CN110675066A - 基于bim的建筑施工事故风险源识别方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于BIM的建筑施工事故风险源识别方法及系统，可以实时获取深基坑施工动态数据，将所述深基坑施工动态数据导入BIM建筑模型，判断是否存在深基坑事故风险；实时获取塔吊的结构数据、运行数据和环境数据，并依据塔吊的结构数据、运行数据和环境数据以及所述BIM建筑模型，进行塔吊工作模拟，判断是否存在塔吊事故风险；实时获取施工平台的结构数据和运行数据，并依据施工平台的结构数据和运行数据以及所述BIM建筑模型，进行施工平台工作模拟，判断是否存在施工平台事故风险。可见，本发明实现了建筑施工事故风险源的动态识别，提高了建筑施工的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程监控技术领域，更具体的，涉及一种基于BIM的建筑施工事故风险源识别方法与系统。
背景技术
在建筑工程领域中，风险源的识别、评价和管理一直都是安全工作的重点，风险源的管理不到位不但会导致后果极为严重的安全事故的发生，还会造成财产损失和人员伤亡，影响到整个建筑工程项目目标的实现。
国内当前相关研究主要基于专家经验对事故风险进行综合评估，评估结果依赖专家经验，极具主观性，评估过程非标准化，难以准确客观的评估建筑施工事故风险源。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于BIM的建筑施工事故风险源识别方法与系统，实现超高层建筑施工事故风险源的动态识别。
为了实现上述发明目的，本发明提供的具体技术方案如下：
一种基于BIM的建筑施工事故风险源识别方法，包括：
实时获取深基坑施工动态数据，将所述深基坑施工动态数据导入BIM建筑模型，判断是否存在深基坑事故风险；
实时获取塔吊的结构数据、运行数据和环境数据，并依据塔吊的结构数据、运行数据和环境数据以及所述BIM建筑模型，进行塔吊工作模拟，判断是否存在塔吊事故风险；
实时获取施工平台的结构数据和运行数据，并依据施工平台的结构数据和运行数据以及所述BIM建筑模型，进行施工平台工作模拟，判断是否存在施工平台事故风险。
可选的，所述将所述深基坑施工动态数据导入BIM建筑模型，判断是否存在深基坑事故风险，包括：
将所述深基坑施工动态数据导入所述BIM建筑模型，进行深基坑开挖变形历程三维可视化展示，所述深基坑开挖变形历程三维可视化展示包括时程位移曲线展示和深度位移曲线展示；
依据预设报警规则和所述深基坑开挖变形历程三维可视化展示，判断是否存在深基坑事故风险。
可选的，所述方法还包括：
对所述深基坑施工动态数据进行分析统计，生成数据汇总表、分项报表和测点曲线。
可选的，所述依据塔吊的结构数据、运行数据和环境数据以及所述BIM建筑模型，进行塔吊工作模拟，判断是否存在塔吊事故风险，包括：
利用塔吊的结构数据、运行数据和环境数据构建塔吊运行仿真模型；
依据塔吊运行仿真模型和BIM建筑模型，利用BIM仿真模拟技术进行塔吊倾斜倒塌模拟、塔吊安拆设备倒塌模拟、塔吊吊物坠落模拟和塔壁碰撞模拟，判断是否存在塔吊事故风险。
可选的，所述方法还包括：
依据塔吊工作模拟结果，对塔吊防碰撞系统中的摄像头和传感器进行优化布置。
可选的，所述方法还包括：
对所述深基坑施工动态数据、塔吊的结构数据、运行数据和环境数据、施工平台的结构数据和运行数据以及所述BIM建筑模型进行参数化模拟，生成反映施工情况和施工环境的三维模型，并对所述三维模型进行可视化动态显示。
一种基于BIM的建筑施工事故风险源识别系统，包括：
深基坑监测系统，用于实时获取深基坑施工动态数据，将所述深基坑施工动态数据导入BIM建筑模型，判断是否存在深基坑事故风险；
