CN113112408A - 智慧施工的进度管理系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智慧施工的进度管理系统和方法。这种智慧施工的进度管理系统包括：作业区、现场监测部、构件数据库、构件分配部、构件调配部。作业区使用第一构件和第二构件搭设钢构工程。构件分配部根据构件接收量、构件使用量以及构件预算日志生成构件控制表。根据构件控制表确定不同构件的供应量，可以调节施工现场的构件储备，从而管理施工进度。现场监测部具有水平滑台、第一摄像单元、第二摄像单元、现场重构单元、构件识别单元。通过相互垂直的第一摄像单元、第二摄像单元获得作业图像，根据作业区的作业图像生成全景图像，从而获得不同构件的使用数量，便实现全过程跟进监测施工项目的推进情况。

Description

智慧施工的进度管理系统和方法

技术领域

本发明涉及基于数据识别的管理技术，尤其涉及一种智慧施工的进度管理系统和方法。

背景技术

对施工全过程的进度管理对于工程项目的管理格外重要。在现有技术中，施工进度的信息通常是由专人核查记录，或是工程技术人员手动输入计算机系统，管理人员按每周一到两次的频次进行确认、组织相关会议，这种形式对进度的控制不及时、对问题的解决存在滞后性。施工进度控制可以体现在原材料的使用量，例如JP4099460B2那种将原材料的需求分解成施工进度控制表的方法。CN112801510A的那种施工材料调度系统，根据施工区域内短缺的施工材料信息和运输难度值调度相应施工材料，解决如何根据当前施工进度变化调度施工材料的问题。但是该案没有公开如何根据施工材料的使用和调度管理施工进度。因此，现有技术有待进一步改进。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种智慧施工的进度管理系统和方法，通过图像数据确定钢构工程的材料使用情况，管理工程的施工进度。

本发明的目的可通过以下技术方案实现：一种智慧施工的进度管理系统，其特征在于，包括：

一作业区，该作业区至少使用第一构件和第二构件搭设钢构工程，该作业区具有计量单元，该计量单元记录第R周期内第一构件和第二构件的构件接收量分别为X_r、Y_r，r=1,2,3...；

多个现场监测部，现场监测部确定第R周期内作业区的第一构件、第二构件的构件使用量分别为V_r、W_r，第一构件和第二构件分别设有第一标识点和第二标识点；

一构件数据库，构件数据库根据钢构工程的工程文件生成多个构件预算日志{S，Q，F_r+1，H_r+1}，S为作业区标识，Q为分部分项工程标识，F_r+1、H_r+1分别为第R+1周期的第一构件和第二构件的构件预算量；

构件分配部，构件分配部根据构件接收量、构件使用量以及构件预算日志生成第R+1周期的构件控制表{S，Q，A_r+1，B_r+1}，A_r+1、B_r+1分别为第R+1周期的第一构件、第二构件的构件供应量；

一构件调配部，构件调配部根据构件控制表向作业区提供第一构件或第二构件，

其中，现场监测部具有水平滑台、第一摄像单元、第二摄像单元、现场重构单元、构件识别单元，水平滑台固定在钢构工程外侧，第一摄像单元和第二摄像单元沿该水平滑台移动，第一摄像单元和第二摄像单元在第R周期末拍摄钢构工程的多个第一作业图像和第二作业图像，现场重构单元根据第一作业图像和第二作业图像生成全景图像，构件识别单元从该全景图像中识别多个第一标识点和第二标识点，第R周期内第一标识点和第二标识点的增量分别为第一构件、第二构件的构件使用量V_r、W_r。

