CN111461487A - 一种基于bim的室内装修工程智慧管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于BIM的室内装修工程智慧管理系统，该系统包括：数据库管理模块、人机交互模块、BIM模型构建模块、可视化展示模块和系统管理模块。本发明提供了一种基于BIM的室内装修工程智慧管理系统，根据人机交互模块输入的建模控制指令，BIM模型构建模块根据建模控制指令从数据库管理模块调取相应的资源，进而构建室内装修环境模型，并经由可视化展示模块进行展示，从而便于用户可以直观地了解到采用选定的装修方案得到的室内装修成品图模型，同时，通过系统管理模块，用户可以有效地对室内装修工程进行监督和管理，还可以及时掌握和实时了解室内装修工程现场的监测信息。
Description
技术领域
本发明涉及建筑装修工程施工管理技术领域，具体涉及一种基于BIM的室内装修工程智慧管理系统。
背景技术
室内装修是一个具有工程系统复杂、施工过程不确定因素多、人力财力耗费量大的复杂工程。目前，室内装修工程施工在规范化、标准化、流程化和精细化管理等方面都存在诸多问题，而且业主往往不能切身的参与到室内装修的工程之中，使得室内装修工程管理缺乏时效性。因此，为了提升室内装修工程的管理效能和精益化管理水平，减少工程施工的不确定性，提高室内装修工程管理的智能化水平和室内装修工程过程控制的信息化能力，亟需提供一种室内装修工程管理系统以解决上述问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种基于BIM的室内装修工程智慧管理系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种基于BIM的室内装修工程智慧管理系统，该系统包括：数据库管理模块、人机交互模块、BIM模型构建模块、可视化展示模块和系统管理模块；
所述数据库管理模块，用于存放所述室内装修工程的数据，所述数据包括：室内装饰构件模型和户型以及装修前的室内模块化的标准模型；
所述人机交互模块，用于获取用户输入的建模控制指令；
所述BIM模型构建模块，用于根据用户输入的建模控制指令，从所述数据库管理模块中调取对应的数据，然后采用BIM技术构建室内装修环境模型；
所述可视化展示模块，用于对构建的室内装修环境模型进行展示；
所述系统管理模块，用于对所述室内装修工程智慧管理系统进行管理、授权和维护。
在一种可选的实施方式中，所述数据库管理模块包括：室内装饰构件模型库、标准库、楼宇信息数据库、智能检测设备数据库和测量信息数据库；
所述室内装饰构件模型库，用于存储各类型室内装饰构件模型以及各类型室内装饰构件模型的属性数据；所述属性数据包括：室内装饰构件ID；
所述标准库，用于存储户型以及装修前的室内模块化的标准模型，还用于存储各质检数据的测量标准值；
所述楼宇信息数据库，用于存储各楼宇的房屋信息；所述房屋信息包括：楼宇ID、房屋ID、屋主ID、监理人员ID和施工人员ID；
所述智能检测设备数据库，用于存储用于质检的各类仪表信息，所述仪表信息包括：仪表ID、仪表参数、仪表名称和仪表功能；
所述测量信息数据库，用于存储各类仪表测得的质检数据。
在一种可选的实施方式中，所述室内装修工程智慧管理系统还包括：质检数据采集模块；
所述质检数据采集模块，用于对室内装修现场的质检数据进行采集，并将采集到的数据传输至所述测量信息库中进行分类存储；
其中，所述质检数据采集模块包括：
用于测试房屋水系统是否满足要求的智能水压测试仪、用于测试房屋电气系统是否完备的智能电路检测仪、用于检测房屋尺寸的智能激光测距仪、用于测量房屋装修水平度、垂直度和平整度的智能水平仪和用于检测房屋装修间隙、空洞的智能超声波探伤仪。
在一种可选的实施方式中，所述室内装修工程智慧管理系统还包括：视频采集模块；
所述视频采集模块，部署于室内装修现场，其用于实时采集室内装修现场的视频图像，并传输至所述系统管理模块，所述系统管理模块对接收到的视频图像进行处理后并进行展示，以方便监理人员和屋主实时掌握室内装修工程进度。
在一种可选的实施方式中，该室内装修工程智慧管理系统还包括：室内空气质量监测模块；
所述室内空气质量监测模块，用于根据采集的室内空气数据，判断当前室内空气质量是否满足入住需求。
在一种可选的实施方式中，所述系统管理模块包括：用户登录管理子模块、人员信息管理子模块、住房信息管理子模块、测量数据管理子模块、室内环境展示管理子模块、反馈评价管理子模块和用户权限管理子模块；
所述用户登录管理子模块，用于验证用户身份，并在验证通过后允许用户登录所述室内装修工程智慧管理系统；
所述人员信息管理模块，用于对用户信息进行管理，具体是对用户信息添加、用户信息修改、用户信息删除和用户信息查询；
所述住房信息管理模块，用于对住房信息进行管理；
所述测量数据管理子模块，用于对所述质检数据进行管理；
所述室内环境展示管理子模块，用于接收来自所述视频采集模块采集的视频，经处理后进行展示；
所述反馈评价管理子模块，用于对反馈信息和评价信息进行管理；
所述用户权限管理子模块，用于为用户配置相应的使用所述室内维修工程智慧管理系统的权限。
