CN111521738A - 一种基于bim与传感器技术的施工环境监测与预警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于BIM与传感器技术的施工环境监测与预警方法，属于环境监测技术领域，一种基于BIM与传感器技术的施工环境监测与预警方法，包括一种监测预警系统，监测预警系统包括数据采集模块，数据采集模块上连接有多个安装在施工区域的传感器，数据采集模块上连接有移动平台，移动平台内安装有处理器，处理器上连接有报警器，处理器上连接有本地数据库、4G网络通信模块和无线信号通讯模块，4G网络通信模块上连接有BIM平台，BIM平台包括平台数据库，平台数据库上连接有终端展示系统，可以实现远程和实地对施工区域的环境参数进行监控，施工场地设置监控装置并根据阈值进行预警，方便控制施工区域的传感器开关。
Description
技术领域
本发明涉及环境监测技术领域，更具体地说，涉及一种基于BIM与传感器技术的施工环境监测与预警方法。
背景技术
随着各类型工业化进程的快速发展，环境问题日益严重，公众对生活在一个健康的自然环境具有强烈需求；因而环境监测变得越来越重要。目前的建筑工程施工所带来的环境污染不可小觑，建筑工程施工包括有多种：例如，城市公用基础设施的建设工程施工、工业建筑工程施工、城市商业和民用住宅建筑工程施工等等。
现有的针对施工环境监测与预警的技术多从智慧工地建设、室内环境监测、施工工人作业环境监测等，应用的角度比较多且功能有限，BIM是技术，也是一套管理方法，是基于建筑设计、施工管理、项目协同、运维等为一体的全生命周期的管理方法，更够让建筑节约能耗，减少污染等达到绿色节能的手段。
由于，目前建筑施工过程中粗放型管理、施工作业人员缺乏环保意识等原因，造成在现阶段的施工作业过程中，施工过程中所产生的粉尘污染、噪声污染和有害气体污染等，以及有害气体所产生的危险性：城市管线的损坏和维修中导致有害气体中的可燃性气体泄漏所引起的起火爆炸危险，这些污染都会对环境造成严重的影响和危害；现有的施工环境监测系统大多只能通过计算机进行远程控制，使技术人员在实地施工时不能观测到施工区域实地的环境参数数据，施工区域不能很好的进行危险预警。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于BIM与传感器技术的施工环境监测与预警方法，它可以实现远程和实地对施工区域的环境参数进行监控，施工场地设置监控装置并根据阈值进行预警，方便控制施工区域的传感器开关。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种基于BIM与传感器技术的施工环境监测与预警方法，包括一种监测预警系统，所述监测预警系统包括数据采集模块，所述数据采集模块上连接有多个安装在施工区域的传感器，所述数据采集模块上连接有移动平台，所述移动平台内安装有处理器，所述处理器上连接有报警器，所述处理器上连接有本地数据库、4G网络通信模块和无线信号通讯模块，所述4G网络通信模块上连接有BIM平台，所述BIM平台包括平台数据库，所述平台数据库上连接有终端展示系统，可以实现远程和实地对施工区域的环境参数进行监控，在移动平台内设置处理器和本地数据库，使传感器所检测到的环境数据可及时被处理，当环境参数超标时，装置可及时进行预警和应急处理。
一种基于BIM与传感器技术的施工环境监测与预警方法，包括数据采集模块，所述数据采集模块上连接有多个传感器，所述数据采集模块上连接有移动平台，所述移动平台包括电动手推车，所述电动手推车上固定连接有保护壳，所述保护壳内固定连接有水箱，所述水箱上连接有水泵，所述保护壳上连接有多个与水泵相匹配的雾化碰头，所述雾化碰头与水泵之间连接有三通电磁阀，所述移动平台的顶端连接有空气净化机构，所述空气净化机构包括风筒，所述保护壳内固定连接有电动机，所述电动机的动力输出端上连接有主动齿轮，所述风筒的底端固定连接有从动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮啮合连接，所述从动齿轮的中部插接带有一个雾化碰头的导水管，所述风筒的尾端固定连接有引风机，所述风筒的两端均固定连接有滤网，可以实现对施工环境现状的监测，并根据阈值进行预警，方便控制施工区域的传感器开关。
