一种基于BIM的输变电工程精细化施工管理方法与流程

一种基于bim的输变电工程精细化施工管理方法
技术领域
1.本发明涉及施工管理技术领域，具体来说，涉及一种基于bim的输变电工程精细化施工管理方法。


背景技术：

2.基于三维设计技术的精细化施工管理研究，是探索新时代输变电工程建设管理的需要。随着电网建设体量和单体工程规模越来越大，工程建设现场管理难度越来越大、项目数据越来越复杂，对输变电建设工程的管理水平提出了更高要求，传统方式的建设管理已无法满足大型电网工程建设项目管理需求。
3.当前电网建设涉及主体较多，设计与施工、施工与竣工验收等环节的管理工作未有效衔接，存在信息交互受限，信息共享不充分等问题。目前建造工业化也在不断推进，对项目的过程管理提出了新的要求，在信息传递、数据决策等方面有了新的挑战，基于三维设计技术的施工精细化管理才能够满足建造工业化的需求。
4.开展基于三维设计技术的输变电工程精细化施工管理应用研究，应用三维设计技术的协调、可视、模拟、优化功能，利用其在三维模拟、可视化检查、工程量精确计算，以及更加准确、及时、适当的项目管理信息交换等方面的优势，使工程项目目标管理较为容易实现
5.专利号201710147489.9公开了一种输变电工程质量数据管控系统及方法，其录入各工程的属性信息、设计参数和物资编号的工程数据信息，建立各个工程的工程属性表、设计信息表和物资信息表的数据表，建立各数据表之间关于工程项目识别码的关联，并分别生成各数据表的验评表单，可提升信息检索和分析效率。
6.但是上述专利在具体使用时存在以下缺陷：在输变电工程的施工过程中，为了降低经济损失及人员伤亡，对于施工人员的安全教育尤为重要，现有的施工管理方法无法及时准确的根据现场的施工项目进行安全教育指导。同时输变电工程的施工通常是在户外进行，因此在管理施工时，对于天气预测准确的能力尤为重要。
7.针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

8.(一)解决的技术问题
9.针对现有技术的不足，本发明提供了基于bim的输变电工程精细化施工管理方法，具备可以清楚直观的了解施工作业要点，优化施工工序，可以提高作业人员的安全意识的优点，进而解决了施工现场安全提醒不足的问题。
10.(二)技术方案
11.为实现上述可以清楚直观的了解施工作业要点，优化施工工序，可以提高作业人员的安全意识的优点，本发明采用的具体技术方案如下：
12.一种基于bim的输变电工程精细化施工管理方法，该方法包括以下步骤：
13.s1、建立符合输变电工程设计标准的bim模型，且通过bim 4d技术及图纸设计对输
变电工程施工实物进行虚拟化可视建模，同时将虚拟化可视建模与施工现场进行结合；
14.s2、基于全球预报系统的气象数据进行施工时间天气预测，并根据预测结果进行施工时间指导；
15.s3、施工现场设置图像采集装置，且通过图像采集装置获取施工现场的图像，并通过施工现场的采集图像判断出施工内容，同时根据施工内容进行安全施工的提醒；
16.s4、依据施工现场的采集图像进行施工现场的烟雾辅助感应。
17.进一步的，所述s1中将虚拟化可视建模与施工现场进行结合之后还包括以下步骤：
18.利用bim 4d施工进度管理平台实现数据实时监控及信息协同共享；
19.根据施工状态提出纠偏措施和调整方案；
20.基于三维模型使施工过程管理数据标准化；
21.其中，所述利用bim 4d施工进度管理平台实现数据实时监控及信息协同共享还包括以下步骤：
22.通过移动端设备和轻量化技术，将三维模型数据和项目施工进度计划带到施工现场，且通过移动端实时查看计划模型并记录现场实际施工数据；
23.通过三维模型，提取工作清单，且对复杂施工区域进行进度模拟以及制定安装规范和顺序，同时对施工现场进行危险源、安全隐患的排查，对专项施工方案及施工工序进行合理论证；