在一种可选的实施方式中，该室内装修工程智慧管理系统还包括：与所述室内装修工程智慧管理系统进行信息交互的终端设备。
在一种可选的实施方式中，所述室内空气质量监测模块包括：数据采集子模块和室内空气质量分析子模块；
所述数据采集子模块包括随机布设在室内的多个传感器监测节点和一个基站设备，多个传感器监测节点和一个基站设备构成一个无线传感器网络；
其中，所述传感器监测节点用于感测所在位置附近的环境数据，并转发至所述基站设备，所述基站设备汇聚各传感器监测节点感测的环境数据，并转发至所述室内空气质量分析子模块；
所述室内空气质量分析子模块，用于对接收到的环境数据进行分析，判断当前室内空气质量是否满足入住需求。
在一种可选的实施方式中，所述传感器监测节点包括：温度传感器、湿度传感器、甲醛传感器、甲烷传感器、PM2.5传感器和烟雾传感器中的一种或者多种。
在一种可选的实施方式中，所述的多个传感器监测节点和一个基站设备按照预设的分簇机制构建一个分簇结构的无线传感器网络；
其中，所述的按照预设的分簇机制构建一个分簇结构的无线传感器网络，具体是：
(1)传感器监测节点部署完成后，基站设备进行全网广播分簇指令，各传感器监测节点接收到分簇指令后，将携带有自身信息的数据包发送至所述基站设备，其中，所述数据包携带的信息包括：传感器监测节点的位置信息和传感器监测节点当前剩余能量值；
(2)所述基站设备接收到各传感器监测节点发送的数据包后，所述基站设备根据各传感器监测节点的剩余能量值，确定N个剩余能量区间；之后按照能量值大小对所述的N个剩余能量区间进行升序排列，其中，第k个剩余能量区间记为nk，k＝1,2,...,N，其中
ΔE为预设的能量间隔，
为上取整函数，其表示不小于A的整数中最小的一个；
(3)所述基站设备根据确定好的剩余能量区间以及各传感器监测节点的当前剩余能量值，确定各传感器监测节点所属的剩余能量区间；
(4)所述基站设备从剩余能量区间nN中随机选择一个传感器监测节点i，并计算该传感器监测节点i的竞选能力值；其中，传感器监测节点的竞选能力值可通过下式计算得到：
式中，H(i)为传感器监测节点i的竞选能力值，N(i)为传感器监测节点i通信半径内的传感器监测节点数，d(i,j)、d(i,BS)分别为传感器监测节点i与其通信半径内的传感器监测节点j、基站设备BS之间的距离，dm为传感器监测节点i与其通信半径内的剩余能量最小的传感器监测节点之间的距离，d(j,BS)为传感器监测节点j与基站设备BS之间的距离，Eres(i)为传感器监测节点i的当前剩余能量值，Eres(nN)为剩余能量区间nN内的所有传感器监测节点的当前剩余能量的平均值，E1为传感器监测节点i接收来自其通信半径内的其他传感器监测节点发送单位数据所需消耗的能量值，E2为传感器监测节点i将接收到的数据转发至基站设备BS所需消耗的能量值，E0(i)为传感器监测节点i的初始能量值；κ1、κ2、κ3为权重系数，其满足κ1+κ2+κ3＝1；
(5)若该传感器监测节点i的竞选能力值不小于预设的其所在剩余能量区间的竞选能力阈值，则该传感器监测节点i当选为临时簇首，当选为临时簇首的传感器监测节点i向其通信区域内的其他传感器监测节点广播自己当选为临时簇首的信息，接收到该广播信息的传感器监测节点向传感器监测节点i发送携带有自身剩余能量值的信息，传感器监测节点i判断自身当前剩余能量值是否大于其通信区域内的其他传感器监测节点的平均剩余能量值，若大于，则该传感器监测节点i当选为真正的簇首，其通信区域内的其他传感器监测节点成为其相应的簇成员节点；
若该传感器监测节点i的竞选能力值小于预设的其所在剩余能量区间的竞选能力阈值，则重新从剩余能量区间nN中随机选择另一个传感器监测节点，并计算该传感器监测节点的竞选能力值，并与预设的竞选能力阈值进行比较，直至找到真正的簇首为止；
(6)之后所述基站设备继续从未成簇的传感器监测节点中、且从当前最高的剩余能量区间中随机选择一个传感器监测节点j，重复步骤(5)，直至完成分簇。
本发明的有益效果为：本发明实施例提供了一种基于BIM的室内装修工程智慧管理系统，根据人机交互模块输入的建模控制指令，BIM模型构建模块根据建模控制指令从数据库管理模块调取相应的资源，进而构建室内装修环境模型，并经由可视化展示模块进行展示，从而便于用户可以直观地了解到采用选定的装修方案得到的室内装修成品图模型，同时，通过系统管理模块，用户可以有效地对室内装修工程进行监督和管理，还可以及时掌握和实时了解室内装修工程现场的监测信息。另一方面，用户也可以通过这种方式选择自己心仪的室内装修方案，从而得到适合自己审美标准的室内装修效果图，便于后续施工人员根据用户选定的室内装修方案制定相应的装修计划，保证了后续装修进程能够有条不紊地进行。再则，通过这种方式，可以使得业主在装修初期就直接参与到室内装修中去，也一定程度地提高了后续进行室内装修的效率，避免在后续由于室内装修设计不合理等问题带来的影响。
附图说明
利用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，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的室内装修工程智慧管理系统的框架结构图；
