CN111321902B - 装配建筑施工现场构件吊装系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种装配建筑施工现场构件吊装系统及方法，系统包括：监控中心模块，接收来自预制件数据处理模块发送的预制件的标签的实时位置信息，并对预制件位置进行实时监控及显示；现场监控模块，包括多个信号接收设备，接收信号接收设备检测到的标签信息及信号强度；预制件数据处理模块，获取预制件的实时位置信息，并将预制件的实时位置信息发送至监控中心模块；基础数据库模块，用于存储基础信息，并获取施工预制件信息，同时依据已安装后的信息，更新施工预制件信息；吊装设备模块，接收监控中心模块的吊装控制信息，并将预制件吊装至预设施工位置。本发明提高了施工现场定位精度，大量减少施工人员数量，能够很好地适应装配式施工场景。

Description

装配建筑施工现场构件吊装系统及方法

技术领域

本发明涉及装配式建筑施工领域，尤其涉及一种可以应用在装配式建筑施工现场的建筑构件的吊装系统及其数据处理方法。

背景技术

装配式建筑概念最早提出于20世纪50年代，我国早在第一个五年计划中，就提出借鉴前苏联及东欧国家经验，采用标准化、工厂化、装配式施工的建筑物建造方式。在上世纪60-80年代，多种装配式建筑体系得到了快速的发展，至90年代后，装配式混凝土建筑发展停滞，相应的现浇结构开始广泛应用。但是从2008年至今，随着劳动力成本的上升，以及降低劳动强度、改善作业条件的需求不断提高，同时，为响应我国关于节能环保的要求，减少建筑垃圾，节约水资源，降低施工环境扬尘及噪声污染等，已成为建筑行业面临的新的要求。而随着经济及技术的不断发展，使得目前开展大规模，高效率的装配式建筑及施工成为了可以广泛推广的建筑方式，同时建筑的功能性要求和质量要求也可以随之进行较大的提升。

目前传统的装配式建筑施工，还大多停留在早年的预制件集中加工+现场人工施工装配的模式，仍然对人工需求高，并且施工现场的安全性、施工效率并没有十分明显的提升。而目前更多的装配式施工，还是更多地停留或者聚焦在平台型的建设上，例如通过与BIM技术的结合进行平台化管理，或者平台化设计等，而这些技术的应用，仅是在设计等上游环节改善了工作效率，而对于具体的施工，以及下游环节的明显改进则很少，并不能从根本上解决装配式施工的具体执行层面面临的现实问题。

例如，在申请号为CN201810354085.1的专利申请中，其提出的仅是一种装配式建筑的管理方式，即通过云平台及BIM架构，将建筑的管理信息做了汇总和统一管理，在数据上做了打通，但实质的施工层面，并没有实质性的改进。

在又如申请号为CN201811570300.8的专利申请中，该专利申请将BIM技术与机器学习相结合，对建筑设计进行了类似模块化的设计，其所解决的，也仅仅是在设计环节上的优化，降低设计环节的难度，但是装配式建筑的基础问题，始终是装配现场施工等相关的问题，将这一问题与云平台结合，才能够更好地解决装配式建筑的上下游问题，真正实现更加自动化的建筑施工，更科学合理地进行规划，并缩短建筑周期。

在另一申请号为201810867891.9的专利申请中，将施工现场定位与BIM设计模型结合，实现现场施工的监控，但是，这一监控的最大问题在于，由于误差距离等，仅仅能实现大致施工进度的监控，而对于施工现场的精细化监控、预制件的精准布设等，并不能起到指导性的作用，其仅能够起到粗略的监管作用，缺少针对施工现场实际操作层面的精准控制和施工指导。

因此，在装配式建筑施工领域中，如何进行有效的现场监控指导、吊装装配等，是目前急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种面向装配式建筑领域的装配建筑施工现场构件吊装系统及方法，具体而言，本发明提供了以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种装配建筑施工现场构件吊装系统，该系统包括：

监控中心模块，用于接收来自预制件数据处理模块发送的预制件的标签的实时位置信息，并对预制件位置进行实时监控及显示；

现场监控模块，包括多个信号接收设备，包括预制件库信号接收设备及施工信号接收设备；接收信号接收设备的检测到的标签信息及对应的标签的信号强度信息；

预制件数据处理模块，用于基于基础数据库模块获取的信号接收设备坐标信息、接收信号接收设备的检测到的标签信息及对应的标签的信号强度信息，获取预制件的标签的实时位置信息，并将预制件的标签的实时位置信息发送至监控中心模块；

基础数据库模块，用于信号接收设备的坐标信息、接收信号接收设备的检测到的标签信息及对应的标签的信号强度信息，并获取施工现场需要的施工预制件信息，同时依据已安装后的信息，更新施工预制件信息；

