CN110619186B - 一种混凝土坝施工系统n维特征建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混凝土坝施工系统N维特征建模方法，它包括N维信息分类、特征信息组织与编码、信息存储和管理及N维特征模型的构建；以浇筑仓为基本单元，将坝体信息特征分为几何特征、身份特征、材料特征、附件特征及施工特征等类别；在特征信息分类的基础上，将混凝土坝施工系统内施工对象分为施工资源、施工过程、施工成果及属性四类，再对各类施工对象的每一类特征信息进行细分，按照详细的信息层级，进行逐层编码；结合特征信息之间的紧密联系，设计数据表，建立数据库存储信息数据；将坝体施工过程抽象为从施工资源投入到施工过程中，最后产出施工成果的一个简单过程模型，实现混凝土坝施工系统N维特征模型的构建。

Description

一种混凝土坝施工系统N维特征建模方法

技术领域

本发明属于水电工程施工与仿真领域，具体涉及一种混凝土坝施工系统N维特征建模方法。

背景技术

混凝土坝是如今水利工程建设的主流坝型，其具有诸多方面的优越性。但实际建设过程中施工工期较长、参建单位较多、信息维度复杂，如何将多种信息进行有效的集成，在水利工程领域研究仍然较少。

目前人们在传统三维模型上添加时间信息，构建四维模型，又在四维模型基础上添加费用信息构建五维模型，不断地对模型添加信息，最终构成N维信息模型。N维信息建模重点在于工程全过程信息的转化，需要考虑到全局的信息组织和管理，在构建Ｎ维模型的过程中，最大的难点在于模型中的信息是随着时间的推移不断变化，信息的维护和更新较为困难。因此，在模型框架构建中需要考虑时间维度对模型的影响，进行不同特征建模需要合理的设计数据结构，为数据更新提供数据接口。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种混凝土坝施工系统N维特征建模方法，该方法克服传统三维模型信息量少，多用于展示的现状，实现混凝土坝N维信息的集成，为工程建设与管理提供详细的数据支持。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种混凝土坝施工系统N维特征建模方法，它包括以下步骤：

步骤一：以浇筑仓为基本单元，将坝体信息特征分为身份特征、几何特征、材料特征、附件特征及施工特征类别；

步骤二：将混凝土坝施工系统内施工对象分为施工资源、施工过程、施工成果及属性四类，每一类施工对象又包含着不同特征，再对各类施工对象的每一类特征信息进行细分，按照详细的信息层级，进行逐层编码；

步骤三：结合特征信息之间的紧密联系，设计数据表，建立数据库存储信息数据，同时建立数据字典实现信息数据的管理；

步骤四：将坝体施工过程抽象为从施工资源投入到施工过程中，最后产出施工成果的一个过程模型，实现混凝土坝施工系统N维特征模型的构建。

所述步骤一中的身份特征包括采取工作结构分解的方式，对不同建造对象进行分解与编码，使每一个基本单元具有唯一的编码。

所述步骤一中几何特征是建造对象空间位置、几何形状的一种直观表达，几何特征包括空间位置信息、几何参数、参数间关系、复杂结构离散化后离散单元的运算规则。

所述步骤一中材料特征包括混凝土的材料分区、使用的混凝土标号、混凝土的配合比及每一项材料用量。

所述步骤一中约束特征包括内部约束和内部约束；内部约束包含时间约束特征、高差约束特征；外部约束包含降雨、气温、导流度汛。

所述步骤一中附件特征包括钢筋布设信息、预埋件信息、冷却水管信息和监测仪器信息。

所述步骤一中施工特征包括建造对象施工特征和施工资源施工特征；建造对象施工特征包含浇筑仓仓面资源配置、附件定位信息、浇筑方法、注意事项和温控措施；施工资源施工特征包含施工设备的工作参数、部件联结关系、部件约束和运动特征。

所述步骤二中特征信息进行细分包括将施工对象分为施工资源、施工过程、施工成果及属性四类；施工资源包括施工职业、施工机械和施工材料；施工过程包括施工阶段和施工工序；施工成果包括大坝、导流洞和进水口；属性包括费用、材料用量、空间位置和时间，为每一类对象创建多个分表，用于信息组织；

所述步骤二中特征信息编码包括对各类施工对象的每一类特征信息进行细分，按照特征信息详细的信息层级，进行逐层编码。

所述步骤三中信息数据的存储和管理是结合特征信息之间的紧密联系，运用概念设计，构建E-R模型，再转化为数据结构图得到数据表，从而建立数据库存储信息数据，同时建立数据字典实现信息数据的管理。

