CN112884611A - 一种基于bim的装配式建筑信息化管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于BIM的装配式建筑信息化管理系统，包括数据分析模块、BIM分析模块、数据采集模块、数据调用模块、数据分类模块、数据加密模块、数据发送模块、监控模块、存储模块，数据采集模块对一个装配式建筑的所有的数据信息进行采集得到建筑周期数据，并发送至数据加密模块，数据加密模块将建筑周期数据发送至BIM分析模块，BIM分析模块对建筑周期数据进行分析，并发送至存储模块，数据分析模块通过求解薛定谔基尔霍夫型方程在不同的扰动函数
的影响下条件下装配式建筑的承受能力的临界值，提高了建筑模型的准确性，充分利用了装配式建筑施工过程中的建筑数据。
Description
技术领域
本发明涉及装配式建筑技术领域，特别是涉及一种基于BIM的装配式建筑信息化管理系统。
背景技术
在装配式建筑的整个生命周期内会产生巨大的数据信息量，BIM技术通过参数模型整合项目策划、运行和维护等对相关信息进行共享和传递；在装配式建筑的不同建筑阶段利用不同的BIM软件对信息进行管理，例如Revit主要是建立符合施工要求的模型，CATIA、Navisworks实现施工方案的优化，Navisworks 检查方案的可行性，虽然BIM技术已经在装配式建筑的建设中的到了广泛的应用，但是BIM软件在使用过程中仍存在很多缺点，Revit的先天缺陷是不能处理大数据和其他装配式建筑模型，而不同的装配式建筑的模型建筑又存在一定的联系，大数据可以通过分析已投入使用的装配式建筑的数据来提高建立模型的准确性，弹性力学理论也可以用于工程结构分析中，所以在装配式建筑建立模型的过程中，通过对弹性力学理论的分析来优化建模的过程至关重要。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种基于 BIM的装配式建筑信息化管理系统，利用数据分析模块对已将投入使用的装配式建筑的建筑周期信息的分析得到扰动函数，再通过BIM分析模块结合扰动函数判断建模过程中的临界误差，提高了构建的建筑模型的准确性。
其解决的技术方案是，一种基于BIM的装配式建筑信息化管理系统，包括数据分析模块、BIM分析模块、数据采集模块、数据调用模块、数据分类模块、数据加密模块、数据发送模块、监控模块、存储模块，数据采集模块包括设计模块、施工图模块、施工模块、运营模块，施工模块包括人员管理模块、构件管理模块、时间管理模块、材料管理模块，数据分析模块包括运营分析模块、建模分析模块、边界分析模块，BIM分析模块包括BIM建模模块、BIM信息管理平台；
系统管理过程具体如下：
1)、数据采集模块对一个装配式建筑的所有的数据信息进行采集得到建筑周期数据，并发送至数据加密模块，数据加密模块将建筑周期数据发送至BIM分析模块，BIM分析模块对建筑周期数据进行分析，并发送至存储模块；
2)、存储模块中存储着同一地区的所有装配式建筑的建筑周期数据，数据分析模块对建筑周期数据进行分析得到相关系数ρ，再根据相关系数ρ计算出泛函空间的扰动函数V(x)；
3)、BIM分析模块的BIM建模模块根据建筑周期数据和泛函空间的V(x)分析建筑模型的临界误差，通过求解薛定谔基尔霍夫型方程在不同的扰动函数V(x)的影响下条件下的最值，最值表示的是在弹性力学理论中装配式建筑的承受能力的临界值，以下具体计算过程：
步骤一、根据建筑周期数据建立以下薛定谔基尔霍夫型方程，
其中，a，b表示常数值，V(x)是扰动函数，f∈C(R3，R)是一个映射函数，满足条件，当x→0时f(x)＝o(t3)，x≠0时f(x)x＞0，当f(x)＝0时
在 (0，∞)时严格单增的，|f(x)|≤c(1+|x|p-1)，c＞0，2＜p＜6，其中p的值是泛函空间的对偶空间的维度，x表示的是装配式建筑的构件的参数，u表示的是x的泛函，∈表示与构件相关的构件数；
步骤二、验证薛定谔基尔霍夫型方程的能量泛函在f和V(x)的条件下满足的 PS条件，PS条件是山路对称定理使用的前提条件；
