CN109977450B - 装配式建筑的智能化施工方法及其施工系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种装配式建筑的智能化施工方法及其施工系统包括：S1：根据装配式建筑的设计要求进行BIM建模形成对应的BIM模型，并建立施工进度计划；S2：提供装配式建筑的构件，每一构件上设有对应的标识信息；S3：根据所述施工进度计划获取当前所需施工的构件，根据所述BIM模型获取当前所需施工的构件的安装位置，通过构件上的标识信息找到与当前所需施工的构件相匹配的构件并利用垂直运输设备吊装对应的构件至所述安装位置，以进行后续的安装作业。本发明可解决人工主导构件的作业易协调不善工序失误效率低下的问题。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，尤指一种装配式建筑的智能化施工方法及其施工系统。
背景技术
由预制部品部件在工地装配而成的建筑，称为装配式建筑。装配式建筑具有节能、环保、工期短的特点。通常提前通过模具将构件生产制作好，然后运输到施工现场进行装配施工。
由于信息化的程度不高，在生产构件，构件生产之后运输到施工现场，将构件堆放储存在施工现场，以及将构件吊装进行装配施工的过程中，需要人工清点各个构件的放置位置，构件的种类数目以及吊装装配各个构件的工序。但是通过人工主导构件的作业，容易出现协调不善，工序失误，效率低下问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种装配式建筑的智能化施工方法，解决现有技术中通过人工主导构件的作业，容易出现协调不善，工序失误，效率低下的问题。
实现上述目的的技术方案是：
本发明提供一种装配式建筑的智能化施工方法，包括如下施工步骤：
S1：根据装配式建筑的设计要求进行BIM建模形成对应的BIM模型，并建立施工进度计划；
S2：提供装配式建筑的构件，每一构件上设有对应的标识信息；以及
S3：根据所述施工进度计划获取当前所需施工的构件，根据所述BIM模型获取当前所需施工的构件的安装位置，通过构件上的标识信息找到与当前所需施工的构件相匹配的构件并利用垂直运输设备吊装对应的构件至所述安装位置，以进行后续的安装作业。
本发明装配式建筑的智能化施工方法的进一步改进在于，提供装配式 建筑的构件，每一构件上设有对应的标识信息的步骤包括：
利用所述BIM模型输出需生产的装配式建筑的构件的生产数据；
将输出的需生产的装配式建筑的构件的生产数据输入到对应的生产设备以生产出装配式建筑的构件；
提供芯片，向所述芯片内写入与生产出的装配式建筑的构件相对应的标识信息，并将所述芯片安装到对应的构件上。
本发明装配式建筑的智能化施工方法的进一步改进在于，还包括将构件存放于仓库，包括：
根据所述施工进度计划获取每一构件对应的施工工序；
依据施工工序对所述仓库进行区域划分，以形成对应的存放区域；
遍历所有的构件，并将所述构件存放于对应的存放区域内。
本发明装配式建筑的智能化施工方法的进一步改进在于，还包括：
在所述构件上安装对应的第一传感器，实时获取所述构件的位置信息；
在所述垂直运输设备的起重臂上安装传感器，实时获取所述起重臂的位置信息；
所述垂直运输设备比对所述起重臂的位置信息和所述构件的安装位置，并采用所述起重臂吊装所述构件移动至所述构件的安装位置。
本发明装配式建筑的智能化施工方法的进一步改进在于，还包括
在所述垂直运输设备上安装摄像机，实时获取所述垂直运输设备周边的施工现场动态化的影像数据。
本发明还提供一种装配式建筑的智能化施工系统，包括：
BIM建模单元，用于根据装配式建筑的设计要求进行BIM建模形成对应的BIM模型，并建立施工进度计划；
装配式建筑的构件，每一构件上均设有对应的标识信息；
连接于BIM建模单元的查找单元，用于根据所述施工进度计划获取当前所需施工的构件，根据所述BIM模型获取当前所需施工的构件的安装位置，通过构件上的标识信息找到与当前所需施工的构件相匹配的构件；以及
连接于所述查找单元的垂直运输设备，用于吊装对应的构件至所述安装位置，以进行后续的安装作业。
本发明装配式建筑的智能化施工系统的进一步改进在于，还包括：
