CN109166053A - 基于bim的底层建筑一体化装配式系统及其管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于BIM的底层建筑一体化装配式系统及其管理方法，属于装配式建筑技术领域。本发明包括位于主机房的BIM工作站、位于运输车辆的RFID读取器Ⅰ和GPS传感器，位于工厂流水线端的BIM子工作站，位于移动端的RFID读取器Ⅱ和ZIGBEE传感器，以及位于装配式构件表面上的金属标签，金属标签内部设置有RFID传感器，且外表面设置有二维码标签。本发明提供了一种不同于现有技术的硬件配置，使技术人员能够在这样的硬件配置下实现进一步的开发；本发明还提出了一种基于BIM的底层建筑一体化装配式系统的管理方法，涵盖整个建筑生命周期，提升项目硬件配置的管理效率。

Description

基于BIM的底层建筑一体化装配式系统及其管理方法
技术领域
本发明涉及一种基于BIM的底层建筑一体化装配式系统及其管理方法，属于装配式建筑技术领域。
背景技术
BIM(building information model建筑信息模型)是一个智能化的建筑物3D模型，它能够连接建筑生命期不同阶段的数据、过程和资源，是对工程对象的完整描述，可被建设项目各参与方普遍使用，帮助项目团队提升决策的效率与正确性。基于BIM的装配式系统存在各个相互关联的硬件配置效率低下，需要提供不同于现有技术的硬件配置，使技术人员能够在这样的硬件配置下实现进一步的开发。并且针对BIM的装配式系统的管理方法仅在工程的设计和施工阶段通用，无法涵盖整个生命周期。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种基于BIM的底层建筑一体化装配式系统，提供了一种不同于现有技术的硬件配置，使技术人员能够在这样的硬件配置下实现进一步的开发；本发明还提出了一种基于BIM的底层建筑一体化装配式系统的管理方法，涵盖整个建筑生命周期，提升项目硬件配置的管理效率。
本发明所述的基于BIM的底层建筑一体化装配式系统，包括位于主机房的BIM工作站、位于运输车辆的RFID读取器Ⅰ和GPS传感器，位于工厂流水线端的BIM子工作站，位于移动端的RFID读取器Ⅱ和ZIGBEE传感器，以及位于装配式构件表面上的金属标签，金属标签内部设置有RFID传感器，且外表面设置有二维码标签；主机房的BIM工作站包括BIM服务器和网络协作平台，BIM服务器分别通过网线连接网络协作平台，通过无线连接至少三台运输车辆和至少两条工厂流水线端，运输车辆的RFID读取器Ⅰ和移动端的RFID读取器Ⅱ分别无线连接金属标签的RFID传感器，运输车辆的GPS传感器连接BIM工作站，移动端的ZIGBEE传感器连接BIM子工作站；二维码标签设置有彩色图案，同一个建筑构件上不同的装配式构件二维码标签的颜色相同，不同建筑构件上的二维码标签的颜色不同。
优选地，所述金属标签采用ABS外壳抗金属标签，包括外壳和抗金属标签，RFID传感器位于外壳内部，外壳胶贴粘贴于装配式构件表面上。
优选地，所述RFID读取器Ⅰ和GPS传感器均位于运输车辆的驾驶室内，RFID读取器Ⅰ的信号覆盖整个车厢。
优选地，所述BIM子工作站包括与ZIGBEE传感器相匹配的传感器组，以及与BIM工作站进行通信的无线网络模块。
优选地，所述移动端还包括显示器和通讯功能的扫描器，扫描器扫描二维码标签并将信息反馈至BIM工作站，信息通过显示器进行显示。
本发明所述的基于BIM的底层建筑一体化装配式系统的管理方法，包括如下步骤：
S1：建立BIM网络协作平台，包括如下小步：
S11：构建BIM参数化模型：利用主机房的BIM工作站，将底层建筑产品化，根据建筑信息、结构信息、机电信息和装修信息，创建参数化族库；根据住户对底层建筑产品的选择，建立底层建筑一体化设计的模型；对所述底层建筑一体化设计的模型进行构件拆分，形成BIM参数化模型；