步骤三、利用山路对称定理和拓扑分析理论计算出薛定谔基尔霍夫型方程的最值，最值即是在泛函分析中求解的装配式建筑的承受能力的临界值，利用临界值检验建筑模型的临界误差；
4)、通过对已经投入使用的装配式建筑的建筑周期数据进行计算得到实际误差，再将实际误差与临界误差进行对比，当临界误差小于实际误差时，即认定建筑模型的误差在正常的范围内。
所述数据分析模块利用建筑周期数据进行分析得到泛函空间的扰动函数 V(x)，数据调用该模块从存储模块中调取已将投入使用的装配式建筑的建筑周期数据，并通过数据分类模块对建筑周期数据进行分类，建筑周期数据包括设计模块采集的设计信息、施工图模块采集的施工图信息、施工模块采集的施工过程信息、运营模块采集的运营维护信息，数据分析模块对建筑周期数据进行处理计算，具体计算过程如下：
I、运营维护信息包括装配式建筑的使用年限k、荷载数据的设计值、荷载数据的实际值、安全范围、安全预测时间S；
II、运营分析模块利用时间序列预测函数对建筑的安全预测时间进行预测，设定时间序列为y1，y2，y3，…yN，一次指数平滑公式S(1)k＝qyk+(1-α)S(1)k-1；
其实S(1)k为第k周期的第一次指数平滑，α为加权系统，其中0＜α＜1，一次指数平滑法的预测模型为：
第k周期的一次指数平滑值作为第k+1周期的安全预测时间S；
III、建模分析模块通过分析安全预测时间S和设计信息得到相关系数ρ，设计信息包括建筑模型的误差值β和设计仿真信息，
ρ＝BS；
IV、边界分析模块将ρ与即将进行施工的装配式建筑的设计信息结合得到扰动函数V(x)，x表示的是装配式建筑的构件的参数，
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点；
1.本系统中的数据分析模块通过分析已投入使用的装配式建筑的建筑周期信息得到扰动函数，BIM分析模块再通过结合扰动函数分析即将施工的装配式建筑的建筑周期数据，以提高建筑模型的准确性，克服了在建模过程中BIM 软件的不能处理大数据和其他建筑模型的缺点。
2.BIM建模模块中利用薛定谔基尔霍夫型方程在泛函空间内研究了建模过程中的临界误差，并对临界误差做出判断，当临界误差越小时，建筑模型出错的概率越小，建筑模型的准确性越高，提高了装配式建筑的质量。
3.系统中的数据分析模块分析存储模块中的建筑周期数据，在充分利用数据进行分析的同时，避免了装配式建筑中的大量数据过于集中给BIM软件的使用带来压力。
附图说明
图1为本系统的整体模块图；
图2为计算流程图；
图3为数据分析模块的计算流程路图；
图4为BIM分析模块的计算流程图图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1 至图4对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
一种基于BIM的装配式建筑信息化管理系统，包括数据分析模块、BIM 分析模块、数据采集模块、数据调用模块、数据分类模块、数据加密模块、数据发送模块、监控模块、存储模块，数据采集模块包括设计模块、施工图模块、施工模块、运营模块，施工模块包括人员管理模块、构件管理模块、时间管理模块、材料管理模块，数据分析模块包括运营分析模块、建模分析模块、边界分析模块，BIM分析模块包括BIM建模模块、BIM信息管理平台；
系统管理过程具体如下：
1)、数据采集模块对一个装配式建筑的所有的数据信息进行采集得到建筑周期数据，并发送至数据加密模块，建筑周期数据是与一个装配式建筑项目有关的所有数据，建筑周期数据在装配式建筑项目的不同施工阶段所包含的数据不同，例如一个装配式建筑已经施工完成，并且已经进入投入使用阶段，那么建筑周期数据就包括使用阶段的运营维护信息，对于刚开始设计的装配式建筑，建筑周期数据就不包括使用阶段的运营维护信息，数据加密模块将建筑周期数据发送至BIM分析模块，BIM分析模块对建筑周期数据进行分析，并发送至存储模块，通过数据加密模块对产生的数据进行加密，可以防止人为的篡改数据，提高了施工过程中的安全性；
