CN113071988A - 一种基于bim技术的塔吊设备可视化模拟系统 - Google Patents

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赵方威
任文秀
高继刚
陈瑶瑶
倪允广
王林
张晓晨
牛绪亮
马立峰
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Abstract

本发明公开了一种基于BIM技术的塔吊设备可视化模拟系统，涉及建筑施工技术领域。本发明包括塔吊，所述塔吊的操控室内设置有系统主机和显示器，操控室内还安装有鱼眼摄像机和无线网桥发射端，所述无线网桥发射端连接系统主机；塔吊的起重臂上安装有幅度传感器，起重臂的末端安装有球型摄像机；塔吊的平衡臂上安装有高度传感器，平衡臂的后桥卷扬机处安装有枪型数字摄像机；地面监控室设置有无线网桥接收端和BIM模型端，二者分别通过无线网桥发射端连接系统主机，并接收主机的数据信息。本发明塔机吊钩可视化系统实时显示塔机吊装过程，极大提高吊装工作效率；BIM模型端形成塔机的可视化模型，监测塔机的工作状态，减少吊装事故发生。

Description

一种基于BIM技术的塔吊设备可视化模拟系统
技术领域
本发明属于建筑施工技术领域，涉及一种基于BIM技术的塔吊设备可视化模拟系统。
背景技术
国内塔吊生产企业已超过千家，绝大多数只重视生产规模不重视技术革新，对塔吊的智能化和安全预警缺乏必要的研发投入。造成了塔吊在建筑施工实际运用中缺乏必要的安全作业辅助系统，从而造成安全事故频频发生。塔吊作业现场情况复杂，盲区吊装作业只能完全依赖信号员指挥，塔吊司机及信号普遍存在缺乏安全作业培训以及指挥配合不当、暴力操作、安全吊装疏忽等是导致大量塔吊事故发生的主要原因。
塔机起重机作业时，司机由于建筑物的遮挡存在视觉盲区，过分依赖信号工的指挥，存在一定的安全隐患，且吊装效率低。塔机吊装过程中存在的安全隐患有：司机在盲区内吊装，信号工指挥失误；在没有资质信号工指挥的情况下吊装；由于散装物品捆扎不牢；司机疲劳驾驶；夜晚视线模糊，容易判断失误。
BIM即建筑信息化模型，是一个完备的信息模型，能够将工程项目在全生命周期中各个不同阶段的工程信息、过程和资源集成在一个模型中，方便的被工程各参与方使用。通过三维数字技术模拟建筑物所具有的真实信息，为工程设计和施工提供相互协调、内部一致的信息模型。现有的塔吊管理中，通常需要专业的塔吊司机和其他工作人员对塔吊的性能和运行状态等进行人工观测和管理，无法借助计算机对塔吊进行管理监控，降低了施工效率。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种基于BIM技术的塔吊设备可视化模拟系统，塔机吊钩可视化系统实时显示塔机吊点、吊物、吊装过程，极大提高吊装工作效率；BIM模型端形成塔机的可视化模型，监测塔机的工作状态，减少吊装事故发生。本发明是通过如下技术方案实现的：本发明提供了一种基于BIM技术的塔吊设备可视化模拟系统，包括塔吊和BIM模型端，所述塔吊的操控室内设置有系统主机和显示器，操控室内还安装有鱼眼摄像机和无线网桥发射端，所述无线网桥发射端连接系统主机；塔吊的起重臂上安装有幅度传感器，起重臂的末端安装有球型摄像机；塔吊的平衡臂上安装有高度传感器，平衡臂的后桥卷扬机处安装有枪型数字摄像机；地面监控室设置有无线网桥接收端和BIM模型端，二者分别通过无线网桥发射端连接系统主机，并接收主机的数据信息。
作为优选方案，所述系统主机电连接高度传感器、幅度传感器和三个摄像机并接收其数据信息，系统主机将各传感器的参数信息和摄像机采集到的视频信息显示在显示器上。
作为优选方案，所述BIM模型端将接收到的各项数据进行数据分析和整合，形成塔吊工作时各项数据的可视化模型，达到监测塔吊工作情况和预判危险的目的。
作为优选方案，该系统的地面监控室还设置有硬盘录像机，硬盘录像机分别连接三个摄像机，用于实时记录并保存摄像机采集到的视频信息。
作为优选方案，所述塔吊起重臂的末端安装的球型摄像机为带云台的可360°旋转的高清数字球型摄像机，通过有线或无线方式将收集到的信息传送到塔吊司机的显示器上。
作为优选方案，所述高度传感器用于监测当前平衡臂的高度，并将高度值转变成电信号量传导给系统主机。
作为优选方案，所述幅度传感器用于监测当前起重臂上吊钩转动的实时幅度，将幅度值转变成电信号量传导给系统主机。
本发明的有益效果是：
该系统的操控室实时以清晰图像向塔吊司机展现吊钩周围实时的视频图像，解决了施工现场塔吊司机的视觉死角，远距离视觉模糊，语音引导不便等行业难题，有效避免事故的发生，提高工地现场施工效率，减少安全事故率，减少人力成本。
系统由摄像机、主机、显示器、交换机、无线数据传输模块、高度幅度传感器等组成。系统安装多个摄像机，且将塔吊吊钩作业影像显示在塔吊操控室的显示器上，延伸塔吊司机视觉，以便塔吊司机一目了然地看到吊钩及所吊物品的状态。
BIM模型端接收各传感器和摄像机的数据信息，形成塔吊可视化模拟系统，方便地面监控室的工作人员对塔吊的工作状态进行监测和预判塔吊可能遇到的危险，可以及时通知塔吊司机。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的塔吊主体结构示意图。
图中，1塔吊，2起重臂，3平衡臂，4吊钩，5操控室，6高度传感器，7幅度传感器，8球形摄像机，9枪型数字摄像机，10地面监控室。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
附图为本发明的一种基于BIM技术的塔吊设备可视化模拟系统的具体实施例。该实施例包括塔吊，所述塔吊的操控室内设置有系统主机和显示器，操控室内还安装有鱼眼摄像机和无线网桥发射端，所述无线网桥发射端连接系统主机；在操控室内设置鱼眼摄像机，鱼眼摄像机是可以独立实现大范围无死角监控的全景摄像机，方便地面监控室实时查看塔机司机疲劳或者玩手机，对其进行提醒。塔吊的起重臂上安装有幅度传感器，起重臂的末端安装有球型摄像机；塔吊的平衡臂上安装有高度传感器，平衡臂的后桥卷扬机处安装有枪型数字摄像机，当后桥卷扬机钢丝绳有卷绕的情况时，塔吊司机可以及时通过显示器观察到，能及时处理避免带来更严重的问题；所述系统主机电连接高度传感器、幅度传感器和三个摄像机并接收其数据信息，系统主机将各传感器的参数信息和摄像机采集到的视频信息显示在显示器上。系统主机能实现视频信号的接收与解码，从而驾驶员可以清晰的看到吊装视频。
塔吊起重臂的末端安装的球型摄像机为带云台的可360°旋转的高清数字球型摄像机，通过有线或无线方式将收集到的信息传送到塔吊司机的显示器上，可根据吊钩的运动自动调整焦距使图像最佳化，使塔吊司机无死角监控吊运范围，对地面指挥进行有效补充。该球型摄像机自动追踪吊钩的运行轨迹，减少盲吊和无死角不安全作业，球型摄像机自动变焦保证画面清晰，实时显示吊钩运行轨迹。且塔吊司机可控制球型摄像机左右、上下运动，可变焦将吊钩放大缩小。该实施例中带有云台的球型摄像机带有承载摄像机进行水平和垂直两个方向转动的装置，能使摄像机从多个角度进行摄像；云台内安装两个电动机，水平及垂直转动的角度大小可通过限位开关进行调整。
高度传感器用于监测当前平衡臂的高度，并将高度值转变成电信号量传导给系统主机。幅度传感器用于监测当前起重臂上吊钩转动的实时幅度，将幅度值转变成电信号量传导给系统主机。
地面监控室设置有无线网桥接收端和BIM模型端，二者分别通过无线网桥发射端连接系统主机，并接收主机的数据信息。所述BIM模型端将接收到的各项数据进行数据分析和整合，形成塔吊工作时各项数据的可视化模型，将塔吊运行数据与模拟情况进行比对分析判断塔吊运行是否正常运行，达到监测塔吊工作情况和预判危险的目的。
该系统的地面监控室还设置有硬盘录像机，硬盘录像机分别连接三个摄像机，用于实时记录并保存摄像机采集到的视频信息；地面工作人员可以通过读取硬盘录像机里的视频信息，即可还原当时的现场情况，方便安监部门及工地安全部门监督操作。本系统中提供网络接入功能，远程监管人员可以通过互联网即可查看任何安装了此系统的工地现场情况，方便了工地安全监管部门的集中管理，更有效的解决了施工工地多、现场情况复杂，无法统计监控的难题。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (7)