图2是本发明实施例提供的数据库管理模块的框架结构图；
图3是本发明实施例提供的系统管理模块的框架结构图；
图4是本发明实施例提供的室内空气质量监测模块的框架结构图；
图5是本发明实施例提供的用户登录管理子模块的框架结构图；
图6是本发明实施例提供的人脸图像处理模块的框架结构图。
附图标记：数据库管理模块100、人机交互模块200、BIM模型构建模块300、可视化展示模块400、系统管理模块500、质检数据采集模块600、视频采集模块700、室内空气质量监测模块800、室内装饰构件模型库110、标准库120、楼宇信息数据库130、智能检测设备数据库140、测量信息数据库150、用户登录管理子模块510、人员信息管理子模块520、住房信息管理子模块530、测量数据管理子模块540、室内环境展示管理子模块550、反馈评价管理子模块560、用户权限管理子模块570、数据采集子模块和810、室内空气质量分析子模块820、人脸图像采集模块511、人脸图像处理模块512、鉴权模块513、亮度校正单元5121、图像降噪单元5122、图像分割单元5123
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
图1示出了一种基于BIM的室内装修工程智慧管理系统，该室内装修工程智慧管理系统包括：数据库管理模块100、人机交互模块200、BIM模型构建模块300、可视化展示模块400和系统管理模块500。
所述数据库管理模块100，用于存放所述室内装修工程的数据，所述数据包括：室内装饰构件模型和户型以及装修前的室内模块化的标准模型；
所述人机交互模块200，用于获取用户输入的建模控制指令；
所述BIM模型构建模块300，用于根据用户输入的建模控制指令，从所述数据库管理模块100中调取对应的数据，然后采用BIM技术构建室内装修环境模型；
所述可视化展示模块400，用于对构建的室内装修环境模型进行展示；
所述系统管理模块500，用于对所述室内装修工程智慧管理系统进行管理、授权和维护。
在一种可选的实施方式中，参见图2，所述数据库管理模块100包括：室内装饰构件模型库110、标准库120、楼宇信息数据库130、智能检测设备数据库140和测量信息数据库150；
所述室内装饰构件模型库110，用于存储各类型室内装饰构件模型以及各类型室内装饰构件模型的属性数据；所述属性数据包括：室内装饰构件ID；上述的室内装饰构件包括：室内装饰部品部件、建材、室内陈设、家具和设备等；
所述标准库120，用于存储户型以及装修前的室内模块化的标准模型，还用于存储各质检数据的测量标准值；
所述楼宇信息数据库130，用于存储各楼宇的房屋信息；所述房屋信息包括：楼宇ID、房屋ID、屋主ID、监理人员ID和施工人员ID；
所述智能检测设备数据库140，用于存储用于质检的各类仪表信息，所述仪表信息包括：仪表ID、仪表参数、仪表名称和仪表功能；
所述测量信息数据库150，用于存储各类仪表测得的质检数据。
在一个可选的实施方式中，采用BIM技术构建室内装修环境模型，具体过程是：
(1)用户通过人机交互模块200输入建模控制指令，该建模控制指令包括：从标准库120中调取待装修房子的户型及其对应的室内模块化的标准模型；还包括：从室内装饰构件模型库110调取所需的室内装饰构件ID；
(2)基于步骤(1)获取的资源，采用BIM技术，构建室内装修环境模型，该模型即为该室内装修完成后的效果图。
有益效果：本发明实施例提供了一种基于BIM的室内装修工程智慧管理系统，根据人机交互模块200输入的建模控制指令，BIM模型构建模块300根据建模控制指令从数据库管理模块100调取相应的资源，进而构建室内装修环境模型，并经由可视化展示模块400进行展示，从而便于用户可以直观地了解到采用选定的装修方案得到的室内装修成品图模型，同时，通过系统管理模块，用户可以有效地对室内装修工程进行监督和管理，还可以及时掌握和实时了解室内装修工程现场的监测信息。另一方面，用户也可以通过这种方式选择自己心仪的室内装修方案，从而得到适合自己审美标准的室内装修效果图，便于后续施工人员根据用户选定的室内装修方案制定相应的装修计划，保证了后续装修进程能够有条不紊地进行。再则，通过这种方式，可以使得业主在装修初期就直接参与到室内装修中去，也一定程度地提高了后续进行室内装修的效率，避免在后续由于室内装修设计不合理等问题带来的影响。
在一种可选的实施方式中，该室内装修工程智慧管理系统还包括：质检数据采集模块600；所述质检数据采集模块600，用于对室内装修现场的质检数据进行采集，并将采集到的数据传输至所述测量信息库中进行分类存储；
其中，所述质检数据采集模块600包括：
用于测试房屋水系统是否满足要求的智能水压测试仪、用于测试房屋电气系统是否完备的智能电路检测仪、用于检测房屋尺寸的智能激光测距仪、用于测量房屋装修水平度、垂直度和平整度的智能水平仪和用于检测房屋装修间隙、空洞的智能超声波探伤仪。
通过质检数据采集模块600可以实时采集室内装修现场的质检数据，以便于后续监理人员根据采集的质检数据和预存的各质检数据的测量标准值，对室内装修工程进行监督和管理。
在一种可选的实施方式中，该室内装修工程智能管理系统还包括：视频采集模块700；