2)、存储模块中存储着同一地区的所有装配式建筑的建筑周期数据，存储模块中存储了大量的装配式建筑的信息，通过对大量数据的分析可以提高数据的利用率，解决了在建模过程中，BIM建模软件不能处理大数据的缺点，例如 Revit，数据分析模块对建筑周期数据进行分析得到相关系数ρ，再根据相关系数ρ计算出泛函空间的扰动函数V(x)；
3)、BIM分析模块的BIM软件根据建筑周期数据和泛函空间的V(x)分析建筑模型的临界误差，通过求解薛定谔基尔霍夫型方程在不同的扰动函数V(x)的影响下条件下的最值，最值表示的是在弹性力学理论中装配式建筑的承受能力的临界值，弹性力学的研究在工程结构分析过程中也存在广泛的应用，在装配式建筑的施工过程中，构件的弹性也会影响整体建筑的的稳固程度，所以对弹性力学的基础研究同样重要，通过薛定谔基尔霍夫型方程可以研究在泛函空间内的最值问题，基尔霍夫型方程的产生最早是用来研究弹性绳的可伸缩变化过程的，以下具体计算过程：
步骤一、根据建筑周期数据建立以下薛定谔基尔霍夫型方程，
其中，a，b表示常数值，V(x)是扰动函数，f∈C(R3，R)是一个映射函数，满足条件，当x→0时f(x)＝o(t3)，x≠0时f(x)x＞0，当f(x)＝0时
在 (0，∞)时严格单增的，|f(x)|≤c(1+|x|p-1)，c＞0，2＜p＜6，其中p的值是泛函空间的对偶空间的维度，x表示的是装配式建筑的构件的参数，u表示的是x的泛函，∈表示与构件相关的构件数；
步骤二、验证薛定谔基尔霍夫型方程的能量泛函在f和V(x)的条件下满足的 PS条件，PS条件是山路对称定理使用的前提条件；
步骤三、利用山路对称定理和拓扑分析理论计算出薛定谔基尔霍夫型方程的最值，最值即是在泛函分析中求解的装配式建筑的承受能力的临界值，利用临界值检验建筑模型的临界误差，山路对称定理和拓扑分析理论是在泛函空间研究常用的方法；
4)、通过对已经投入使用的装配式建筑的建筑周期数据进行计算得到实际误差，再将实际误差与临界误差进行对比，当临界误差小于实际误差时，即认定建筑模型的误差在正常的范围内，在任何建模过程中都存在一定的误差，误差值越小，模型的价值越高，稳定性和实用性越强，建筑模型的准确性直接影响了整个装配式建筑的质量，降低建模误差可以有效提高装配式建筑的安全质量。
所述数据分析模块利用建筑周期数据进行分析得到泛函空间的扰动函数 V(x)，数据调用该模块从存储模块中调取已将投入使用的装配式建筑的建筑周期数据，并通过数据分类模块对建筑周期数据进行分类，建筑周期数据包括设计模块采集的设计信息、施工图模块采集的施工图信息、施工模块采集的施工过程信息、运营模块采集的运营维护信息，数据分析模块对建筑周期数据进行处理计算，具体计算过程如下：
I、运营维护信息包括装配式建筑的使用年限k、荷载数据的设计值、荷载数据的实际值、安全范围、安全预测时间S；
II、运营分析模块利用时间序列预测函数对建筑的安全预测时间进行预测，设定时间序列为y1，y2，y3，...yN，一次指数平滑公式 S(1)k＝qyk+(1-α)S(1)k-1；
其实S(1)k为第k周期的第一次指数平滑，α为加权系统，其中0＜α＜1，一次指数平滑法的预测模型为：
第k周期的一次指数平滑值作为第k+1周期的安全预测时间S；
III、建模分析模块通过分析安全预测时间S和设计信息得到相关系数ρ，设计信息包括建筑模型的误差值β和设计仿真信息，
ρ＝BS；
IV、边界分析模块将ρ与即将进行施工的装配式建筑的设计信息结合得到扰动函数V(x)，x表示的是装配式建筑的构件的参数，
通过数据采集模块采集的建筑周期数据是不停的变化的，当一个装配式建筑还没有投入使用时，数据采集模块的不同模块对建筑施工过程的不同阶段进行数据采集，BIM分析模块的BIM信息管理平台可以使得不同阶段的数据信息进行共享，当一个装配式建筑投入使用时，运营模块采集使用过程中的运营维护信息，BIM分析模块是对一个装配式建筑的不同施工阶段产生的建筑周期数据进行处理，数据分析模块对存储模块中存储的多个装配式建筑的建筑周期数据进行分析的，数据分类模块时根据不同的采集模块来区分数据的类型的。
