CN111753353A - 基于bim技术的装配式住宅pc构件吊装模拟系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统及方法，其中，该系统包括：传感器，每个PC构件与装配式模型的连接处均设置有一个传感器，用于确定各PC构件的吊装和安装顺序；控制单元，控制单元与各传感器电性连接，用于接收各传感器的触发顺序，并识别出各PC构件的模拟安装方式；BIM工作站，BIM工作站与控制单元电性连接，以接收各PC构件的模拟安装方式，并控制油墨打印机打印出各PC构件吊装顺序图表。利用传感器的触发能够确定各PC构件的吊装和安装顺序，再通过BIM工作站控制油墨打印机将各PC构件的吊装和安装顺序图表打印出来，辅助项目技术人员进行施工技术交流、决策和方案编制，指导现场施工。

Description

基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统及方法
技术领域
本发明涉及结构吊装技术领域，具体而言，涉及一种基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统及方法。
背景技术
装配式钢筋混凝土结构吊装施工操作在整个建筑行业施工操作中所占比重较大，对操作专业度要求高。如何掌握构件的质量、形状和安装的高度，以及进行正确的吊装施工，都直接影响了后期建筑物的整体结构。因此，在施工前期探讨装配式钢筋混凝土结构吊装的施工工艺，制定好吊装方案和组织措施显得尤为重要。
而在实际实施过程中，工程人员通常只能依靠二维的图纸和空间想象力进行决策及施工方案的编制，经常出现因吊具和吊装方法选择的不适宜而导致PC构件出现变形折损，以及因吊装顺序不适宜而导致PC构件无法顺利安装的现象。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统及方法，旨在解决目前工程人员依靠二维的图纸和空间想象力进行决策及施工方案的编制导致的PC构件出现变形折损或无法顺利安装的问题。
一个方面，本发明提出了一种基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统，该系统包括：传感器，每个PC构件与装配式模型的连接处均设置有一个传感器，用于确定各PC构件的吊装和安装顺序；控制单元，控制单元与各传感器电性连接，用于接收各传感器的触发顺序，并识别出各PC构件的模拟安装方式；BIM工作站，BIM工作站与控制单元电性连接，以接收各PC构件的模拟安装方式，并控制油墨打印机打印出各PC构件吊装顺序图表。
进一步地，上述基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统，还包括：3D打印机，3D打印机与BIM工作站电性连接，各PC构件通过BIM工作站选定，并由BIM工作站控制3D打印机进行3D打印。
进一步地，上述基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统，还包括：测试单元，测试单元与各传感器电性连接，以检测各传感器是否已经触发；显示单元，显示单元与测试单元电性连接，用于显示未触发的传感器及未触发的传感器所对应的PC构件的编号。
进一步地，上述基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统中，显示单元还与控制单元电性连接，用于显示控制单元识别出的各PC构件的模拟安装方式。
进一步地，上述基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统中，各PC构件的表面均贴有信息标签。
进一步地，上述基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统，还包括：扫描装置，用于扫描信息标签；显示单元还与扫描装置与电性连接，用于接收并显示信息标签所涵盖的信息。
进一步地，上述基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统，还包括：起重装置，起重装置用于吊装各PC构件。
