CN111123763A - 一种基于bim的自动化车间监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于BIM的自动化车间监控系统，包括中央处理器，所述中央处理器数据连接有BIM存储器模块、BIM编辑器模块、显示模块、传感器模块和视频录制模块，所述BIM存储器模块包括建筑模型和安置于所述建筑模型中的设备模型，所述传感器模块安装在设备模型上，所述视频录制模块安装于所述建筑模型内。在BIM模型的基础上加入动态信息，能够远程监控自动化车间内的设备运行情况，同时具有实时获取设备运行情况，即时得知设备故障原因，高效调度维护人员，提供维护人员设备情况携带相应的更换部件，提升维护效率，降低人工成本，减少因设备故障处理不及时所造成的经济损失。

Description

一种基于BIM的自动化车间监控系统
技术领域
本发明涉及监控管理系统领域，特别是涉及基于BIM的自动化车间监控系统。
背景技术
随着科学技术的不断进步，生产车间的设备逐渐向无人操作的自动化设备发展。智能化、自动化的水平不断提升能够削减大量的人工成本，同时避免技术工人水平不一所造成的产品质量参差不齐、生产效率不一的弊病。通过自动化设备的机械性精准定位能够有效保障产品质量和生产效率。
但自动化加工设备本身也是处于长时间运转的状态，设备自身的精度和零件耐久度均随着工时的增加而逐渐衰减。
BIM为建筑信息模型(Building Information Modeling)是建筑学、工程学及土木工程的新工具。建筑信息模型或建筑资讯模型一词由Autodesk所创的。它是来形容那些以三维图形为主、物件导向、建筑学有关的电脑辅助设计。当初这个概念是由Jerry Laiserin把Autodesk、奔特力系统软件公司、Graphisoft所提供的技术向公众推广。
现以BIM模型作为基础，建立一种能够实时更新信息的消防系统。BIM模型承载于BIM存储器内，其现有技术包括：基于BIM的测绘放样装置(申请号：201720914301.4)中的BIM数据存储器相关描述；基于BIM的车位检测系统(申请号：201820148921.6)中的BIM集成数据库存储器；一种通过BIM进行的施工模拟装置(申请号：201710159582.1)中的BIM数据存储器。
为提升自动化设备的监控，替代人工巡查，加快维护团队赶赴到待维护设备所在区域的速度，设计一种建立在BIM模型基础上的自动化车间监控系统。
发明内容
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：一种基于BIM的自动化车间监控系统，包括中央处理器，所述中央处理器数据连接有BIM存储器模块、BIM编辑器模块、显示模块、传感器模块和视频录制模块，所述BIM存储器模块包括建筑模型和安置于所述建筑模型中的设备模型，所述传感器模块安装在设备模型上，所述视频录制模块安装于所述建筑模型内。
进一步的，所述传感器模块包括温敏传感器、压敏传感器、光敏传感器和电磁传感器中的一种或多种组合。
进一步的，所述BIM存储器模块与BIM编辑器模块数据连接，所述BIM编辑器模块对BIM存储器模块进行数据更新。
进一步的，所述显示模块包括PC端显示器、VR设备和手机端显示屏中的一种或多种。
进一步的，所述视频录制模块包括固定式摄像头或全景摄像头中的一种或组合。
进一步的，所述中央处理器还数据连接有控制系统，所述控制系统包括PC端控制输入模块、AI语音输入模块、摇杆控制模块和手机端控制输入模块。
进一步的，所述数据连接包括光纤线路连接、数据线连接、wifi信号连接或4G/5G信号连接中的一种或多种组合。
