基于物联网与BIM的大型公建项目设备智能数字化运维系统的制作方法

基于物联网与bim的大型公建项目设备智能数字化运维系统
技术领域
1.本发明涉及建筑施工管理技术领域，特别是涉及一种基于物联网与bim的大型公建项目设备智能数字化运维系统。


背景技术：

2.大型公建项目包括体育场馆、图书馆、博物馆、各类纪念馆等。这类公建项目的主要特点是占地较大，工程复杂，涉及面广，往往需要多点开工共同推进。
3.此时涉及到多个建设点之间如何调配资源的问题，包括各类机电设备的共享和调度。例如基坑a与基坑b同期开工，两个相邻的基坑都需要使用到打桩机，如何在不显著增加成本的条件下合理安排机电设备的共用，是需要解决的问题。
4.现有技术中，通常安排专门的调配调度人员协调多个建设点之间的资源使用，但是这种方式下，调配人员无法及时了解各个建设点的实时进度，导致调度迟延，无法充分利用各机电设备的空闲时间，效率不高。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述的问题，提供一种基于物联网与bim的大型公建项目设备智能数字化运维系统。
6.本发明实施例是这样实现的，一种基于物联网与bim的大型公建项目设备智能数字化运维系统，所述基于物联网与bim的大型公建项目设备智能数字化运维系统包括：
7.采集模块，用于通过物联网技术获取各机电设备的位置信息以及工作状态；
8.管理调度模块，基于bim模型对项目进行划分得到若干组并行分区，根据各组并行分区的配置信息、获取的机电设备的位置信息以及工作状态，生成机电设备的调度安排表；
9.bim模型，分别与所述采集模块以及所述管理调度模块连接，用于各机电设备的位置信息、各组并行分区以及所述调度安排表的展示。
10.本发明提供的基于物联网与bim的大型公建项目设备智能数字化运维系统通过采集模块，运用物联网技术获取各机电设置的位置以及状态信息，利用管理调度模块对bim模型进行划分，基于划分结果以及获取的机电设备的位置信息以及工作状态，自动生成调度安排表；最后通过bim模型展示各机电设备的位置、bim模型的划分结果以及生成的调度安排表，实现了机电设备调度的自动安排，可以充分利用机电设备的空闲时间，提高机电设备的利用率，有利于缩短工期，节约成本。
附图说明
11.图1为一个实施例提供的基于物联网与bim的大型公建项目设备智能数字化运维系统结构框图；
12.图2为一个实施例中计算机设备的内部结构框图。
具体实施方式
13.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
14.可以理解，本发明所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本发明的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本，且类似地，可将第二xx脚本称为第一xx脚本。
15.如图1所示，在一个实施例中，提出了一种基于物联网与bim的大型公建项目设备智能数字化运维系统，具体可以包括：
16.采集模块，用于通过物联网技术获取各机电设备的位置信息以及工作状态；
17.管理调度模块，基于bim模型对项目进行划分得到若干组并行分区，根据各组并行分区的配置信息、获取的机电设备的位置信息以及工作状态，生成机电设备的调度安排表；
18.bim模型，分别与所述采集模块以及所述管理调度模块连接，用于各机电设备的位置信息、各组并行分区以及所述调度安排表的展示。
19.在本实施例中，采集模块包括设置于机电设备上的采集装置以及数据传输装置，这里的采集装置通过获取电机设备的运行信号判断电机设备处于工作状态或者空闲状态，并通过数据传输装置将判断出的机电设备的状态发送给管理调度模块。这里的数据传输装置可以采用如蓝牙模块、wifi模块等常规无线模块实现，此为物联网技术中常用的通信模块，本发明对此不作进一步赘述。在本实施例中，采集模块利用物联网技术获取各机电设备的工作状态以及位置信息，其中，位置信息可以通过各机电设备上设置的gps模块获取，还可以通过各机电设备与路由器的通信实现定位，此为现有技术的常用定位方法，本发明实施例对此不再赘述。
20.在本实施例中，管理调度模块通过将bim模型进行划分得到若干组并行分区，并由划分结果以及采集模块获取的信息自动生成机电设备的调度安排表，工作人员通过执行调度安排表对电机设备进行调度，可以实现调度计划的自动生成，充分利用电机设备的空闲时间，提高机电设备的利用率。在本实施例中，这里的并行分区是指可以同时进行施工的分区，分区是指bim模型即建筑项目上的具体施工区域。本发明是主要应用于大型公共建筑项目，此是由于大型公共建筑项目往往项目复杂，由多个施工点构成，机电设备需要在各个施工点之间调度；当然，也可以应用于一般建筑项目，而非特定在大型公共建筑项目，此属于示例性而非限制性的。
21.在本实施例中，bim模型展示出了大型公建项目的整体情况，利用bim模型还可以展示各机电设备在大型公建项目上的具体位置以及通过文档的形式展示安排调度表的具体内容，直观而易于了解。