所述视频采集模块700，部署于室内装修现场，其用于实时采集室内装修现场的视频图像，并传输至所述系统管理模块500，所述系统管理模块500对接收到的视频图像进行处理后并进行展示，以方便监理人员和屋主实时掌握室内装修工程进度。
通过视频采集模块700采集室内装修现场的视频图像，一方面，方便监理人员通过系统管理模块500实时了解到室内装修现场的情况，便于监理人员对施工人员进行监督和管理，另一方面也有利于屋主通过系统管理模块500实时了解到室内装修工程的进度以及装修的情况。
在一种可选的实施方式中，该室内装修工程智慧管理系统还包括：室内空气质量监测模块800；所述室内空气质量监测模块800，用于根据采集的室内空气数据，判断当前室内空气质量是否满足入住需求。
在进行室内装修时，由于使用的涂料、油漆等会含有很多对人体有害的成分，例如甲醛等，而且在进行室内装修时，也不可避免地会产生大量的粉尘，因此，在室内装修完成后，一般都会选择将房屋空置一段时间之后，直至房屋内的有害气体挥发完全后方可入住。但是空置多长时间才能够进行入住，却无法估量，基于此，本发明实施例提供了一种室内空气质量监测模块800，通过该室内空气质量监测模块800可以方便地了解到装修后的房屋的空气质量，一旦空气质量达到入住需求，业主即可入住，无需业主没有目的性地等待。
在一种可选的实施方式中，参见图3，所述系统管理模块500包括：用户登录管理子模块510、人员信息管理子模块520、住房信息管理子模块530、测量数据管理子模块540、室内环境展示管理子模块550、反馈评价管理子模块560和用户权限管理子模块570；
所述用户登录管理子模块510，用于验证用户身份，并在验证通过后允许用户登录所述室内装修工程智慧管理系统；
所述人员信息管理模块520，用于对用户信息进行管理，具体是对数据库管理模块100中的用户信息进行管理；
人员信息管理包括：屋主信息管理、监理人员信息管理和施工人员信息管理；
其中，屋主信息管理包括：屋主信息添加、屋主信息修改、屋主信息删除和屋主信息查询；监理人员信息管理包括：监理人员信息添加、监理人员信息修改、监理人员信息删除和监理人员信息查询；施工人员信息管理包括：施工人员信息添加、施工人员信息修改、施工人员信息删除和施工人员信息查询。
所述住房信息管理模块530，用于对住房信息进行管理，具体是对所述数据库管理模块100中的房屋信息进行管理；
住房信息管理包括：楼宇信息管理和房屋信息管理；
其中，楼宇信息管理包括：楼宇信息添加、楼宇信息修改、楼宇信息删除和楼宇信息查询；房屋信息管理包括：房屋信息添加、房屋信息修改、房屋信息删除和房屋信息查询。
所述测量数据管理子模块540，用于对测量数据进行管理；具体是对所述数据库管理模块100中的测量数据进行管理。
上述的测量数据管理包括：智能检测设备信息管理、质检数据管理、各质检数据的测量标准值管理。
所述室内环境展示管理子模块550，用于接收来自所述视频采集模块采集的视频，经处理后进行展示；具体是能够对房屋基本信息进行展示(包括房屋具体尺寸、面积，房屋室内具体结构、部分房屋平面图及立体图展示)，现场施工进度的实时更新展示(通过视频采集模块700拍摄施工现场视频，并实时发送到该室内环境展示管理子模块550，让客户能够观看施工场地情况)。
反馈评价管理子模块560，用于对反馈信息和评价信息进行管理；
反馈评价管理子模块560包括：屋主反馈信息单元和装修服务评价单元；其中，屋主反馈信息单元用于当屋主对装修房屋的某项质检结果不满意时，通过该屋主反馈信息单元将反馈信息提交给后台管理人员，随后监理人员将会联系相关的施工人员进行该装修项目的整修，并在整修完成重新进行质量检测。
当完成所有的装修任务并且质量检测符合标准要求时，屋主可以通过装修服务评价单元对本次装修服务进行评价，其中，评价内容包括：满意度评价、服务质量评价以及建议和意见。
所述用户权限管理子模块570，用于为用户配置相应的使用所述室内装修工程智慧管理系统的权限。
在一种可选的实施方式中，参见图4，室内空气质量监测模块800包括：数据采集子模块810和室内空气质量分析子模块820；
所述数据采集子模块810包括随机布设在室内的多个传感器监测节点和一个基站设备，多个传感器监测节点和一个基站设备构成一个无线传感器网络；
其中，所述传感器监测节点用于感测所在位置附近的环境数据，并转发至所述基站设备，所述基站设备汇聚各传感器监测节点感测的环境数据，并转发至所述室内空气质量分析子模块820；其中，所述基站设备部署于监测区域以外的位置。
所述室内空气质量分析子模块820，用于对接收到的环境数据进行分析，判断当前室内空气质量是否满足入住需求。
在一种可选的实施方式中，所述传感器监测节点包括：温度传感器、湿度传感器、甲醛传感器、甲烷传感器、PM2.5传感器和烟雾传感器中的一种或者多种。
在一种可选的实施方式中，所述的多个传感器监测节点和一个基站设备按照预设的分簇机制构建一个分簇结构的无线传感器网络；
其中，所述的按照预设的分簇机制构建一个分簇结构的无线传感器网络，具体是：
(1)传感器监测节点部署完成后，基站设备进行全网广播分簇指令，各传感器监测节点接收到分簇指令后，将携带有自身信息的数据包发送至所述基站设备，其中，所述数据包携带的信息包括：传感器监测节点的位置信息和传感器监测节点当前剩余能量值；