S12：构建施工现场模型：将所述BIM参数化模型配合施工顺序形成4D进度模型，利用4D进度模型对施工现场进行仿真模拟；将BIM参数化模型中的信息转化成构件的生产数据信息，通过加工构件的中央控制系统，对构件的生产过程进行管理，形成BIM网络协作平台；
S2：建立BIM全生命周期系统，包括如下小步：
S21：信息的提取和传递：扫描装配式构件上的二维码标签，核对构件信息，结合4D进度模型确定施工工序，并将实际的构件安装信息同步到BIM参数化模型中；扫描装配式构件上的二维码标签，运维方从BIM参数化模型中获取构件属性信息，对构件进行追溯化管理；
S22：信息的分析和决策：BIM工作站通过无线网络收集运输车辆、收集移动端、BIM子工作站以及装配式构件的位置信息和携带信息，运用BIM技术，将各参与方在规划决策阶段就集中在同一工作平台，基于同一BIM模型，进行彼此间的协同工作和信息共享，实现项目多要素的集成管理。
本发明的有益效果是：采用本发明提供了一种不同于现有技术的硬件配置，使技术人员能够在这样的硬件配置下实现进一步的开发；本发明还提出了一种基于BIM的底层建筑一体化装配式系统的管理方法，涵盖整个建筑生命周期，提升项目硬件配置的管理效率。
附图说明
图1是本发明基于BIM的底层建筑一体化装配式系统的结构示意图。
图2是本发明基于BIM的底层建筑一体化装配式系统的管理方法的流程框图。
图中：1、BIM工作站；2、运输车辆；3、BIM子工作站；4、移动端；5、装配式构件；6、金属标签。
具体实施方式
为了使本发明目的、技术方案更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
如图1所示，本发明所述的基于BIM的底层建筑一体化装配式系统，包括位于主机房的BIM工作站1、位于运输车辆2的RFID读取器Ⅰ和GPS传感器，位于工厂流水线端的BIM子工作站3，位于移动端4的RFID读取器Ⅱ和ZIGBEE传感器，以及位于装配式构件5表面上的金属标签6，金属标签6内部设置有RFID传感器，且外表面设置有二维码标签；主机房的BIM工作站1包括BIM服务器和网络协作平台，BIM服务器分别通过网线连接网络协作平台，通过无线连接至少三台运输车辆2和至少两条工厂流水线端，运输车辆2的RFID读取器Ⅰ和移动端4的RFID读取器Ⅱ分别无线连接金属标签6的RFID传感器，运输车辆2的GPS传感器连接BIM工作站1，移动端4的ZIGBEE传感器连接BIM子工作站3；二维码标签设置有彩色图案，同一个建筑构件上不同的装配式构件5二维码标签的颜色相同，不同建筑构件上的二维码标签的颜色不同。
BIM工作站1与BIM服务器之间通过网络连接；运输车辆2、BIM子工作站3通过无线通信模块接入网络，并与BIM服务器通过网络连接。在此需要额外指出的是，本发明的所述BIM服务器、BIM工作站1等部件以及涉及网络连接的各部件之间虽然涉及计算机程序和协议，但其功能的实现属于现有技术，本发明实质是对硬件部分的组成以及连接关系进行的改进，具体为在所述BIM工作站1设置与运输车辆2、BIM子工作站3进行通信的采集端口和通信硬件，通过采集端口和通信硬件检测运输车辆2、BIM子工作站3的信号并实时发送到BIM服务器，本发明并不涉及对计算机程序和协议本身进行的改进。
通过上述方案，工程技术人员可以在所述BIM工作站1进行操作，然后通过所述显示器实时监控分析装配式构件5的情况，以保证装配式构件5的运输和安装控制在规定范围内。但是采用该方案，BIM工作站1通常是设置在主机房，远离施工现场，由于BIM工作站1的限制，监控的工程技术人员只能在办公室中的所述BIM工作站1前进行监控操作，监控的工程技术人员无法去施工现场了解现场的施工情况，无法做到实际与理论进行同步的互动分析。对此，为了解决工程技术人员被限制在所述BIM工作站1前，本发明在施工现场工厂流水线端增设了BIM子工作站3。