本发明的工作原理为：中央处理器作为整个系统的数据计算中心、信号转换中心和指令发布中心，对整个系统起到计算、中介和控制的作用。本申请中采用现阶段流行的计算机集群技术连接多台电脑主机或服务器平台进行数据运算，以保证本系统中所需的超大计算量。该系统中作为基础核心的部分为BIM模型，通过预先建立整个自动化车间的建筑模型还原现实场地信息，再在建筑模型内建立设备模型。建筑模型与设备模型构成BIM模型，BIM模型中设备模型相对于建筑模型的位置等同于实体设备相对于车间的相对位置，在BIM模型中构建一个环境相同的自动化生产车间的虚拟空间。
在实体设备上安装各类传感器。传感器的种类根据设备的工种进行选取，分别通过温敏传感器检测设备的电机温度、主板温度、线路温度和机体温度，尤其对于高温高压环境运行的设备进行重点检测，预设正常工作时的温度区间，并且温敏传感器以固定频率向中央处理器传输温度数据和坐标数据，由中央处理器计算并转换后输入BIM编辑器模块中，BIM编辑器模块根据数据对BIM存储器模块内存储的BIM模型进行修改，例如温度数据正常则在设备模型处以绿色显示，温度数据异常则在设备模型处以红色显示。当温敏传感器传输回中央处理器的温度数值超出该预设的温度区间时，BIM编辑器模块修改BIM模型中对应的设备为红色进行故障提示，维护人员根据BIM模型选取最快路径赶赴故障设备进行维护。在温敏传感器以外还包括有检测设备压力数值的压敏传感器、检测设备精度的光敏传感器和检测设备电路磁场变化及周边磁场变化的电磁传感器等。根据自动化设备的具体特性还可匹配其他种类的传感器进行实时监测，其设置方式与温敏传感器近似在此不一一赘述。
在数据传输的技术上，可采用高低搭配的方式，根据车间场地的信号强弱、厂房面积、以及5G覆盖区域进行多种传输方式同时选择，以保证数据传输的稳定性。在其中一种数据传输受阻时能够及时启用备用传输方式接管。
显示模块则采用多元化模式进行兼顾。作为常备显示的PC端显示器可长时间显示信息。同时能够采用多屏、分屏显示，能够获取信息量相对较多。VR设备显示可用于培训，能够使不了解车间环境的人员通过VR设备畅游模拟空间，达到熟悉车间的效果。尤其对于一些封闭式车间不能随便出入的环境，采用VR设备进行场地环境熟悉能够在保障封闭式车间不受影响的前提下完成，且能够提升培训人员的技能，使其在需要进入该封闭式车间时对环境的适应能力增强，能够熟练掌控路径和环境的外部条件有利于处理故障、险情。手机端显示屏能够作为移动中的工作人员监测车间的移动对接设备使用。同时能够作为导航地图以最短路程到达任何工位。提升了维护效率。同时在有火灾等情况发生时亦可根据BIM模型选择最为安全、快速的逃生途径。
为了提高信息获取量，能够最大限度的远程掌握自动化车间内部情况。该系统还配备了视频录制模块。视频录制模块的设备为固定式摄像头或全景摄像头，两种摄像头根据车间内部结构进行安装，能够实时摄录自动化车间内部的实际影像资料。在需要查看车间现场实时画面时，通过PC端控制输入模块、AI语音输入模块、摇杆控制模块和手机端控制输入模块中的一种进行控制，可调取在BIM模型相应区域内的摄像头摄录影像进行观察。同时可通过输入指令控制全景摄像头调整角度。或通过输入指令调整镜头对焦进行画面缩放。
本发明的有益效果为：在BIM模型的基础上加入动态信息，能够远程监控自动化车间内的设备运行情况，同时具有实时获取设备运行情况，即时得知设备故障原因，高效调度维护人员，提供维护人员设备情况携带相应的更换部件，提升维护效率，降低人工成本，减少因设备故障处理不及时所造成的经济损失。
附图说明
附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
图1为本发明一实施例提供的一种基于BIM的自动化车间监控系统结构框图。
图2为本发明一实施例提供的一种BIM模型结构框图。
图3为本发明一实施例提供的一种显示模块结构框图。
图4为本发明一实施例提供的一种感器模块结构框图。
图5为本发明一实施例提供的一种传视频录制模块结构框图。
图6为本发明一实施例提供的一种控制系统结构框图。
图标：
100中央处理器；200BIM模型；300BIM编辑器模块；400显示模块；500传感器模块；600视频录制模块；700控制系统；
