CN110414170A - 一种基于bim技术的建筑施工预拼装方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑施工预拼装技术领域，公开了一种基于BIM技术的建筑施工预拼装方法及系统，利用摄像设备采集建筑施工预拼装现场视频数据；利用数据采集设备采集建筑参数；利用设计程序根据采集建筑参数设计建筑架构；利用BIM程序构建建筑三维模型；利用校验程序对BIM模型进行校验；利用机械臂夹持建筑工件；利用空间定位器对建筑工件位置进行定位；通过焊接设备利用焊接器对工件进行拼装焊接操作。本发明通过三维模型构建设备将建立的标准设备文件存入标准库，能够提高标准设备的利用率，提高建模的速度；本发明能够自动校验BIM模型是否符合标准，校验效率高，校验结果准确，可广泛应用于各类建筑工程项目中。

Description

一种基于BIM技术的建筑施工预拼装方法及系统

技术领域

本发明属于建筑施工预拼装技术领域，尤其涉及一种基于BIM技术的建筑施工预拼装方法及系统。

背景技术

建筑施工是人们利用各种建筑材料、机械设备按照特定的设计蓝图在一定的空间、时间内进行的为建造各式各样的建筑产品而进行的生产话动。它包括从施工准备、破土动工到工程竣工验收的全部生产过程。这个过程中将要进行施工准备、施工组织设计与管理、土方工程、爆破工程、基础工程、钢筋工程、模板工程、脚手架工程、混凝土工程、预应力混凝土工程、砌体工程、钢结构工程、木结构工程、结构安装工程等工作。

BIM(Building Information Modeling)技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，通过对建筑的数据化、信息化模型整合，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑、运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。BIM的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象(如空间、运动行为)的状态信息。借助这个包含建筑工程信息的三维模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，从而为建筑工程项目的相关利益方提供了一个工程信息交换和共享的平台。然而，现有基于BIM技术的建筑施工预拼装过程中，建模慢，影响拼装进度；同时，依靠人工检查BIM模型是否符合项目规定的标准，对于动辄成千上万个元件的BIM模型而言，这种方法效率低下，而且容易出错。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现有基于BIM技术的建筑施工预拼装过程中，建模慢，影响拼装进度；同时，依靠人工检查BIM模型是否符合项目规定的标准，对于动辄成千上万个元件的BIM模型而言，这种方法效率低下，而且容易出错。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于BIM技术的建筑施工预拼装方法。

本发明是这样实现的，一种基于BIM技术的建筑施工预拼装方法，所述基于BIM技术的建筑施工预拼装方法包括以下步骤：

步骤一，通过视频采集设备利用摄像设备采集建筑施工预拼装现场视频数据。通过建筑数据采集设备利用数据采集设备采集建筑参数。

步骤二，主控设备调度建筑架构设计设备利用设计程序根据采集建筑参数设计建筑架构。

步骤三，通过三维模型构建设备利用BIM程序构建建筑三维模型。

步骤四，通过模型校验设备利用校验程序对BIM模型进行校验。

步骤五，通过夹持设备利用机械臂夹持建筑工件。通过空间方向定位设备利用空间定位器对建筑工件位置进行定位。通过焊接设备利用焊接器对工件进行拼装焊接操作。

步骤六，通过显示设备利用显示器显示采集的建筑施工预拼装现场视频数据。

进一步，所述三维模型构建设备构建方法包括：

(1)通过BIM程序制定标准模型文件，所述标准模型文件中的每个构件带有构件参数信息及附加信息。

(2)对所述标准模型文件中的每个构件赋予具有唯一性的第一类编码。

(3)将带有第一类编码的标准模型文件储存至标准库。

(4)建立建筑项目组装文件，向建筑项目组装文件导入所述标准模型文件的构件参数信息及各个构件对应的第一类编码，在建筑项目组装文件中构建参数信息对应的各个构件形成标准模型文件，并对该些构件赋予具有唯一性的第二类编码。