BIM子工作站3包括与ZIGBEE传感器相匹配的传感器组，以及与BIM工作站1进行通信的无线网络模块。BIM子工作站3通过无线通信模块接入网络，并与BIM服务器通过网络连接；BIM子工作站3作为日常的现场监控终端，处于实时监控状态，其监控的车辆和构件的位置、参数信号数据传回BIM服务器，以供工程技术人员分析，当参数不对时，BIM子工作站3通过报警模块现场发出报警提示，以提示现场工作人员，通过报警模块采用现有技术可更全面的监控功能。报警模块可以采用蜂鸣器，也可以采用LED变色灯。无线通信模块可以采用3G无线通信模块或者4G无线通信模块。
运输车辆2包括车辆、红外线探测器、RFID标签、RFID读取器Ⅰ、GPS传感器、RFID读取器Ⅰ，其中：红外线探测器分别安装在车辆前端和两侧；RFID标签布置在车辆行驶沿线的位置；RFID读取器Ⅰ设置在车辆上，用于阅读车辆行驶沿线布置的RFID标签和车厢上装载的装配式构件5的RFID标签；GPS传感器安装在车辆上，用于接收GPS定位信息。RFID读取器Ⅰ的信号覆盖整个车厢。GPS传感器通过无线网络模块用来将车辆自身的位置信息发送至BIM子工作站3和BIM工作站1，同时接收BIM子工作站3和BIM工作站1的查询。无线网络模块采用广泛应用于车辆自组网的802.11p通信协议。RFID标签标签是无源电子标签。
由BIM子工作站3和移动端4构成施工现场智能监控系统。
BIM子工作站3分别与数据库服务器、打印机、主机网关电连接.BIM子工作站3包括与ZIGBEE传感器相匹配的传感器组，以及与BIM工作站1进行通信的无线网络模块。主机网关通过互联网与ZIGBEE传感器无线连接，ZIGBEE传感器与协调器电连接，协调器与人员网状ZIGBEE支网络电连接，移动端4网状ZIGBEE支网络分别与移动端4RFID无源标签I、移动端4RFID无源标签II、移动端4RFID无源标签N无线连接。将移动端4网状ZIGBEE支网络各个终端节点布置在施工现场指定的位置；给人员配置移动端4RFID无源标签I、移动端4RFID无源标签II、移动端4RFID无源标签N；系统开机上电后进行初始化，由协调器发起网络，形成覆盖施工现场工地全部范围的无线ZIGBEE网络；协调器与ZIGBEE传感器建立通信；通过读取佩戴或者安装在移动端4的RFID无源标签信息，终端节点之间以多跳的形式，将经过处理的数据传输到ZIGBEE传感器，由ZIGBEE传感器通过互联网的方式与主机网关无线连接，将数据发送至BIM子工作站3，实现底层建筑一体化装配现场的智能监测管理。
移动端4还包括显示器和通讯功能的扫描器，扫描器扫描二维码标签并将信息反馈至BIM工作站1，信息通过显示器进行显示。移动端4ZIGBEE网络选用相同的网状网络拓扑结构设置，使其具有更加灵活的信息路由规则；在可能的情况下，路由的终端节点之间可以直接进行通信，使其可以通过“多级跳”的方式来通信；具备自组织、自愈功能，减少了消息延时，增强了可靠性；这种路由机制使得信息的通讯变得更有效率，而且意味着一旦一个路由路径出现了问题，信息可以自动地沿着其他的路由路径进行传输。终端节点主要由处理数据的STM32微控制器模块、识别各个RFID无源标签读写的RFID读卡器模块和用于建立ZIGBEE网络无线信号通信的ZIGBEE通信模块，以及给终端节点供电的节点电源模块组成；终端节点连接关系为：作为终端节点核心器件的STM32微控制器模块分别与RFID读卡器模块、ZIGBEE通信模块、节点电源模块电连接。网关是连接ZIGBEE网络和远程监控中心的传统网络的中继枢纽，其主要功能是处理和存储由ZIGBEE网络终端节点采集并发送的数据信息，同时将远程监控中心的指令反馈给终端节点，本发明网关分别为采用相同结构设置的主机网关、ZIGBEE传感器；网关包括处理器模块、网关电源模块、网络接口、显示模块、数据采集模块、存储模块、JTAC、USB接口，处理器模块分别与网关电源模块、网络接口、显示模块、数据采集模块、存储模块、JTAC、USB接口电连接。