201建筑模型；202设备模型；
401PC端显示器；402VR设备；403手机端显示屏；
501温敏传感器；502压敏传感器；503光敏传感器；504电磁传感器；
601固定式摄像头；602全景摄像头；
701PC端控制输入模块；702AI语音输入模块；703摇杆控制模块；704手机端控制输入模块。
具体实施方式
如图1-6中所示，本发明一实施例提供的一种基于BIM的自动化车间监控系统，包括中央处理器100，所述中央处理器100数据连接有BIM存储器模块200、BIM编辑器模块300、显示模块400、传感器模块500和视频录制模块600，所述BIM存储器模块200包括建筑模型201和安置于所述建筑模型201中的设备模型202，所述传感器模块500安装在设备模型202上，所述视频录制模块600安装于所述建筑模型201内。
进一步的，所述传感器模块500包括温敏传感器501、压敏传感器502、光敏传感器503和电磁传感器504中的一种或多种组合。
进一步的，所述BIM存储器模块200与BIM编辑器模块300数据连接，所述BIM编辑器模块300对BIM存储器模块200进行数据更新。
进一步的，所述显示模块400包括PC端显示器401、VR设备402和手机端显示屏403中的一种或多种。
进一步的，所述视频录制模块600包括固定式摄像头601或全景摄像头602中的一种或组合。
进一步的，所述中央处理器100还数据连接有控制系统700，所述控制系统700包括PC端控制输入模块701、AI语音输入模块702、摇杆控制模块703和手机端控制输入模块704。
进一步的，所述数据连接包括光纤线路连接、数据线连接、wifi信号连接或4G/5G信号连接中的一种或多种组合。
中央处理器100作为整个系统的数据计算中心、信号转换中心和指令发布中心，对整个系统起到计算、中介和控制的作用。本申请中采用现阶段流行的计算机集群技术连接多台电脑主机或服务器平台进行数据运算，以保证本系统中所需的超大计算量。该系统中作为基础核心的部分为BIM模型，通过预先建立整个自动化车间的建筑模型201还原现实场地信息，再在建筑模型201内建立设备模型202。共同组成BIN模型。BIM模型中设备模型202相对于建筑模型201的位置等同于实体设备相对于车间的相对位置，在BIM模型中构建一个环境相同的自动化生产车间的虚拟空间。
在实体设备上安装各类传感器。传感器的种类根据设备的工种进行选取，分别通过温敏传感器501检测设备的电机温度、主板温度、线路温度和机体温度，尤其对于高温高压环境运行的设备进行重点检测，预设正常工作时的温度区间，并且温敏传感器501以固定频率向中央处理器100传输数据，由中央处理器100转换后输入BIM编辑器模块300中，BIM编辑器模块300根据数据对BIM存储器模块进行修改，例如温度数据正常则在设备模型202处以绿色显示，温度数据异常则在设备模型202处以红色显示。当温敏传感器501传输回中央处理器100的温度数值超出该预设的温度区间时，BIM编辑器模块300修改BIM模型中对应的设备为红色进行故障提示，维护人员根据BIM模型选取最快路径赶赴故障设备进行维护。在温敏传感器501以外还包括有检测设备压力数值的压敏传感器502、检测设备精度的光敏传感器503和检测设备电路磁场变化及周边磁场变化的电磁传感器504等。根据自动化设备的具体特性还可匹配其他种类的传感器进行实时监测，其设置方式与温敏传感器501近似在此不一一赘述。
在数据传输的技术上，可采用高低搭配的方式，根据车间场地的信号强弱、厂房面积、以及5G覆盖区域进行多种传输方式同时选择，以保证数据传输的稳定性。在其中一种数据传输受阻时能够及时启用备用传输方式接管。
