CN111476537B - 一种基于bim的工程造价动态控制系统及方法 - Google Patents

一种基于bim的工程造价动态控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种基于BIM的工程造价动态控制系统及方法，该系统包括：5D BIM模型构建子系统、施工现场信息获取子系统、数据处理子系统、5D BIM模型更新子系统、工程造价监控子系统、工程造价动态管理子系统和系统管理子系统。通过该系统能够实现对施工工程在施工阶段中的工程造价进行动态监控，以使工程管理人员能够及时准确的获悉该施工工程的项目进度及成本控制情况，从而有利于工程管理人员在该施工工程的工程造价超出工程造价计划所允许的偏差内时，能够及时调整施工方案，以使将要发生的工程造价处于工程造价计划所允许的偏差内，进而保障整个施工工程能够顺利开展。

Description

一种基于BIM的工程造价动态控制系统及方法
技术领域
本发明涉及工程造价技术领域，具体涉及一种基于BIM的工程造价动态控制系统及方法。
背景技术
在工程项目的施工过程中，有许多影响工程造价的因素，如：由于施工过程中工程变更、设计变更、工程索赔，致使工程项目的实际工程造价发生的变化；由于突发工程质量、安全风险事件，导致的实际工程造价的增加；由于各种极端天气、自然灾害导致的实际工程造价的增加；以及由于在工程项目的施工过程中，原材料价格或劳动力成本发生的变化，导致的实际工程造价与工程预算造价发生的偏差等等，这些因素的存在，势必造成工程项目的实际工程造价在施工阶段处于一种不确定的状态，从而导致了工程造价的控制具有动态管理的特征，这使得工程管理人员在施工阶段工程造价的精准控制方面带来了困难，这也是造成工程项目建设期工程造价“三超”现象的重要原因。因此，如何应用工程造价动态管理的方法与BIM技术有机的融合在一起，对工程项目施工阶段工程造价进行有效、及时、准确的动态控制，是目前工程造价行业亟需解决的技术问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种基于BIM的工程造价动态控制系统及方法。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
本发明第一方面提供了一种基于BIM的工程造价动态控制系统，该系统包括：5DBIM模型构建子系统、施工现场信息获取子系统、数据处理子系统、5D BIM模型更新子系统、工程造价监控子系统、工程造价动态管理子系统和系统管理子系统；
所述5D BIM模型构建子系统，用于基于设计阶段的项目数据构建施工工程的预算5D BIM模型；其中，所述项目数据包括：所述施工工程的3D BIM模型、项目WBS、工程进度计划和工程造价计划；
所述施工现场信息获取子系统，用于获取施工现场在施工阶段的施工活动信息，并将获取的施工活动信息转发至所述数据处理子系统中；
所述数据处理子系统，用于对接收到的施工活动信息进行处理，得到施工工程的实际进度数据和实际成本数据，并将得到的实际进度数据和实际成本数据转发至5D BIM模型更新子系统；
所述5D BIM模型更新子系统，用于基于设计阶段的项目数据以及接收到的实际进度数据和实际成本数据，对所述预算5D BIM模型进行更新，得到实际5D BIM模型；
所述工程造价监控子系统，用于基于所述预算5D BIM模型和实际5D BIM模型，采用挣值管理方法对所述施工工程在施工阶段中的工程造价进行动态监控，以确定所述施工工程的工程造价是否在所述工程造价计划所允许的偏差内；
所述工程造价动态管理子系统，用于在该所述施工工程的工程造价超出所述工程造价计划所允许的偏差内时，预测将要发生的工程造价，然后调整施工方案以使所述将要发生的工程造价处于所述工程造价计划所允许的偏差内；
所述系统管理子系统，用于对工程造价动态控制系统进行管理、授权和维护。
在一种可选的实施方式中，所述5D BIM模型构建子系统包括：3D BIM模型构建模块、项目信息获取模块、工程造价数据管理模块和5D BIM模型构建模块；
所述3D BIM模型构建模块，用于通过BIM建模软件构建所述施工工程的3D BIM模型；
所述项目信息获取模块，用于获取所述施工工程的项目WBS以及工程进度计划；
所述工程造价数据管理模块，用于编制所述施工工程的工程造价计划，并对所述施工工程的工程造价计划进行管理；
所述5D BIM模型构建模块，分别与所述3D BIM模型构建模块、项目信息获取模块、工程造价数据管理模块进行信息关联，并基于关联后的结果，构建所述施工工程的预算5DBIM模型。
在一种可选的实施方式中，所述施工活动信息包括：施工工程信息、材料信息、人员信息、生产设备信息和项目计划信息。