(2)所述基站设备接收到各传感器监测节点发送的数据包后，所述基站设备根据各传感器监测节点的剩余能量值，确定N个剩余能量区间；之后按照能量值大小对所述的N个剩余能量区间进行升序排列，其中，第k个剩余能量区间记为nk，k＝1,2,...,N，其中
ΔE为预设的能量间隔，
为上取整函数，其表示不小于A的整数中最小的一个；
(3)所述基站设备根据确定好的剩余能量区间以及各传感器监测节点的当前剩余能量值，确定各传感器监测节点所属的剩余能量区间；
(4)所述基站设备从剩余能量区间nN中随机选择一个传感器监测节点i，并计算该传感器监测节点i的竞选能力值；其中，传感器监测节点的竞选能力值可通过下式计算得到：
式中，H(i)为传感器监测节点i的竞选能力值，N(i)为传感器监测节点i通信半径内的传感器监测节点数，d(i,j)、d(i,BS)分别为传感器监测节点i与其通信半径内的传感器监测节点j、基站设备BS之间的距离，dm为传感器监测节点i与其通信半径内的剩余能量最小的传感器监测节点之间的距离，d(j,BS)为传感器监测节点j与基站设备BS之间的距离，Eres(i)为传感器监测节点i的当前剩余能量值，Eres(nN)为剩余能量区间nN内的所有传感器监测节点的当前剩余能量的平均值，E1为传感器监测节点i接收来自其通信半径内的其他传感器监测节点发送单位数据所需消耗的能量值，E2为传感器监测节点i将接收到的数据转发至基站设备BS所需消耗的能量值，E0(i)为传感器监测节点i的初始能量值；κ1、κ2、κ3为权重系数，其满足κ1+κ2+κ3＝1；
(5)若该传感器监测节点i的竞选能力值不小于预设的其所在剩余能量区间的竞选能力阈值，则该传感器监测节点i当选为临时簇首，当选为临时簇首的传感器监测节点i向其通信区域内的其他传感器监测节点广播自己当选为临时簇首的信息，接收到该广播信息的传感器监测节点向传感器监测节点i发送携带有自身剩余能量值的信息，传感器监测节点i判断自身当前剩余能量值是否大于其通信区域内的其他传感器监测节点的平均剩余能量值，若大于，则该传感器监测节点i当选为真正的簇首，其通信区域内的其他传感器监测节点成为其相应的簇成员节点；
若该传感器监测节点i的竞选能力值小于预设的其所在剩余能量区间的竞选能力阈值，则重新从剩余能量区间nN中随机选择另一个传感器监测节点，并计算该传感器监测节点的竞选能力值，并与预设的竞选能力阈值进行比较，直至找到真正的簇首为止；
(6)之后所述基站设备继续从未成簇的传感器监测节点中、且从当前最高的剩余能量区间中随机选择一个传感器监测节点j，重复步骤(5)，直至完成分簇。
有益效果：如果传感器监测节点均直接与基站设备进行直接通信，距离所述基站设备较远的传感器监测节点会由于能量消耗过快而过早的死亡，从而会影响整个无线传感器网络的可靠性和稳定性，因此，在上述实施方式中，采用预设的分簇机制构建一个分簇结构的无线传感器网络，具体是：基站设备会先根据各传感器监测节点的剩余能量值，按照剩余能量值大小确定若干个剩余能量区间，然后基于得到的剩余能量区间，优先从剩余能量区间nN中进行簇首选择，从而使得剩余能量值高的传感器监测节点优先成为簇首，从而达到均衡该无线传感器网络能耗的效果，其中，在计算传感器监测节点的竞选能力值时，考虑了其自身与基站设备之间的距离、其自身与其通信半径内其他传感器监测节点之间的距离、其自身当前剩余能量值、其所在剩余能量区间内的所有传感器监测节点的剩余能量的平均值等因素的影响，从而能够对该传感器监测节点能否成为临时簇首进行准确估计，便于后续选择出真正适合的传感器监测节点作为簇首，得到一个理想型的分簇结构的无线传感器网络。
在一个可选的实施方式中，剩余能量区间nk的竞选能力阈值可通过下式具体确定：
式中，Hth(nk)为剩余能量区间nk的竞选能力阈值，dmax(nk)、dmin(nk)分别为该剩余能量区间nk内的传感器监测节点到基站设备的距离最大值和最小值，
为该剩余能量区间nk内的传感器监测节点到当前剩余能量值最小的传感器监测节点的平均距离，Eres(nk)为该剩余能量区间nk内的所有传感器监测节点的当前剩余能量值之和，E0(nk)为该剩余能量区间nk内的所有传感器监测节点的初始能量值之和。
有益效果：在上述实施方式中，通过上式确定剩余能量区间nk的竞选能力阈值，该算式考虑了该剩余能量区间nk内的传感器监测节点到基站设备的距离的影响，还考虑其到当前剩余能量值最小的传感器监测节点的平均距离的影响，还进一步考虑了剩余能量区间nk的所有传感器监测节点的当前剩余能量值之和和初始能量值之和比值的关系，从而能够确定出更符合各剩余能量区间的实际情况的竞选能力阈值，通过该方法确定的竞选能力阈值能够根据各剩余能量区间的特点，自适应的确定各剩余能量区间对应的竞选能力阈值，其实施方式具有更强的灵活性和可靠性，有利于后续得到一个理想型的分簇结构的无线传感器网络。
在一种可选的实施方式中，参见图5，用户登录管理子模块510包括：人脸图像采集模块511、人脸图像处理模块512和鉴权模块513。
人脸图像采集模块511，用户采集用户的人脸图像；