22.本发明提供的基于物联网与bim的大型公建项目设备智能数字化运维系统通过采集模块，运用物联网技术获取各机电设置的位置以及状态信息，利用管理调度模块对bim模型进行划分，基于划分结果以及获取的机电设备的位置信息以及工作状态，自动生成调度安排表；最后通过bim模型展示各机电设备的位置、bim模型的划分结果以及生成的调度安排表，实现了机电设备调度的自动安排，可以充分利用机电设备的空闲时间，提高机电设备
的利用率，有利于缩短工期，节约成本。
23.作为本发明的一个可选实施例，所述基于bim模型对项目进行划分得到若干组并行区，包括：
24.调用bim模型，将bim模型的各构件与机电设备建立关联，得到各构件与机电设备的对应关系；
25.根据各构件与机电设备的对应关系将所述bim模型划分得到若干个施工分区；
26.获取当前的至少一个施工位置，确定当前施工位置所属的施工分区作为基准分区；
27.根据每个基准分区确定一组并行分区。
28.在本实施例中，将bim模型的各构件与机电设备建立关联，是将bim模型进行构件划分，得到如梁、墙体、楼层面板、支柱等的构件，根据每一构件建造过程所需的机电设备可以将各构件与机电设备建立关联，从而得到各构件与机电设备的对应关系。
29.在本实施例中，通过将bim模型进行施工分区的划分，可以直观地展示各个分区的进度，便于根据分区的划分结果对机电设备进行安排调度。
30.在本实施例中，将当前正在施工的位置所属的分区作为基准分区，由基准分区确定与之对应的并行分区，得到一组并行分区。需要理解，当前正在施工的位置可以有多个，即可以存在多个基准分区，从而得到多组并行分区；每一组并行分区是依其基准分区进行区分的，由一个基准分区可能得到多个与之并行的并行分区，并由这多个并行区分构成一组并行分区。
31.作为本发明的一个可选实施例，所述根据各构件与机电设备的对应关系将所述bim模型划分得到若干个施工分区，包括：
32.将机电设备进行分类；
33.对于每一类机电设备，确定bim模型上与之关联的全部构件；
34.在确定出的与之关联的全部构件中，将结构上彼此连接的构件作为一个构件组，每类机电设备至少对应一个构件组；
35.设定一个交叉阈值以及一个关联设备阈值，根据所述交叉阈值以及所述关联设备阈值，由构件组的交叉重叠关系得到若干个施工分区；
36.其中，每个施工分区包含的构件组的数量取最大值且小于等于所述交叉阈值、每个施工分区包含的关联设备的数量取大值且小于等于所述关联设备阈值。
37.在本实施例中，根据机电机设备的功能将机电设备进行分类，例如，具体可以划分为挖掘类、加固类、通用类、环境维持类等；当然，还可以每种机电设备作为一个类。具体的分类方式对于本发明的实现过程并没有本质的影响，分类的目的在于根据构件与机电设备的关联关系将构件进行分组，从而确定在某一时刻可以同时进行施工的构件以及相应的分区。
38.在本实施例中，交叉阈值以及关联设备阈值可以根据需要设置，其中，交叉阈值应在同一水平高度上全部构件总数的5％-10％，而关联设备阈值应在设备分类总数的15％-25％之间，从而使同一水平高度上施工分区的数量不会太多或者太少；。合理地控制这两个值可以控制施工分区的总量。当然，可以设定施工分区的总量的范围，当得到的施工分区的总量与设定的范围有偏差时，通过调整这两个值从而使施工分区的总量落入设定范围。在
本实施例中，在进行施工分区的确定时，通过两个设定的值可以调控施工分区的总量，从而可以实现施工分区大小的调整。
39.作为本发明的一个可选实施例，所述根据每个基准分区确定一组并行分区，包括：
40.筛选出与基准分区在高度方向上有重合的分区；
41.在筛选出的在高度方向上有重合的分区中，筛选出与所述基准分区没有构件直接连接的分区；
42.在筛选出的与所述基准分区没有构件直接连接的分区中，筛选出与基准分区具有至少一种相同的机电设备且该机电设备的总数在所述基准分区及筛选出的分区中的总和小于等于对应机电设备的可用值，得到与所述基准分区对应的一组并行分区。
43.在本实施例中，与基准分区在高度方向有重合的分区，是指两个分区中包括的构件的高度尺寸有重合，例如分区一中构件1的高度为(相对于同一基准的高度，如海平面、基坑平面等)10米到12米，而分区二中构件1的高度为9.8米到10.4米，则两个分区存在高度方向上有重合的构件，则两个分区在高度方向上重合区域。在本实施例中，通过重合区域筛选分区，使并行分区的划分能够紧跟施工进度，得到的并行分区基本保持在同一个水平施工面，实现施工上的并行。
44.在本实施例中，筛选出与所述基准分区没有构件直接连接的分区，避免由于相邻分区存在构件上的关联，导致两个分区之间存在施工上的先后顺序，无法实现并行。
45.在本实施例中，例如，基准分区与另一个分区均需要使用抽水机，但是基准分区需要使用的抽水数量为8，而另一个分区需要使用的抽水机的数量为4，两者需要使用的抽水机的总数12超过了现有抽水机总量10，则这两个分区不能作为并行分区。
46.作为本发明的一个可选实施例，所述根据各组并行分区的配置信息、获取的机电设备的位置信息以及工作状态，生成机电设备的调度安排表，包括：
47.根据各组并行分区内每个分区的配置信息，将每个基准分区及其对应的并行分区的始末时间合并，得到各组并行分区的始末时间范围；
48.根据项目的施工点数量建立若干时间轴，将各组并行分区的始末时间范围在对应时间轴上表示；
49.根据各组并行分区内每一个分区的配置信息确定各组并行分区所需的机电设备；