在一种可选的实施方式中，所述系统管理子系统包括：角色管理模块、权限管理模块、用户登录管理模块、系统日志管理模块和数据库；
所述角色管理模块，用于基于用户的身份，为用户配置不同的角色；
所述权限管理模块，用于为不同角色配置不同的使用权限；
所述用户登录管理模块，用于对登录所述工程造价动态控制系统的用户的身份进行识别，以确定用户的角色以及使用权限；
所述系统日志管理模块，用于对各用户使用该系统的操作日志进行管理；
所述数据库，用于存储能表征各用户身份的特征参数以及与其身份相匹配的使用权限。
在一种可选的实施方式中，所述用户登录管理模块包括：人脸图像采集子模块、人脸图像处理子模块、特征提取子模块、鉴权子模块和输出子模块；
所述人脸图像采集子模块，用于采集用户的人脸图像；
所述人脸图像处理子模块，用于对所述人脸图像进行处理；
所述特征提取子模块，用于从处理后的人脸图像中提取能够表征该用户身份的特征参数；
所述鉴权子模块，用于根据所述所述特征提取子模块提取的特征参数和所述数据库中预存的各用户身份的特征参数，确定该用户身份以及使用权限，并经由所述输出子模块输出鉴权结果。
在一种可选的实施方式中，所述人脸图像处理子模块包括：图像降噪单元、图像增强单元和图像分割单元；
所述图像降噪单元，用于对所述人脸图像做降噪处理；
所述图像增强单元，用于对降噪后的人脸图像做增强处理；
所述图像分割单元，用于对增强后的人脸图像进行分割，得到只包含人脸的前景图像。
在一种可选的实施方式中，所述的对所述人脸图像做降噪处理，具体是：
(1)对所述人脸图像进行灰度化处理；
(2)对灰度化后的人脸图像中的所有像素点进行噪声点检测，并根据检测结果，将其加入到对应的集合中，得到噪声点集合YP和非噪声点集合NP；
(3)采用如下方法计算噪声点集合YP中的各噪声点的灰度估计值，具体是：
3-1：设置一个大小为K×K的滑动窗口，将所述滑动窗口的中心点与噪声点pn对准；
3-2：将所述滑动窗口内的非噪声点的灰度值进行降序排列，选取该降序序列的中间值，并记为：Gmed；
3-3：利用下式计算噪声点pn的灰度估计值：
Figure BDA0002434359690000031
式中，G'(pn)、G(pn)分别为噪声点pn的灰度值估计值和灰度值，Gmax1为该滑动窗口内非噪声点的最大灰度值，Gmax2为该滑动窗口内噪声点的最大灰度值，W、R分别为该滑动窗口内非噪声点数和噪声点数，Gs(pn)为该滑动窗口内第s个非噪声点的灰度值，Gt(pn)为该滑动窗口内第t个噪声点的灰度值，σ为灰度化后的人脸图像的灰度值方差；
(4)经步骤(3)处理后的噪声点和非噪声点集合NP中的非噪声点构成的集合即为降噪后的人脸图像。
在一种可选的实施方式中，所述工程造价动态控制系统还包括：工程施工风险管控子系统；其用于对所述施工工程整个施工阶段的风险进行管控；
其中，所述工程施工风险管控子系统包括：基于无线传感器网络的数据采集模块和风险管控模块；所述数据采集模块，用于实时采集施工现场数据，并将其转发至所述风险管控模块；
所述风险管控模块，用于基于接收到的施工现场数据，实现对所述施工工程整个施工阶段的风险管控。
本发明的目的提供一种基于BIM的工程造价动态控制系统，通过构建施工工程的预算5D BIM模型、获取施工工程的施工活动信息，然后将施工阶段中已完成的工程与构建的预算5D BIM模型对应信息进行关联得到实际5D BIM模型，进而实现对施工工程在施工阶段中的工程造价进行动态监控，以使工程管理人员能够及时准确的获悉该施工工程的项目进度及成本控制情况，从而有利于工程管理人员在该施工工程的工程造价超出工程造价计划所允许的偏差内时，能够及时调整施工方案，以使将要发生的工程造价处于工程造价计划所允许的偏差内，进而保障整个施工工程能够顺利开展。
本发明第二方面提供了一种基于BIM的工程造价动态控制方法，该方法是利用第一方面提供工程造价动态控制系统来实现的，所述方法为：
所述5D BIM模型构建子系统基于设计阶段的项目数据构建施工工程的预算5DBIM模型；其中，所述项目数据包括：所述施工工程的3D BIM模型、项目WBS、工程进度计划和工程造价计划；
所述施工现场信息获取子系统获取施工现场在施工阶段的施工活动信息，并将获取的施工活动信息转发至所述数据处理子系统中；所述数据处理子系统对接收到的施工活动信息进行处理，得到施工工程的实际进度数据和实际成本数据，并将得到的实际进度数据和实际成本数据转发至5D BIM模型更新子系统；
所述5D BIM模型更新子系统基于设计阶段的项目数据以及接收到的实际进度数据和实际成本数据，对所述预算5D BIM模型进行更新，得到实际5D BIM模型；