进一步的，所述电动机为步进电机，所述电动机转子的旋转角度为0-180°，使水雾碰洒面积扩大，提高环境降尘效率。
进一步的，所述风筒上开凿有滑槽，且滑槽位于雾化碰头与引风机之间，所述滑槽内滑动连接有空气净化机构，所述空气净化机构包括滤网框，所述滤网框内连接有蜂窝活性碳网板，所述滤网框的顶端固定连接有顶板，所述顶板与风筒的外壁之间连接有电动推杆，所述电动推杆与控制器电性连接，空气净化机构可升降，使装置在进行喷雾工作时空气净化机构不影响风筒内的气流流速。
进一步的，所述雾化碰头设置为4个，其中三个所述雾化碰头安装在保护壳的外壁上，另一个所述雾化碰头安装在风筒内，方便水雾通过风筒601进行扩散。
进一步的，所述电动手推车上固定连接有触控屏，所述触控屏与处理器信号连接，方便施工场地的技术人员监控施工场地的环境参数，方便技术人员通过触控屏使用处理器9进行施工区域传感器2开关和施工环境调节装置的调控。
进一步的，所述传感器的种类为扬尘、PM2.5/10、二氧化硫和二氧化碳等环境指标传感器。
进一步的，所述施工环境调节装置包括空气循环装置和通风装置。
一种基于BIM与传感器技术的施工环境监测与预警方法，其监测预警方法为：
S1、技术人员熟悉施工场地布局，确定传感器布设方案，选定合适范围内的传感器进行布设；
S2、布设传感器，并连接数据采集模块，平台数据库，终端展示系统等；
S3、进行施工时，将移动平台移动至施工区域，通过移动平台上的处理器激活该区域的传感器进行工作，通过传感器进行施工区域的数据采集，传感器采集到的数据发送个移动平台内的处理器，处理器将数据统计处理后发送至显示器进行可视化展示，施工场地的现场技术人员可直接观察显示器获知该施工区域的环境数据，技术人员还可通过使用BIM平台进行远程的检测；
S4、移动平台对数据进行分析，当环境中的扬尘较大时，处理器控制报警器进行报警，同时显示器上显示超标参数，处理器控制水泵和三通电磁阀工作，使保护壳侧壁上的雾化碰头喷出水雾对周围环境进行降尘，技术人员还可根据施工环境大小开启电动机和引风机，使空气净化机构在旋转过程中将水雾喷洒至远处，增大降尘范围，通过碰洒水雾对施工环境进行降尘处理，且处理器通过无线信号通讯模块控制施工环境调节装置工作，使施工环境内；
S5、传感器检测到环境中的二氧化硫和二氧化碳等有害气体含量较高时，处理器控制报警器进行报警，同时显示器上显示超标参数，然后处理器控制电动推杆工作，使电动推杆带动顶板下降，从而使滤网框插入风筒内，然后开启引风机，使施工环境内的气体进入风筒内，气流穿过蜂窝活性碳网板时，气流中的有害气体被蜂窝活性碳网板内活性炭颗粒吸附，使空气中的有害气体含量降低，在引风机工作时，处理器通过无线信号通讯模块控制施工环境调节装置工作，使施工区域内的空气进行循环流动，同时开启通风系统进行施工区域的换气。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案在施工区域内铺设多种传感器器，构成传感器网络，通过传感器网络对施工环境进行实施监控，传感器与外界BIM平台连接，方便技术人员远程监控施工区域，方便传感器的远程调控。
(2)本方案在施工区域设置可运动的移动平台，可通过移动平台激活施工区域的传感器，并调取传感器的监控数据，使现场技术人员可实时检测施工现场的环境参数，当施工现场的环境参数数据超标时，移动平台可进行预警，技术人员可使用移动平台调控施工区域的施工环境调节装置工作，移动平台也可辅助工环境调节装置进行应急处理。
(3)本方案在移动平台上设置喷雾机构和空气净化机构，空气净化机构可辅助喷雾机构进行大范围喷雾降尘，喷雾机构和空气净化机构工作时，处理器可调控施工环境调节装置进行辅助，使施工环境参数超标时施工区域中的施工环境调节装置和移动平台进行应急处理，易于施工区域的环境参数快速降低，使施工区域可快速恢复生产。
附图说明
图1为本发明的电路原理图；
图2为本发明的移动平台立体图；
图3为本发明的移动平台工作时立体图；
图4为本发明的移动平台侧面剖视图；
图5为本发明的移动平台正面剖视图；
图6为图5中A处的结构示意图。