吊装设备模块，用于接收监控中心模块的吊装控制信息，并将预制件吊装至预设施工位置。

优选地，所述现场监控模块中，预制件库信号接收设备、施工信号接收设备的布设方式为：在空间中布设N个不同位置的信号接收设备，其中N≥3，且布设的全部信号接收设备不设置在同一条直线上，且空间内任一点覆盖到的信号接收设备不少于3个。

优选地，所述监控中心模块还用于在显示的建筑物的BIM模型中，将已吊装至预设施工位置后的预制件标识出来。

优选地，预制件数据处理模块获取预制件的实时位置信息，具体通过以下方式实现：

步骤1、获取全部信号接收设备到待定位预制件上的待定位标签的距离，并依据信号强度由强到弱进行排序，筛选其中的前M个信号接收设备，并求取M个信号接收设备到所述待定位标签的距离d₁、d₂、d₃、…、d_M，M≤N且M为3的正整数倍；

步骤2、接收M个信号接收设备的位置信息，对所述d₁、d₂、d₃、…、d_M进行误差校正，校正后距离分别为r₁、r₂、r₃、…、r_M；

步骤3、基于M个信号接收设备的坐标为圆心，r₁、r₂、r₃、…、r_M为半径，将M个信号接收设备分组，每3个信号接收设备为一组，共K组，求取每组中不同信号接收设备以各自坐标为圆心、校正后距离为半径的圆的交点坐标(x_o、y_o、z_o)、(x_p、y_p、z_p)、(x_q、y_q、z_q)；

步骤4、基于(x_o、y_o、z_o)、(x_p、y_p、z_p)、(x_q、y_q、z_q)获取第一待定位标签坐标(x_k1、y_k1、z_k1)：

x_k1＝(x_or_o+x_pr_p+x_qr_q)/(r_o+r_p+r_q)

y_k1＝(y_or_o+y_pr_p+y_qr_q)/(r_o+r_p+r_q)

z_k1＝(z_or_o+z_pr_p+z_qr_q)/(r_o+r_p+r_q)

步骤5、当M＝3时，待定位标签坐标即为(x_k1、y_k1、z_k1)；当M＞3时，获取其余第二、第三、…、第M′待定位标签坐标(x_k2、y_k2、z_k2)、(x_k3、y_k3、z_k3)…，基于(x_k1、y_k1、z_k1)、(x_k2、y_k2、z_k2)、(x_k3、y_k3、z_k3)…，确定待定位标签坐标(x、y、z)：

x＝(x_k1+x_k2+x_k3+…+x_kM′)/M′

y＝(y_k1+y_k2+y_k3+…+y_kM′)/M′

z＝(z_k1+z_k2+z_k3+…+z_kM′)/M′。

在又一个方面，本发明还提供了一种装配建筑施工现场构件吊装方法，该方法包括：

S1、布设现场信号接收设备，包括布设预制件库信号接收设备及施工信号接收设备，并获取信号接收设备的位置信息；

S2、获取入库预制件信息，获取施工预制件信息，获取吊装设备位置信息；预制件及吊装设备中设置有电子标签；

S3、将所述入库预制件信息、施工预制件信息、吊装设备位置信息发送至监控中心，监控中心发送吊装控制信息至吊装设备；所述吊装控制信息用于控制吊装设备执行将入库预制件吊装至预设施工位置；所述入库预制件信息、施工预制件信息包括预制件编号、预设施工位置信息；

S4、入库预制件被吊装至预设施工位置后，更新入库预制件信息为施工预制件信息，并反馈对应预制件完成吊装信号至监控中心；

S5、监控中心发送下一吊装控制信息至所述吊装设备，直至完成施工。

优选地，所述S1中，预制件库信号接收设备、施工信号接收设备的布设方式为：在空间中布设N个不同位置的信号接收设备，其中N≥3，且布设的全部信号接收设备不设置在同一条直线上，且空间内任一点覆盖到的信号接收设备不少于3个。

优选地，所述S3进一步包括，获取预制件的实时位置信息，具体包括：

S31、获取全部信号接收设备到待定位预制件上的待定位标签的距离，并依据信号强度由强到弱进行排序，筛选其中的前M个信号接收设备，并求取M个信号接收设备到所述待定位标签的距离d₁、d₂、d₃、…、d_M，M≤N且M为3的正整数倍；

S32、接收M个信号接收设备的位置信息，对所述d₁、d₂、d₃、…、d_M进行误差校正，校正后距离分别为r₁、r₂、r₃、…、r_M；

S33、基于M个信号接收设备的坐标为圆心，r₁、r₂、r₃、…、r_M为半径，将M个信号接收设备分组，每3个信号接收设备为一组，共K组，求取每组中不同信号接收设备以各自坐标为圆心、校正后距离为半径的圆的交点坐标(x_o、y_o、z_o)、(x_p、y_p、z_p)、(x_q、y_q、z_q)；