所述工程造价监控子系统基于所述预算5D BIM模型和实际5D BIM模型，采用挣值管理方法对所述施工工程在施工阶段中的工程造价进行动态监控，以确定所述施工工程的工程造价是否在所述工程造价计划所允许的偏差内；
所述工程造价动态管理子系统在该所述施工工程的工程造价超出所述工程造价计划所允许的偏差内时，预测将要发生的工程造价，然后调整施工方案以使所述将要发生的工程造价处于所述工程造价计划所允许的偏差内；
所述系统管理子系统对所述工程造价动态控制系统进行管理、授权和维护。
本发明第二方面的目的在于一种基于BIM的工程造价动态控制方法，利用该方法可以实现对施工工程在施工阶段中的工程造价进行动态监控，以使工程管理人员能够及时准确的获悉该施工工程的项目进度及成本控制情况，从而有利于工程管理人员在该施工工程的工程造价超出工程造价计划所允许的偏差内时，能够及时调整施工方案，以使将要发生的工程造价处于工程造价计划所允许的偏差内，进而保障整个施工工程能够顺利开展。
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工程造价动态控制系统的框架结构图；
图2是本发明实施例提供的5D BIM模型构建子模块100的框架结构图；
图3是本发明实施例提供的系统管理子系统700的框架结构图；
图4是本发明实施例提供的用户登录管理模块730的框架结构图；
图5是本发明实施例提供的人脸图像处理子模块732的框架结构图；
图6是本发明实施例提供的工程施工风险管控子系统800的框架结构图。
附图标记：5D BIM模型构建子系统100、施工现场信息获取子系统200、数据处理子系统300、5D BIM模型更新子系统400、工程造价监控子系统500、工程造价动态管理子系统600、系统管理子系统700、工程施工风险管控子系统800、3D BIM模型构建模块110、项目信息获取模块120、工程造价数据管理模块130、5D BIM模型构建模块140、角色管理模块710、权限管理模块720、用户登录管理模块730、系统日志管理模块740、数据库750、人脸图像采集子模块731、人脸图像处理子模块732、特征提取子模块733、鉴权子模块734、输出子模块735、图像降噪单元7321、图像增强单元7322、图像分割单元7323、数据采集模块810、风险管控模块820。
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的工程造价动态控制系统，该系统包括：5D BIM模型构建子系统100、施工现场信息获取子系统200、数据处理子系统300、5D BIM模型更新子系统400、工程造价监控子系统500、工程造价动态管理子系统600、系统管理子系统700和工程施工风险管控子系统800。
其中，所述5D BIM模型构建子系统100，用于基于设计阶段的项目数据构建施工工程的预算5D BIM模型；其中，所述项目数据包括：所述施工工程的3D BIM模型、项目WBS、工程进度计划和工程造价计划；
所述施工现场信息获取子系统200，用于获取施工现场在施工阶段的施工活动信息，并将获取的施工活动信息转发至所述数据处理子系统中；其中，所述施工活动信息包括：施工工程信息、材料信息、人员信息、生产设备信息和项目计划信息。
所述数据处理子系统300，用于对接收到的施工活动信息进行处理，得到施工工程的实际进度数据和实际成本数据，并将得到的实际进度数据和实际成本数据转发至5D BIM模型更新子系统；
所述5D BIM模型更新子系统400，用于基于设计阶段的项目数据以及接收到的实际进度数据和实际成本数据，对所述预算5D BIM模型进行更新，得到实际5D BIM模型；
所述工程造价监控子系统500，用于基于所述预算5D BIM模型和实际5D BIM模型，采用挣值管理方法对所述施工工程在施工阶段中的工程造价进行动态监控，以确定所述施工工程的工程造价是否在所述工程造价计划所允许的偏差内；
所述工程造价动态管理子系统600，用于在该所述施工工程的工程造价超出所述工程造价计划所允许的偏差内时，预测将要发生的工程造价，然后调整施工方案以使所述将要发生的工程造价处于所述工程造价计划所允许的偏差内；
所述系统管理子系统700，用于对工程造价动态控制系统进行管理、授权和维护。
所述工程施工风险管控子系统800，用于对所述施工工程整个施工阶段的风险进行管控。
本发明上述实施例在于提供一种基于BIM的工程造价动态控制系统，本发明上述实施例通过构建施工工程的预算5D BIM模型、获取施工工程的施工活动信息，然后将施工阶段中已完成的工程与构建的预算5D BIM模型对应信息进行关联得到实际5D BIM模型，进而实现对施工工程在施工阶段中的工程造价进行动态监控，以使工程管理人员能够及时准确的获悉该施工工程的项目进度及成本控制情况，从而有利于工程管理人员在该施工工程的工程造价超出工程造价计划所允许的偏差内时，能够及时调整施工方案，以使将要发生的工程造价处于工程造价计划所允许的偏差内，进而保障整个施工工程能够顺利开展。