1数据采集模块、2传感器、3平台数据库、4终端展示系统、5移动平台、501电动手推车、502保护壳、503水箱、504水泵、505雾化碰头、506电磁阀、6空气净化机构、601风筒、602引风机、603电动机、604主动齿轮、605从动齿轮、606导水管、7空气净化机构、701滤网框、702蜂窝活性碳网板、703顶板、704电动推杆、8报警器、9处理器、10本地数据库、114G网络通信模块、12无线信号通讯模块、13触控屏、14施工环境调节装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：请参阅图1，一种基于BIM与传感器技术的施工环境监测与预警方法，包括数据采集模块，监测预警系统包括数据采集模块1，数据采集模块1上连接有多个安装在施工区域的传感器2，数据采集模块1上连接有移动平台5，移动平台5内安装有处理器9，处理器9上连接有报警器8，处理器9上连接有本地数据库10、4G网络通信模块11和无线信号通讯模块12，无线信号通讯模块12与施工场地的传感器基于Zigbee协议进行无线信号连接，4G网络通信模块11上连接有BIM平台，BIM平台包括平台数据库3，平台数据库3上连接有终端展示系统4，传感器2的种类为扬尘、PM2.5/10、二氧化硫和二氧化碳等环境指标传感器，数据采集模块1上连接有移动平台5，可以实现远程和实地对施工区域的环境参数进行监控，在移动平台5内设置处理器9和本地数据库10，使传感器2所检测到的环境数据可及时被处理，当环境参数超标时，装置可及时进行预警和应急处理。
请参阅图2-4，移动平台5包括电动手推车501，电动手推车501上固定连接有保护壳502，保护壳502内固定连接有水箱503，水箱503上连接有水泵504，保护壳502上连接有多个与水泵504相匹配的雾化碰头505，雾化碰头505与水泵504之间连接有三通电磁阀，雾化碰头505设置为4个，其中三个雾化碰头505安装在保护壳502的外壁上，另一个雾化碰头505安装在风筒601内，方便水雾通过风筒601进行扩散，移动平台5的顶端连接有空气净化机构6；电动手推车501上固定连接有触控屏13，触控屏13与处理器9信号连接，方便施工场地的技术人员监控施工场地的环境参数，方便技术人员通过触控屏13使用处理器9进行施工区域传感器2开关和施工环境调节装置14的调控，施工环境调节装置14包括空气循环装置和通风装置。
请参阅图3-6，空气净化机构6包括风筒601，保护壳502内固定连接有电动机603，电动机603为步进电机，电动机603转子的旋转角度为0-180°，使水雾碰洒面积扩大，提高环境降尘效率，电动机603的动力输出端上连接有主动齿轮604，风筒601的底端固定连接有从动齿轮605，主动齿轮604与从动齿轮605啮合连接，从动齿轮605的中部插接带有一个雾化碰头505的导水管606，风筒601的尾端固定连接有引风机602，风筒601的两端均固定连接有滤网，可以实现对施工环境现状的监测，并根据阈值进行预警，方便控制施工区域的传感器开关。
请参阅图4-5，风筒601上开凿有滑槽，且滑槽位于雾化碰头505与引风机602之间，滑槽内滑动连接有空气净化机构7，空气净化机构7包括滤网框701，滤网框701内连接有蜂窝活性碳网板702，滤网框701的顶端固定连接有顶板703，顶板703与风筒601的外壁之间连接有电动推杆704，电动推杆704与控制器9电性连接，空气净化机构7可升降，使装置在进行喷雾工作时空气净化机构7不影响风筒601内的气流流速。
本方案在移动平台上设置喷雾机构和空气净化机构6，空气净化机构6可辅助喷雾机构进行大范围喷雾降尘，喷雾机构和空气净化机构6工作时，处理器可调控施工环境调节装置14进行辅助，使施工环境参数超标时施工区域中的施工环境调节装置14和移动平台5进行应急处理，易于施工区域的环境参数快速降低，使施工区域可快速恢复生产，且使用移动平台5可移动，可在多个施工区域进行巡逻式监测和预警，方便多个分隔的施工区域的检测预警工作。
一种基于BIM与传感器技术的施工环境监测与预警方法，其监测预警方法为：
S1、技术人员熟悉施工场地布局，确定传感器布设方案，选定合适范围内的传感器进行布设；
S2、布设传感器，并连接数据采集模块，平台数据库，终端展示系统等；