S34、基于(x_o、y_o、z_o)、(x_p、y_p、z_p)、(x_q、y_q、z_q)获取第一待定位标签坐标(x_k1、y_k1、z_k1)：

x_k1＝(x_or_o+x_pr_p+x_qr_q)/(r_o+r_p+r_q)

y_k1＝(y_or_o+y_pr_p+y_qr_q)/(r_o+r_p+r_q)

z_k1＝(z_or_o+z_pr_p+z_qr_q)/(r_o+r_p+r_q)

S35、当M＝3时，待定位标签坐标即为(x_k1、y_k1、z_k1)；当M＞3时，获取其余第二、第三、…、第M′待定位标签坐标(x_k2、y_k2、z_k2)、(x_k3、y_k3、z_k3)…，基于(x_k1、y_k1、z_k1)、(x_k2、yk2、z_k2)、(x_k3、y_k3、z_k3)…，确定待定位标签坐标(x、y、z)：

x＝(x_k1+x_k2+x_k3+…+x_kM′)/M′

y＝(y_k1+y_k2+y_k3+…+y_kM′)/M′

z＝(z_k1+z_k2+z_k3+…+z_kM′)/M′。

优选地，所述S32中，误差校正通过如下方式进行：

S321、第m个信号接收设备的坐标为(x_m、y_m、z_m)，其与待定位标签的距离为d_m；待定位标签的原始位置坐标为(x_i、y_i、z_i)；设定检测差δ；

S322、通过以下方式获取待定位标签的校正坐标为：

S323、当

小于等于预设阈值时，基于(x_i+1、y_i+1、z_i+1)，获得校正后距离r_m。

校正后距离的计算，可以通过第m个信号接收设备的坐标与该(x_i+1、y_i+1、z_i+1)坐标进行空间坐标计算得到，此处不再赘述。上述的检测差δ可以基于检测的精度要求进行设置，例如可以设置为5cm、0.1m等，所述的预设阈值可以同样依据检测精度要求进行设置，例如可以是5、10、15等。对于所述的原始位置坐标(x_i、y_i、z_i)，一般设置为与信号接收设备一定距离的特定坐标，例如可以是(x_m+D、y_m+D、z_m+D)，D为一预设的距离，可以基于检测要求进行设置，即进一步优选地，所述原始位置坐标(x_i、y_i、z_i)的获取方式为：

x_i＝x_m+D

y_i＝y_m+D

z_i＝z_m+D。

优选地，所述S31中，获取全部信号接收设备到待定位预制件上的待定位标签的距离通过以下方式实现：

其中，A为信号接收设备接收到的待定位标签的信号强度，A′为信号接收设备距离待定位标签单位距离时接收到的信号强度，

为衰减常数。

和A′基于信号接收设备及待定位标签，通过常规实验方式测定，例如对一定数量的同类型标签进行不同距离的测试，其中单位距离可以是例如10米、8米、15米等，基于检测的精度要求而定。

优选地，所述S5中，所述吊装控制信息，依据预制件的编号顺序，基于已吊装至施工位置的预制件信息，确定下一需要进行吊装的入库预制件信息，并发送给吊装设备，以便于吊装设备将下一需要进行吊装的入库预制件吊装至预设施工位置。

优选地，所述方法还包括：

S6、在监控中心显示的建筑物的BIM模型中，将已吊装至预设施工位置后的预制件标识出来。

至于在监控中心中的BIM模型显示，属于本领域中的常规技术手段，此处不再赘述，例如可以通过将更新后的标签信息，例如已经吊装到预设位置后，将标签信息在系统中进行更新，更新后数据发送至监控中心，监控中心将与实际预制件标签信息进行绑定的显示的模型中的预制件模型的显示方式进行更新，以进行标识，例如将该预制件模型颜色进行变更等。

与现有技术相比，本发明技术方案将装配式施工现场构件与有效的定位监测相结合，替代了传统的人工测量以及基于GPS等测量的方式，提高了预制件的定位精度，大量减少了现场施工人员数量，能够很好地适应全机械化的施工场景，并且能够将施工进度及时反馈监控系统；此外，能够结合现场精度控制，在优化吊装施工过程基础上，配合现场施工人员设备对装配精度的调整，能够更加快捷地进行施工精度与误差的监控和调整，有效提高施工效率和安全性。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例基于云服务器的监控系统的结构示意图；

图2为本发明实施例装配式建筑智能吊装系统的结构示意图；

图3为本发明实施例装配式建筑智能吊装方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域技术人员应当知晓，下述具体实施例或具体实施方式，是本发明为进一步解释具体的发明内容而列举的一系列优化的设置方式，而该些设置方式之间均是可以相互结合或者相互关联使用的，除非在本发明明确提出了其中某些或某一具体实施例或实施方式无法与其他的实施例或实施方式进行关联设置或共同使用。同时，下述的具体实施例或实施方式仅作为最优化的设置方式，而不作为限定本发明的保护范围的理解。

实施例1：

结合图1，在一个具体的实施例中，本发明所提供的装配式建筑智能吊装系统可以设置于一基于云服务器的监控系统，本发明的监控中心模块、预制件数据处理模块、基础数据库模块均设置于云服务器中，而监控中心模块、吊装设备模块，则完成装配功能。