人脸图像处理模块512，用于对采集的人脸图像进行处理；
鉴权模块512，用于从处理后的人脸图像中提取能够表征用户身份信息的人脸特征参数，并根据数据库管理模块100中预存的各用户的人脸特征参数，确定该用户的权限范围。
在一种优选的实施例中，参见图6，人脸图像处理模块512包括：亮度校正单元5121、图像降噪单元5122和图像分割单元5123；
所述亮度校正单元5121，用于对采集的人脸图像进行亮度校正；
所述图像降噪单元5122，用于对亮度校正后的人脸图像进行降噪处理；
所述图像分割单元5123，用于对降噪处理后的人脸图像进行边缘检测，分割出只包含人脸信息的人脸特征图像。
在一种优选的实施例中，所述的对采集的人脸图像进行亮度校正，具体是：
(1)将采集的人脸图像转换成RGB图像；
(2)对RGB图像作高斯模糊化处理，得到每个像素点的高斯模糊亮度值；
(3)基于得到的各像素点的高斯模糊亮度值，对各像素点进行判断，以区分各像素点属于暗调区域还是属于亮调区域，具体地，以像素点p为例，利用暗调判决函数
和亮调判决函数
对像素点p进行判断，若
则像素点p属于暗调区域，若
则像素点p属于亮调区域；
其中，暗调判决函数
的表达式如下所示：
亮调判决函数
的表达式如下所示：
式中，
分别为高斯模糊化处理前RGB图像的最大灰度值和最小灰度值，
分别为高斯模糊化处理后RGB图像的最大灰度值和最小灰度值，
分别为高斯模糊化处理前和处理后RGB图像中像素点p的灰度值，χ为光滑度调节系数，其取值区间为[0.3-0.6]，
分别为暗调的色调宽度和亮调的色调宽度；优选的，
可根据实际情况具体设定；
(4)判定完每个像素点所属区域后，根据各像素点所属区域，对像素点在R、G和B通道下的亮度值进行修正，得到该像素点在各通道下的亮度修订系数；
(5)将RGB图像中像素点在各通道下的灰度值与该像素点在各通道下的亮度修订系数对应相乘，即可得到亮度校正后的人脸图像。
有益效果：在上述实施方式中，通过将采集的人脸图像转换成RGB图像，然后对得到的RGB图像作高斯模糊化处理，针对得到的每个像素点的高斯模糊亮度值，对各像素点进行判断，确定其所属区域，以便于后续对各像素点进行针对性的亮度校正，其中，在确定像素点所属区域时，是通过暗调判决函数和亮调判决函数对每个像素点进行预判的。在利用暗调判决函数和亮调判决函数进行判断时，考虑了高斯模糊化前RGB图像中最大灰度值和最小灰度值的影响，还考虑了高斯模糊化后RGB图像中最大灰度值和最小灰度值的影响，以及像素点自身在高斯模糊化前后的灰度值的影响，从而实现对各像素点所属区域的准确判断，使之更接近于真实情况，避免光照强度带来的影响，保证了后续对用户身份的准确鉴权，保证了整个室内装修工程智慧管理系统的准确性和可靠性。
在一种优选的实施例中，上述的根据各像素点所属区域，对像素点在R、G和B通道下的亮度值进行修正，得到该像素点在各通道下的亮度修订系数。
具体是：若像素点属于暗调区域，则利用暗调修正函数计算该像素点各通道下的亮度修正系数，其中，暗调修正函数的表达式为：
式中，
为修正后的像素点p在Ω通道下的亮度修正系数，其中Ω是由R通道、G通道和B通道构成的通道的集合；例如，若Ω取R，
为修正后的像素点p在R通道下的亮度修正系数，
分别为高斯模糊化处理前和处理后像素点p在Ω通道的灰度值，
分别为高斯模糊化处理前和处理后RGB图像中像素点p的灰度值，ξ1为暗调饱和度调节系数，Bstr为暗调强度调节系数，κ1、κ2为权重系数，其满足κ1+k2＝1，作为优先，κ1＝0.8，κ2＝0.2。
有益效果：在上述实施方式中，为了进一步改善光照强度对采集的人脸图像带来的影响，申请人创造性地提出基于分类好的像素点的性质，对像素点的亮度值作进一步修订，具体地，对于属于暗调区域的像素点，通过求解各像素点在各个通道下的亮度修正系数，对各个通道下的像素点的灰度值进行修正，进而进一步提高图像质量，降低光照不均匀带来的影响。具体地，若该像素点所属暗调区域，则利用暗调修正函数确定该像素点在各个通道下的亮度修正系数，在利用该暗调修正函数确定该像素点在各个通道下的亮度修正系数，不仅考虑了高斯模糊化处理前和处理后像素点的灰度值的影响，还考虑了高斯模糊化处理前和处理后像素点在对应通道的灰度值的影响等因素的影响，从而使得暗调区域的像素点得到增强，凸显了暗调区域的细节信息，便于后续对用户身份的准确鉴权，再则，还引入了ξ1、Bstr对该暗调修正函数做进一步优化调节，提升了暗调区域的亮度，使得凸显出更多的细节信息，以便于后续的工作顺利开展。
若像素点属于亮调区域，则先用所述的暗调修正函数计算该像素点各通道下的第一亮度修正系数，然后基于得到的第一亮度修正系数，再利用亮调修正函数计算该像素点各通道下的亮度修正系数；
其中，亮调修正函数的表达式为：
式中，
为修正后的像素点p在Ω通道下的亮度修正系数，
为修正后的像素点p在Ω通道下的第一亮度修正系数，其中，Ω是由R通道、G通道和B通道构成的通道的集合；
分别为高斯模糊化处理前和处理后像素点p在Ω通道的灰度值，
分别为高斯模糊化处理前和处理后RGB图像中像素点p的灰度值，ξ2为亮调饱和度调节系数，Sstr为亮调强度调节系数，κ3、κ4为权重系数，其满足κ3+κ4＝1，作为优先，κ3＝0.8，κ4＝0.2。