在一种可选的实施方式中，参见图2，所述5D BIM模型构建子系统100包括：3D BIM模型构建模块110、项目信息获取模块120、工程造价数据管理模块130和5D BIM模型构建模块140；
所述3D BIM模型构建模块110，用于通过BIM建模软件构建所述施工工程的3D BIM模型；所述3D BIM模型包括：所述施工工程各构件的属性信息以及各构件之间的空间信息；构件的属性信息是指：构件名称、构件类型、构件尺寸、构件高度、构件材质、构件物理参数等。通过所述施工工程的3D BIM模型，可直接查看到构件的工程量，并利用构件明细表，得到各构件的数量等信息；同时该模型还可以直观地展示建筑物，方便不同参与方沟通该施工工程的技术方案，对该施工工程的建造图纸存在的问题进行三维可视化的沟通。
所述项目信息获取模块120，用于获取所述施工工程的项目WBS以及工程进度计划；
所述工程造价数据管理模块130，用于编制所述施工工程的工程造价计划，并对所述施工工程的工程造价计划进行管理；
所述5D BIM模型构建模块140，分别与所述3D BIM模型构建模块110、项目信息获取模块120、工程造价数据管理模块130进行信息关联，并基于关联后的结果，构建所述施工工程的预算5D BIM模型。
在一种可选的实施方式中，可利用Project编制该施工工程的工程进度计划，其具体步骤如下：
(1)收集编制工程进度计划所需要的数据：该数据包括：合同工期、经济指标、施工方案、施工人员的技术素质和劳动效率、施工现场条件等；
(2)确定工程进度控制目标。工程进度控制目标包括工程总体进度实施目标，以及单位工程、各分部工程工作进度控制目标。除此以外，还需要根据工期编制该施工工程所需的年、月、周进度计划；
(3)在Project软件中创建项目，输入各项施工任务，其施工任务的建立通常在项目范围说明书、项目WBS的指导下完成；
(4)计算工程量；工程量一般参照算量计软件所给出的工程量，根据工程量的大小和类似工程经验估算各分部工程的资源用量以及持续时间；
(5)确定各分部工程的紧前紧后关系。根据各分部工程的逻辑顺序，科学合理的安排进度计划及工程开竣工时间，防止因错误的施工顺序带来的资源浪费。确定完所有分部工程的逻辑顺序之后，该施工工程的总工期便可通过软件直接得出。
在一种可选的实施方式中，在编制所述施工工程的工程造价计划时，首先按照WBS理论划分的清单项目计算清单工程造价，如果清单项目与进度划分的项目相同，结合工程进度计划，就能直接确定出相应时段上的造价计划；如果不相同时，先对清单项目进行整合，按照资源均等的方法将各分部工程的造价平摊到其施工的工期内，再结合工程进度计划，确定每个施工时段上的工程造价计划。其具体的编制过程如下：
1)应用WBS理论对该施工工程进行分解。以建筑工程项目为例：建筑工程项目可以划分基础、墙体、梁柱等。
2)根据分解的清单项目，结合图纸和当地当时的建设工程价格信息资料，计算清单项目的工程造价。
3)结合工程进度计划，如果划分的清单项目与进度计划的划分项目完全相同，就可以确定相应时段上的工程造价计划。
4)如果不相同，根据工程进度计划的划分将同属于工程进度计划中的清单项目进行合并，同时将其工程造价也合并，按照资源均衡的方法将合并后的工程造价平均分摊在相应的施工时段内，就能确定出这些时段上的工程造价计划。
假设与进度计划相符的工程清单集合为：A＝{A1，A2，A3，…，An}，对应的工程造价集合为：C＝{C1，C2，C3，…，Cn}，工程进度计划的工期为T，则：与工程进度计划相符的工程造价为：C＝Cl+C2+C3+…+Cn，相应时段上的工程造价即为：C＝C/T。
5)根据工程进度计划以及各施工时段之间的搭接情况，编制该施工工程的工程造价计划。
在一种可选的实施方式中，在所述工程造价监控子系统500中，所述的基于所述预算5D BIM模型和实际5D BIM模型，采用挣值管理方法对所述施工工程在施工阶段中的工程造价进行动态监控，以确定所述施工工程的工程造价是否在所述工程造价计划所允许的偏差内，具体是：
在施工之前，根据构建的预算5D BIM模型可以输出挣值分析所需的计划价值(BCWS)，其中计划价值＝计划进度×预算单价；
在施工过程中，根据实际5D BIM模型可以输出挣值分析所需的实际价值(ACWP)，其中，实际价值＝实际进度×实际单价；
根据项目WBS的实际进度和预算单价，可以计算得出：挣值(BCWP)，具体是，挣值＝实际进度×预算单价；