塔吊监测系统，用于实时获取塔吊的结构数据、运行数据和环境数据，并依据塔吊的结构数据、运行数据和环境数据以及所述BIM建筑模型，进行塔吊工作模拟，判断是否存在塔吊事故风险；
施工平台监测系统，用于实时获取施工平台的结构数据和运行数据，并依据施工平台的结构数据和运行数据以及所述BIM建筑模型，进行施工平台工作模拟，判断是否存在施工平台事故风险。
可选的，所述深基坑监测系统具体用于：
将所述深基坑施工动态数据导入所述BIM建筑模型，进行深基坑开挖变形历程三维可视化展示，所述深基坑开挖变形历程三维可视化展示包括时程位移曲线展示和深度位移曲线展示；
依据预设报警规则和所述深基坑开挖变形历程三维可视化展示，判断是否存在深基坑事故风险。
可选的，所述深基坑监测系统还包括：
分析统计模块，用于对所述深基坑施工动态数据进行分析统计，生成数据汇总表、分项报表和测点曲线。
可选的，所述塔吊监测系统具体用于：
利用塔吊的结构数据、运行数据和环境数据构建塔吊运行仿真模型；
依据塔吊运行仿真模型和BIM建筑模型，利用BIM仿真模拟技术进行塔吊倾斜倒塌模拟、塔吊安拆设备倒塌模拟、塔吊吊物坠落模拟和塔壁碰撞模拟，判断是否存在塔吊事故风险。
可选的，所述塔吊监测系统还包括：
优化布置模块，用于依据塔吊工作模拟结果，对塔吊防碰撞系统中的摄像头和传感器进行优化布置。
可选的，所述系统还包括：
三维模型显示监测系统，用于对所述深基坑施工动态数据、塔吊的结构数据、运行数据和环境数据、施工平台的结构数据和运行数据以及所述BIM建筑模型进行参数化模拟，生成反映施工情况和施工环境的三维模型，并对所述三维模型进行可视化动态显示。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明公开的一种基于BIM的建筑施工事故风险源识别方法，通过实时获取深基坑施工动态数据、塔吊的结构数据、运行数据和环境数据以及施工平台的结构数据和运行数据，结合BIM建筑模型，模拟施工环境和施工情况，实现对建筑施工工程中的深基坑事故风险、塔吊事故风险、施工平台事故风险进行实时动态识别，提高了建筑施工的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种基于BIM的建筑施工事故风险源识别方法的流程示意图；
图2为本发明实施例公开的一种基于BIM的建筑施工事故风险源识别系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
发明人经过研究发现建筑施工过程中可能存在的事故风险包括深基坑事故风险、塔吊碰撞风险以及施工平台事故风险。为了在施工过程中实时动态识别上述风险，本发明构建了建筑施工事故风险源识别系统，结合BIM(英文全称：Building InformationModeling，中文名称：建筑信息模型)技术，对超高层建筑施工事故进行风险源识别。
请参阅图1，本实施例公开的一种基于BIM的建筑施工事故风险源识别方法，具体包括以下步骤：
S101：实时获取深基坑施工动态数据，将所述深基坑施工动态数据导入BIM建筑模型，判断是否存在深基坑事故风险；
深基坑施工动态数据包括：地表沉降度、地下水位、桩顶水平位移、桩顶竖向位移、钢支撑轴力、混凝土支撑轴力、桩体深层水平位移、工作井净空收敛等数据。
将上述深基坑施工动态数据导入BIM建筑模型，直观表现安全风险状态，可以快速定位基坑围护结构及周边环境危险点，根据变形趋势及其他现场采集的数据快速进行风险预警，工作人员通过查看导入了深基坑施工动态数据的BIM建筑模型，可以结合基坑围护结构的历史变形数据预判变形趋势，加强对危险点的监控，便于工作人员作出科学合理的决策。
将深基坑施工动态数据导入所述BIM建筑模型进行深基坑开挖变形历程三维可视化展示，其中，深基坑开挖变形历程三维可视化展示包括时程位移曲线展示和深度位移曲线展示。