连接于BIM建模单元的生产设备，用于将输出的需生产的装配式建筑的构件的生产数据输入到对应的生产设备以生产出装配式建筑的构件；
安装于对应的构件的芯片，所述芯片写有与生产出的装配式建筑的构件相对应的标识信息。
本发明装配式建筑的智能化施工系统的进一步改进在于，所述垂直运输设备包括：
竖向设置的自升式支撑架，竖向设有轨道；
滑设于所述轨道的电磁臂；
设于所述自升式支撑架顶部的起重臂，连接于所述起重臂的吊钩；
设于所述自升式支撑架顶部，且与所述起重臂连接的配重结构；以及
设于所述起重臂的高度角度调节结构。
本发明装配式建筑的智能化施工系统的进一步改进在于，还包括：
还包括供将构件存放于仓库的分类存储单元，包括：
分区模块，用于根据所述施工进度计划获取每一构件对应的施工工序，并依据施工工序对所述仓库进行区域划分，以形成对应的存放区域；以及
连接于所述分区模块的遍历模块，用于遍历所有的构件，并将所述构件存放于对应的存放区域内。
本发明装配式建筑的智能化施工系统的进一步改进在于，还包括
安装于所述垂直运输设备的摄像机，用于实时获取所述垂直运输设备周边的施工现场动态化的影像数据。
本发明装配式建筑的智能化施工方法及其施工系统的有益效果：
本发明通过将三维可视化的虚拟形态与物理形态的协同链接，根据所有数据进行统筹规划，采用垂直运输设备吊装构件进行安装施工作业，从而进行构件的智能化安装作业，可解决人工主导构件的作业易协调不善工序失误效率低下的问题。
附图说明
图1为本发明装配式建筑的智能化施工方法的步骤示意图。
图2为本发明装配式建筑的智能化施工系统的垂直运输设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
参阅图1，显示了本发明装配式建筑的智能化施工方法的步骤示意图。图2为本发明装配式建筑的智能化施工系统的垂直运输设备的结构示意图。如图1和图2所示，本发明装配式建筑的智能化施工方法包括如下施工步骤：
S1：根据装配式建筑的设计要求进行BIM建模形成对应的BIM模型，并建立施工进度计划；
S2：提供装配式建筑的构件，每一构件上设有对应的标识信息；以及
S3：根据所述施工进度计划获取当前所需施工的构件，根据所述BIM模型获取当前所需施工的构件的安装位置，通过构件上的标识信息找到与当前所需施工的构件相匹配的构件并利用垂直运输设备吊装对应的构件至所述安装位置，以进行后续的安装作业。
具体地，首先，采用BIM技术进行装配式建筑的设计，即根据装配式建筑的施工要求利用BIM技术进行装配式建筑的施工图纸的设计、图纸输出；或者利用BIM技术把二维施工图纸转化为三维模型。该BIM模型的精度以及精确度要达到相应等级的模型要求，以满足装配式建筑生产、运输、存储、施工环节的要求。
在BIM建模后，进行装配式建筑的施工进度计划的制作。具体的，施工进度计划为加入了时间维度的4D施工进度计划，可以满足不同施工时间节点的要求的精度，从而4D施工进度计划可以实现装配式建筑施工工序的合理性。该4D施工进度计划包括每一个构件的起吊时间节点，装配位置，构件的安装角度等信息，从而可展示并实现构件所包含的施工信息。
作为本发明装配式建筑的智能化施工方法的一较佳实施方式提供装配式建筑的构件，每一构件上设有对应的标识信息的步骤包括：
利用所述BIM模型输出需生产的装配式建筑的构件的生产数据；
将输出的需生产的装配式建筑的构件的生产数据输入到对应的生产设备以生产出装配式建筑的构件；
提供芯片，向所述芯片内写入与生产出的装配式建筑的构件相对应的标识信息，并将所述芯片安装到对应的构件上。
具体的，提取装配式建筑的BIM模型的加工数据，并进行数据的转 换，然后将所得数据输入到装配式建筑的生产设备，这种通过利用BIM模型所包含的信息指导构件的生产，该生产模式高效智能化，使生产的构件高精确化。
在生产构件的过程中将无线芯片植入构件。具体的，利用BIM模型输出构件的施工信息，并构件的施工信息的数据将写入到无线芯片。在构件在生产的过程中，按照读取、施工，以及构件的结构受力特点，把无线芯片植入到构件之中，植入的位置以及深度，满足建筑施工以及建筑使用的特点要求。
作为本发明装配式建筑的智能化施工方法的一较佳实施方式，还包括将构件存放于仓库，包括：