该基于云服务器的监控系统，融合了包括设计系统、运维系统、监理系统、预制件加工系统、运输系统、施工人员系统、设置于终端设备的政府监管系统等，其中，设计系统用于完成基于装配式建筑的整体设计工作，包括将过程的监控，设计限制条件的获取等，以便于设计人员在获取到设计限制条件或者设计要求后，进行建筑的整体设计，以及各个预制件的设计；运维系统，则对整个监控系统中涉及到的预制件的运维、建筑物的运维进行各项数据监控；监理系统，则可以通过施工现场的实时视频监控，以及基于该云服务器的监控系统的建筑过程的监控，实现监理人员对工程全程的监理工作，并实时获取施工过程中的各项数据；预制件加工系统，则基于设计系统最终的设计图，进行预制件的加工及加工过程的监控；运输系统，则实时监控预制件及必要施工材料及设备的运输情况，并将运输车辆的位置以及所运输的材料的信息传输至云端，实现监控，便于资源调配；施工人员系统，则对施工人员进行现场人员进入等身份信息的监控，以对各级别负责人员及其职责范围、现场出入情况等进行实时监管；政府监管系统设置于终端上，可以通过例如APP的方式实现，以便于政府对整个工程过程的不同环节进行实时监管及汇报，并实时接收来自政府监管系统的询问信息等，以实现实时的、远程的施工工程监控及人员监控。此外，更为优选地，该基于云服务器的监控系统还可以融合一业主系统，便于业主对工程施工的进度进行查询，以及相关问题的咨询等；此外，系统还包括打印系统，以便于必要文件、图纸等信息的打印。

在又一个具体的实施例中，如图2所示，本发明的一种装配式建筑智能吊装系统可以通过如下方式实现，该系统包括：

监控中心模块，用于接收来自预制件数据处理模块发送的预制件的标签的实时位置信息，并对预制件位置进行实时监控及显示；监控中心模块可以设置在整个施工方的终端上，便于对整个施工过程进行监控，同时，也可以设置一与监控中心模块关联的终端APP，以便于远程实时监控整个施工进度；同时，监控中心模块还向吊装设备模块发送吊装控制信息，以对吊装设备的吊装施工过程提供必要信息，例如，在施工开始后，发送必要的预制件信息、施工设计信息等，从而让吊装设备知晓下一步要进行吊装的预制件是哪一个，以及将要将其吊装至的预设施工位置；

现场监控模块，包括多个信号接收设备，包括预制件库信号接收设备及施工信号接收设备；接收信号接收设备的检测到的标签信息及对应的标签的信号强度信息；此外，在一个具体的实施方式中，现场监控模块还可以包括视频监控模块，从而对施工现场进行实时的视频监控，并且可以把视频监控数据实时传输至监控中心或者其他监控终端，并将必要的视频数据存储至基础数据库模块，以备监理需要，以及对整个施工过程的影像备份；现场监控模块可以是通过标签的方式对吊装设备、预制件进行位置及信号的监控，也可以结合例如电磁标签、GPS定位等方式进行位置信息及其他必要信息的获取；

预制件数据处理模块，用于基于基础数据库模块获取的信号接收设备坐标信息、接收信号接收设备的检测到的标签信息及对应的标签的信号强度信息，获取预制件的标签的实时位置信息，并将预制件的标签的实时位置信息发送至监控中心模块；预制件数据处理模块，在本发明的一个具体的实施例中，主要实现对预制件的位置信息进行实时的监控及获取，并将位置信息发送至监控中心模块，该监控例如包括对施工现场入库的预制件的位置进行监控，以防止预制件丢失等，并且能够告诉监控中心，入库的特定的预制件的位置，以方便吊装设备快速地对预制件进行吊装并出库；当预制件出库后，进入到施工现场监控范围后，实时获取该预制件的位置信息，从而精确定位该预制件的位置，并且可以跟踪吊装路径，在吊装路径存在危险或风险时，监控中心模块可以依据监控获取的吊装路径进行报警或实时监控，也可以在存在危险时，调取现场的视频监控信息，在必要时，有监控中心人员发布暂停吊装的命令，以避免潜在危险的发生；此处需要说明的是，本实施例中的预制件数据处理模块，可以执行如实施例2中提及的对预制件位置进行精确定位的方法，或执行其他已有技术中提及的定位方法，包括结合RFID与GPS的联合定位方法等。

基础数据库模块，用于信号接收设备的坐标信息、接收信号接收设备的检测到的标签信息及对应的标签的信号强度信息，并获取施工现场需要的施工预制件信息，同时依据已安装后的信息，更新施工预制件信息；在一个具体的实施方式中，当入库预制件吊装出库，并且已经吊装、安装至预设施工位置后，即检测到其位置信息落在了预设的施工位置范围内，则系统更改记录的对应的预制件标签中的信息，标记为已安装，这时，将入库预制件数据中的该预制件信息删除，并且将更新后的该预制件的相关信息进行存储，并发送至监控中心模块，以方便监控中心模块在虚拟的施工模型中将该预制件标识出来，当然，虚拟的施工模型中，也可以根据预制件的实时位置，显示出在模型中的实时位置，例如在库中，或者吊装至半途等。