S3、进行施工时，将移动平台5移动至施工区域，通过移动平台5上的处理器激活该区域的传感器2进行工作，通过传感器2进行施工区域的数据采集，传感器2采集到的数据发送个移动平台5内的处理器9，处理器9将数据统计处理后发送至显示器9进行可视化展示，施工场地的现场技术人员可直接观察显示器13获知该施工区域的环境数据，技术人员还可通过使用BIM平台进行远程的检测；
S4、移动平台对数据进行分析，当环境中的扬尘较大时，处理器9控制报警器进行报警，同时显示器13上显示超标参数，处理器9控制水泵504和三通电磁阀506工作，使保护壳502侧壁上的雾化碰头505喷出水雾对周围环境进行降尘，技术人员还可根据施工环境大小开启电动机603和引风机602，使空气净化机构6在旋转过程中将水雾喷洒至远处，增大降尘范围，通过碰洒水雾对施工环境进行降尘处理，且处理器9通过无线信号通讯模块12控制施工环境调节装置14工作，使施工环境内；
S5、传感器2检测到环境中的二氧化硫和二氧化碳等有害气体含量较高时，处理器9控制报警器进行报警，同时显示器13上显示超标参数，然后处理器9控制电动推杆704工作，使电动推杆704带动顶板703下降，从而使滤网框701插入风筒601内，然后开启引风机602，使施工环境内的气体进入风筒601内，气流穿过蜂窝活性碳网板702时，气流中的有害气体被蜂窝活性碳网板702内活性炭颗粒吸附，使空气中的有害气体含量降低，在引风机602工作时，处理器12通过无线信号通讯模块12控制施工环境调节装置14工作，使施工区域内的空气进行循环流动，同时开启通风系统进行施工区域的换气。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；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，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于BIM与传感器技术的施工环境监测与预警方法，包括一种监测预警系统，其特征在于：所述监测预警系统包括数据采集模块(1)，所述数据采集模块(1)上连接有多个安装在施工区域的传感器(2)，所述数据采集模块(1)上连接有移动平台(5)，所述移动平台(5)内安装有处理器(9)，所述处理器(9)上连接有报警器(8)，所述处理器(9)上连接有本地数据库(10)、4G网络通信模块(11)和无线信号通讯模块(12)，所述4G网络通信模块(11)上连接有BIM平台，所述BIM平台包括平台数据库(3)，所述平台数据库(3)上连接有终端展示系统(4)。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM与传感器技术的施工环境监测与预警方法，其特征在于：所述移动平台(5)包括电动手推车(501)，所述电动手推车(501)上固定连接有保护壳(502)，所述保护壳(502)内固定连接有水箱(503)，所述水箱(503)上连接有水泵(504)，所述保护壳(502)上连接有多个与水泵(504)相匹配的雾化碰头(505)，所述雾化碰头(505)与水泵(504)之间连接有三通电磁阀，所述移动平台(5)的顶端连接有空气净化机构(6)，所述空气净化机构(6)包括风筒(601)，所述保护壳(502)内固定连接有电动机(603)，所述电动机(603)的动力输出端上连接有主动齿轮(604)，所述风筒(601)的底端固定连接有从动齿轮(605)，所述主动齿轮(604)与从动齿轮(605)啮合连接，所述从动齿轮(605)的中部插接带有一个雾化碰头(505)的导水管(606)，所述风筒(601)的尾端固定连接有引风机(602)，所述风筒(601)的两端均固定连接有滤网。
3.根据权利要求1所述的一种基于BIM与传感器技术的施工环境监测与预警方法，其特征在于:所述电动机(603)为步进电机，所述电动机(603)转子的旋转角度为0-180°。