24.对现场数据进行采集、整合、计算及分析，并对比计划状态和实际状态，分析施工效率和影响因素，同时分析资源使用情况；
25.所述根据施工状态提出纠偏措施和调整方案还包括以下步骤：
26.基于三维模型、施工逻辑和工程要求，编制精细化进度计划，使施工进度任务和实际施工对象一一对应；
27.基于三维模型参数信息，建立模型与进度活动的对应关系，使模型和进度有机关联；
28.梳理工程各专业及各个阶段数据，规范施工管理过程中数据交互内容和流程，对重要施工管理过程数据进行记录和整合；
29.所述基于三维模型使施工过程管理数据标准化还包括以下步骤：
30.基于三维模型数据，统一数据获取、更新、存储和传递标准；
31.实现施工过程管理数据电子化管理和流转。
32.进一步的，所述s1中建立符合输变电工程设计标准的bim模型，且通过bim 4d技术及图纸设计对输变电工程施工实物进行虚拟化可视建模之前还包括以下步骤；
33.对施工内容进行分类；
34.针对分类后的施工内容分别建立标准施工图像；
35.其中，所述施工内容包括但不限于运输、基础施工、杆塔安装及架线。
36.进一步的，所述s2中基于全球预报系统的气象数据进行施工时间天气预测，并根据预测结果进行施工时间指导还包括以下步骤；
37.获取全球预报系统的气象数据资源，并提取施工地点任一施工时间段第一雨天概率及每一级别的第一降雨概率；
38.获取施工地点历史气象数据资源，并根据历史气象数据资源获取施工地点任一施工时间段往年同期第二雨天概率及每一级别的第二降雨概率；
39.将第一雨天概率与第二雨天概率进行结合，得到施工地点任一施工时间段的最终雨天概率；
40.将每一级别的第一降雨概率与同级别的第二降雨概率进行结合，得到施工地点任一施工时间段的各级别的最终降雨概率；
41.根据最终雨天概率及最终降雨概率进行施工时间指导。
42.进一步的，所述将第一雨天概率与第二雨天概率进行结合，得到施工地点任一施工时间段的最终雨天概率时，设定第一雨天概率为p1，第二雨天概率为p2，计算最终雨天概率的公式为：
43.式中，w1及w2为权重。
44.进一步的，所述将每一级别的第一降雨概率与同级别的第二降雨概率进行结合，得到施工地点任一施工时间段的各级别的最终降雨概率时，设定任一级别的第一降雨概率为p3，第二降雨概率为p4，计算任一级别最终降雨概率的公式为：
45.式中，w3及w4为权重。
46.进一步的，所述s3中施工现场设置图像采集装置，且通过图像采集装置获取施工现场的图像，并通过施工现场的采集图像判断出施工内容，同时根据施工内容进行安全施工的提醒还包括以下步骤：
47.通过图像采集装置获取施工现场的图像，并对施工现场的图像进行灰度处理，得到施工现场灰度图像；
48.对施工现场灰度图像进行轮廓特征提取，并得到施工现场图像轮廓；
49.通过将施工现场图像轮廓与标准施工图像的图像轮廓进行相似度比较，识别施工内容；
50.根据识别出的施工内容进行安全施工的提醒；
51.其中，所述对施工现场灰度图像进行轮廓特征提取时，采用prewitt算子进行边缘检测，prewitt算子的定义为：
52.g(i)＝|[f(i-1,j-1) f(i-1,j) f(i-1，j 1)]-[f(i 1,j-1) f(i 1，j) f(i 1，j 1)]|
[0053]
g(j)＝|[f(i-1,j 1) f(i,j 1) f(i 1，j 1)]-[f(i-1,j-1) f(i,j-1) f(i 1，j-1)]|
[0054]
p(i,j)＝g(i) g(j)；
[0055]
式中，g(i)和g(j)为x、y两方向的检测算子，计算若p(i，j)大于预设的阈值，则(i，j)为边缘点，p(i，j)为边缘图像。
[0056]
进一步的，所述安全施工的提醒包括通过显示屏进行文字的提醒以及通过扬声器进行声音的提醒。
[0057]
进一步的，所述通过将施工现场图像轮廓与标准施工图像的图像轮廓进行相似度