吊装设备模块，用于接收监控中心模块的吊装控制信息，并将预制件吊装至预设施工位置。

预制件中的信息可以包括预制件的编号、类型、大小、重量、预设施工位置、标志位等。标志位可以用来标志预制件的状态，例如是待施工状态、已完成吊装安装状态等，这一标志位可以在存储的数据库中进行更新。具体的预制件中的信息还可以基于所要监控的具体信息进行调整。至于数据的存储及方法，可以采用本领域中的现有技术实现，该些不作为本发明的改进点，此处不再赘述。

优选地，所述现场监控模块中，预制件库信号接收设备、施工信号接收设备的布设方式为：在空间中布设N个不同位置的信号接收设备，其中N≥3，且布设的全部信号接收设备不设置在同一条直线上，且空间内任一点覆盖到的信号接收设备不少于3个。

优选地，所述监控中心模块还用于在显示的建筑物的BIM模型中，将已吊装至预设施工位置后的预制件标识出来。BIM的装配式建筑模型，可以通过例如MultiGen Creator软件绘制。该软件的绘制，可以包括建筑物的虚拟模型、各预制件的模型，这样，便于监控各个预制件的实时位置，以方便监控中心人员对各个预制件的位置进行监管。

优选地，预制件数据处理模块获取预制件的实时位置信息，具体通过以下方式实现：

步骤1、获取全部信号接收设备到待定位预制件上的待定位标签的距离，并依据信号强度由强到弱进行排序，筛选其中的前M个信号接收设备，并求取M个信号接收设备到所述待定位标签的距离d₁、d₂、d₃、…、d_M，M≤N且M为3的正整数倍；

步骤2、接收M个信号接收设备的位置信息，对所述d₁、d₂、d₃、…、d_M进行误差校正，校正后距离分别为r₁、r₂、r₃、…、r_M；

步骤3、基于M个信号接收设备的坐标为圆心，r₁、r₂、r₃、…、r_M为半径，将M个信号接收设备分组，每3个信号接收设备为一组，共K组，求取每组中不同信号接收设备以各自坐标为圆心、校正后距离为半径的圆的交点坐标(x_o、y_o、z_o)、(x_p、y_p、z_p)、(x_q、y_q、z_q)；

步骤4、基于(x_o、y_o、z_o)、(x_p、y_p、z_p)、(x_q、y_q、z_q)获取第一待定位标签坐标(x_k1、y_k1、z_k1)：

x_k1＝(x_or_o+x_pr_p+x_qr_q)/(r_o+r_p+r_q)

y_k1＝(y_or_o+y_pr_p+y_qr_q)/(r_o+r_p+r_q)

z_k1＝(z_or_o+z_pr_p+z_qr_q)/(r_o+r_p+r_q)

步骤5、当M＝3时，待定位标签坐标即为(x_k1、y_k1、z_k1)；当M＞3时，获取其余第二、第三、…、第M′待定位标签坐标(x_k2、y_k2、z_k2)、(x_k3、y_k3、z_k3)…、(x_kM′、y_kM′、z_kM′)，基于(x_k1、y_k1、z_k1)、(x_k2、y_k2、z_k2)、(x_k3、y_k3、z_k3)…、(x_kM′、y_kM′、Z_kM′)，确定待定位标签坐标(x、y、z)：

x＝(x_k1+x_k2+x_k3+…+x_kM′)/M′

y＝(y_k1+y_k2+y_k3+…+y_kM′)/M′

z＝(z_k1+z_k2+z_k3+…+z_kM′)/M′。

实施例2：

在又一个具体的实施例中，本发明还提供了一种装配建筑施工现场构件吊装方法，该方法完全可以适用于如实施例1中所提及的基于云服务器的监控系统以及装配建筑施工现场构件吊装系统中。

在一个优选的实施方式中，结合图3，该方法包括：

S1、布设现场信号接收设备，包括布设预制件库信号接收设备及施工信号接收设备，并获取信号接收设备的位置信息；

S2、获取入库预制件信息，获取施工预制件信息，获取吊装设备位置信息；预制件及吊装设备中设置有电子标签；

S3、将所述入库预制件信息、施工预制件信息、吊装设备位置信息发送至监控中心，监控中心发送吊装控制信息至吊装设备；所述吊装控制信息用于控制吊装设备执行将入库预制件吊装至预设施工位置；所述入库预制件信息、施工预制件信息包括预制件编号、预设施工位置信息；