在本发明中，所述钢构工程具有第一参考点和第二参考点，现场监测部还包括坐标识别单元和状态分析单元，坐标识别单元分别从该第一作业图像和第二作业图像中识别第一参考点和第二参考点，第一作业图像中的第一参考点和第二参考点相对于基准点的平面坐标分别为（x₁，y₁）和（x₂，y₂），第二作业图像中的第一参考点和第二参考点相对于基准点的平面坐标分别为（k₁，z₁）和（k₂，z₂），状态分析单元判断x₁与k₁以及x₂与k₂是否相等，若x₁≠k₁或x₂≠k₂，状态分析单元发送调整第一摄像单元、第二摄像单元的通知，若x₁＝k₁且x₂＝k₂，现场重构单元根据第一作业图像和第二作业图像生成全景图像。

在本发明中，所述第一构件为钢梁构件，所述第二构件为钢柱构件。

在本发明中，预设进度波动阈值μ，若－μ≤V_r/F_r－W_r/H_r≤μ，则A_r+1=F_r+1－（X_r－V_r），B_r+1=H_r+1－（Y_r－W_r）。

在本发明中，若V_r/F_r－W_r/H_r＞μ，则A_r+1=F_r+1－（X_r－V_r）（1－μ），B_r+1=H_r+1－（Y_r－W_r）。

在本发明中，若W_r/H_r－V_r/F_r＞μ，则A_r+1=F_r+1－（X_r－V_r），B_r+1=H_r+1－（Y_r－W_r）（1－μ）。

一种智慧施工的进度管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

至少使用第一构件和第二构件在作业区搭设钢构工程，该作业区具有计量单元，该计量单元记录第R周期内第一构件或第二构件的构件接收量分别为X_r、Y_r，r=1,2,3...；

在第R周期末拍摄钢构工程的多个第一作业图像和第二作业图像，根据第一作业图像和第二作业图像生成全景图像，从该全景图像中识别多个第一标识点和第二标识点，第R周期内第一标识点和第二标识点的增量分别为第一构件、第二构件的构件使用量V_r、W_r；

根据作业区的工程文件生成多个构件预算日志{S，Q，F_r+1，H_r+1}，S为作业区标识，Q为分部分项工程标识，F_r+1、H_r+1分别为第R+1周期的第一构件和第二构件的构件预算量；

根据构件接收量、构件使用量以及构件预算日志生成第R+1周期的构件控制表{S，Q，A_r+1，B_r+1}，A_r+1、B_r+1分别为第R+1周期的第一构件、第二构件的构件供应量；

根据构件控制表向作业区提供第一构件或第二构件。

实施本发明的这种智慧施工的进度管理系统和方法，具有以下有益效果：通过相互垂直的第一摄像单元、第二摄像单元获得作业图像，根据作业区的作业图像生成全景图像，从而获得不同构件的使用数量，便实现全过程跟进监测施工项目的推进情况，及时发现进度滞后的环节。根据构件控制表确定不同构件的供应量，可以调节施工现场的构件储备，从而管理施工进度。通过参考点的坐标判断作业图像的合理性，避免作业图像位置偏差导致构件识别出错。

附图说明

图1为本发明的智慧施工的进度管理系统的框图；

图2为本发明的作业区的一个实施例的示意图；

图3为本发明的工程施工区的另一个实施例的示意图；

图4本发明的智慧施工的进度管理方法的框图。

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。

如图1至图3所示，本发明的智慧施工的进度管理系统将施工时间划分为多个周期（1,2,3...R,R+1...），通过在不同周期检测构件数量管理并控制施工进度。每一周期的时间例如是1周或1月。这种进度管理系统包括作业区、多个现场监测部、构件数据库、构件分配部、构件调配部。作业区至少使用第一构件和第二构件搭设钢构工程。第一构件和第二构件是钢构工程的主要部件，例如第一构件为钢梁构件，第二构件为钢柱构件。通过检测第一构件和第二构件的使用量可以管理施工进度，钢构工程是模块化预装工程，主要构件为标准构件。其还具有夹套、螺杆、斜撑等辅助部件。作业区具有计量单元，该计量单元记录第R周期内第一构件或第二构件的构件接收量分别为X_r、Y_r，r=1,2,3...。计量单元例如是入口处的图像传感器或重力传感器。