比较，识别施工内容时，若相似度比较后得到的相似度值小于第一相似阈值时，则不进行安全施工的提醒，若相似度比较后得到的相似度值大于第一相似阈值且小于第二相似阈值时，则设定安全施工的提醒为一次，若相似度比较后得到的相似度值大于第二相似阈值时，则设定安全施工的提醒为三次。
[0058]
进一步的，所述s4中依据施工现场的采集图像进行施工现场的烟雾辅助感应还包括以下步骤：
[0059]
构建对烟雾进行识别的神经网络；
[0060]
将施工现场的采集图像输入至神经网络，并通过神经网络进行施工现场的烟雾辅助感应；
[0061]
其中，输出结果为：
[0062]
y＝softmax{f(x)}；
[0063]
其中，x为输入，f为神经网络模型，若输出结果为1则代表有烟雾，若输出结果为0则代表无烟雾。
[0064]
(三)有益效果
[0065]
与现有技术相比，本发明提供了基于bim的输变电工程精细化施工管理方法，具备以下有益效果：本发明通过将bim应用于输变电工程的施工管理，从而可以对对施工现场及过程进行模拟仿真，使作业人员及管理人员清楚直观的了解施工作业要点，进而可以优化施工工序，预防安全风险。通过对施工地点进行任一施工时间段进行综合雨天及降雨级别的预测，从而方便后续对施工的安排进行管理。通过对施工现场进行施工内容的自动判定，并结合施工内容进行文字及声音的安全施工的提醒，提高作业人员的安全意识。同时可以辅助检测施工场地是否有烟雾发生，进而在烟雾发生时，能够及时提醒，避免火灾事故发生，降低经济损失及人员伤亡的可能。
附图说明
[0066]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0067]
图1是根据本发明实施例的基于bim的输变电工程精细化施工管理方法的流程图。
具体实施方式
[0068]
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
[0069]
根据本发明的实施例，提供了一种基于bim的输变电工程精细化施工管理方法。
[0070]
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1所示，根据本发明实施例的基于bim的输变电工程精细化施工管理方法，该方法包括以下步骤：
[0071]
s1、建立符合输变电工程设计标准的bim模型，且通过bim 4d技术及图纸设计对输
变电工程施工实物进行虚拟化可视建模，同时将虚拟化可视建模与施工现场进行结合；
[0072]
其中，所述s1中将虚拟化可视建模与施工现场进行结合之后还包括以下步骤：
[0073]
基于三维模型的现场跟踪管理研究：
[0074]
以bim 4d技术为基础，针对电网工程特点开展施工进度优化及动态控制的应用研究。在整个项目实施过程中利用bim 4d施工进度管理平台实现数据实时监控、信息协同共享，降低决策信息传递次数，实现精确计划、跟踪和控制，优化各类施工资源分配和组织，实时跟踪工程项目进度，及时分析偏差对总体工期和重要管控点的影响程度以及产生的原因，实现对项目进度的实时控制、及时优化，保证项目按时竣工。
[0075]
(1)通过移动端设备和轻量化技术，将三维模型数据和项目施工进度计划带到施工现场，通过移动端实时查看计划模型并记录现场实际施工数据，实现虚拟数据和实际数据对接。
[0076]
(2)通过三维模型，提取工作清单，达到对材料、资源分配等精细化管理；对复杂施工区域进行精确的进度模拟，制定安装规范和顺序，帮助现场施工有序进行。同时对现场可能存在的危险源、安全隐患等提前排查，对专项施工方案及施工工序进行合理论证。
[0077]
(3)通过对现场数据的采集、整合、计算和分析，掌控施工进度和质量情况；对比计划状态和实际状态，了解进度偏差情况和潜在风险机遇；分析施工效率和影响因素，对后续工作进行重新规划；分析资源使用情况，对前序采购、运输等流程进行精细化计划和控制，研究基于动态管理的资源优化调配、风险管控和精细化管理方案。