显示模块400则采用多元化模式进行兼顾。作为常备显示的PC端显示器401可长时间显示信息。同时能够采用多屏、分屏显示，能够获取信息量相对较多。VR设备402显示可用于培训，能够使不了解车间环境的人员通过VR设备402畅游模拟空间，达到熟悉车间的效果。尤其对于一些封闭式车间不能随便出入的环境，采用VR设备402进行场地环境熟悉能够在保障封闭式车间不受影响的前提下完成，且能够提升培训人员的技能，使其在需要进入该封闭式车间时对环境的适应能力增强，能够熟练掌控路径和环境的外部条件有利于处理故障、险情。手机端显示屏403能够作为移动中的工作人员监测车间的移动对接设备使用。同时能够作为导航地图以最短路程到达任何工位。提升了维护效率。同时在有火灾等情况发生时亦可根据BIM模型选择最为安全、快速的逃生途径。
为了提高信息获取量，能够最大限度的远程掌握自动化车间内部情况。该系统还配备了视频录制模块600。视频录制模块600的设备为固定式摄像头601或全景摄像头602，两种摄像头根据车间内部结构进行安装，能够实时摄录自动化车间内部的实际影像资料。在需要查看车间现场实时画面时，通过PC端控制输入模块701、AI语音输入模块702、摇杆控制模块703和手机端控制输入模块704中的一种进行控制，可调取在BIM模型相应区域内的摄像头摄录影像进行观察。同时可通过输入指令控制全景摄像头602调整角度。或通过输入指令调整镜头对焦进行画面缩放。
在BIM模型的基础上加入动态信息，能够远程监控自动化车间内的设备运行情况，同时具有实时获取设备运行情况，即时得知设备故障原因，高效调度维护人员，提供维护人员设备情况携带相应的更换部件，提升维护效率，降低人工成本，减少因设备故障处理不及时所造成的经济损失。
BIM存储器模块200为成熟的现有技术，其内部存储有预先建立完成的建筑模型201和设备模型202。建筑模型201和设备模型202均为静态模型。BIM编辑器处理器模块300对BIM存储器模块200进行导入导出功能，中央处理器100处理的数据包括有坐标数据和显示数据，BIM编辑器处理器模块通过读取坐标数据在BIM存储器模块200内存储的BIM模型中进行定位，将显示数据输入BIM模型中，完成一次数据动态更新。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种基于BIM的自动化车间监控系统，其特征在于：包括中央处理器，所述中央处理器数据连接有BIM存储器模块、BIM编辑器模块、显示模块、传感器模块和视频录制模块，所述BIM存储器模块存储有建筑模型和安置于所述建筑模型中的设备模型，所述传感器模块安装在设备模型上，所述视频录制模块安装于所述建筑模型内。
2.根据权利要求1所述基于BIM的自动化车间监控系统，其特征在于：所述传感器模块包括温敏传感器、压敏传感器、光敏传感器和电磁传感器中的一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述基于BIM的自动化车间监控系统，其特征在于：所述BIM存储器模块与BIM编辑器模块数据连接，所述BIM编辑器模块对BIM模型进行数据更新。
4.根据权利要求1所述基于BIM的自动化车间监控系统，其特征在于：所述显示模块包括PC端显示器、VR设备和手机端显示屏中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述基于BIM的自动化车间监控系统，其特征在于：所述视频录制模块包括固定式摄像头或全景摄像头中的一种或组合。
6.根据权利要求1所述基于BIM的自动化车间监控系统，其特征在于：所述中央处理器还数据连接有控制系统，所述控制系统包括PC端控制输入模块、AI语音输入模块、摇杆控制模块和手机端控制输入模块。
7.根据权利要求1所述基于BIM的自动化车间监控系统，其特征在于：所述数据连接包括光纤线路连接、数据线连接、wifi信号连接或4G/5G信号连接中的一种或多种组合。
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