通过对时程位移曲线和深度位移曲线进行对比分析，并结合预设报警规则，判断是否存在深基坑事故风险。其中，报警规则是预先设定的，包括每个风险指标的安全阈值，当分析结果超过安全阈值则进行报警，按照危险程度可以设置红、橙、黄3级报警，进行监测报警、巡视报警、综合报警、频率报警。
需要说明的是，为了便于工作人员了解工程的项目信息、监测报警信息、监测数据、监测曲线、现场工况、工程定位等信息，本实施例还可以对深基坑施工动态数据进行分析统计，生成数据汇总表、分项报表(日报、周报、月报)和测点曲线3层监测成果。
S102：实时获取塔吊的结构数据、运行数据和环境数据，并依据塔吊的结构数据、运行数据和环境数据以及所述BIM建筑模型，进行塔吊工作模拟，判断是否存在塔吊事故风险；
其中，塔吊的结构数据为塔吊的基础主体结构数据，塔吊的运行数据包括塔吊转角、风速、载重、幅度、晃动位移、偏斜数据等数据，塔吊的环境数据包括塔吊布置地点周围的环境数据。
利用塔吊的结构数据、运行数据和环境数据构建塔吊运行仿真模型，依据塔吊运行仿真模型和BIM建筑模型，利用BIM仿真模拟技术进行塔吊倾斜倒塌模拟、塔吊安拆设备倒塌模拟、塔吊吊物坠落模拟和塔壁碰撞模拟，判断是否存在以下塔吊事故风险：
塔吊出轨与基础下沉、倾斜；
塔吊平衡臂、起重臂折臂；
塔吊倾翻；
锚固系统险情；
塔身结构变形。
以塔壁碰撞模拟为例，根据模拟结果可以判断塔吊之间的位置关系是否合理、塔吊大臂覆盖范围即安全高差是否合理、塔吊基础主体与边坡的位置关系是否合理、设置与基坑内的塔吊与地下室墙、柱、梁体是否存在碰撞风险等。
同时，利用塔吊运行仿真模型和BIM建筑模型，工作人员还可以了解塔吊是否设置于防水处理较方便的位置、并通过塔吊附着点的高度确定附着架与结构连接的角度位置，保证附着顺利进行。
还需要说明的是，塔吊的很多运行数据和环境数据都是通过安装在塔吊上防碰撞系统的摄像头和传感器得到的，依据模拟碰撞检测结果，还可以对塔吊防碰撞系统中的摄像头和传感器进行优化布置，提高防碰撞检测效率。
S103：实时获取施工平台的结构数据和运行数据，并依据施工平台的结构数据和运行数据以及所述BIM建筑模型，进行施工平台工作模拟，判断是否存在施工平台事故风险。
施工平台是因建筑层高较高而导致外墙施工或内部装修无法直接进行时需要给工人提供操作面而搭设的平台。施工平台还承担着垂直运输和水平运输的作用。然而，用于建筑外部施工的平台相对较危险，施工平台风险源如下：
A.平台顶升故障
B.施工平台变形、倾斜、倒塌
C.钢结构操作平台倾覆坠落
为了识别上述施工平台风险源，本实施例实时获取施工平台的结构数据和运行数据，并依据施工平台的结构数据和运行数据以及所述BIM建筑模型，利用BIM仿真模拟技术进行施工平台工作模拟，判断是否存在以上施工平台事故风险。
优选的，本实施例还可以对所述深基坑施工动态数据、塔吊的结构数据、运行数据和环境数据、施工平台的结构数据和运行数据以及所述BIM建筑模型进行参数化模拟，生成反映施工情况和施工环境的三维模型，并对所述三维模型进行可视化动态显示。该三维模型可以直观的表现出施工现场及其周边环境各监测点传感器监测的数据情况，体现了监测数据的实时效应，同时，由于可视化动态展示，提升了施工过程的可视化、精细化管理水平和工作效率，工作人员可以通过该三维模型对风险源进行识别，对事故进行多级风险预警。
具体的，在上述三维模型中，可以通过三维模型+时间轴+变形色谱云图的方式在BIM建筑模型中进行直观显示。
本实施例公开的一种基于BIM的建筑施工事故风险源识别方法，通过实时获取深基坑施工动态数据、塔吊的结构数据、运行数据和环境数据以及施工平台的结构数据和运行数据，结合BIM建筑模型，模拟施工环境和施工情况，实现对建筑施工工程中的深基坑事故风险、塔吊事故风险、施工平台事故风险进行实时动态识别，提高了建筑施工的安全性。