有益效果：在上述实施方式中，为了进一步改善光照强度对采集的人脸图像带来的影响，申请人创造性地提出基于分类好的像素点的性质，对像素点的亮度值作进一步修订，具体地，对于属于亮调区域的像素点，先利用上述的暗调修正函数求出像素点在各个通道下的第一亮度修正系数，然后基于得到的第一亮度修正系数，求解像素点在各个通道下的亮度修正系数，对各个通道下的像素点的灰度值进行修正，进而进一步提高图像质量，降低光照不均匀带来的影响。具体地，若对于属于亮调区域的像素点，先利用上述的暗调修正函数求出像素点在各个通道下的第一亮度修正系数，然后基于得到的第一亮度修正系数，在利用上述的亮调修正函数确定该像素点在各个通道下的亮度修正系数，该过程不仅考虑了高斯模糊化处理前和处理后像素点的灰度值、第一亮度修正系数的影响，还考虑了高斯模糊化处理前和处理后像素点在对应通道的灰度值的影响等因素的影响，从而使得亮调区域的像素点的光照强度得到了降低，保证不过分曝光。再则，还引入了ξ2、Sstr对该亮调修正函数做进一步优化调节，提升了光照校正的效果，以便于后续的工作顺利开展。
在一种可选的实施方式中，所述的对亮度校正后的人脸图像进行降噪处理，具体是：
(1)以像素点pv为中心，选取一个大小为W×W的搜索窗口
从该搜索窗口中选取一像素点pu，然后分别以像素点pv为中心和像素点pu为中心，选取一个大小为w×w的邻域窗口
和
(2)利用下式计算像素点pv和像素点pu的相似度的权值；
式中，Fit(pv,pu)为像素点pv和像素点pu的相似度的权值，h为平滑程度系数，其用于调控指数函数的衰减程度，作为优选，h的值可用像素点pv所在的邻域窗口内所有像素点的灰度值来代替，σ为高斯核函数的标准差，
为邻域窗口
内所有像素点灰度值构成的向量，
为向量
的模值，
为邻域窗口
内所有像素点灰度值构成的向量，
为向量
的模值；
(3)基于步骤(2)，利用下式计算像素点pv的灰度值的估计值；
(4)遍历亮度校正后的人脸图像中所有像素点，所有像素点的灰度值的估计值构成的集合即为降噪处理后的人脸图像。
有益效果：利用如上实施方式计算像素点的灰度值的估计值，该整个过程不仅考虑了图像块之间的相似性，还考虑了其像素点空间位置的影响，从而能够避免了不相似的像素点对去噪过程的影响，而且该方法得到的各像素点的灰度值也更接近于真实值，保障了整个图像的去噪效果，有利于后续对用户身份的准确识别，保证了该系统的可靠性和稳定性。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种基于BIM的室内装修工程智慧管理系统，其特征是，包括：数据库管理模块、人机交互模块、BIM模型构建模块、可视化展示模块和系统管理模块；
所述数据库管理模块，用于存放所述室内装修工程的数据，所述数据包括：室内装饰构件模型和户型以及装修前的室内模块化的标准模型；
所述人机交互模块，用于获取用户输入的建模控制指令；
所述BIM模型构建模块，用于根据用户输入的建模控制指令，从所述数据库管理模块中调取对应的数据，然后采用BIM技术构建室内装修环境模型；
所述可视化展示模块，用于对构建的室内装修环境模型进行展示；
所述系统管理模块，用于对所述室内装修工程智慧管理系统进行管理、授权和维护。
2.根据权利要求1所述的室内装修工程智慧管理系统，其特征在于，所述数据库管理模块包括：室内装饰构件模型库、标准库、楼宇信息数据库、智能检测设备数据库和测量信息数据库；
所述室内装饰构件模型库，用于存储各类型室内装饰构件模型以及各类型室内装饰构件模型的属性数据；所述属性数据包括：室内装饰构件ID；
所述标准库，用于存储户型以及装修前的室内模块化的标准模型，还用于存储各质检数据的测量标准值；
所述楼宇信息数据库，用于存储各楼宇的房屋信息；所述房屋信息包括：楼宇ID、房屋ID、屋主ID、监理人员ID和施工人员ID；
所述智能检测设备数据库，用于存储用于质检的各类仪表信息，所述仪表信息包括：仪表ID、仪表参数、仪表名称和仪表功能；
所述测量信息数据库，用于存储各类仪表测得的质检数据。
3.根据权利要求2所述的室内装修工程智慧管理系统，其特征在于，所述室内装修工程智慧管理系统还包括：质检数据采集模块；
所述质检数据采集模块，用于对室内装修现场的质检数据进行采集，并将采集到的数据传输至所述测量信息库中进行分类存储；
其中，所述质检数据采集模块包括：
用于测试房屋水系统是否满足要求的智能水压测试仪、用于测试房屋电气系统是否完备的智能电路检测仪、用于检测房屋尺寸的智能激光测距仪、用于测量房屋装修水平度、垂直度和平整度的智能水平仪和用于检测房屋装修间隙、空洞的智能超声波探伤仪。
4.根据权利要求2所述的室内装修工程智慧管理系统，其特征在于，所述室内装修工程智慧管理系统还包括：视频采集模块；
所述视频采集模块，部署于室内装修现场，其用于实时采集室内装修现场的视频图像，并传输至所述系统管理模块，所述系统管理模块对接收到的视频图像进行处理后并进行展示，以方便监理人员和屋主实时掌握室内装修工程进度。
5.根据权利要求1所述的室内装修工程智慧管理系统，其特征在于，还包括：室内空气质量监测模块；
所述室内空气质量监测模块，用于根据采集的室内空气数据，判断当前室内空气质量是否满足入住需求。