根据所述施工进度计划获取每一构件对应的施工工序；
依据施工工序对所述仓库进行区域划分，以形成对应的存放区域；
遍历所有的构件，并将所述构件存放于对应的存放区域内。
具体地，在构件达到满足施工的强度以及施工条件的条件下，进行构件的装车、出场、运输的工作。构件的堆放与存储需要满足仓库对构件的使用要求。将构件运输到施工现场后，针对不同的构件，在对应的施工现场的仓库设置无线芯片的读取设备。在构件堆放、存储的过程中，通过无线芯片的读取设备读取构件中芯片的信息，从而进行构件分类、存储。根据芯片的信息分类构件，可有效的避免构件分类堆放的错误产生的施工降效。
除此之外，在构件进入到施工现场之后，需要根据施工现场的环境条件以及施工进度计划的要求，构件的堆放要满足施工吊装的便捷性，以及吊装线路的高效性；构件的存储要满足现场施工现场的容量要求，按照施工条件和施工进度计划进行构件堆放、存储场地的划分。
作为本发明装配式建筑的智能化施工方法的一较佳实施方式，本发明还包括：
在所述垂直运输设备40的起重臂上安装传感器，实时获取所述起重臂44的位置信息，所述垂直运输设备40比对所述起重臂44的位置信息和所述构件的安装位置，并采用所述起重臂44吊装所述构件移动至所述构件的安装位置。具体地，操作所述垂直运输设备40调节起重臂44的角度和高度，将起重臂44吊装所述构件移动至装配施工所述构件的位置。
作为本发明装配式建筑的智能化施工方法的一较佳实施方式，本发明 还包括在所述垂直运输设备40上安装摄像机，实时获取所述垂直运输设备周边的施工现场动态化的影像数据。具体地，利用BIM技术对施工现场20进行布置设计，实现施工现场平面布置的三维可视化。根据三维可视化的平面布置图，在施工现场相对应的位置设置影像读取设备，如摄像机，利用终端设备，如计算机，手机等操作影像读取设备，实现施工现场物理形态和虚拟形态的对接，从而可具有远程操作垂直运输设备以及远程监控垂直运输设备和构件以及施工现场的功能。设计软件的操作系统基于计算机语言进行开发，其数据处理均基于计算机语言开发的软件。并结合搭建的无线传感器控制系统，基于终端设备实现垂直运输设备的智能化安装作业，具体包括根据施工现场的情况和施工进度计划设置构件的定位出仓，构件的装配施工，构件起吊的角度，构件安装的角度，解决现有技术中通过人工主导构件的作业，容易出现协调不善，工序失误，效率低下的问题。
作为本发明装配式建筑的智能化施工方法的一较佳实施方式，本发明还包括在垂直运输设备40上安装监测模块，采用监测模块实时监测所述垂直运输设备40的金属材料的力学性能，并在监测到所述力学性能不达标时发出报警信号；
实时监测所述垂直运输设备40的垂直度，并在监测到所述垂直度不达标时发出报警信号；
实时监测所述构件，在所述构件即将碰撞前发出报警信号并及时停止所述垂直运输设备的下一步操作；
实时监测所述垂直运输设备40的承载量，并在所述垂直运输设备超载时发出报警信号并及时停止所述垂直运输设备的下一步操作；
实时监测施工现场的空气质量，并在颗粒超标时喷水进行降尘；以及实时监测施工现场，并具有警报和灭火功能。
作为本发明装配式建筑的智能化施工方法的一较佳实施方式，本发明还包括在施工现场安装电气控制器，采用电气控制器实时管理施工现场的电气设备。例如，在施工现场安装照明设备，进行照明。在施工现场安装摄像机，获取施工现场的动态情况。监控安装于施工现场的电动机，保护电气自动控制，切换主副电路。
参阅图2为本发明装配式建筑的智能化施工系统的垂直运输设备的结构示意图。结合图1，图2所示，本发明还提供了装配式建筑的智能化施 工系统，包括：
BIM建模单元，用于根据装配式建筑的设计要求进行BIM建模形成对应的BIM模型，并建立施工进度计划；
装配式建筑的构件，每一构件上均设有对应的标识信息；
连接于BIM建模单元的查找单元，用于根据所述施工进度计划获取当前所需施工的构件，根据所述BIM模型获取当前所需施工的构件的安装位置，通过构件上的标识信息找到与当前所需施工的构件相匹配的构件；以及
连接于所述查找单元的垂直运输设备，用于吊装对应的构件至所述安装位置，以进行后续的安装作业。
作为本发明装配式建筑的智能化施工系统的一较佳实施方式，本发明还包括：
