所述预制构件的吊装过程4d实时模型，并实时向吊车操作员和管理人员展示所述预制构件的吊装过程4d实时模型，从而在预制构件吊装过程中对吊车操作员进行可视化指导，以确定装配式建筑预制构件吊装过程的安全性与高效性，并且辅助监视所述预制构件的吊装过程4d实时模型实时展示的所述预制构件与装配式建筑的安装进度信息和/或所述预制构件的具体信息，对所述预制构件与装配式建筑的安装进度信息和/或所述预制构件的具体信息进行获取和管理。
46.本发明实施例提供了一种基于bim的预制构件吊装可视化管理系统，通过信息采集模块在预制构件的吊装过程中，获取所述预制构件的实时空间信息，并将所述预制构件的实时空间信息发送至所述建筑信息模型管控平台；然后通过建筑信息模型管控平台根据所述预制构件的实时空间信息，构建所述预制构件的吊装过程4d实时模型，并将所述预制构件的吊装过程4d实时模型发送至所述可视化模块，从而通过可视化模块实时向吊车操作员和/或管理人员展示预制构件的吊装过程4d实时模型，可以通过4d动态可视化模拟，实时显示预制构件吊装的全过程，实时向吊车操作员和管理人员展示预制构件吊装的全过程，进而指导吊车操作员的操作，实现了吊装过程的可视化指导，无需作业人员在吊装过程中通过对讲机沟通，以减少作业人员口头传递信息而造成定位不准的吊装误差与施工风险，从而提高了吊装效率，保证了吊装过程的精准度与自动化，减少了预制构件的碰撞破坏和
工人的致伤率，提高了吊装过程的安全性与施工效率，并且降低了人工成本和工程成本。
47.在本发明实施例的一个可选实施方式中，可选的，所述信息采集模块101包括：传感器子模块和监控设备子模块；所述传感器子模块，用于在所述预制构件的吊装过程中，获取所述预制构件的空间位置信息；所述监控设备子模块，用于在所述预制构件的吊装过程中，获取所述预制构件的视觉图像信息。
48.在本发明实施例的一个可选实施方式中，可选的，所述传感器子模块包括：预制构件射频识别(radio frequency identification，rfid)标签、预制构件位置传感器、建筑结构位置传感器以及塔吊吊钩位置传感器；所述预制构件射频识别标签，设置于所述预制构件内部，用于存储所述预制构件的相关信息；所述预制构件位置传感器，设置于所述预制构件上，用于实时定位所述预制构件的空间位置；所述建筑结构位置传感器，设置于装配式建筑已安装的主体结构上，用于定位所述主体结构与所述预制构件之间的位置关系；所述塔吊吊钩位置传感器，设置于塔吊吊钩上，用于辅助定位所述预制构件的空间位置。
49.可选的，所述预制构件射频识别标签设置于所述预制构件内部的一个指定位置。所述预制构件的相关信息可以为预制构件的生产信息、几何信息、运输信息等全生命周期的所有信息。
50.可选的，预制构件位置传感器设置于所述预制构件上的一个指定位置，用于实时定位所述预制构件的空间位置，并通过几何参数在建筑信息模型管控平台102进行可视化展现。
51.可选的，所述建筑结构位置传感器设置于装配式建筑已安装的主体结构上的一个指定位置，用于定位所述主体结构与所述预制构件之间的位置关系，并通过几何参数在建筑信息模型管控平台102进行可视化展现。
52.可选的，所述塔吊吊钩位置传感器设置于塔吊吊钩上的一个指定位置，用于辅助定位所述预制构件的空间位置，并通过几何参数在建筑信息模型管控平台102进行可视化展现，方便吊装。
53.在本发明实施例的一个可选实施方式中，可选的，所述监控设备子模块包括：工人安全帽摄像头、塔吊吊钩摄像头、预制构件摄像头以及建筑结构摄像头；所述工人安全帽摄像头，设置于作业人员的安全帽上，用于在所述预制构件的吊装过程中，获取所述预制构件移动的视觉图像信息、以及所述预制构件与装配式建筑现有结构之间的距离的视觉图像信息；所述塔吊吊钩摄像头，设置于塔吊吊钩上，用于在所述预制构件的吊装过程中，获取所述塔吊吊钩与所述预制构件之间的位置关系的视觉图像信息；所述预制构件摄像头，设置于所述预制构件上，用于在所述预制构件的吊装过程中，获取所述预制构件、所述塔吊吊钩以及装配式建筑主体结构之间的位置关系的视觉图像信息；所述建筑结构摄像头，设置于装配式建筑已安装的主体结构上，用于在所述预制构件的吊装过程中，获取所述预制构件与装配式建筑主体结构之间的位置关系的视觉图像信息。