S4、入库预制件被吊装至预设施工位置后，更新入库预制件信息为施工预制件信息，并反馈对应预制件完成吊装信号至监控中心；

S5、监控中心发送下一吊装控制信息至所述吊装设备，直至完成施工。

优选地，所述S1中，预制件库信号接收设备、施工信号接收设备的布设方式为：在空间中布设N个不同位置的信号接收设备，其中N≥3，且布设的全部信号接收设备不设置在同一条直线上，且空间内任一点覆盖到的信号接收设备不少于3个。在信号接收设备进行布设时，优选立体方式布设，例如，在建筑物施工场地的外围构建一长方体结构，在结构的8个顶点位置，以及周边的多个特定位置处，选择性地布设信号接收设备，信号接收设备也可以随着建筑物的高度、施工进度变化，进行添加，例如在超出一定的效果较好的监测范围后，在新的施工范围内增设信号接收设备，并将新增的信号接收设备的坐标位置等信息进行上传和存储，继续进行预制件等的位置监控。新增设的信号接收设备的设置位置，以及数量，同样应当满足前述的要求。

优选地，所述S3进一步包括，获取预制件的实时位置信息，具体包括：

S31、获取全部信号接收设备到待定位预制件上的待定位标签的距离，并依据信号强度由强到弱进行排序，筛选其中的前M个信号接收设备，并求取M个信号接收设备到所述待定位标签的距离d₁、d₂、d₃、…、d_M，M≤N且M为3的正整数倍；同一个预制件的标签获取到的信号接收设备的信号后，进行反馈的信号强度是不同的，受限于距离、位置，甚至及特殊情形下的遮挡情况，因此，为了更加精确地获取位置信息，需要筛选信号强度较强的对应设备及信号，以有效求取预制件的位置信息；

S32、接收M个信号接收设备的位置信息，对所述d₁、d₂、d₃、…、d_M进行误差校正，校正后距离分别为r₁、r₂、r₃、…、r_M；

S33、基于M个信号接收设备的坐标为圆心，r₁、r₂、r₃、…、r_M为半径，将M个信号接收设备分组，每3个信号接收设备为一组，共K组，求取每组中不同信号接收设备以各自坐标为圆心、校正后距离为半径的圆的交点坐标(x_o、y_o、z_o)、(x_p、y_p、z_p)、(x_q、y_q、z_q)；

S34、基于(x_o、y_o、z_o)、(x_p、y_p、z_p)、(x_q、y_q、z_q)获取第一待定位标签坐标(x_k1、y_k1、z_k1)：

x_k1＝(x_or_o+x_pr_p+x_qr_q)/(r_o+r_p+r_q)

y_k1＝(y_or_o+y_pr_p+y_qr_q)/(r_o+r_p+r_q)

z_k1＝(z_or_o+z_pr_p+z_qr_q)/(r_o+r_p+r_q)

S35、当M＝3时，待定位标签坐标即为(x_k1、y_k1、z_k1)；当M＞3时，获取其余第二、第三、…、第M′待定位标签坐标(x_k2、y_k2、z_k2)、(x_k3、y_k3、z_k3)…、(x_kM′、y_kM′、z_kM′)，基于(x_k1、y_k1、z_k1)、(x_k2、y_k2、z_k2)、(x_k3、y_k3、z_k3)…、(x_kM′、y_kM′、z_kM′)，确定待定位标签坐标(x、y、z)：

x＝(x_kl+x_k2+x_k3++x_kM′)/M'

y＝(y_kl+y_k2+y_k3++y_kM′)/M'

z＝(z_k1+z_k2+z_k3+…+z_kM′)/M′。

优选地，所述S32中，误差校正通过如下方式进行：

S321、第m个信号接收设备的坐标为(x_m、y_m、z_m)，其与待定位标签的距离为d_m；待定位标签的原始位置坐标为(x_i、y_i、z_i)；设定检测差δ；

S322、通过以下方式获取待定位标签的校正坐标为：

S323、当

小于等于预设阈值时，基于(x_i+1、y_i+1、z_i+1)，获得校正后距离r_m。其中，

为梯度算符，其运方式属于本领域中的基础常识，此处不再赘述。

校正后距离的计算，可以通过第m个信号接收设备的坐标与该(x_i+1、y_i+1、z_i+1)坐标进行空间坐标计算得到，此处不再赘述。上述的检测差δ可以基于检测的精度要求进行设置，例如可以设置为5cm、0.1m等，所述的预设阈值可以同样依据检测精度要求进行设置，例如可以是5cm、10cm、15cm等。对于所述的原始位置坐标(x_i、y_i、z_i)，一般设置为与信号接收设备一定距离的特定坐标，例如可以是(x_m+D、y_m+D、z_m+D)，D为一预设的距离，可以基于检测要求进行设置，即进一步优选地，所述原始位置坐标(x_i、y_i、z_i)的获取方式为：

x_i＝x_m+D

y_i＝y_m+D

z_i＝z_m+D。

优选地，所述S31中，获取全部信号接收设备到待定位预制件上的待定位标签的距离通过以下方式实现：

其中，A为信号接收设备接收到的待定位标签的信号强度，A′为信号接收设备距离待定位标签单位距离时接收到的信号强度，

为衰减常数。

和A′基于信号接收设备及待定位标签，通过常规实验方式测定，例如对一定数量的同类型标签进行不同距离的测试，其中单位距离可以是例如10米、8米、15米等，基于检测的精度要求而定。