连接于BIM建模单元的生产设备，用于将输出的需生产的装配式建筑的构件的生产数据输入到对应的生产设备以生产出装配式建筑的构件；
安装于对应的构件的芯片，所述芯片写有与生产出的装配式建筑的构件相对应的标识信息。
作为本发明装配式建筑的智能化施工系统的一较佳实施方式，如图2所示，垂直运输设备40包括：
竖向设置的自升式支撑架41，竖向设有轨道42；
滑设于所述轨道42的电磁臂43；
设于所述自升式支撑架41顶部的起重臂44，连接于所述起重臂44的吊钩48；
设于所述自升式支撑架41顶部，且与所述起重臂44连接的配重结构46；以及
设于所述起重臂44的高度角度调节结构45。
具体地，自升式支撑架41的顶部设有高度角度调节结构45，用于调节起重臂44的高度和角度，从而根据需要移动构件的位置。高度角度调节结构45包括设于自升式支撑架41顶部的，且上下设置，并相互可转动连接的一对转轴，起重臂44铰接于位于上方的转轴，从而起重臂44可绕设于自升式支撑架41顶部进行圆周转动。
具体地，起重臂44和自升式支撑架41顶部相互铰接连接，从而起重臂44可相对于铰接位置上下转动，以调节起重臂44相对于竖直方向的夹 角。
自升式支撑架41的顶部设有顶升托架，具有自顶升功能。电磁臂43通过轨道42滑设于自升式支撑架41，从而可沿着自升式支撑架41上下移动，调节电磁臂43的高度。电磁臂43的端部设有柔性托板，起到缓冲作用。
配重结构46包括固定于自升式支撑架41的顶部的配重支架，固定于配重支架的重物，固定于配重支架的卷扬机，卷扬机上绕设有绳索，绳索的另一端和起重臂44的端部连接。
具体地，垂直运输设备40还包括：设于所述自升式支撑架41的顶部，所述配重结构46，所述起重臂44的影像读取装置，和设于所述吊钩48的数据读取器46和设于所述起重臂44端部的数据接收器47。
起重臂44的端部竖向设有钢丝绳，钢丝绳的端部设有吊钩48，用于吊装构件。数据接收器47设于所述起重臂44端部，用于接收构件的数据信息，数据读取器46设于所述吊钩48，用于读取构件的施工信息。
作为本发明装配式建筑的智能化施工系统的一较佳实施方式，本发明还包括供将构件存放于仓库的分类存储单元，包括：
分区模块，用于根据所述施工进度计划获取每一构件对应的施工工序，并依据施工工序对所述仓库进行区域划分，以形成对应的存放区域；以及
连接于所述分区模块的遍历模块，用于遍历所有的构件，并将所述构件存放于对应的存放区域内。
作为本发明装配式建筑的智能化施工系统的一较佳实施方式，本发明还包括安装于所述垂直运输设备的摄像机，用于实时获取所述垂直运输设备周边的施工现场动态化的影像数据。具体地，在施工时根据三维可视化的平面布置图，在施工现场相对应的位置设置摄像机，利用终端设备，如计算机，手机等操作影像读取设备，实现施工现场物理形态和虚拟形态的对接，从而可具有远程操作垂直运输设备以及远程监控垂直运输设备和构件以及施工现场的功能。设计软件的操作系统基于计算机语言进行开发，其数据处理均基于计算机语言开发的软件。并结合搭建的无线传感器控制系统，基于终端设备实现垂直运输设备的智能化安装作业，具体包括根据施工现场的情况和施工进度计划设置构件的定位出仓，构件的装配施工，构件起吊的角度，构件安装的角度，解决现有技术中通过人工主导构件的作业，容易出现协调不善，工序失误，效率低下的问题。
本发明装配式建筑的智能化施工方法及其施工系统的有益效果为：
本发明通过BIM建模并建立施工进度计划，并将BIM模型的构件的相关数据输入生产设备生产构件，从而可利用装配式建筑的设计要求具体指导同一生产构件，精确效率高。
将写有模型的数据的芯片植入构件，读取构件的芯片的数据结合仓库容量和施工进度计划的数据，将构件分类堆放于对应的仓库，从而解决现有技术中通过人工将构件堆放于仓库，无法有效根据施工进度分类构件而造成构件放置杂乱难找，降低施工效率的问题。
通过安装传感器来实时获取构件的定位数据，从而在构件的存储和吊装过程中均能对构件进行定位，方便查找构件以及装配构件。
通过在施工现场安装摄像机来实时获取施工现场动态化的影像数据，从而可将施工现场三维可视化，方便观察现场的具体施工情况以及根据施工进度计划进行下一步操作。