[0078]
基于三维模型的施工进度计划标准和全过程控制管理研究：
[0079]
提出基于bim 4d的电网工程施工进度计划标准化编制和动态控制方法，建立以进度计划为主线的施工全过程控制。依据建设工程项目管理理论，针对电网工程特点，研究施工全过程控制工作流程，建立施工进度管理模型，研究进度管理预警机制和模型，提出针对不同阶段出现偏差进行控制和调整的方法；实现根据施工状态，快速、准确地提出纠偏措施和调整方案，为工程管理人员进行施工过程动态管理提供数据支持和决策依据。
[0080]
(1)基于三维模型、施工逻辑和工程要求，建立项目进度编制标准体系；利用可视化三维模型结合进度管理方法论，针对重点施工阶段编制精细化进度计划，使施工进度任务和实际施工对象一一对应，实现精细化管理目的。
[0081]
(2)基于三维模型参数信息，建立模型与进度活动对应关系，使模型和进度有机关联在一起，实现基于时间的工程量计算、达到及时应对项目中出现的设计变更、进度调整、施工组织方案调整和优化目的，为项目管理提供有力支撑。
[0082]
(3)通过梳理工程各专业/各个阶段数据，规范施工管理过程中数据交互内容和流程，提高信息传递的及时性、有效性；通过对重要施工管理过程数据，如采购、运输、材料交付、检验等数据的记录和整合，实现问题可追溯，从而达到施工全过程管理目的。
[0083]
(4)基于三维模型数据、进度时间数据和空间信息，研究基于三维可视化的沟通管理方法。
[0084]
基于三维模型的施工过程管理数据标准化研究：
[0085]
(1)以三维模型数据为基础，依据工程项目信息管理方法论，对施工管理过程中各个专业/各类型数据进行梳理；统一数据获取、更新、存储和传递标准；
[0086]
(2)研究施工过程管理数据电子化管理和流转方案，提升施工管理过程中信息传
递效率，确保数据有效性，为项目精细化管理提供基础。
[0087]
所述s1中建立符合输变电工程设计标准的bim模型(建筑信息模型，building information modeling)，且通过bim 4d技术及图纸设计对输变电工程施工实物进行虚拟化可视建模之前还包括以下步骤；
[0088]
对施工内容进行分类；
[0089]
针对分类后的施工内容分别建立标准施工图像；
[0090]
其中，所述施工内容包括但不限于运输、基础施工、杆塔安装及架线。
[0091]
s2、基于全球预报系统的气象数据进行施工时间天气预测，并根据预测结果进行施工时间指导；
[0092]
其中，所述s2中基于全球预报系统的气象数据进行施工时间天气预测，并根据预测结果进行施工时间指导还包括以下步骤；
[0093]
获取全球预报系统的气象数据资源，并提取施工地点任一施工时间段第一雨天概率及每一级别的第一降雨概率；
[0094]
获取施工地点历史气象数据资源，并根据历史气象数据资源获取施工地点任一施工时间段往年同期第二雨天概率及每一级别的第二降雨概率；
[0095]
将第一雨天概率与第二雨天概率进行结合，得到施工地点任一施工时间段的最终雨天概率；
[0096]
将每一级别的第一降雨概率与同级别的第二降雨概率进行结合，得到施工地点任一施工时间段的各级别的最终降雨概率；
[0097]
根据最终雨天概率及最终降雨概率进行施工时间指导。
[0098]
所述将第一雨天概率与第二雨天概率进行结合，得到施工地点任一施工时间段的最终雨天概率时，设定第一雨天概率为p1，第二雨天概率为p2，计算最终雨天概率的公式为：
[0099]
式中，w1及w2为权重。
[0100]
所述将每一级别的第一降雨概率与同级别的第二降雨概率进行结合，得到施工地点任一施工时间段的各级别的最终降雨概率时，设定任一级别的第一降雨概率为p3，第二降雨概率为p4，计算任一级别最终降雨概率的公式为：