54.可选的，所述工人安全帽摄像头设置于作业人员的安全帽上的一个指定位置，所述塔吊吊钩摄像头设置于塔吊吊钩上的一个指定位置，所述预制构件摄像头设置于所述预制构件上的一个指定位置，所述建筑结构摄像头设置于装配式建筑已安装的主体结构上的一个指定位置。作业人员可以为吊装现场中的施工人员。
55.在本发明实施例的一个可选实施方式中，可选的，所述工人安全帽摄像头、所述塔
吊吊钩摄像头、所述预制构件摄像头以及所述建筑结构摄像头为电荷耦合元件(charge
‑
coupled device，ccd)器件或互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，cmos)器件。
56.在本发明实施例的一个可选实施方式中，可选的，所述可视化模块103包括吊装指导装置和进度监控子模块。
57.在本发明实施例的一个可选实施方式中，可选的，所述吊装指导装置，设置于吊车操作台上，用于显示所述预制构件的吊装过程4d实时模型，以向吊车操作员实时展示所述预制构件的吊装过程4d实时模型，从而在预制构件吊装过程中对吊车操作员进行可视化指导，以确定装配式建筑预制构件吊装过程的安全性与高效性。
58.在本发明实施例的一个可选实施方式中，可选的，所述吊装指导装置为平板电脑或显示器。
59.在本发明实施例的一个可选实施方式中，可选的，所述进度监控子模块，设置于管理人员的终端设备中，用于显示所述预制构件的吊装过程4d实时模型，以向所述管理人员展示所述预制构件的吊装过程4d实时模型，从而辅助管理人员监视所述预制构件的吊装过程4d实时模型实时展示的所述预制构件与装配式建筑的安装进度信息和/或所述预制构件的具体信息，对所述预制构件与装配式建筑的安装进度信息和/或所述预制构件的具体信息进行获取和管理。
60.在本发明实施例的一个可选实施方式中，可选的，所述吊装指导装置为终端设备中的应用程序或网页浏览器。
61.实施例二
62.图2a为本发明实施例二提供的一种基于bim的预制构件吊装可视化管理系统的结构示意图，是对上述实施例的进一步细化。如图2a所示，基于bim的预制构件吊装可视化管理系统具体可以包括：传感器子模块201、监控设备子模块202、建筑信息模型管控平台203、吊装指导装置204以及进度监控子模块205，下面对其结构和功能进行说明。
63.如图2a所示，传感器子模块201与建筑信息模型管控平台203连接，监控设备子模块202与建筑信息模型管控平台203连接，建筑信息模型管控平台203与吊装指导装置204连接，建筑信息模型管控平台203与进度监控子模块205连接。
64.图2b为本发明实施例二提供的一种传感器子模块的结构示意图。如图2b所示，所述传感器子模块201包括：预制构件射频识别标签2011、预制构件位置传感器2012、建筑结构位置传感器2013以及塔吊吊钩位置传感器2014。预制构件射频识别标签2011，设置于所述预制构件内部，用于存储所述预制构件的相关信息。所述预制构件的相关信息为预制构件的生产信息、几何信息、运输信息等全生命周期的所有信息，如项目名称、构件id、构件信息、定位信息、生产日期等。所述预制构件位置传感器2012，设置于所述预制构件上，用于实时定位所述预制构件的空间位置，并通过几何参数在建筑信息模型管控平台203进行可视化展现。所述建筑结构位置传感器2013，设置于装配式建筑已安装的主体结构上，用于定位所述主体结构与所述预制构件之间的位置关系，并通过几何参数在建筑信息模型管控平台203进行可视化展现。所述塔吊吊钩位置传感器2014，设置于塔吊吊钩上，用于辅助定位所述预制构件的空间位置，通过建筑信息模型管控平台203进行可视化展现，方便吊装。