数据加密模块是利用了区块链技术对数据采集模块采集的建筑周期数据进行加密的，区块链技术式常见的加密技术，可以防止数据被篡改而带来建筑过程中的安全问题，存储在存储模块的数据只能通过数据调用模块进行调取，并直接发送至下一个模块，监控模块主要是监控系统运行时出现的异常信息调取。
施工模块包括人员管理模块、构件管理模块、时间管理模块、材料管理模块，施工模块采集是按照建筑图纸和建筑模型进行施工的阶段，在一个装配式建筑的施工过程中，施工模块采集的施工信息信息可以在BIM信息管理平台进行信息管理，以此来协调建筑的施工过程，施工模块采集施工过程信息包括人员管理模块采集的人员信息、构建信息、工程进度信息、材料信息，构件管理模块采集的构件信息包括构件生产地、构件参数、构件数量、构件标准。
本发明具体使用时，系统主要包括数据分析模块、BIM分析模块、数据采集模块、数据调用模块、数据分类模块、数据加密模块、数据发送模块、监控模块、存储模块，数据采集模块对一个装配式建筑的所有的数据信息进行采集得到建筑周期数据，并发送至数据加密模块，数据加密模块将建筑周期数据发送至BIM分析模块，BIM分析模块对建筑周期数据进行分析，并发送至存储模块，数据分析模块对建筑周期数据进行分析得到相关系数ρ，再根据相关系数ρ计算出泛函空间的扰动函数V(x)，BIM分析模块的BIM软件根据建筑周期数据和泛函空间的V(x)分析建筑模型的临界误差，通过求解薛定谔基尔霍夫型方程在不同的扰动函数V(x)的影响下条件下的最值，最值表示的是在弹性力学理论中装配式建筑的承受能力的临界值，通过对已经投入使用的装配式建筑的建筑周期数据进行计算得到实际误差，再将实际误差与临界误差进行对比，当临界误差小于实际误差时，即认定建筑模型的误差在正常的范围内，临界误差越小，构建的建筑模型的出错率越低，提高了装配式建筑施工过程中的数据的利用率，解决了BIM建模软件在构建模型过程中同时利用到大数据和其他模型的数据问题。
以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于BIM的装配式建筑信息化管理系统，其特征在于，包括
数据分析模块、BIM分析模块、数据采集模块、数据调用模块、数据分类模块、数据加密模块、数据发送模块、监控模块、存储模块，数据采集模块包括设计模块、施工图模块、施工模块、运营模块，施工模块包括人员管理模块、构件管理模块、时间管理模块、材料管理模块，数据分析模块包括运营分析模块、建模分析模块、边界分析模块，BIM分析模块包括BIM建模模块、BIM信息管理平台；
系统管理过程具体如下：
1)、数据采集模块对一个装配式建筑的所有的数据信息进行采集得到建筑周期数据，并发送至数据加密模块，数据加密模块将建筑周期数据发送至BIM分析模块，BIM分析模块对建筑周期数据进行分析，并发送至存储模块；
2)、存储模块中存储着同一地区的所有装配式建筑的建筑周期数据，数据分析模块对建筑周期数据进行分析得到相关系数
，再根据相关系数
计算出泛函空间的扰动函数
；
3)、BIM分析模块的BIM建模模块根据建筑周期数据和泛函空间的
分析建筑模型的临界误差，通过求解薛定谔基尔霍夫型方程在不同的扰动函数
的影响下条件下的最值，最值表示的是在弹性力学理论中装配式建筑的承受能力的临界值，以下具体计算过程：
步骤一、根据建筑周期数据建立以下薛定谔基尔霍夫型方程，
其中，
表示常数值，
是扰动函数，
是一个映射函数，满足条件，当
，
，当
在
时严格单增的，
，其中
的值是泛函空间的对偶空间的维度，
表示的是装配式建筑的构件的参数，
表示的是
的泛函，
表示与构件相关的构件数；
步骤二、验证薛定谔基尔霍夫型方程的能量泛函在
和
的条件下满足的PS条件，PS条件是山路对称定理使用的前提条件；
步骤三、利用山路对称定理和拓扑分析理论计算出薛定谔基尔霍夫型方程的最值，最值即是在泛函分析中求解的装配式建筑的承受能力的临界值，利用临界值检验建筑模型的临界误差；
4)、通过对已经投入使用的装配式建筑的建筑周期数据进行计算得到实际误差，再将实际误差与临界误差进行对比，当临界误差小于实际误差时，即认定建筑模型的误差在正常的范围内。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的装配式建筑信息化管理系
