CN111472486A - 基于bim的钢结构与幕墙智能监测维护系统 - Google Patents

基于bim的钢结构与幕墙智能监测维护系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于BIM的钢结构与幕墙智能监测维护系统，涉及建筑信息化仿真技术领域，包括应力应变监测系统、视觉监测系统、数据处理模块、计算分析模块、预警信息发布平台和模型优化系统。通过安装应力应变监测系统和视觉监测系统，整合两套监测体系对主体结构进行实时监测，根据两套数据的平均值确定监测点的实际变形。计算分析模块通过主体钢结构的变形数据，进一步计算模拟分析钢龙骨的变形，从而得到幕墙玻璃的受力状态，并通过不同色彩在BIM模型中表达玻璃的安全状态，危险源同步通知给工程技术人员。本发明实现幕墙玻璃的实时安全监测，通过两套监测数据同步分析提高结构变形监测的准确性，实现实时智能预警，提前消除安全隐患。

Description

基于BIM的钢结构与幕墙智能监测维护系统
技术领域
本发明涉及一种基于BIM的钢结构与幕墙智能监测维护系统，属于建筑信息化仿真技术及钢结构、幕墙工程安全监测应用技术领域。
背景技术
BIM 是Building Information Modeling 的缩写，即建筑信息模型，是将建筑结构的几何信息和非几何信息融合在三维可视化数字模型中，供建筑全生命周期应用。
钢结构及幕墙工程如今应用越来越广泛，但是幕墙的玻璃自爆及开裂等一直是建筑使用过程中不可避免的故障，尤其在大型建筑中，幕墙玻璃数量众多，玻璃的自爆开裂无法预测，往往带来安全风险及影响用户正常使用。
玻璃的自爆原因主要分为3种情况：（1）玻璃内杂质造成自爆；（2）安装精度控制问题，如构件加工精度控制不佳，结构安装变形超标等；（3）使用过程中，因为主体结构变形原因造成玻璃应力集中破裂。第（1）种属于材料范畴，在原材料采购及加工阶段控制。
基于此，做出本申请。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种基于BIM的钢结构与幕墙智能监测维护系统。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种基于BIM的钢结构与幕墙智能监测维护系统，包括
BIM信息化模型构建系统，用于对主体钢结构和幕墙结构进行BIM建模，得到BIM主体钢结构模型和幕墙结构模型，其中幕墙结构模型中包括钢龙骨模型和玻璃模型；
应力应变监测系统，安装于主体钢结构上，用于实时监测主体钢结构所受应力应变，获得变形数据一；
视觉监测系统，用于拍摄主体钢结构影像数据；
数据处理模块，用于将影像数据与BIM模型中同位置虚拟相机拍摄的主体钢结构的虚拟影像对比得出变形数据二，综合变形数据一和变形数据二，得到监测点的实际变形数据；
计算分析模块，用于根据实际变形数据进一步计算模拟分析钢龙骨的变形，然后根据钢龙骨的变形仿真分析计算幕墙玻璃的受力状态，最后根据受力状态判断幕墙玻璃是否为安全状态。
进一步地，为了能提前及时地了解到幕墙玻璃的安全状态，以提前做出调整，本发明监测维护系统还包括预警信息发布平台，用于将计算分析模块得到的不安全状态信息发送给终端并预警。
进一步地，为了使信息发布平台看到的BIM模型与现场实际结构变形一致，进一步保证计算分析的准确性，本发明监测维护系统还包括模型优化系统，用于根据实际变形自动调整BIM模型。
进一步地，所述监测点的实际变形数据=（变形数据一+变形数据二）÷2。