本发明中，利用设置在PC构件与装配式模型连接处的传感器的触发来确定各PC构件的吊装和安装顺序，再通过BIM工作站控制油墨打印机将各PC构件的吊装和安装顺序图表打印出来，辅助项目技术人员进行施工技术交流、决策和方案编制，指导现场施工，模拟了PC构件的实际吊装和安装，可在模拟过程中及时发现问题并及时调整，以便选择适宜的吊具/吊装方法和吊装顺序，避免只依靠二维图纸和空间想象力进行决策和施工方案编制而导致的PC构件出现变形折损和无法顺利安装的问题。
另一方面，本发明还提出了一种基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟方法，该方法包括如下步骤：接收各PC构件的吊装和安装顺序，并根据各PC构件的吊装和安装顺序识别出各PC构件的模拟安装方式；发送各PC构件的模拟安装方式，将各PC构件模拟安装方式作为打印各PC构件吊装顺序图表的依据。
进一步地，上述基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟方法中，在接收各PC构件的模拟安装方式之前还包括：3D打印出各PC构件，其中，各PC构件的表面均贴有信息标签。
进一步地，上述基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟方法中，在3D打印出各PC构件与接收各PC构件的吊装和安装顺序之间还包括：通过连接于PC构件与装配式模型的连接处的传感器来确定各PC构件的吊装和安装顺序。
本发明中，利用设置在PC构件与装配式模型连接处的传感器的触发来确定各PC构件的吊装和安装顺序，再通过BIM工作站控制油墨打印机将各PC构件的吊装和安装顺序图表打印出来，辅助项目技术人员进行施工技术交流、决策和方案编制，指导现场施工，模拟了PC构件的实际吊装和安装，可在模拟过程中及时发现问题并及时调整，以便选择适宜的吊具/吊装方法和吊装顺序，避免只依靠二维图纸和空间想象力进行决策和施工方案编制而导致的PC构件出现变形折损和无法顺利安装的问题。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统的结构框图；
图2为本发明实施例提供的基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统中，PC构件信息标签及扫描装置示意图；
图3为本发明实施例提供的基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统中，起重装置的示意图；
图4为本发明实施例提供的基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统的电路原理图；
图5为本发明实施例提供的基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
系统实施例：
参见图1，图1示出了本实施例提供的基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统的结构框图。如图1所示，该系统包括：传感器、控制单元和BIM工作站，其中，传感器的数量由所需吊装的PC构件数量来确定，保证每个PC构件与装配式模型的连接处均设置有一个传感器，传感器可用于确定各PC构件的吊装和安装顺序，例如，传感器为重力传感器，其设置在装配式模型上且位于各个PC构件安装于装配式模型的位置上，当PC构件安装在装配式模型上时，与PC构件相对应的传感器感应到该PC构件的重力从而被触发，工作人员即可依据各传感器的触发顺序来确定各PC构件的吊装和安装顺序。控制单元与各个传感器电性连接，能够接收各传感器的触发顺序，并依据各传感器的触发顺序识别处各PC构件的模拟安装方式，即各PC构件的吊装和安装顺序，具体实施时，控制单元为PLC(逻辑可编程控制器)。BIM工作站与控制单元电性连接，能够接收控制单元识别出的各PC构件的模拟安装方式，油墨打印机与BIM工作站电性连接，BIM工作站能够控制油墨打印机将各PC构件吊装顺序图表打印出来。
本实施例中，利用设置在PC构件与装配式模型连接处的传感器的触发来确定各PC构件的吊装和安装顺序，再通过BIM工作站控制油墨打印机将各PC构件的吊装和安装顺序图表打印出来，辅助项目技术人员进行施工技术交流、决策和方案编制，指导现场施工，模拟了PC构件的实际吊装和安装，可在模拟过程中及时发现问题并及时调整，以便选择适宜的吊具/吊装方法和吊装顺序，避免只依靠二维图纸和空间想象力进行决策和施工方案编制而导致的PC构件出现变形折损和无法顺利安装的问题。