在实时获取施工现场动态化的影像数据后并将构件的定位数据，施工现场动态化的影像数据和施工进度计划的数据输入到垂直运输设备的操作系统，可将三维可视化的虚拟形态与物理形态的协同链接，根据所有数据进行统筹规划，采用垂直运输设备管理平台操作垂直运输设备吊装构件进行安装施工作业，从而进行构件的智能化安装作业，可解决人工主导构件的作业易协调不善工序失误效率低下的问题。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种装配式建筑的智能化施工方法，其特征在于，包括如下施工步骤：
S1：根据装配式建筑的设计要求进行BIM建模形成对应的BIM模型，并建立施工进度计划；
S2：提供装配式建筑的构件，每一构件上设有对应的标识信息，包括如下步骤：
利用所述BIM模型输出需生产的装配式建筑的构件的生产数据；
将输出的需生产的装配式建筑的构件的生产数据输入到对应的生产设备以生产出装配式建筑的构件；
提供芯片，向所述芯片内写入与生产出的装配式建筑的构件相对应的标识信息，并将所述芯片安装到对应的构件上；以及
S3：根据所述施工进度计划获取当前所需施工的构件，根据所述BIM模型获取当前所需施工的构件的安装位置，通过构件上的标识信息找到与当前所需施工的构件相匹配的构件并利用垂直运输设备吊装对应的构件至所述安装位置，以进行后续的安装作业；
在所述垂直运输设备的起重臂上安装传感器，实时获取所述起重臂的位置信息；
所述垂直运输设备比对所述起重臂的位置信息和所述构件的安装位置，并采用所述起重臂吊装所述构件移动至所述构件的安装位置。
2.如权利要求1所述的装配式建筑的智能化施工方法，其特征在于，还包括将构件存放于仓库，包括：
根据所述施工进度计划获取每一构件对应的施工工序；
依据施工工序对所述仓库进行区域划分，以形成对应的存放区域；以及
遍历所有的构件，并将所述构件存放于对应的存放区域内。
3.如权利要求1所述的装配式建筑的智能化施工方法，其特征在于，还包括
在所述垂直运输设备上安装摄像机，实时获取所述垂直运输设备周边的施工现场动态化的影像数据。
4.一种装配式建筑的智能化施工系统，其特征在于，包括：
BIM建模单元，用于根据装配式建筑的设计要求进行BIM建模形成对应的BIM模型，并建立施工进度计划；
装配式建筑的构件，每一构件上均设有对应的标识信息，包括如下步骤：
连接于BIM建模单元的生产设备，用于将输出的需生产的装配式建筑的构件的生产数据输入到对应的生产设备以生产出装配式建筑的构件；
安装于对应的构件的芯片，所述芯片写有与生产出的装配式建筑的构件相对应的标识信息；
连接于BIM建模单元的查找单元，用于根据所述施工进度计划获取当前所需施工的构件，根据所述BIM模型获取当前所需施工的构件的安装位置，通过构件上的标识信息找到与当前所需施工的构件相匹配的构件；以及
连接于所述查找单元的垂直运输设备，在所述垂直运输设备的起重臂上安装传感器，实时获取所述起重臂的位置信息；
所述垂直运输设备比对所述起重臂的位置信息和所述构件的安装位置，并采用所述起重臂吊装所述构件移动至所述构件的安装位置，以进行后续的安装作业。
5.如权利要求4所述的装配式建筑的智能化施工系统，其特征在于，所述垂直运输设备包括：
竖向设置的自升式支撑架，竖向设有轨道；
滑设于所述轨道的电磁臂；
设于所述自升式支撑架顶部的起重臂，连接于所述起重臂的吊钩；
设于所述自升式支撑架顶部，且与所述起重臂连接的配重结构；以及
设于所述起重臂的高度角度调节结构。
6.如权利要求5所述的装配式建筑的智能化施工系统，其特征在于，还包括供将构件存放于仓库的分类存储单元，包括：
分区模块，用于根据所述施工进度计划获取每一构件对应的施工工序，并依据施工工序对所述仓库进行区域划分，以形成对应的存放区域；以及
连接于所述分区模块的遍历模块，用于遍历所有的构件，并将所述构件存放于对应的存放区域内。
7.如权利要求4所述的装配式建筑的智能化施工系统，其特征在于，还包括
安装于所述垂直运输设备的摄像机，用于实时获取所述垂直运输设备周边的施工现场动态化的影像数据。
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