6.根据权利要求4所述的室内装修工程智慧管理系统，其特征在于，所述系统管理模块包括：用户登录管理子模块、人员信息管理子模块、住房信息管理子模块、测量数据管理子模块、室内环境展示管理子模块、反馈评价管理子模块和用户权限管理子模块；
所述用户登录管理子模块，用于验证用户身份，并在验证通过后允许用户登录所述室内装修工程智慧管理系统；
所述人员信息管理模块，用于对用户信息进行管理，具体是对用户信息添加、用户信息修改、用户信息删除和用户信息查询；
所述住房信息管理模块，用于对住房信息进行管理；
所述测量数据管理子模块，用于对所述质检数据进行管理；
所述室内环境展示管理子模块，用于接收来自所述视频采集模块采集的视频，经处理后进行展示；
所述反馈评价管理子模块，用于对反馈信息和评价信息进行管理；
所述用户权限管理子模块，用于为用户配置相应的使用所述室内维修工程智慧管理系统的权限。
7.根据权利要求6所述的室内装修工程智慧管理系统，其特征在于，还包括：与所述室内装修工程智慧管理系统进行信息交互的终端设备。
8.根据权利要求5所述的室内装修工程智慧管理系统，其特征在于，所述室内空气质量监测模块包括：数据采集子模块和室内空气质量分析子模块；
所述数据采集子模块包括随机布设在室内的多个传感器监测节点和一个基站设备，多个传感器监测节点和一个基站设备构成一个无线传感器网络；
其中，所述传感器监测节点用于感测所在位置附近的环境数据，并转发至所述基站设备，所述基站设备汇聚各传感器监测节点感测的环境数据，并转发至所述室内空气质量分析子模块；
所述室内空气质量分析子模块，用于对接收到的环境数据进行分析，判断当前室内空气质量是否满足入住需求。
9.根据权利要求8所述的室内装修工程智慧管理系统，其特征在于，所述传感器监测节点包括：温度传感器、湿度传感器、甲醛传感器、甲烷传感器、PM2.5传感器和烟雾传感器中的一种或者多种。
10.根据权利要求8所述的室内装修工程智慧管理系统，其特征在于，所述的多个传感器监测节点和一个基站设备按照预设的分簇机制构建一个分簇结构的无线传感器网络；
其中，所述的按照预设的分簇机制构建一个分簇结构的无线传感器网络，具体是：
(1)传感器监测节点部署完成后，基站设备进行全网广播分簇指令，各传感器监测节点接收到分簇指令后，将携带有自身信息的数据包发送至所述基站设备，其中，所述数据包携带的信息包括：传感器监测节点的位置信息和传感器监测节点当前剩余能量值；
(2)所述基站设备接收到各传感器监测节点发送的数据包后，所述基站设备根据各传感器监测节点的剩余能量值，确定N个剩余能量区间；之后按照能量值大小对所述的N个剩余能量区间进行升序排列，其中，第k个剩余能量区间记为nk，k＝1,2,...,N，其中
ΔE为预设的能量间隔，
为上取整函数，其表示不小于A的整数中最小的一个；
(3)所述基站设备根据确定好的剩余能量区间以及各传感器监测节点的当前剩余能量值，确定各传感器监测节点所属的剩余能量区间；
(4)所述基站设备从剩余能量区间nN中随机选择一个传感器监测节点i，并计算该传感器监测节点i的竞选能力值；其中，传感器监测节点的竞选能力值可通过下式计算得到：
式中，H(i)为传感器监测节点i的竞选能力值，N(i)为传感器监测节点i通信半径内的传感器监测节点数，d(i,j)、d(i,BS)分别为传感器监测节点i与其通信半径内的传感器监测节点j、基站设备BS之间的距离，dm为传感器监测节点i与其通信半径内的剩余能量最小的传感器监测节点之间的距离，d(j,BS)为传感器监测节点j与基站设备BS之间的距离，Eres(i)为传感器监测节点i的当前剩余能量值，Eres(nN)为剩余能量区间nN内的所有传感器监测节点的当前剩余能量的平均值，E1为传感器监测节点i接收来自其通信半径内的其他传感器监测节点发送单位数据所需消耗的能量值，E2为传感器监测节点i将接收到的数据转发至基站设备BS所需消耗的能量值，E0(i)为传感器监测节点i的初始能量值；κ1、κ2、κ3为权重系数，其满足κ1+κ2+κ3＝1；
(5)若该传感器监测节点i的竞选能力值不小于预设的其所在剩余能量区间的竞选能力阈值，则该传感器监测节点i当选为临时簇首，当选为临时簇首的传感器监测节点i向其通信区域内的其他传感器监测节点广播自己当选为临时簇首的信息，接收到该广播信息的传感器监测节点向传感器监测节点i发送携带有自身剩余能量值的信息，传感器监测节点i判断自身当前剩余能量值是否大于其通信区域内的其他传感器监测节点的平均剩余能量值，若大于，则该传感器监测节点i当选为真正的簇首，其通信区域内的其他传感器监测节点成为其相应的簇成员节点；
若该传感器监测节点i的竞选能力值小于预设的其所在剩余能量区间的竞选能力阈值，则重新从剩余能量区间nN中随机选择另一个传感器监测节点，并计算该传感器监测节点的竞选能力值，并与预设的竞选能力阈值进行比较，直至找到真正的簇首为止；
(6)之后所述基站设备继续从未成簇的传感器监测节点中、且从当前最高的剩余能量区间中随机选择一个传感器监测节点j，重复步骤(5)，直至完成分簇。
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