基于上述实施例公开的一种基于BIM的建筑施工事故风险源识别方法，本实施例对应公开了一种基于BIM的建筑施工事故风险源识别系统，请参阅图2，该系统包括：
深基坑监测系统201，用于实时获取深基坑施工动态数据，将所述深基坑施工动态数据导入BIM建筑模型，判断是否存在深基坑事故风险；
塔吊监测系统202，用于实时获取塔吊的结构数据、运行数据和环境数据，并依据塔吊的结构数据、运行数据和环境数据以及所述BIM建筑模型，进行塔吊工作模拟，判断是否存在塔吊事故风险；
施工平台监测系统203，用于实时获取施工平台的结构数据和运行数据，并依据施工平台的结构数据和运行数据以及所述BIM建筑模型，进行施工平台工作模拟，判断是否存在施工平台事故风险。
可选的，所述深基坑监测系统201具体用于：
将所述深基坑施工动态数据导入所述BIM建筑模型，进行深基坑开挖变形历程三维可视化展示，所述深基坑开挖变形历程三维可视化展示包括时程位移曲线展示和深度位移曲线展示；
依据预设报警规则和所述深基坑开挖变形历程三维可视化展示，判断是否存在深基坑事故风险。
可选的，所述深基坑监测系统201还包括：
分析统计模块，用于对所述深基坑施工动态数据进行分析统计，生成数据汇总表、分项报表和测点曲线。
可选的，所述塔吊监测系统202具体用于：
利用塔吊的结构数据、运行数据和环境数据构建塔吊运行仿真模型；
依据塔吊运行仿真模型和BIM建筑模型，利用BIM仿真模拟技术进行塔吊倾斜倒塌模拟、塔吊安拆设备倒塌模拟、塔吊吊物坠落模拟和塔壁碰撞模拟，判断是否存在塔吊事故风险。
可选的，所述塔吊监测系统202还包括：
优化布置模块，用于依据塔吊工作模拟结果，对塔吊防碰撞系统中的摄像头和传感器进行优化布置。
可选的，所述系统还包括：
三维模型显示监测系统，用于对所述深基坑施工动态数据、塔吊的结构数据、运行数据和环境数据、施工平台的结构数据和运行数据以及所述BIM建筑模型进行参数化模拟，生成反映施工情况和施工环境的三维模型，并对所述三维模型进行可视化动态显示。
本实施例公开的一种基于BIM的建筑施工事故风险源识别系统，通过实时获取深基坑施工动态数据、塔吊的结构数据、运行数据和环境数据以及施工平台的结构数据和运行数据，结合BIM建筑模型，模拟施工环境和施工情况，实现对建筑施工工程中的深基坑事故风险、塔吊事故风险、施工平台事故风险进行实时动态识别，提高了建筑施工的安全性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (12)
1.一种基于BIM的建筑施工事故风险源识别方法，其特征在于，包括：
实时获取深基坑施工动态数据，将所述深基坑施工动态数据导入BIM建筑模型，判断是否存在深基坑事故风险；
实时获取塔吊的结构数据、运行数据和环境数据，并依据塔吊的结构数据、运行数据和环境数据以及所述BIM建筑模型，进行塔吊工作模拟，判断是否存在塔吊事故风险；
实时获取施工平台的结构数据和运行数据，并依据施工平台的结构数据和运行数据以及所述BIM建筑模型，进行施工平台工作模拟，判断是否存在施工平台事故风险。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述深基坑施工动态数据导入BIM建筑模型，判断是否存在深基坑事故风险，包括：
将所述深基坑施工动态数据导入所述BIM建筑模型，进行深基坑开挖变形历程三维可视化展示，所述深基坑开挖变形历程三维可视化展示包括时程位移曲线展示和深度位移曲线展示；