基于计划价值(BCWS)、实际价值(ACWP)、挣值(BCWP)，采用挣值管理方法计算该施工工程的成本绩效指数CPI(其中,CPI＝BCWP/ACWP)、进度绩效指数SPI(其中，SPI＝BCWP/BCWS)、成本偏差CV(其中，CV＝BCWP-ACWP)和进度偏差SV(其中，SV＝BCWP-BCWS)；由成本绩效指数CPI检查和控制施工工程的成本是否在所述工程造价计划所允许的偏差内，以成本偏差CV衡量偏差的额度。
在一种可选的实施方式中，参见图3，所述系统管理子系统700包括：角色管理模块710、权限管理模块720、用户登录管理模块730、系统日志管理模块740和数据库750；
所述角色管理模块710，用于基于用户的身份，为用户配置不同的角色；
所述权限管理模块720，用于为不同角色配置不同的使用权限；
所述用户登录管理模块730，用于对登录所述工程造价动态控制系统的用户的身份进行识别，以确定用户的角色以及使用权限；
所述系统日志管理模块740，用于对各用户使用该系统的操作日志进行管理；
所述数据库750，用于存储能表征各用户身份的特征参数以及与其身份相匹配的使用权限。
在上述实施方式中，通过系统管理子系统，可以对使用该系统的人员进行管理，只允许有使用权限的工程管理人员才可以操作该系统，保障了系统的安全性和可靠性，避免无使用权限的人员非法操作。
在一种可选的实施方式中，参见图4，所述用户登录管理模块730包括：人脸图像采集子模块731、人脸图像处理子模块732、特征提取子模块733、鉴权子模块734和输出子模块735；
所述人脸图像采集子模块731，用于采集用户的人脸图像；
所述人脸图像处理子模块732，用于对所述人脸图像进行处理；
所述特征提取子模块733，用于从处理后的人脸图像中提取能够表征该用户身份的特征参数；
所述鉴权子模块734，用于根据所述所述特征提取子模块提取的特征参数和所述数据库750中预存的各用户身份的特征参数，确定该用户身份以及使用权限，并经由所述输出子模块735输出鉴权结果。
在一种可选的实施方式中，参见图5，所述人脸图像处理子模块732包括：图像降噪单元7321、图像增强单元7322和图像分割单元7323；
所述图像降噪单元7321，用于对所述人脸图像做降噪处理；
所述图像增强单元7322，用于对降噪后的人脸图像做增强处理；
所述图像分割单元7323，用于对增强后的人脸图像进行分割，得到只包含人脸的前景图像。
在一种可选的实施方式中，所述的对所述人脸图像做降噪处理，具体是：
(1)对所述人脸图像进行灰度化处理；
(2)对灰度化后的人脸图像中的所有像素点进行噪声点检测，并根据检测结果，将其加入到对应的集合中，得到噪声点集合YP和非噪声点集合NP；
(3)采用如下方法计算噪声点集合YP中的各像素点的灰度估计值，具体是：
3-1：设置一个大小为K×K的滑动窗口，将所述滑动窗口的中心点与噪声点pn对准；
3-2：将所述滑动窗口内的非噪声点的灰度值进行降序排列，选取该降序序列的中间值，记为：Gmed；若该降序序列中的元素是偶数个，则选取该降序序列的中间两个值的平均值作为该序列的中间值；
3-3：利用下式计算噪声点pn的灰度估计值：
Figure BDA0002434359690000101
式中，G'(pn)、G(pn)分别为噪声点pn的灰度值估计值和灰度值，Gmax1为该滑动窗口内非噪声点的最大灰度值，Gmax2为该滑动窗口内噪声点的最大灰度值，W、R分别为该滑动窗口内非噪声点数和噪声点数，Gs(pn)为该滑动窗口内第s个非噪声点的灰度值，Gt(pn)为该滑动窗口内第t个噪声点的灰度值，σ为灰度化后的人脸图像的灰度值方差；
(4)经步骤(3)处理后的噪声点和非噪声点集合NP中的非噪声点构成的集合即为降噪后的人脸图像。
由于受光线强度、采集图像设备的抖动等原因的影响，会使得图像中含有噪声，进而不利于后续对施工人员的身份进行识别，基于此，需要对采集的人脸图像进行降噪处理，以改善人脸图像质量，在上述实施方式中，首先对人脸图像进行灰度化处理和噪声点检测，然后基于得到的噪声点集合YP，计算各噪声点的灰度估计值，其中，在计算噪声点的灰度估计值时，考虑了噪声点本身灰度值、其所在滑动窗口内的噪声点和非噪声点灰度值的影响，使得计算得到的噪声点的灰度值更接近于其真实值，同时，在做降噪处理时，只对噪声点进行降噪操作，提高了降噪效率，减轻了该系统的工作负担。
在一种可选的实施方式中，所述的对灰度化后的人脸图像中的所有像素点进行噪声点检测，具体是：
(1)设置一个大小为M×M的检测窗口，将所述检测窗口的中心点与待检测点对准，利用下方的判决条件判断待检测点是否为噪声点，其中，M为奇数：
Figure BDA0002434359690000111