所述金属标签6采用ABS外壳抗金属标签，包括外壳和抗金属标签，RFID传感器位于外壳内部，外壳胶贴粘贴于装配式构件5表面上。
采用本发明提供了一种不同于现有技术的硬件配置，使技术人员能够在这样的硬件配置下实现进一步的开发。
实施例2：
如图2所示，本发明的基于BIM的底层建筑一体化装配式系统的管理方法，包括如下步骤：
S1：建立BIM网络协作平台，包括如下小步：
S11：构建BIM参数化模型：利用主机房的BIM工作站1，将底层建筑产品化，根据建筑信息、结构信息、机电信息和装修信息，创建参数化族库；根据住户对底层建筑产品的选择，建立底层建筑一体化设计的模型；对所述底层建筑一体化设计的模型进行构件拆分，形成BIM参数化模型；
S12：构建施工现场模型：将所述BIM参数化模型配合施工顺序形成4D进度模型，利用4D进度模型对施工现场进行仿真模拟；将BIM参数化模型中的信息转化成构件的生产数据信息，通过加工构件的中央控制系统，对构件的生产过程进行管理，形成BIM网络协作平台；
S2：建立BIM全生命周期系统，包括如下小步：
S21：信息的提取和传递：扫描装配式构件5上的二维码标签，核对构件信息，结合4D进度模型确定施工工序，并将实际的构件安装信息同步到BIM参数化模型中；扫描装配式构件5上的二维码标签，运维方从BIM参数化模型中获取构件属性信息，对构件进行追溯化管理；
S22：信息的分析和决策：BIM工作站1通过无线网络收集运输车辆2、收集移动端4、BIM子工作站3以及装配式构件5的位置信息和携带信息，运用BIM技术，将各参与方在规划决策阶段就集中在同一工作平台，基于同一BIM模型，进行彼此间的协同工作和信息共享，实现项目多要素的集成管理。
需要说明的是，BIM参数化模型包括依次连接的户型产品化模块、SI模块、构件拆分模块、施工模拟模块、构件加工管理模块、构件运输管理模块、构件安装管理模块和构件运维管理模块。其中户型产品化模块用于创建参数化族，所述参数化族包括构件族、房间整装族和户型族；SI模块用于建立土建装修一体化设计的模型；构件拆分模块利用软件，将一体化设计的模型进行构件拆分，形成BIM模型；施工模拟模块将所述BIM模型配合施工顺序形成4D进度模型，利用4D进度模型对施工现场进行仿真模拟；构件加工管理模块将BIM模型中的信息转化成构件的生产数据信息，通过加工构件的中央控制系统，对构件的生产过程进行管理；构件运输管理模块将生产的构件进行条码标识，通过扫描条码获取构件的位置信息，并上传至所述BIM模型，进行构件的运输管理；构件安装管理模块扫描构件上的条码，核对构件信息，结合4D进度模型确定施工工序，并将实际的构件安装信息同步到BIM模型中；构件运维管理模块通过扫描构件上的条码，运维方从BIM模型中获取构件全生命周期的信息，对构件进行相应运维管理。系统还包括造价分析模块通过BIM5D平台，将构件全生命周期的造价信息加入到4D进度模型中，通过BIM自动算量对构件造价信息进行管理。SI模块包括结构体单元、结构形式单元、填充单元、构件周期单元、施工工艺单元和维修单元。其中结构体单元用于建立建筑结构体系的耐久性信息；结构形式单元用于建立建筑结构形式的空间格局信息；填充单元用于建立户内填充体部分应与结构体完全分离构造情况；构件周期单元对生命周期不同的构件进行协同设计；施工工艺单元用于管理构件的施工工艺；维修单元用于根据结构和部品的生命周期特点，制定住宅维修管理计划。
本发明提出了一种基于BIM的底层建筑一体化装配式系统的管理方法，涵盖整个建筑生命周期，提升项目硬件配置的管理效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的均等修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的专利涵盖范围内。