50.根据各组并行分区起始时间的先后及机电设备的总量为每组并行分区分配机电设备；
51.根据分配的结果以及当前机电设备的位置信息以及工作状态，生成各机电设备的调度安排表。
52.在本实施例中，所述各组并行分区的配置信息包括，各个分区的所需机电设备、各个分区所属的施工点、各个分区的计划开工时间以及计划完工时间等，由各个并行分区的配置信息可以获取该并行分区的基本信息，这些基本信息在bim模型构建时已经确定。
53.在本实施例中，所谓并行分区即两个分区之间可以同时施工，故在施工时间上并行分区必然存在重合时间段，本实施例根据各组并行分区的始末时间确定始末时间范围，例如分区一施工期为某月的5号到8号，分区二的施工期为同月的4号到9号，而分区三的施工期为同月的7号到11号，则由这三个分区构成的一组并行分区的始末时间为该月的4号到11号，该时间包含了同组并行分区中所有分区的始末时间。
54.在本实施例中，当项目具有两个施工点时，则建立两条时间轴，并将每个并行分区的始末时间在所属的施工点的时间轴上表示出来。根据各组并行分区起始时间由先到后，为每组并行分区分配机电设备，由分配结果生成高度安排表。在本实施例中，建立多条时间轴，是为了将不同施工点的并行分区在时间上加以区分，避免不同施工点的分区的时间出现重叠。举例说明，分配设备的过程可以是：搅拌机的总量为20，第一个分区的起始时间最早，需要9台搅拌机，第二分区的起始时间次之，需要12台搅拌机，则先分配9台搅拌机给第一个分区，再分配11台搅拌机给第二个分区。
55.作为本发明的一个可选实施例，所述根据分配的结果以及当前机电设备的位置信息以及工作状态，生成各机电设备的调度安排表，包括：
56.根据分配结果以及当前机电设备的位置信息确定需要调度的机电设备；
57.获取需要调度的机电设备的工作状态，将工作状态为空闲的机电设备按路径最短原则调度到最近的并行分区；
58.监测各台需要调度的机电设备的工作状态，直至工作状态为空闲；
59.生成调度通知；
60.根据以上步骤生成调度安排表。
61.在本实施例中，根据分配结果以及当前机电设备的位置确定需要高度的机电设备，并按上述步骤进行调度。在本实施例中，需要说明的是，本发明提供的系统需要实时监测项目进度(可以由指定人员录入)，并根据项目各部分的进度实时监测以及调度机电设备，此是由于生成的调度计划或者施工进度通常无法准确按预定时间完成，故通过动态的重复运用本发明提供的系统，可以实现机电设备的动态调度，使整个项目对机电设备的使用总是接近于使用率最大化，从而可以加速项目的进度，减少时间成本。
62.图2示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备具体可以是图1中的管理调度模块。如图1所示，该计算机设备包括该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、输入装置和显示屏。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现本发明实施例提供的基于物联网与bim的大型公建项目设备智能数字化运维系统中的算法步骤。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行本发明实施例提供的本发明实施例提供的基于物联网与bim的大型公建项目设备智能数字化运维系统中的算法步骤。计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
63.本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
64.在一个实施例中，提出了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
65.通过物联网技术获取各机电设备的位置信息以及工作状态；
66.基于bim模型对项目进行划分得到若干组并行分区，根据各组并行分区的配置信息、获取的机电设备的位置信息以及工作状态，生成机电设备的调度安排表；
67.分别与所述采集模块以及所述管理调度模块连接，用于各机电设备的位置信息、各组并行分区以及所述调度安排表的展示。
68.在一个实施例中，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行以下步骤：
69.通过物联网技术获取各机电设备的位置信息以及工作状态；
70.基于bim模型对项目进行划分得到若干组并行分区，根据各组并行分区的配置信息、获取的机电设备的位置信息以及工作状态，生成机电设备的调度安排表；
71.分别与所述采集模块以及所述管理调度模块连接，用于各机电设备的位置信息、各组并行分区以及所述调度安排表的展示。
72.应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
73.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
74.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
75.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。