(5)通过第一类编码与第二类编码对应，建立标准库内的标准模型文件中构件与建筑项目组装文件中构件的映射关系。

(6)当需要对所述建筑项目组装文件中的某一构件赋予附加信息时，通过映射关系，将所述标准库内的标准模型文件的构件的附加信息导入至该构件中，生成建筑三维模型。

进一步，所述模型校验设备校验方法包括：

1)通过三维模型构建设备获取标准数据模型。

2)读取BIM模型元件的属性信息，形成第一数据列表，读取BIM标准数据模型中的所有属性信息，形成第二数据列表。

3)读取第一数据列表中每个BIM模型元件的唯一可识别的属性信息，在第二数据列表中查询该属性信息是否存在，若存在则表示匹配成功，进行步骤4)，若不存在则表示匹配失败，进行步骤5)。

4)将第一数据列表的属性信息与第二数据列表对应的属性信息进行符合性检查，校验BIM模型元件是否符合BIM技术标准，若所有元件均符合标准，则输出元件符合标准的信息，结束校验。若有元件不符合标准，进行步骤5)。

5)输出元件不符合标准的信息，将校验结果反馈到BIM模型中，显示不符合BIM技术标准的元件，结束校验。

进一步，通过空间方向定位设备利用空间定位器对建筑工件位置进行定位中，首先定位器的阅读模块周期性地发送探索载波信号，计算每个探索周期的返回信号强度RSS及建筑工件反射信号强度RSSe。

其次用RSSe对RSS进行修正，得到探索周期定位器的解析器返回的有效信号强度RSSr，计算多个探索周期的有效信号强度的均值RSSa作为定位器的解析器的返回信号强度。

最后根据定位器的阅读模块稳定后得到的RSSa，通过查表或计算得到定位器的解析器与定位器的阅读模块之间的距离，实现定位器的解析器的准确定位。

进一步，定位器的解析器探索信号是定位器的阅读模块周期性地发射的一小段一小段的载波信号，每个小段的载波周期数为N，每个小段之间的间隔为T，T和N均可由实验确定：N的取值确保定位器的解析器天线感应到足够能量。T的取值要确保定位器的解析器前一个探索周期的返回信号不会干扰本周期信号强度信号的计算，即定位器的解析器上一周期接收的能量已经完全衰减。

进一步，所述定位器的阅读模块首先测量建筑工件反射信号强度RSSe。然后发射N个周期的探测性载波信号，再之后测量返回信号强度RSS，两次测量方法相同，并构成一个探索周期，根据RSSe和RSS得到该探索周期的有效信号强度RSSr。

进一步，取M个探索周期的RSSr的平均值作为RSSa，构成一个信号强度更新周期，如公式：

本发明另一目的在于提供一种实现所述基于BIM技术的建筑施工预拼装方法的信息数据处理终端。

本发明另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的基于BIM技术的建筑施工预拼装方法。

本发明另一目的在于提供一种基于BIM技术的建筑施工预拼装系统包括：

视频采集设备，与主控设备连接，用于通过摄像设备采集建筑施工预拼装现场视频数据。

建筑数据采集设备，与主控设备连接，用于通过数据采集设备采集建筑参数。

主控设备，与视频采集设备、建筑数据采集设备、建筑架构设计设备、三维模型构建设备、模型校验设备、夹持设备、空间方向定位设备、焊接设备、显示设备连接，用于通过主控制器控制各个设备正常工作。

建筑架构设计设备，与主控设备连接，用于通过设计程序根据采集建筑参数设计建筑架构。

三维模型构建设备，与主控设备连接，用于通过BIM程序构建建筑三维模型。

模型校验设备，与主控设备连接，用于通过校验程序对BIM模型进行校验。

夹持设备，与主控设备连接，用于通过机械臂夹持建筑工件。

空间方向定位设备，与主控设备连接，用于通过空间定位器对建筑工件位置进行定位。

焊接设备，与主控设备连接，用于通过焊接器对工件进行拼装焊接操作。

显示设备，与主控设备连接，用于通过显示器显示采集的建筑施工预拼装现场视频数据。

本发明的优点及积极效果为：

本发明通过三维模型构建设备将建立的标准设备文件存入标准库，能够提高标准设备的利用率，提高建模的速度。同时，通过模型校验设备能够自动校验BIM模型是否符合标准，校验效率高，校验结果准确，可广泛应用于各类建筑工程项目中。并能帮助用户修正BIM模型使其符合项目BIM技术标准，确保建筑模型信息在项目各参与方之间准确传递，使BIM技术在项目中发挥最大效益。