Figure BDA0002434359690000112
式中，G(pt)为待检测点pt的灰度值，Gd(pt)为该检测窗口内的第d个像素点的灰度值，xpt、ypt分别为待检测点pt的横坐标和纵坐标，
Figure BDA0002434359690000113
分别为该检测窗口内第d个像素点的横坐标和纵坐标，Gmax、Gmin分别为该检测窗口内的最大灰度值和最小灰度值，
Figure BDA0002434359690000114
为该检测窗口内所有像素点的平均灰度值，N为该检测窗口内像素点数，T1为预设的阈值，
Figure BDA0002434359690000115
Figure BDA0002434359690000116
分别为待检测点pt灰度值的水平梯度值和竖直梯度值，
Figure BDA0002434359690000117
分别为该检测窗口内的第d个像素点的灰度值的水平梯度值和竖直梯度值，λ为设定的阈值，int(·)为取值函数；NUM{·}表示满足括号内条件的元素数；
当待检测点pt同时满足上面两个条件时，则该像素点为噪声点，并将该像素点加入到噪声点集合YP中；反之，则将该像素点加入到非噪声点集合NP中；
遍历所述灰度化后的人脸图像中所有像素点，即可得到噪声点集合YP和非噪声点集合NP。
在上式实施方式中，通过对灰度化后的人脸图像中的像素点进行噪声检测，得到噪声点集合YP和非噪声集合NP，进而在后续去除噪声时，只需对噪声点集合YP中的噪声点做降噪处理即可，提高了降噪效率。在对像素点进行噪声检测时，一方面考虑该像素点灰度值与其检测窗口内其他像素点灰度值的影响，另一方面也考虑其像素点的水平梯度值和竖直梯度值，从而在保证噪声检测准确度的同时，去除了边缘点的影响，避免了将边缘点的像素点误判为噪声点，从而保证了噪声检测的准确率，有利于后续对噪声点的准确降噪。
在一种可选的实施方式中，所述的对增强后的人脸图像进行分割，得到只包含人脸的前景图像，具体是：
设置一个大小为Q×Q的检测窗口，将该检测窗口的中心像素点与待检测的像素点pr对准，然后利用下方条件判断该像素点pr是否是边缘像素点；
Figure BDA0002434359690000121
式中，
Figure BDA0002434359690000122
分别为像素点pr的灰度值的水平梯度值和竖直梯度值，
Figure BDA0002434359690000123
Figure BDA0002434359690000124
分别为该检测窗口内第h个像素点的灰度值的水平梯度值和竖直梯度值，
Figure BDA0002434359690000125
为像素点pr和该检测窗口内第h个像素点的高斯加权欧式距离，
Figure BDA0002434359690000126
为高斯函数的标准差，λ2、T2分别为预设的阈值，具体地，
Figure BDA0002434359690000127
int(·)为取整函数；H为检测窗口内，除去中心像素点以外的，像素点个数；NUM{·}表示满足括号内条件的元素数；
若像素点pr满足上方条件，则该像素点pr为边缘像素点；
遍历所有像素点，将得到的所有边缘像素点进行拼接，即可得到分割后的人脸图像。
有益效果：在上述实施例中，通过上述条件对增强后的人脸图像中各像素点进行判断，能够准确地将边缘点识别出来，进而实现对增强后的人脸图像的准确分割，且上述方法简单便捷，能够快速实现对该增强后的人脸图像的分割处理，提高了整个系统的工作效率。
在一种可选的实施方式中，参见图6，所述工程施工风险管控子系统800包括：基于无线传感器网络的数据采集模块810和风险管控模块820；
所述数据采集模块810，用于实时采集施工现场数据，并将其转发至所述风险管控模块820；
所述风险管控模块820，用于基于接收到的施工现场数据，实现对所述施工工程整个施工阶段的风险管控。具体地，将采集到的施工现场数据和预存的可能产生实际工程造价变化风险的施工现场质量、安全指标数据进行比对，若采集到的施工现场数据在施工现场质量、安全指标数据范围之内，则该施工工程的施工现场正常。通过工程施工风险管控子系统800对施工工程的施工过程进行风险管控，使得在该施工工程出现质量、安全超出警示值时，及时通知工程管理人员，实时调整施工方案，进而能够确保顺利实现整个施工工程的质量、安全管理目标。
在一种可选的实施方式中，所述数据采集模块810由多个传感器监测节点和一个汇聚节点组成，所述传感器节点用于采集施工区域内的施工现场数据，并转发至所述汇聚节点；所述汇聚节点汇聚各传感器节点采集的施工现场数据，经压缩处理后转发至所述风险管控模块820。
本发明实施例还提供了一种基于BIM的工程造价动态控制方法，方法是利用上述实施例提供的工程造价动态控制系统来实现的，所述方法为：