该系统还包括3D打印机，其与BIM工作站电性连接，BIM工作站选定PC构件，并控制3D打印机将选定的PC构件打印出来，在建立装配式建筑BIM模型的基础上，引入3D打印技术，按一定比例制造项目装配式住宅标准层各部位PC构件的实体模型，将BIM信息模型与实体模型相关联，克服传统形式下BIM技术应用停留在软件功能形式上，为后续BIM技术在装配式住宅项目中的应用提供了借鉴。
该系统还包括：测试单元和显示单元，测试单元与各个传感器电性连接，能够检测各个传感器是否已经触发，即检测装配式模型上某个位置上是否安装了PC构件。显示单元与测试单元电性连接，能够显示未触发的传感器和未触发的传感器所对应的PC构件的编号，从而清晰的掌握PC构件的安装情况，具体实施时，显示单元为触摸显示屏40。显示单元还与控制单元电性连接，从而显示控制单元识别出的各PC构件的模拟安装方式，便于工作人员查看。每个传感器还均连接有LED指示灯，LED指示灯依据对应传感器的动作进行动作，未触发的传感器对应的LED指示灯亮。
参见图2，各个PC构件的表面均贴有信息标签20，涵盖PC构件的质量、编号、位置等信息。扫描装置30能够扫描信息标签20，同时，显示单元还与扫描装置电性连接，以接收并显示信息标签20所涵盖的信息，即显示该PC构件在整个装配式住宅BIM模型当中的实际位置，同时获取PC构件的相关信息，具体实施时，信息标签20可以为二维码，扫描装置30可以为移动端扫描控制器。
参见图3，该系统还包括：用于吊装各PC构件的起重装置10，起重装置10包括作为起重电动机的三相交流电动机，可以控制吊钩的上升和下降，从而对PC构件进行吊装。安装区域周围搭设有脚手架50，安装区域的一侧还设置有材料堆放区60。
参见图4，图4使出了本实施例提供的电路原理图，图4中，DC-直流变换器，PLC-逻辑可编程控制器，SB1-测试按钮，SB2-打印按钮，SB3-启动按钮，SB4-起吊下降按钮，SB5-起吊上升按钮，SB6-紧急停止按钮，FR-过热继电器，LED1～n-二极管指示灯，CQY1～n-位置传感器，3DYJ-3D打印机，KM1～2-接触器，K1-直流继电器，DY-油墨打印机，M-三相交流电动机，CMP-显示单元，PC-BIM工作站，YDC-电池，SM-扫描装置。
综上，本实施例中，利用设置在PC构件与装配式模型连接处的传感器的触发来确定各PC构件的吊装和安装顺序，再通过BIM工作站控制油墨打印机将各PC构件的吊装和安装顺序图表打印出来，辅助项目技术人员进行施工技术交流、决策和方案编制，指导现场施工，模拟了PC构件的实际吊装和安装，可在模拟过程中及时发现问题并及时调整，以便选择适宜的吊具/吊装方法和吊装顺序，避免只依靠二维图纸和空间想象力进行决策和施工方案编制而导致的PC构件出现变形折损和无法顺利安装的问题。
方法实施例：
参见图5，图5示出了本实施例提供的基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟方法的流程图，该方法可利用上述系统实施例提供的系统来实施，如图5所示，该方法包括如下步骤：
步骤S510，3D打印出各PC构件，其中，各PC构件的表面均贴有信息标签。
具体地，BIM工作站控制3D打印机按一定比例打印出各PC构件的实体模型，各PC构件的表面均贴有信息标签，信息标签涵盖其贴设的PC构件的质量、编号、位置等信息。
步骤S520，在各PC构件与装配式模型的连接处安装传感器。
具体地，传感器的数量由所需吊装的PC构件数量来确定，保证每个PC构件与装配式模型的连接处均设置有一个传感器，传感器可用于确定各PC构件的吊装和安装顺序，例如，传感器为重力传感器，其设置在装配式模型上且位于各个PC构件安装于装配式模型的位置，当PC构件安装在装配式模型上时，与PC构件相对应的传感器感应到该PC构件的重力从而被触发，工作人员即可依据各传感器的触发顺序来确定各PC构件的吊装和安装顺序。
步骤S530，接收各PC构件的吊装和安装顺序，并根据各PC构件的吊装和安装顺序识别出各PC构件的模拟安装方式。
具体地，控制单元与各个传感器电性连接，能够接收各传感器的触发顺序，并依据各传感器的触发顺序识别处各PC构件的模拟安装方式，即各PC构件的吊装和安装顺序，具体实施时，控制单元为PLC(逻辑可编程控制器)。
步骤S540，发送各PC构件的模拟安装方式，将各PC构件模拟安装方式作为打印各PC构件吊装顺序图表的依据。