本发明通过空间方向定位设备利用空间定位器对建筑工件位置进行定位中，首先定位器的阅读模块周期性地发送探索载波信号，计算每个探索周期的返回信号强度RSS及建筑工件反射信号强度RSSe。其次用RSSe对RSS进行修正，得到探索周期定位器的解析器返回的有效信号强度RSSr，计算多个探索周期的有效信号强度的均值RSSa作为定位器的解析器的返回信号强度。最后根据定位器的阅读模块稳定后得到的RSSa，通过查表或计算得到定位器的解析器与定位器的阅读模块之间的距离，实现定位器的解析器的准确定位，可实现对建筑工件位置进行定位。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于BIM技术的建筑施工预拼装方法流程图。

图2是本发明实施例提供的基于BIM技术的建筑施工预拼装系统结构框图。

图中：1、视频采集设备。2、建筑数据采集设备。3、主控设备。4、建筑架构设计设备。5、三维模型构建设备。6、模型校验设备。7、夹持设备。8、空间方向定位设备。9、焊接设备。10、显示设备。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明包括。

现有基于BIM技术的建筑施工预拼装过程中，建模慢，影响拼装进度。同时，依靠人工检查BIM模型是否符合项目规定的标准，对于动辄成千上万个元件的BIM模型而言，这种方法效率低下，而且容易出错

为解决上述问题，下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，本发明提供的基于BIM技术的建筑施工预拼装方法包括以下步骤：

S101，通过视频采集设备利用摄像设备采集建筑施工预拼装现场视频数据。通过建筑数据采集设备利用数据采集设备采集建筑参数。

S102，主控设备调度建筑架构设计设备利用设计程序根据采集建筑参数设计建筑架构。

S103，通过三维模型构建设备利用BIM程序构建建筑三维模型。

S104，通过模型校验设备利用校验程序对BIM模型进行校验。

S105，通过夹持设备利用机械臂夹持建筑工件。通过空间方向定位设备利用空间定位器对建筑工件位置进行定位。通过焊接设备利用焊接器对工件进行拼装焊接操作。

S106，通过显示设备利用显示器显示采集的建筑施工预拼装现场视频数据。

如图2所示，本发明实施例提供的基于BIM技术的建筑施工预拼装系统包括：视频采集设备1、建筑数据采集设备2、主控设备3、建筑架构设计设备4、三维模型构建设备5、模型校验设备6、夹持设备7、空间方向定位设备8、焊接设备9、显示设备10。

视频采集设备1，与主控设备3连接，用于通过摄像设备采集建筑施工预拼装现场视频数据。

建筑数据采集设备2，与主控设备3连接，用于通过数据采集设备采集建筑参数。

主控设备3，与视频采集设备1、建筑数据采集设备2、建筑架构设计设备4、三维模型构建设备5、模型校验设备6、夹持设备7、空间方向定位设备8、焊接设备9、显示设备10连接，用于通过主控制器控制各个设备正常工作。

建筑架构设计设备4，与主控设备3连接，用于通过设计程序根据采集建筑参数设计建筑架构。

三维模型构建设备5，与主控设备3连接，用于通过BIM程序构建建筑三维模型。

模型校验设备6，与主控设备3连接，用于通过校验程序对BIM模型进行校验。

夹持设备7，与主控设备3连接，用于通过机械臂夹持建筑工件。

空间方向定位设备8，与主控设备3连接，用于通过空间定位器对建筑工件位置进行定位。

焊接设备9，与主控设备3连接，用于通过焊接器对工件进行拼装焊接操作。

显示设备10，与主控设备3连接，用于通过显示器显示采集的建筑施工预拼装现场视频数据。

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

本发明提供的三维模型构建设备5构建方法包括：

(1)通过BIM程序制定标准模型文件，所述标准模型文件中的每个构件带有构件参数信息及附加信息。

(2)对所述标准模型文件中的每个构件赋予具有唯一性的第一类编码。

(3)将带有第一类编码的标准模型文件储存至标准库。

(4)建立建筑项目组装文件，向建筑项目组装文件导入所述标准模型文件的构件参数信息及各个构件对应的第一类编码，在建筑项目组装文件中构建参数信息对应的各个构件形成标准模型文件，并对该些构件赋予具有唯一性的第二类编码。