统，其特征在于，所述数据分析模块利用建筑周期数据进行分析得到泛函空间的扰动函数
，数据调用该模块从存储模块中调取已将投入使用的装配式建筑的建筑周期数据，并通过数据分类模块对建筑周期数据进行分类，建筑周期数据包括设计模块采集的设计信息、施工图模块采集的施工图信息、施工模块采集的施工过程信息、运营模块采集的运营维护信息，数据分析模块对建筑周期数据进行处理计算，具体计算过程如下：
其实
为第
周期的第一次指数平滑，
为加权系统，其中
，一次指数平滑法的预测模型为：
第k周期的一次指数平滑值作为第k+1周期的安全预测时间
；
3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的装配式建筑信息化管理系
统，其特征在于，通过数据采集模块采集的建筑周期数据是不停的变化的，当一个装配式建筑还没有投入使用时，数据采集模块的不同模块对建筑施工过程的不同阶段进行数据采集，BIM分析模块的BIM信息管理平台可以使得不同阶段的数据信息进行共享，当一个装配式建筑投入使用时，运营模块采集使用过程中的运营维护信息，BIM分析模块是对一个装配式建筑的不同施工阶段产生的建筑周期数据进行处理，数据分析模块对存储模块中存储的多个装配式建筑的建筑周期数据进行分析的，数据分类模块时根据不同的采集模块来区分数据的类型的。
4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的装配式建筑信息化管理系
统，其特征在于，数据加密模块是利用了区块链技术对数据采集模块采集的建筑周期数据进行加密的，存储在存储模块的数据只能通过数据调用模块进行调取，并直接发送至下一个模块，监控模块主要是监控系统运行时出现的异常信息调取。
5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的装配式建筑信息化管理系
统，其特征在于，施工模块包括人员管理模块、构件管理模块、时间管理模块、材料管理模块，施工模块采集施工过程信息包括人员管理模块采集的人员信息、构建信息、工程进度信息、材料信息，构件管理模块采集的构件信息包括构件生产地、构件参数、构件数量、构件标准。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110354815.XA CN112884611A (zh) | 2021-04-01 | 2021-04-01 | 一种基于bim的装配式建筑信息化管理系统 |
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|---|---|---|---|
| CN202110354815.XA CN112884611A (zh) | 2021-04-01 | 2021-04-01 | 一种基于bim的装配式建筑信息化管理系统 |
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113762791A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-12-07 | 郑州铁路职业技术学院 | 一种铁路工程造价管理系统 |
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2021
- 2021-04-01 CN CN202110354815.XA patent/CN112884611A/zh not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113762791A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-12-07 | 郑州铁路职业技术学院 | 一种铁路工程造价管理系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20210601 |