优选地，所述S5中，所述吊装控制信息，依据预制件的编号顺序，基于已吊装至施工位置的预制件信息，确定下一需要进行吊装的入库预制件信息，并发送给吊装设备，以便于吊装设备将下一需要进行吊装的入库预制件吊装至预设施工位置。

优选地，所述方法还包括：

S6、在监控中心显示的建筑物的BIM模型中，将已吊装至预设施工位置后的预制件标识出来。

至于在监控中心中的BIM模型显示，属于本领域中的常规技术手段，此处不再赘述，BIM的装配式建筑模型，可以通过例如MultiGen Creator软件绘制。在模型显示上，例如可以通过将更新后的标签信息，例如已经吊装到预设位置后，将标签信息在系统中进行更新，更新后数据发送至监控中心，监控中心将与实际预制件标签信息进行绑定的显示的模型中的预制件模型的显示方式进行更新，以进行标识，例如将该预制件模型颜色进行变更等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种装配建筑施工现场构件吊装系统，其特征在于，所述系统包括：

监控中心模块，用于接收来自预制件数据处理模块发送的预制件的标签的实时位置信息，并对预制件位置进行实时监控及显示；

现场监控模块，包括多个信号接收设备，包括预制件库信号接收设备及施工信号接收设备；接收信号接收设备的检测到的标签信息及对应的标签的信号强度信息；

预制件数据处理模块，用于基于基础数据库模块获取的信号接收设备坐标信息、接收信号接收设备的检测到的标签信息及对应的标签的信号强度信息，获取预制件的标签的实时位置信息，并将预制件的标签的实时位置信息发送至监控中心模块；

基础数据库模块，用于存储信号接收设备的坐标信息、接收信号接收设备的检测到的标签信息及对应的标签的信号强度信息，并获取施工现场需要的施工预制件信息，同时依据已安装后的信息，更新施工预制件信息；

吊装设备模块，用于接收监控中心模块的吊装控制信息，并将预制件吊装至预设施工位置；

预制件数据处理模块获取预制件的实时位置信息，具体通过以下方式实现：

步骤1、获取全部信号接收设备到待定位预制件上的待定位标签的距离，并依据信号强度由强到弱进行排序，筛选其中的前M个信号接收设备，并求取M个信号接收设备到所述待定位标签的距离d₁、d₂、d₃、…、d_M，M≤N且M为3的正整数倍；

步骤2、接收M个信号接收设备的位置信息，对所述d₁、d₂、d₃、…、d_M进行误差校正，校正后距离分别为r₁、r₂、r₃、…、r_M；

步骤3、基于M个信号接收设备的坐标为圆心，r₁、r₂、r₃、…、r_M为半径，将M个信号接收设备分组，每3个信号接收设备为一组，共K组，求取每组中不同信号接收设备以各自坐标为圆心、校正后距离为半径的圆的交点坐标(x_o、y_o、z_o)、(x_p、y_p、z_p)、(x_q、y_q、z_q)；

步骤4、基于(x_o、y_o、z_o)、(x_p、y_p、z_p)、(x_q、y_q、z_q)获取第一待定位标签坐标(x_k1、y_k1、z_k1)：

x_k1＝(x_or_o+x_pr_p+x_qr_q)/(r_o+r_p+r_q)

y_k1＝(y_or_o+y_pr_p+y_qr_q)/(r_o+r_p+r_q)

z_k1＝(z_or_o+z_pr_p+z_qr_q)/(r_o+r_p+r_q)

步骤5、当M＝3时，待定位标签坐标即为(x_k1、y_k1、z_k1)；当M＞3时，获取其余第二、第三、…、第M′待定位标签坐标(x_k2、y_k2、z_k2)、(x_k3、y_k3、z_k3)…，基于(x_k1、y_k1、z_k1)、(x_k2、y_k2、z_k2)、(x_k3、y_k3、z_k3)…，确定待定位标签坐标(x、y、z)：

x＝(x_k1+x_k2+x_k3+…+x_kM′)/M′

y＝(y_k1+y_k2+y_k3+…+y_kM′)/M′

z＝(z_k1+z_k2+z_k3+…+z_kM′)/M′；

所述步骤2中，误差校正通过如下方式进行：

S321、第m个信号接收设备的坐标为(x_m、y_m、z_m)，其与待定位标签的距离为d_m；待定位标签的原始位置坐标为(x_i、y_i、z_i)；设定检测差δ；