所述5D BIM模型构建子系统100基于设计阶段的项目数据构建施工工程的预算5DBIM模型；其中，所述项目数据包括：所述施工工程的3D BIM模型、项目WBS、工程进度计划和工程造价计划；
所述施工现场信息获取子系统200获取施工现场在施工阶段的施工活动信息，并将获取的施工活动信息转发至所述数据处理子系统300中；
所述数据处理子系统300对接收到的施工活动信息进行处理，得到施工工程的实际进度数据和实际成本数据，并将得到的实际进度数据和实际成本数据转发至5D BIM模型更新子系统；
所述5D BIM模型更新子系统400基于设计阶段的项目数据以及接收到的实际进度数据和实际成本数据，对所述预算5D BIM模型进行更新，得到实际5D BIM模型；
所述工程造价监控子系统500基于所述预算5D BIM模型和实际5D BIM模型，采用挣值管理方法对所述施工工程在施工阶段中的工程造价进行动态监控，以确定所述施工工程的工程造价是否在所述工程造价计划所允许的偏差内；
所述工程造价动态管理子系统600在该所述施工工程的工程造价超出所述工程造价计划所允许的偏差内时，预测将要发生的工程造价，然后调整施工方案以使所述将要发生的工程造价处于所述工程造价计划所允许的偏差内；
所述系统管理子系统700对所述工程造价动态控制系统进行管理、授权和维护。
本发明上述实施例的目的在于提供一种基于BIM的工程造价动态控制方法，利用该方法可以实现对施工工程在施工阶段中的工程造价进行动态监控，以使工程管理人员能够及时准确的获悉该施工工程的项目进度及成本控制情况，从而有利于工程管理人员在该施工工程的工程造价超出工程造价计划所允许的偏差内时，能够及时调整施工方案，以使将要发生的工程造价处于工程造价计划所允许的偏差内，进而保障整个施工工程能够顺利开展。
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 (5)

1.一种基于BIM的工程造价动态控制系统，其特征在于，包括：5D BIM模型构建子系统、施工现场信息获取子系统、数据处理子系统、5D BIM模型更新子系统、工程造价监控子系统、工程造价动态管理子系统和系统管理子系统；
所述5D BIM模型构建子系统，用于基于设计阶段的项目数据构建施工工程的预算5DBIM模型；其中，所述项目数据包括：所述施工工程的3D BIM模型、项目WBS、工程进度计划和工程造价计划；
所述施工现场信息获取子系统，用于获取施工现场在施工阶段的施工活动信息，并将获取的施工活动信息转发至所述数据处理子系统中；
所述数据处理子系统，用于对接收到的施工活动信息进行处理，得到施工工程的实际进度数据和实际成本数据，并将得到的实际进度数据和实际成本数据转发至5D BIM模型更新子系统；
所述5D BIM模型更新子系统，用于基于设计阶段的项目数据以及接收到的实际进度数据和实际成本数据，对所述预算5D BIM模型进行更新，得到实际5D BIM模型；
所述工程造价监控子系统，用于基于所述预算5D BIM模型和实际5D BIM模型，采用挣值管理方法对所述施工工程在施工阶段中的工程造价进行动态监控，以确定所述施工工程的工程造价是否在所述工程造价计划所允许的偏差内；
所述工程造价动态管理子系统，用于在该所述施工工程的工程造价超出所述工程造价计划所允许的偏差内时，预测将要发生的工程造价，然后调整施工方案以使所述将要发生的工程造价处于所述工程造价计划所允许的偏差内；
所述系统管理子系统，用于对工程造价动态控制系统进行管理、授权和维护；
其中，所述系统管理子系统包括：角色管理模块、权限管理模块、用户登录管理模块、系统日志管理模块和数据库；
所述角色管理模块，用于基于用户的身份，为用户配置不同的角色；
所述权限管理模块，用于为不同角色配置不同的使用权限；
所述用户登录管理模块，用于对登录所述工程造价动态控制系统的用户的身份进行识别，以确定用户的角色以及使用权限；
所述系统日志管理模块，用于对各用户使用该系统的操作日志进行管理；
所述数据库，用于存储能表征各用户身份的特征参数以及与其身份相匹配的使用权限；
所述用户登录管理模块包括：人脸图像采集子模块、人脸图像处理子模块、特征提取子模块、鉴权子模块和输出子模块；
所述人脸图像采集子模块，用于采集用户的人脸图像；
所述人脸图像处理子模块，用于对所述人脸图像进行处理；
所述特征提取子模块，用于从处理后的人脸图像中提取能够表征该用户身份的特征参数；
所述鉴权子模块，用于根据所述特征提取子模块提取的特征参数和所述数据库中预存的各用户身份的特征参数，确定该用户身份以及使用权限，并经由所述输出子模块输出鉴权结果；
所述人脸图像处理子模块包括：图像降噪单元、图像增强单元和图像分割单元；