(5)通过第一类编码与第二类编码对应，建立标准库内的标准模型文件中构件与建筑项目组装文件中构件的映射关系。

(6)当需要对所述建筑项目组装文件中的某一构件赋予附加信息时，通过映射关系，将所述标准库内的标准模型文件的构件的附加信息导入至该构件中，生成建筑三维模型。

实施例2

本发明提供的模型校验设备6校验方法包括：

1)通过三维模型构建设备获取标准数据模型。

2)读取BIM模型元件的属性信息，形成第一数据列表，读取BIM标准数据模型中的所有属性信息，形成第二数据列表。

3)读取第一数据列表中每个BIM模型元件的唯一可识别的属性信息，在第二数据列表中查询该属性信息是否存在，若存在则表示匹配成功，进行步骤4)，若不存在则表示匹配失败，进行步骤5)。

4)将第一数据列表的属性信息与第二数据列表对应的属性信息进行符合性检查，校验BIM模型元件是否符合BIM技术标准，若所有元件均符合标准，则输出元件符合标准的信息，结束校验。若有元件不符合标准，进行步骤5)。

5)输出元件不符合标准的信息，将校验结果反馈到BIM模型中，显示不符合BIM技术标准的元件，结束校验。

实例3

本发明通过空间方向定位设备利用空间定位器对建筑工件位置进行定位中，首先定位器的阅读模块周期性地发送探索载波信号，计算每个探索周期的返回信号强度RSS及建筑工件反射信号强度RSSe。

其次用RSSe对RSS进行修正，得到探索周期定位器的解析器返回的有效信号强度RSSr，计算多个探索周期的有效信号强度的均值RSSa作为定位器的解析器的返回信号强度。

最后根据定位器的阅读模块稳定后得到的RSSa，通过查表或计算得到定位器的解析器与定位器的阅读模块之间的距离，实现定位器的解析器的准确定位。

定位器的解析器探索信号是定位器的阅读模块周期性地发射的一小段一小段的载波信号，每个小段的载波周期数为N，每个小段之间的间隔为T，T和N均可由实验确定：N的取值确保定位器的解析器天线感应到足够能量。T的取值要确保定位器的解析器前一个探索周期的返回信号不会干扰本周期信号强度信号的计算，即定位器的解析器上一周期接收的能量已经完全衰减。

所述定位器的阅读模块首先测量建筑工件反射信号强度RSSe。然后发射N个周期的探测性载波信号，再之后测量返回信号强度RSS，两次测量方法相同，并构成一个探索周期，根据RSSe和RSS得到该探索周期的有效信号强度RSSr。

取M个探索周期的RSSr的平均值作为RSSa，构成一个信号强度更新周期，如公式：

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种基于BIM技术的建筑施工预拼装方法，其特征在于，所述基于BIM技术的建筑施工预拼装方法包括以下步骤：

步骤一，通过视频采集设备利用摄像设备采集建筑施工预拼装现场视频数据；通过建筑数据采集设备利用数据采集设备采集建筑参数；

步骤二，主控设备调度建筑架构设计设备利用设计程序根据采集建筑参数设计建筑架构；

步骤三，通过三维模型构建设备利用BIM程序构建建筑三维模型；

步骤四，通过模型校验设备利用校验程序对BIM模型进行校验；

步骤五，通过夹持设备利用机械臂夹持建筑工件；通过空间方向定位设备利用空间定位器对建筑工件位置进行定位；通过焊接设备利用焊接器对工件进行拼装焊接操作；

步骤六，通过显示设备利用显示器显示采集的建筑施工预拼装现场视频数据。

2.如权利要求1所述的基于BIM技术的建筑施工预拼装方法，其特征在于，所述三维模型构建设备构建方法包括：

(1)通过BIM程序制定标准模型文件，所述标准模型文件中的每个构件带有构件参数信息及附加信息；

(2)对所述标准模型文件中的每个构件赋予具有唯一性的第一类编码；

(3)将带有第一类编码的标准模型文件储存至标准库；

(4)建立建筑项目组装文件，向建筑项目组装文件导入所述标准模型文件的构件参数信息及各个构件对应的第一类编码，在建筑项目组装文件中构建参数信息对应的各个构件形成标准模型文件，并对该些构件赋予具有唯一性的第二类编码；