S322、通过以下方式获取待定位标签的校正坐标为：

S323、当

小于等于预设阈值时，基于(x_i+1、y_i+1、z_i+1)，获得校正后距离r_M。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述现场监控模块中，预制件库信号接收设备、施工信号接收设备的布设方式为：在空间中布设N个不同位置的信号接收设备，其中N≥3，且布设的全部信号接收设备不设置在同一条直线上，且空间内任一点覆盖到的信号接收设备不少于3个。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控中心模块还用于在显示的建筑物的BIM模型中，将已吊装至预设施工位置后的预制件标识出来。

4.一种装配建筑施工现场构件吊装方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、布设现场信号接收设备，包括布设预制件库信号接收设备及施工信号接收设备，并获取信号接收设备的位置信息；

S2、获取入库预制件信息，获取施工预制件信息，获取吊装设备位置信息；预制件及吊装设备中设置有电子标签；

S3、将所述入库预制件信息、施工预制件信息、吊装设备位置信息发送至监控中心，监控中心发送吊装控制信息至吊装设备；所述吊装控制信息用于控制吊装设备执行将入库预制件吊装至预设施工位置；所述入库预制件信息、施工预制件信息包括预制件编号、预设施工位置信息；

S4、入库预制件被吊装至预设施工位置后，更新入库预制件信息为施工预制件信息，并反馈对应预制件完成吊装信号至监控中心；

S5、监控中心发送下一吊装控制信息至所述吊装设备，直至完成施工；

所述S3进一步包括，获取预制件的实时位置信息，具体包括：

S31、获取全部信号接收设备到待定位预制件上的待定位标签的距离，并依据信号强度由强到弱进行排序，筛选其中的前M个信号接收设备，并求取M个信号接收设备到所述待定位标签的距离d₁、d₂、d₃、…、d_M，M≤N且M为3的正整数倍；

S32、接收M个信号接收设备的位置信息，对所述d₁、d₂、d₃、...、d_M进行误差校正，校正后距离分别为r₁、r₂、r₃、…、r_M；

S33、基于M个信号接收设备的坐标为圆心，r₁、r₂、r₃、…、r_M为半径，将M个信号接收设备分组，每3个信号接收设备为一组，共K组，求取每组中不同信号接收设备以各自坐标为圆心、校正后距离为半径的圆的交点坐标(x_o、y_o、z_o)、(x_p、y_p、z_p)、(x_q、y_q、z_q)；

S34、基于(x_o、y_o、z_o)、(x_p、y_p、z_p)、(x_q、y_q、z_q)获取第一待定位标签坐标(x_k1、y_k1、z_k1)：

x_k1＝(x_or_o+x_pr_p+x_qr_q)/(r_o+r_p+r_q)

y_k1＝(y_or_o+y_pr_p+y_qr_q)/(r_o+r_p+r_q)

z_k1＝(z_or_o+z_pr_p+z_qr_q)/(r_o+r_p+r_q)

S35、当M＝3时，待定位标签坐标即为(x_k1、y_k1、z_k1)；当M＞3时，获取其余第二、第三、…、第M′待定位标签坐标(x_k2、y_k2、z_k2)、(x_k3、y_k3、z_k3)…，基于(x_k1、y_k1、z_k1)、(x_k2、y_k2、z_k2)、(x_k3、y_k3、z_k3)…，确定待定位标签坐标(x、y、z)：

x＝(x_k1+x_k2+x_k3+…+x_kM′)/M′

y＝(y_k1+y_k2+y_k3+…+y_kM′)/M′

z＝(z_k1+z_k2+z_k3+…+z_kM′)/M′；

所述S32中，误差校正通过以下方式进行：

S321、第m个信号接收设备的坐标为(x_m、y_m、z_m)，其与待定位标签的距离为d_m；待定位标签的原始位置坐标为(x_i、y_i、z_i)；设定检测差δ；

S322、通过以下方式获取待定位标签的校正坐标为：

S323、当

小于等于预设阈值时，基于(x_i+1、y_i+1、z_i+1)，获得校正后距离r_M。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S1中，预制件库信号接收设备、施工信号接收设备的布设方式为：在空间中布设N个不同位置的信号接收设备，其中N≥3，且布设的全部信号接收设备不设置在同一条直线上，且空间内任一点覆盖到的信号接收设备不少于3个。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述原始位置坐标(x_i、y_i、z_i)的获取方式为：

x_i＝x_m+D

y_i＝y_m+D

z_i＝z_m+D

其中，D为原始位置坐标与信号接收设备之间的预设距离。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S31中，获取全部信号接收设备到待定位预制件上的待定位标签的距离通过以下方式实现：

其中，A为信号接收设备接收到的待定位标签的信号强度，A′为信号接收设备距离待定位标签单位距离时接收到的信号强度，

为衰减常数。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S5中，所述吊装控制信息，依据预制件的编号顺序，基于已吊装至施工位置的预制件信息，确定下一需要进行吊装的入库预制件信息，并发送给吊装设备，以便于吊装设备将下一需要进行吊装的入库预制件吊装至预设施工位置。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

S6、在监控中心显示的建筑物的BIM模型中，将已吊装至预设施工位置后的预制件标识出来。

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