1.一种基于BIM技术的塔吊设备可视化模拟系统，包括塔吊和BIM模型端，其特征在于：所述塔吊的操控室内设置有系统主机和显示器，操控室内还安装有鱼眼摄像机和无线网桥发射端，所述无线网桥发射端连接系统主机；塔吊的起重臂上安装有幅度传感器，起重臂的末端安装有球型摄像机；塔吊的平衡臂上安装有高度传感器，平衡臂的后桥卷扬机处安装有枪型数字摄像机；地面监控室设置有无线网桥接收端和BIM模型端，二者分别通过无线网桥发射端连接系统主机，并接收主机的数据信息。
2.根据权利要求1所述的基于BIM技术的塔吊设备可视化模拟系统，其特征在于：所述系统主机电连接高度传感器、幅度传感器和三个摄像机并接收其数据信息，系统主机将各传感器的参数信息和摄像机采集到的视频信息显示在显示器上。
3.根据权利要求1所述的基于BIM技术的塔吊设备可视化模拟系统，其特征在于：所述BIM模型端将接收到的各项数据进行数据分析和整合，形成塔吊工作时各项数据的可视化模型。
4.根据权利要求1所述的基于BIM技术的塔吊设备可视化模拟系统，其特征在于：该系统的地面监控室还设置有硬盘录像机，硬盘录像机分别连接三个摄像机，用于实时记录并保存摄像机采集到的视频信息。
5.根据权利要求1所述的基于BIM技术的塔吊设备可视化模拟系统，其特征在于：所述塔吊起重臂的末端安装的球型摄像机为带云台的可360°旋转的高清数字球型摄像机，通过有线或无线方式将收集到的信息传送到塔吊司机的显示器上。
6.根据权利要求1所述的基于BIM技术的塔吊设备可视化模拟系统，其特征在于：所述高度传感器用于监测当前平衡臂的高度，并将高度值转变成电信号量传导给系统主机。
7.根据权利要求1所述的基于BIM技术的塔吊设备可视化模拟系统，其特征在于：所述幅度传感器用于监测当前起重臂上吊钩转动的实时幅度，将幅度值转变成电信号量传导给系统主机。
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