(5)通过第一类编码与第二类编码对应，建立标准库内的标准模型文件中构件与建筑项目组装文件中构件的映射关系；

(6)当需要对所述建筑项目组装文件中的某一构件赋予附加信息时，通过映射关系，将所述标准库内的标准模型文件的构件的附加信息导入至该构件中，生成建筑三维模型。

3.如权利要求1所述的基于BIM技术的建筑施工预拼装方法，其特征在于，所述模型校验设备校验方法包括：

1)通过三维模型构建设备获取标准数据模型；

2)读取BIM模型元件的属性信息，形成第一数据列表，读取BIM标准数据模型中的所有属性信息，形成第二数据列表；

3)读取第一数据列表中每个BIM模型元件的唯一可识别的属性信息，在第二数据列表中查询该属性信息是否存在，若存在则表示匹配成功，进行步骤4)，若不存在则表示匹配失败，进行步骤5)；

4)将第一数据列表的属性信息与第二数据列表对应的属性信息进行符合性检查，校验BIM模型元件是否符合BIM技术标准，若所有元件均符合标准，则输出元件符合标准的信息，结束校验；若有元件不符合标准，进行步骤5)；

5)输出元件不符合标准的信息，将校验结果反馈到BIM模型中，显示不符合BIM技术标准的元件，结束校验。

4.如权利要求1所述的基于BIM技术的建筑施工预拼装方法，其特征在于，

通过空间方向定位设备利用空间定位器对建筑工件位置进行定位中，

首先定位器的阅读模块周期性地发送探索载波信号，计算每个探索周期的返回信号强度RSS及建筑工件反射信号强度RSSe；

其次用RSSe对RSS进行修正，得到探索周期定位器的解析器返回的有效信号强度RSSr，计算多个探索周期的有效信号强度的均值RSSa作为定位器的解析器的返回信号强度；

最后根据定位器的阅读模块稳定后得到的RSSa，通过查表或计算得到定位器的解析器与定位器的阅读模块之间的距离，实现定位器的解析器的准确定位。

5.如权利要求4所述的基于BIM技术的建筑施工预拼装方法，其特征在于，定位器的解析器探索信号是定位器的阅读模块周期性地发射的一小段一小段的载波信号，每个小段的载波周期数为N，每个小段之间的间隔为T，T和N均可由实验确定：N的取值确保定位器的解析器天线感应到足够能量；T的取值要确保定位器的解析器前一个探索周期的返回信号不会干扰本周期信号强度信号的计算，即定位器的解析器上一周期接收的能量已经完全衰减。

6.如权利要求4所述的基于BIM技术的建筑施工预拼装方法，其特征在于，所述定位器的阅读模块首先测量建筑工件反射信号强度RSSe；然后发射N个周期的探测性载波信号，再之后测量返回信号强度RSS，两次测量方法相同，并构成一个探索周期，根据RSSe和RSS得到该探索周期的有效信号强度RSSr。

7.如权利要求4所述的基于BIM技术的建筑施工预拼装方法，其特征在于，

取M个探索周期的RSSr的平均值作为RSSa，构成一个信号强度更新周期，如公式：

8.一种实现权利要求1～7任意一项所述基于BIM技术的建筑施工预拼装方法的信息数据处理终端。

9.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-7任意一项所述的基于BIM技术的建筑施工预拼装方法。

10.一种实施权利要求1所述基于BIM技术的建筑施工预拼装方法的基于BIM技术的建筑施工预拼装系统，其特征在于，所述基于BIM技术的建筑施工预拼装系统包括：

视频采集设备，与主控设备连接，用于通过摄像设备采集建筑施工预拼装现场视频数据；

建筑数据采集设备，与主控设备连接，用于通过数据采集设备采集建筑参数；

主控设备，与视频采集设备、建筑数据采集设备、建筑架构设计设备、三维模型构建设备、模型校验设备、夹持设备、空间方向定位设备、焊接设备、显示设备连接，用于通过主控制器控制各个设备正常工作；

建筑架构设计设备，与主控设备连接，用于通过设计程序根据采集建筑参数设计建筑架构；

三维模型构建设备，与主控设备连接，用于通过BIM程序构建建筑三维模型；

模型校验设备，与主控设备连接，用于通过校验程序对BIM模型进行校验；

夹持设备，与主控设备连接，用于通过机械臂夹持建筑工件；

空间方向定位设备，与主控设备连接，用于通过空间定位器对建筑工件位置进行定位；

焊接设备，与主控设备连接，用于通过焊接器对工件进行拼装焊接操作；

显示设备，与主控设备连接，用于通过显示器显示采集的建筑施工预拼装现场视频数据。