65.图2c为本发明实施例二提供的一种监控设备子模块的结构示意图。如图2c所示，
所述监控设备子模块202包括：工人安全帽摄像头2021、塔吊吊钩摄像头2022、预制构件摄像头2023以及建筑结构摄像头2024。所述摄像头为ccd或者cmos器件。所述工人安全帽摄像头2021，设置于作业人员的安全帽上，用于在所述预制构件的吊装过程中，获取所述预制构件移动的视觉图像信息、以及所述预制构件与装配式建筑现有结构之间的距离的视觉图像信息。所述塔吊吊钩摄像头2022，设置于塔吊吊钩上，用于在所述预制构件的吊装过程中，获取所述塔吊吊钩与所述预制构件之间的位置关系的视觉图像信息。所述预制构件摄像头2023，设置于所述预制构件上，用于在所述预制构件的吊装过程中，获取所述预制构件、所述塔吊吊钩以及装配式建筑主体结构之间的位置关系的视觉图像信息。所述建筑结构摄像头2024，设置于装配式建筑已安装的主体结构上，用于在所述预制构件的吊装过程中，获取所述预制构件与装配式建筑主体结构之间的位置关系的视觉图像信息。
66.可选的，建筑信息模型管控平台203与传感器子模块201和监控设备子模块202连接，可根据传感器子模块201传递的空间位置信息与射频识别标签传递的构件几何信息相结合，实现预制构件的3d还原，进而结合项目的3d模型实现吊装过程4d实时模型，进而可以实时向吊车操作员和管理人员展示所述预制构件的吊装过程4d实时模型，从而在预制构件吊装过程中对吊车操作员进行可视化指导，以确定装配式建筑预制构件吊装过程的安全性与高效性，并且辅助监视所述预制构件的吊装过程4d实时模型实时展示的所述预制构件与装配式建筑的安装进度信息和/或所述预制构件的具体信息，对所述预制构件与装配式建筑的安装进度信息和/或所述预制构件的具体信息进行获取和管理。
67.可选的，所述吊装指导装置204为平板电脑或显示器，设置于吊车操作台上，用于显示所述预制构件的吊装过程4d实时模型，以向吊车操作员实时展示所述预制构件的吊装过程4d实时模型。吊装指导装置204可以实时向吊车操作员展示所述预制构件的吊装过程4d实时模型，从而在预制构件吊装过程中对吊车操作员进行可视化指导，以确定装配式建筑预制构件吊装过程的安全性与高效性。
68.可选的，所述进度监控子模块205为终端设备中的应用程序或网页浏览器，设置于管理人员的终端设备中，用于显示所述预制构件的吊装过程4d实时模型，以向所述管理人员展示所述预制构件的吊装过程4d实时模型。进度监控子模块205可以实时向管理人员展示所述预制构件的吊装过程4d实时模型，从而辅助监视所述预制构件的吊装过程4d实时模型实时展示的所述预制构件与装配式建筑的安装进度信息和/或所述预制构件的具体信息，对所述预制构件与装配式建筑的安装进度信息和/或所述预制构件的具体信息进行获取和管理。
69.可选的，本发明上述实施例提供的传感器、摄像头等装置可以重复利用，具有减少项目成本的效果。
70.本发明实施例提供了一种基于bim的预制构件吊装可视化管理系统，可以通过4d动态可视化模拟，实时显示预制构件吊装的全过程，实时向吊车操作员和管理人员展示预制构件吊装的全过程，进而指导吊车操作员的操作，实现了吊装过程的可视化指导，无需作业人员在吊装过程中通过对讲机沟通，以减少作业人员口头传递信息而造成定位不准的吊装误差与施工风险，从而提高了吊装效率，保证了吊装过程的精准度与自动化，减少了预制构件的碰撞破坏和工人的致伤率，提高了吊装过程的安全性与施工效率，并且降低了人工成本和工程成本。
71.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。