4.根据权利要求1所述的一种基于BIM与传感器技术的施工环境监测与预警方法，其特征在于：所述风筒(601)上开凿有滑槽，且滑槽位于雾化碰头(505)与引风机(602)之间，所述滑槽内滑动连接有空气净化机构(7)，所述空气净化机构(7)包括滤网框(701)，所述滤网框(701)内连接有蜂窝活性碳网板(702)，所述滤网框(701)的顶端固定连接有顶板(703)，所述顶板(703)与风筒(601)的外壁之间连接有电动推杆(704)，所述电动推杆(704)与控制器(9)电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于BIM与传感器技术的施工环境监测与预警方法，其特征在于：所述雾化碰头(505)设置为4个，其中三个所述雾化碰头(505)安装在保护壳(502)的外壁上，另一个所述雾化碰头(505)安装在风筒(601)内。
6.根据权利要求1所述的一种基于BIM与传感器技术的施工环境监测与预警方法，其特征在于：所述电动手推车(501)上固定连接有触控屏(13)，所述触控屏(13)与处理器(9)信号连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于BIM与传感器技术的施工环境监测与预警方法，其特征在于：所述传感器(2)的种类为扬尘、PM2.5/10、二氧化硫和二氧化碳等环境指标传感器。
8.根据权利要求1所述的一种基于BIM与传感器技术的施工环境监测与预警方法，其特征在于：所述施工环境调节装置(14)包括空气循环装置。
9.根据权利要求1所述的一种基于BIM与传感器技术的施工环境监测与预警方法，其特征在于：其使用方法为：
S1、技术人员熟悉施工场地布局，确定传感器布设方案，选定合适范围内的传感器进行布设；
S2、布设传感器，并连接数据采集模块，平台数据库，终端展示系统等；
S3、进行施工时，将移动平台(5)移动至施工区域，通过移动平台(5)上的处理器激活该区域的传感器(2)进行工作，通过传感器(2)进行施工区域的数据采集，传感器(2)采集到的数据发送个移动平台(5)内的处理器(9)，处理器(9)将数据统计处理后发送至显示器(9)进行可视化展示，施工场地的现场技术人员可直接观察显示器(13)获知该施工区域的环境数据，技术人员还可通过使用BIM平台进行远程的检测；
S4、移动平台对数据进行分析，当环境中的扬尘较大时，处理器(9)控制报警器进行报警，同时显示器(13)上显示超标参数，处理器(9)控制水泵(504)和三通电磁阀(506)工作，使保护壳(502)侧壁上的雾化碰头(505)喷出水雾对周围环境进行降尘，技术人员还可根据施工环境大小开启电动机(603)和引风机(602)，使空气净化机构(6)在旋转过程中将水雾喷洒至远处，增大降尘范围，通过碰洒水雾对施工环境进行降尘处理，且处理器(9)通过无线信号通讯模块(12)控制施工环境调节装置(14)工作，使施工环境内；
S5、传感器(2)检测到环境中的二氧化硫和二氧化碳等有害气体含量较高时，处理器(9)控制报警器进行报警，同时显示器(13)上显示超标参数，然后处理器(9)控制电动推杆(704)工作，使电动推杆(704)带动顶板(703)下降，从而使滤网框(701)插入风筒(601)内，然后开启引风机(602)，使施工环境内的气体进入风筒(601)内，气流穿过蜂窝活性碳网板(702)时，气流中的有害气体被蜂窝活性碳网板(702)内活性炭颗粒吸附，使空气中的有害气体含量降低，在引风机(602)工作时，处理器(12)通过无线信号通讯模块(12)控制施工环境调节装置(14)工作，使施工区域内的空气进行循环流动，同时开启通风系统进行施工区域的换气。
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|---|---|---|---|
| CN202010374636.8A CN111521738A (zh) | 2020-05-06 | 2020-05-06 | 一种基于bim与传感器技术的施工环境监测与预警方法 |
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| CN202010374636.8A CN111521738A (zh) | 2020-05-06 | 2020-05-06 | 一种基于bim与传感器技术的施工环境监测与预警方法 |
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