进一步地，所述变形数据二为钢主体结构的高清视频影像与BIM模型中同位置虚拟相机拍摄的主体结构虚拟影像对比得出，即监测点视觉即监测点视觉监测结果（x、y、z）=实际相机拍摄构件监测点坐标值（x1、y1、z1）-虚拟相机模拟的构件监测点坐标值（x2、y2、z2）。
进一步地，为了能充分显示幕墙玻璃的安全状态，所述安全状态分为三种分别是：已经破裂、即将破裂、安全，分别用红色、黄色、绿色进行预警，发送预警信息至终端。
本发明的工作原理：本发明主要解决的是安装及使用过程中的钢结构与幕墙结构安全监测。通过BIM技术、测量及监控技术，计算仿真分析等技术提高结构变形监测的准确性，通过实时智能预警，提前消除安全隐患，相关技术方案和系统也可以应用于重大灾害后结构检测。
本发明能实现如下技术效果：
（1）通过本发明监测维护系统，可以提前消除安全隐患，防止玻璃坠落时伤人；
（2）通过本发明监测维护系统，可以防止自爆区域被迫中断使用；
（3）本发明监测维护系统还可以应用于重大灾害后检测。
附图说明
图1为本实施例基于BIM的钢结构与幕墙智能监测维护系统的工作流程图。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段及其所能达到的技术效果，能够更清楚更完善的披露，兹提供了一个实施例，并结合附图作如下详细说明：
本实施例的一种基于BIM的钢结构与幕墙智能监测维护系统，包括
BIM信息化模型构建系统，用于对主体钢结构和幕墙结构进行BIM建模，得到BIM主体钢结构模型和幕墙结构模型，其中幕墙结构模型中包括钢龙骨模型和玻璃模型；
应力应变监测系统，安装于主体钢结构上，用于实时监测主体钢结构所受应力应变，获得变形数据一；
视觉监测系统，用于拍摄主体钢结构影像数据；
数据处理模块，用于将影像数据与BIM模型中同位置虚拟相机拍摄的主体钢结构的虚拟影像对比得出变形数据二，综合变形数据一和变形数据二，得到监测点的实际变形数据；监测点的实际变形数据=（变形数据一+变形数据二）÷2；变形数据二为钢主体结构的高清视频影像与BIM模型中同位置虚拟相机拍摄的主体结构虚拟影像对比得出，即监测点视觉即监测点视觉监测结果（x、y、z）=实际相机拍摄构件监测点坐标值（x1、y1、z1）-虚拟相机模拟的构件监测点坐标值（x2、y2、z2）。
计算分析模块，用于根据实际变形数据进一步计算模拟分析钢龙骨的变形，然后根据钢龙骨的变形仿真分析计算幕墙玻璃的受力状态，最后根据受力状态判断幕墙玻璃是否为安全状态；安全状态分为三种分别是：已经破裂、即将破裂、安全，分别用红色、黄色、绿色进行预警，发送预警信息至终端。
预警信息发布平台，用于将计算分析模块得到的不安全状态信息发送给终端并预警。
模型优化系统，用于根据实际变形自动调整BIM模型。
本实施例的一种基于BIM的钢结构与幕墙智能监测维护系统的具体监控维护步骤如下：
步骤一，利用建模软件，进行主体钢结构和幕墙结构的BIM建模。
步骤二，系统中导入主体钢结构和幕墙结构BIM模型，幕墙模型中包括钢龙骨和玻璃模型，整体模型精度达到LOD200~300级别。
步骤三，在主体钢结构上安装“应力应变监测系统”+“视觉监测系统”，整合两套监测体系对主体结构进行实时监测。
步骤四，监测数据通过信息传输系统发送至数据处理中心（数据处理模块）。监测点的实际变形数据=（应力应变信号监测系统数据+视觉监测系统数据）÷2。其中，视频监控系统的变形监测数据为主体结构的高清视频影像与BIM模型中同位置虚拟相机拍摄的主体结构虚拟影像对比得出，即监测点视觉即监测点视觉监测结果（x、y、z）=实际相机拍摄构件监测点坐标值（x1、y1、z1）-虚拟相机模拟的构件监测点坐标值（x2、y2、z2）。