所述步骤四中N维特征模型的构建是将坝体施工过程抽象为从施工资源投入到施工过程中，最后产出施工成果的一个过程模型，各过程都包含一种或多种属性，用属性作为信息的表示方法；使用上述的信息分类框架作为建模基础，实现混凝土坝施工系统N维特征模型的构建。

本发明有如下有益效果：

本发明所建立的包含多维信息的混凝土坝N维特征模型，集成混凝土坝建设中的各类信息，不仅可了解工程基本的三维信息，还具有设计预览、仿真分析、施工过程模拟、资源规划等功能，为混凝土坝施工工艺选择、资源配置、计划安排及冲突检测提供模型和数据支持，便于工程决策，减少甚至避免工程建设中的各种冲突与返工，提高施工组织与管理的科学化和精细化水平。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明混凝土坝施工系统N维特征建模框架图，

图2为本发明施工对象模型图。

图3为本发明浇筑单元E-R图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

参见图1、2、3，一种混凝土坝施工系统N维特征建模方法，该方法包括N维信息分类、特征信息组织与编码、信息存储和管理及N维特征模型的构建。

包括如下具体步骤：

步骤一：以浇筑仓为基本单元，将坝体信息特征可分为身份特征、几何特征、材料特征、附件特征及施工特征等类别。

步骤二：将混凝土坝施工系统内施工对象分为施工资源、施工过程、施工成果及属性四类，每一类施工对象又包含着不同特征，再对各类施工对象的每一类特征信息进行细分，按照详细的信息层级，进行逐层编码。

步骤三：结合特征信息之间的紧密联系，设计数据表，建立数据库存储信息数据，同时建立数据字典实现信息数据的管理。

步骤四：将坝体施工过程抽象为从施工资源投入到施工过程中，最后产出施工成果的一个简单过程模型，实现混凝土坝施工系统N维特征模型的构建。

进一步的，所述步骤一中的施工系统内施工对象N维信息分类是以浇筑仓为基本单元，将坝体信息特征可分为身份特征、几何特征、材料特征、附件特征及施工特征等类别。

其中身份特征是施工系统内每一个单元的身份属性，需要被唯一识别，采取工作结构分解的方式，从单位工程到单元工程逐层分解，对不同建造对象分解到基本单元，例如大坝工程分解到以浇筑仓为基本单元，为每一个基本单元制定唯一的编码，从而能被唯一识别。

其中几何特征是对建造对象空间位置、几何形状的一种直观表达，几何特征包括空间位置信息、几何参数、参数间关系、复杂结构离散化后离散单元的运算规则等。对浇筑仓而言，可以看做六面体，具有8个顶点，每个顶点使用X、Y、Z三个坐标表示，考虑上下面的4个顶点都在同一个水平面上，Z坐标相同，最少可以使用18个坐标表示。将仓面近似看做四边形，已知四个顶点平面坐标，浇筑仓面积可以利用任意四边形公式计算，体积则为面积与厚度的乘积。

其中材料特征包括混凝土的材料分区、使用的混凝土标号、混凝土的配合比及每一项材料用量。大坝不同区域采用不同标号混凝土，同一标号情况下也会采用不同级配的混凝土，因此需要对不同浇筑仓使用的材料建立对应关系，同时可以附加配合比、材料用量等信息。

其中约束特征包括内部约束和内部约束；内部约束包含时间约束特征、高差约束特征；外部约束包含降雨、气温、导流度汛。外部约束不是由浇筑仓本身决定的，内部约束是由浇筑仓本身相关特征引起的，不同的约束在作用方式和结果均有较大差别，内外约束信息由实际施工过程中获得，需要及时获取并存储。

其中附件特征包括钢筋布设信息、预埋件信息、冷却水管信息、监测仪器信息等，每一类附件具体到安装时间、安装数量、安装位置、水管间距及监测值等特征信息。

其中施工特征包括建造对象施工特征和施工资源施工特征；建造对象施工特征包含浇筑仓仓面资源配置、附件定位信息、浇筑方法、注意事项、温控措施等；建造对象施工特征从施工准备开始，到拆模修整结束，对其中涉及的具体资源配置、施工活动、仪器埋设等信息进行建模，记录完整的施工特征信息。施工资源施工特征包含施工设备的工作参数、部件联结关系、部件约束、运动特征等，对于不同施工机械分析其特征，对主要特征进行建模。