[0101]
式中，w3及w4为权重。
[0102]
s3、施工现场设置图像采集装置，且通过图像采集装置获取施工现场的图像，并通过施工现场的采集图像判断出施工内容，同时根据施工内容进行安全施工的提醒；
[0103]
其中，所述s3中施工现场设置图像采集装置，且通过图像采集装置获取施工现场的图像，并通过施工现场的采集图像判断出施工内容，同时根据施工内容进行安全施工的提醒还包括以下步骤：
[0104]
通过图像采集装置获取施工现场的图像，并对施工现场的图像进行灰度处理，得到施工现场灰度图像；
[0105]
对施工现场灰度图像进行轮廓特征提取，并得到施工现场图像轮廓；
[0106]
通过将施工现场图像轮廓与标准施工图像的图像轮廓进行相似度比较，识别施工
内容；
[0107]
根据识别出的施工内容进行安全施工的提醒；
[0108]
其中，所述对施工现场灰度图像进行轮廓特征提取时，采用prewitt算子(prewitt算子是一种一阶微分算子的边缘检测，利用像素点上下、左右邻点的灰度差，在边缘处达到极值检测边缘，去掉部分伪边缘，对噪声具有平滑作用)进行边缘检测，prewitt算子的定义为：
[0109]
g(i)＝|[f(i-1,j-1) f(i-1,j) f(i-1，j 1)]-[f(i 1,j-1) f(i 1，j) f(i 1，j 1)]|
[0110]
g(j)＝|[f(i-1,j 1) f(i,j 1) f(i 1，j 1)]-[f(i-1,j-1) f(i,j-1) f(i 1，j-1)]|
[0111]
p(i,j)＝g(i) g(j)；
[0112]
式中，g(i)和g(j)为x、y两方向的检测算子，计算若p(i，j)大于预设的阈值，则(i，j)为边缘点，p(i，j)为边缘图像。
[0113]
所述安全施工的提醒包括通过显示屏进行文字的提醒以及通过扬声器进行声音的提醒。
[0114]
所述通过将施工现场图像轮廓与标准施工图像的图像轮廓进行相似度比较，识别施工内容时，若相似度比较后得到的相似度值小于第一相似阈值时，则不进行安全施工的提醒，若相似度比较后得到的相似度值大于第一相似阈值且小于第二相似阈值时，则设定安全施工的提醒为一次，若相似度比较后得到的相似度值大于第二相似阈值时，则设定安全施工的提醒为三次，本方案中安全施工的提醒次数可由管理人员根据实际要求进行调整。
[0115]
s4、依据施工现场的采集图像进行施工现场的烟雾辅助感应。
[0116]
其中，所述s4中依据施工现场的采集图像进行施工现场的烟雾辅助感应还包括以下步骤：
[0117]
构建对烟雾进行识别的神经网络；
[0118]
将施工现场的采集图像输入至神经网络(yolov4-yolov5检测模型)，并通过神经网络进行施工现场的烟雾辅助感应；
[0119]
其中，输出结果为：
[0120]
y＝softmax{f(x)}；
[0121]
其中，x为输入，f为神经网络模型，若输出结果为1则代表有烟雾，若输出结果为0则代表无烟雾。
[0122]
综上所述，本发明通过将bim应用于输变电工程的施工管理，从而可以对对施工现场及过程进行模拟仿真，使作业人员及管理人员清楚直观的了解施工作业要点，进而可以优化施工工序，预防安全风险。通过对施工地点进行任一施工时间段进行综合雨天及降雨级别的预测，从而方便后续对施工的安排进行管理。通过对施工现场进行施工内容的自动判定，并结合施工内容进行文字及声音的安全施工的提醒，提高作业人员的安全意识。同时可以辅助检测施工场地是否有烟雾发生，进而在烟雾发生时，能够及时提醒，避免火灾事故发生，降低经济损失及人员伤亡的可能。
[0123]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精
神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。