步骤五，数据处理中心对监测数据进行整合及冗余数据清洗后传输给计算分析中心（计算分析模块），计算分析中心通过主体钢结构的实际变形监测数据，进一步计算模拟分析钢龙骨的变形，根据钢龙骨的变形仿真分析计算幕墙玻璃的受力状态。
步骤六，数据处理中心自动判定玻璃的状态，分析玻璃的受力状况并自动判定玻璃的安全状态，根据玻璃产生裂纹的趋势对风险提前预判，并用不同颜色在BIM模型中表达玻璃的安全状态，红色表示已经破裂，黄色表示即将破裂，绿色表示安全相关预警信息随时通过网页端BIM模型，以及短信方式通知给工程师。
步骤七，工程技术人员根据玻璃安装状态预警情况，对玻璃进行更换或连接件、密封胶的处理，提前消除安全隐患。
步骤八，模型优化，通过模型优化系统对BIM模型根据实际变形自动调整，即信息发布平台看到的BIM模型与现场实际结构变形一致，进一步保证计算分析的准确性。
综上，本发明提供的一种基于BIM的钢结构与幕墙智能监测维护系统，通过仿真计算分析主体钢结构的变形数据，进一步计算模拟分析钢龙骨的变形，根据钢龙骨的变形仿真分析计算幕墙玻璃的受力状态，并通过不同色彩在BIM模型中表达玻璃的安全状态，危险源同步通知给工程技术人员。本发明实现幕墙玻璃的实时安全监测，通过两套监测系统提高结构变形监测的准确性，通过实时智能预警，提前消除安全隐患，防止幕墙玻璃等坠落伤人，防止自爆区域被迫中断使用，相关技术方案和系统也可以应用于重大灾害后结构检测。
以上内容是结合本发明的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于BIM的钢结构与幕墙智能监测维护系统，其特征在于：包括
BIM信息化模型构建系统，用于对主体钢结构和幕墙结构进行BIM建模，得到BIM主体钢结构模型和幕墙结构模型，其中幕墙结构模型中包括钢龙骨模型和玻璃模型；
应力应变监测系统，安装于主体钢结构上，用于实时监测主体钢结构所受应力应变，获得变形数据一；
视觉监测系统，用于拍摄主体钢结构影像数据；
数据处理模块，用于将影像数据与BIM模型中同位置虚拟相机拍摄的主体钢结构的虚拟影像对比得出变形数据二，综合变形数据一和变形数据二，得到监测点的实际变形数据；
计算分析模块，用于根据实际变形数据进一步计算模拟分析钢龙骨的变形，然后根据钢龙骨的变形仿真分析计算幕墙玻璃的受力状态，最后根据受力状态判断幕墙玻璃是否为安全状态。
2.如权利要求1所述的一种基于BIM的钢结构与幕墙智能监测维护系统，其特征在于：还包括预警信息发布平台，用于将计算分析模块得到的不安全状态信息发送给终端并预警。
3.如权利要求1所述的一种基于BIM的钢结构与幕墙智能监测维护系统，其特征在于：还包括模型优化系统，用于根据实际变形自动调整BIM模型。
4.如权利要求1所述的一种基于BIM的钢结构与幕墙智能监测维护系统，其特征在于：所述监测点的实际变形数据=（变形数据一+变形数据二）÷2。
5.如权利要求1所述的一种基于BIM的钢结构与幕墙智能监测维护系统，其特征在于：所述变形数据二为钢主体结构的高清视频影像与BIM模型中同位置虚拟相机拍摄的主体结构虚拟影像对比得出，即监测点视觉即监测点视觉监测结果（x、y、z）=实际相机拍摄构件监测点坐标值（x1、y1、z1）-虚拟相机模拟的构件监测点坐标值（x2、y2、z2）。
6.如权利要求2所述的一种基于BIM的钢结构与幕墙智能监测维护系统，其特征在于：所述安全状态分为三种分别是：已经破裂、即将破裂、安全，分别用红色、黄色、绿色进行预警，发送预警信息至终端。
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