依据预设报警规则和所述深基坑开挖变形历程三维可视化展示，判断是否存在深基坑事故风险。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述深基坑施工动态数据进行分析统计，生成数据汇总表、分项报表和测点曲线。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据塔吊的结构数据、运行数据和环境数据以及所述BIM建筑模型，进行塔吊工作模拟，判断是否存在塔吊事故风险，包括：
利用塔吊的结构数据、运行数据和环境数据构建塔吊运行仿真模型；
依据塔吊运行仿真模型和BIM建筑模型，利用BIM仿真模拟技术进行塔吊倾斜倒塌模拟、塔吊安拆设备倒塌模拟、塔吊吊物坠落模拟和塔壁碰撞模拟，判断是否存在塔吊事故风险。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
依据塔吊工作模拟结果，对塔吊防碰撞系统中的摄像头和传感器进行优化布置。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述深基坑施工动态数据、塔吊的结构数据、运行数据和环境数据、施工平台的结构数据和运行数据以及所述BIM建筑模型进行参数化模拟，生成反映施工情况和施工环境的三维模型，并对所述三维模型进行可视化动态显示。
7.一种基于BIM的建筑施工事故风险源识别系统，其特征在于，包括：
深基坑监测系统，用于实时获取深基坑施工动态数据，将所述深基坑施工动态数据导入BIM建筑模型，判断是否存在深基坑事故风险；
塔吊监测系统，用于实时获取塔吊的结构数据、运行数据和环境数据，并依据塔吊的结构数据、运行数据和环境数据以及所述BIM建筑模型，进行塔吊工作模拟，判断是否存在塔吊事故风险；
施工平台监测系统，用于实时获取施工平台的结构数据和运行数据，并依据施工平台的结构数据和运行数据以及所述BIM建筑模型，进行施工平台工作模拟，判断是否存在施工平台事故风险。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述深基坑监测系统具体用于：
将所述深基坑施工动态数据导入所述BIM建筑模型，进行深基坑开挖变形历程三维可视化展示，所述深基坑开挖变形历程三维可视化展示包括时程位移曲线展示和深度位移曲线展示；
依据预设报警规则和所述深基坑开挖变形历程三维可视化展示，判断是否存在深基坑事故风险。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述深基坑监测系统还包括：
分析统计模块，用于对所述深基坑施工动态数据进行分析统计，生成数据汇总表、分项报表和测点曲线。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述塔吊监测系统具体用于：
利用塔吊的结构数据、运行数据和环境数据构建塔吊运行仿真模型；
依据塔吊运行仿真模型和BIM建筑模型，利用BIM仿真模拟技术进行塔吊倾斜倒塌模拟、塔吊安拆设备倒塌模拟、塔吊吊物坠落模拟和塔壁碰撞模拟，判断是否存在塔吊事故风险。
11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述塔吊监测系统还包括：
优化布置模块，用于依据塔吊工作模拟结果，对塔吊防碰撞系统中的摄像头和传感器进行优化布置。
12.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
三维模型显示监测系统，用于对所述深基坑施工动态数据、塔吊的结构数据、运行数据和环境数据、施工平台的结构数据和运行数据以及所述BIM建筑模型进行参数化模拟，生成反映施工情况和施工环境的三维模型，并对所述三维模型进行可视化动态显示。
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