进一步的，所述步骤二中的特征信息组织包括将施工对象分为施工资源、施工过程、施工成果及属性四类。

其中施工资源包括施工职业、施工机械、施工材料等；施工过程包括施工阶段、施工工序等；施工成果包括大坝、导流洞、进水口等；属性包括费用、材料用量、空间位置、时间等，用来具体描述施工资源、施工过程、施工成果。为每一类对象创建多个分表，与属性表建立关联，用于信息组织。

其中特征信息编码包括对各类施工对象的每一类特征信息进行细分，直至分解到基本信息单元，按照上述从施工对象-特征-属性的详细的信息层级，进行逐层编码，编码结构采用AAA-BB-…-XX形式，类似于WBS编码。

进一步的，所述步骤三中的信息存储和管理是结合特征信息之间的紧密联系，运用概念设计，构建E-R模型，浇筑仓E-R模型如图三。将E-R模型转化为数据结构图，为每一个基本信息单元定义相应字段，以得到数据表，从而建立数据库存储信息数据，同时建立数据字典实现信息数据的管理。

进一步的，所述步骤四中的N维特征模型的构建，是将坝体施工过程抽象为从施工资源投入到施工过程中，最后产出施工成果的一个简单过程模型，分成三个大类，各类过程都包含一种或多种属性，用属性作为信息的表示方法，属性的值是基本信息单元，在数据表中对应一个字段；使用上述的信息分类框架作为建模基础，通过模型和数据间的紧密联系，对特征信息进行细分，用属性的值作为基本信息单元，实现混凝土坝施工系统N维特征模型的构建。

Claims (1)

1.一种混凝土坝施工系统N维特征建模方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤一：以浇筑仓为基本单元，将坝体信息特征分为身份特征、几何特征、材料特征、附件特征及施工特征类别；

步骤二：将混凝土坝施工系统内施工对象分为施工资源、施工过程、施工成果及属性四类，每一类施工对象又包含着不同特征，再对各类施工对象的每一类特征信息进行细分，按照详细的信息层级，进行逐层编码；

步骤三：结合特征信息之间的紧密联系，设计数据表，建立数据库存储信息数据，同时建立数据字典实现信息数据的管理；

步骤四：将坝体施工过程抽象为从施工资源投入到施工过程中，最后产出施工成果的一个过程模型，实现混凝土坝施工系统N维特征模型的构建；

所述步骤一中的身份特征包括采取工作结构分解的方式，对不同建造对象进行分解与编码，使每一个基本单元具有唯一的编码；

所述步骤一中几何特征是建造对象空间位置、几何形状的一种直观表达，几何特征包括空间位置信息、几何参数、参数间关系、复杂结构离散化后离散单元的运算规则；

所述步骤一中材料特征包括混凝土的材料分区、使用的混凝土标号、混凝土的配合比及每一项材料用量；

所述步骤一中约束特征包括内部约束和内部约束；内部约束包含时间约束特征、高差约束特征；外部约束包含降雨、气温、导流度汛；

所述步骤一中附件特征包括钢筋布设信息、预埋件信息、冷却水管信息和监测仪器信息；

所述步骤一中施工特征包括建造对象施工特征和施工资源施工特征；建造对象施工特征包含浇筑仓仓面资源配置、附件定位信息、浇筑方法、注意事项和温控措施；施工资源施工特征包含施工设备的工作参数、部件联结关系、部件约束和运动特征；

所述步骤二中特征信息进行细分包括将施工对象分为施工资源、施工过程、施工成果及属性四类；施工资源包括施工职业、施工机械和施工材料；施工过程包括施工阶段和施工工序；施工成果包括大坝、导流洞和进水口；属性包括费用、材料用量、空间位置和时间，为每一类对象创建多个分表，用于信息组织；

所述步骤二中特征信息编码包括对各类施工对象的每一类特征信息进行细分，按照特征信息详细的信息层级，进行逐层编码；

所述步骤三中信息数据的存储和管理是结合特征信息之间的紧密联系，运用概念设计，构建E-R模型，再转化为数据结构图得到数据表，从而建立数据库存储信息数据，同时建立数据字典实现信息数据的管理；

所述步骤四中N维特征模型的构建是将坝体施工过程抽象为从施工资源投入到施工过程中，最后产出施工成果的一个过程模型，各过程都包含一种或多种属性，用属性作为信息的表示方法；使用信息分类框架作为建模基础，实现混凝土坝施工系统N维特征模型的构建。

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