具体地，控制单元与BIM工作站电性连接，控制单元将识别出的各PC构件的模拟安装方式发送至BIM工作站，油墨打印机与BIM工作站电性连接，藉由触摸显示屏上选择确定及起吊路径起吊方法，BIM工作站控制油墨打印机将各PC构件吊装顺序图表打印出来，同时各PC构件模型上均贴有标签，通过无线扫描装置，能够读取其相关装配信息并在触摸显示屏上显示，辅助项目技术人员进行施工技术交流、决策和方案编制，指导现场施工。
综上，本实施例中，利用设置在PC构件与装配式模型连接处的传感器的触发来确定各PC构件的吊装和安装顺序，再通过BIM工作站控制油墨打印机将各PC构件的吊装和安装顺序图表打印出来，辅助项目技术人员进行施工技术交流、决策和方案编制，指导现场施工，模拟了PC构件的实际吊装和安装，可在模拟过程中及时发现问题并及时调整，以便选择适宜的吊具/吊装方法和吊装顺序，避免只依靠二维图纸和空间想象力进行决策和施工方案编制而导致的PC构件出现变形折损和无法顺利安装的问题。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统，其特征在于，包括：
传感器，每个PC构件与装配式模型的连接处均设置有一个所述传感器，用于确定各所述PC构件的吊装和安装顺序；
控制单元，所述控制单元与各所述传感器电性连接，用于接收各所述传感器的触发顺序，并识别出各所述PC构件的模拟安装方式；
BIM工作站，所述BIM工作站与所述控制单元电性连接，以接收各所述PC构件的模拟安装方式，并控制油墨打印机打印出各所述PC构件吊装顺序图表。
2.根据权利要求1所述的基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统，其特征在于，还包括：
3D打印机，所述3D打印机与所述BIM工作站电性连接，各所述PC构件通过所述BIM工作站选定，并由所述BIM工作站控制所述3D打印机进行3D打印。
3.根据权利要求1所述的基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统，其特征在于，还包括：
测试单元，所述测试单元与各所述传感器电性连接，以检测各所述传感器是否已经触发；
显示单元，所述显示单元与所述测试单元电性连接，用于显示未触发的传感器及未触发的传感器所对应的PC构件的编号。
4.根据权利要求3所述的基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统，其特征在于，
所述显示单元还与所述控制单元电性连接，用于显示所述控制单元识别出的各所述PC构件的模拟安装方式。
5.根据权利要求4所述的基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统，其特征在于，
各所述PC构件的表面均贴有信息标签。
6.根据权利要求5所述的基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统，其特征在于，还包括：
扫描装置，用于扫描所述信息标签；
所述显示单元还与所述扫描装置与电性连接，用于接收并显示信息标签所涵盖的信息。
7.根据权利要求1所述的基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟系统，其特征在于，还包括：
起重装置，所述起重装置用于吊装各所述PC构件。
8.一种基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：
接收各PC构件的吊装和安装顺序，并根据所述各PC构件的吊装和安装顺序识别出各所述PC构件的模拟安装方式；
发送各所述PC构件的模拟安装方式，将各所述PC构件模拟安装方式作为打印各所述PC构件吊装顺序图表的依据。
9.根据权利要求8所述的基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟方法，其特征在于，在所述接收各PC构件的模拟安装方式之前还包括：
3D打印出各所述PC构件，其中，各所述PC构件的表面均贴有信息标签。
10.根据权利要求9所述的基于BIM技术的装配式住宅PC构件吊装模拟方法，其特征在于，在所述3D打印出各所述PC构件与所述接收各PC构件的吊装和安装顺序之间还包括：
通过连接于所述PC构件与装配式模型的连接处的传感器来确定各所述PC构件的吊装和安装顺序。
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