所述图像降噪单元，用于对所述人脸图像做降噪处理；
所述图像增强单元，用于对降噪后的人脸图像做增强处理；
所述图像分割单元，用于对增强后的人脸图像进行分割，得到只包含人脸的前景图像；
所述的对所述人脸图像做降噪处理，具体是：
(1)对所述人脸图像进行灰度化处理；
(2)对灰度化后的人脸图像中的所有像素点进行噪声点检测，并根据检测结果，将其加入到对应的集合中，得到噪声点集合YP和非噪声点集合NP；
(3)采用如下方法计算噪声点集合YP中的各噪声点的灰度估计值，具体是：
3-1：设置一个大小为K×K的滑动窗口，将所述滑动窗口的中心点与噪声点pn对准；
3-2：将所述滑动窗口内的非噪声点的灰度值进行降序排列，选取该降序序列的中间值，并记为：Gmed；
3-3：利用下式计算噪声点pn的灰度估计值：
Figure FDA0002778953910000021
式中，G'(pn)、G(pn)分别为噪声点pn的灰度值估计值和灰度值，Gmax1为该滑动窗口内非噪声点的最大灰度值，Gmax2为该滑动窗口内噪声点的最大灰度值，W、R分别为该滑动窗口内非噪声点数和噪声点数，Gs(pn)为该滑动窗口内第s个非噪声点的灰度值，Gt(pn)为该滑动窗口内第t个噪声点的灰度值，σ为灰度化后的人脸图像的灰度值方差；
(4)经步骤(3)处理后的噪声点和非噪声点集合NP中的非噪声点构成的集合即为降噪后的人脸图像。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的工程造价动态控制系统，其特征在于，所述5DBIM模型构建子系统包括：3D BIM模型构建模块、项目信息获取模块、工程造价数据管理模块和5D BIM模型构建模块；
所述3D BIM模型构建模块，用于通过BIM建模软件构建所述施工工程的3D BIM模型；
所述项目信息获取模块，用于获取所述施工工程的项目WBS以及工程进度计划；
所述工程造价数据管理模块，用于编制所述施工工程的工程造价计划，并对所述施工工程的工程造价计划进行管理；
所述5D BIM模型构建模块，分别与所述3D BIM模型构建模块、项目信息获取模块、工程造价数据管理模块进行信息关联，并基于关联后的结果，构建所述施工工程的预算5D BIM模型。
3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的工程造价动态控制系统，其特征在于，所述施工活动信息包括：施工工程信息、材料信息、人员信息、生产设备信息和项目计划信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的工程造价动态控制系统，其特征在于，所述工程造价动态控制系统还包括：工程施工风险管控子系统，其用于对所述施工工程整个施工阶段的风险进行管控；
其中，所述工程施工风险管控子系统包括：基于无线传感器网络的数据采集模块和风险管控模块；所述数据采集模块，用于实时采集施工现场数据，并将其转发至所述风险管控模块；
所述风险管控模块，用于基于接收到的施工现场数据，实现对所述施工工程整个施工阶段的风险管控。
5.一种基于BIM的工程造价动态控制方法，其特征在于，所述方法包括：利用如权利要求1-4任一所述的基于BIM的工程造价动态控制系统进行控制，所述方法为：
所述5D BIM模型构建子系统基于设计阶段的项目数据构建施工工程的预算5D BIM模型；其中，所述项目数据包括：所述施工工程的3D BIM模型、项目WBS、工程进度计划和工程造价计划；
所述施工现场信息获取子系统获取施工现场在施工阶段的施工活动信息，并将获取的施工活动信息转发至所述数据处理子系统中；所述数据处理子系统对接收到的施工活动信息进行处理，得到施工工程的实际进度数据和实际成本数据，并将得到的实际进度数据和实际成本数据转发至5D BIM模型更新子系统；
所述5D BIM模型更新子系统基于设计阶段的项目数据以及接收到的实际进度数据和实际成本数据，对所述预算5D BIM模型进行更新，得到实际5D BIM模型；
所述工程造价监控子系统基于所述预算5D BIM模型和实际5D BIM模型，采用挣值管理方法对所述施工工程在施工阶段中的工程造价进行动态监控，以确定所述施工工程的工程造价是否在所述工程造价计划所允许的偏差内；
所述工程造价动态管理子系统在该所述施工工程的工程造价超出所述工程造价计划所允许的偏差内时，预测将要发生的工程造价，然后调整施工方案以使所述将要发生的工程造价处于所述工程造价计划所允许的偏差内；
所述系统管理子系统对所述工程造价动态控制系统进行管理、授权和维护。
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