Claims (6)

1.一种基于BIM的底层建筑一体化装配式系统，其特征在于，包括位于主机房的BIM工作站(1)、位于运输车辆(2)的RFID读取器Ⅰ和GPS传感器，位于工厂流水线端的BIM子工作站(3)，位于移动端(4)的RFID读取器Ⅱ和ZIGBEE传感器，以及位于装配式构件(5)表面上的金属标签(6)，金属标签(6)内部设置有RFID传感器，且外表面设置有二维码标签；主机房的BIM工作站(1)包括BIM服务器和网络协作平台，BIM服务器分别通过网线连接网络协作平台，通过无线连接至少三台运输车辆(2)和至少两条工厂流水线端，运输车辆(2)的RFID读取器Ⅰ和移动端(4)的RFID读取器Ⅱ分别无线连接金属标签(6)的RFID传感器，运输车辆(2)的GPS传感器连接BIM工作站(1)，移动端(4)的ZIGBEE传感器连接BIM子工作站(3)；二维码标签设置有彩色图案，同一个建筑构件上不同的装配式构件(5)二维码标签的颜色相同，不同建筑构件上的二维码标签的颜色不同。
2.根据权利要求1所述的基于BIM的底层建筑一体化装配式系统，其特征在于，所述金属标签(6)采用ABS外壳抗金属标签，包括外壳和抗金属标签，RFID传感器位于外壳内部，外壳胶贴粘贴于装配式构件(5)表面上。
3.根据权利要求1所述的基于BIM的底层建筑一体化装配式系统，其特征在于，所述RFID读取器Ⅰ和GPS传感器均位于运输车辆(2)的驾驶室内，RFID读取器Ⅰ的信号覆盖整个车厢。
4.根据权利要求1所述的基于BIM的底层建筑一体化装配式系统，其特征在于，所述BIM子工作站(3)包括与ZIGBEE传感器相匹配的传感器组，以及与BIM工作站(1)进行通信的无线网络模块。
5.根据权利要求1所述的基于BIM的底层建筑一体化装配式系统，其特征在于，所述移动端(4)还包括显示器和通讯功能的扫描器，扫描器扫描二维码标签并将信息反馈至BIM工作站(1)，信息通过显示器进行显示。
6.一种根据权利要求1-5任意一项所述的基于BIM的底层建筑一体化装配式系统的管理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：建立BIM网络协作平台，包括如下小步：
S11：构建BIM参数化模型：利用主机房的BIM工作站(1)，将底层建筑产品化，根据建筑信息、结构信息、机电信息和装修信息，创建参数化族库；根据住户对底层建筑产品的选择，建立底层建筑一体化设计的模型；对所述底层建筑一体化设计的模型进行构件拆分，形成BIM参数化模型；
S12：构建施工现场模型：将所述BIM参数化模型配合施工顺序形成4D进度模型，利用4D进度模型对施工现场进行仿真模拟；将BIM参数化模型中的信息转化成构件的生产数据信息，通过加工构件的中央控制系统，对构件的生产过程进行管理，形成BIM网络协作平台；
S2：建立BIM全生命周期系统，包括如下小步：
S21：信息的提取和传递：扫描装配式构件(5)上的二维码标签，核对构件信息，结合4D进度模型确定施工工序，并将实际的构件安装信息同步到BIM参数化模型中；扫描装配式构件(5)上的二维码标签，运维方从BIM参数化模型中获取构件属性信息，对构件进行追溯化管理；
S22：信息的分析和决策：BIM工作站(1)通过无线网络收集运输车辆(2)、收集移动端(4)、BIM子工作站(3)以及装配式构件(5)的位置信息和携带信息，运用BIM技术，将各参与方在规划决策阶段就集中在同一工作平台，基于同一BIM模型，进行彼此间的协同工作和信息共享，实现项目多要素的集成管理。
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