现场监测部确定第R周期内作业区的第一构件、第二构件的构件使用量分别为V_r、W_r，第一构件和第二构件分别设有第一标识点和第二标识点，通过判断标识点的数量确定构件使用量。具体的，现场监测部具有水平滑台、第一摄像单元、第二摄像单元、现场重构单元、构件识别单元以及坐标识别单元和状态分析单元。水平滑台固定在钢构工程外侧，第一摄像单元和第二摄像单元沿该水平滑台移动，第一摄像单元和第二摄像单元保持在相互垂直的位置，第一摄像单元和第二摄像单元在第R周期末拍摄钢构工程的多个第一作业图像和第二作业图像。第一摄像单元和第二摄像单元的拍摄方向均位于水平面。在其中一个实施例中，水平滑台由相互垂直的第一轨道和第二轨道组成，第一摄像单元在第一轨道上移动，第二摄像单元在第二轨道上移动，如图2。在另一实施例中，水平滑台为圆形轨道，第一摄像单元和第二摄像单元之间设置一连杆，该连杆限定第一摄像单元和第二摄像单元的间距，如图3。现场重构单元根据第一作业图像和第二作业图像生成全景图像，在不同的位置可以拍摄多组第一作业图像和第二作业图像，不同组的图像具有水平角度偏差与深度偏差。读取第一图像和第二图像中的像素点，利用多视点合成算法，根据同一水平线上不同角度造成的像素移位，确定像素点在空间中的坐标位置，将该坐标像素值赋给目标图像映射坐标，得到合成图像的一个像素点，依次遍历各像素点，形成三维的全景图像，实现对施工现场的立体重构。

第一摄像单元和第二摄像单元位于钢构工程外侧，其将第一作业图像和第二作业图像编码后发送至远处的现场重构单元，通信方式例如是互联网、RF或Bluetooth等。构件识别单元从现场重构单元生成的全景图像中识别多个第一标识点和第二标识点，第R周期内第一标识点和第二标识点的增量分别为第一构件、第二构件的构件使用量V_r、W_r。钢构工程的工程文件为施工预算文件、工程量文件，通过工程文件可以确定不同周期内构件的预期使用数量（构件预算量）。构件数据库根据钢构工程的工程文件生成多个构件预算日志{S，Q，F_r+1，H_r+1}，S为作业区标识，Q为分部分项工程标识，F_r+1、H_r+1分别为第R+1周期的第一构件和第二构件的构件预算量。

构件分配部根据构件接收量、构件使用量以及构件预算日志生成第R+1周期的构件控制表{S，Q，A_r+1，B_r+1}。构件调配部根据构件控制表向作业区提供第一构件或第二构件。本发明通过构件控制表可以管理控制钢构工程的施工进度。A_r+1、B_r+1分别为第R+1周期的第一构件、第二构件的构件供应量。例如在本发明中，第R周期内第一构件的构件接收量为X_r=40，第二构件的构件接收量为Y_r=25。第R周期内作业区的第一构件的构件使用量V_r=35，第二构件的构件使用量W_r=28。在其中一个实施例中，构件供应量=构件预算量－上周期的构件余值=构件预算量－（上周期的构件接收量－上周期的构件使用量），即A_r+1=F_r+1－（X_r－V_r），B_r+1=H_r+1－（Y_r－W_r）。设构件预算日志{171，03，38，31}，则构件控制表为{171，03，33，34}。在另一个实施例中，考虑到钢梁构件和钢柱构件的不同特性，可以根据进度严格管理钢梁构件的供应。预设进度波动阈值μ。若进度波动小于等于μ，则按正常进度确定构件供应量。若进度波动大于μ，则超前或之后供应第一构件（钢梁构件）。若－μ≤V_r/F_r－W_r/H_r≤μ，则A_r+1=F_r+1－（X_r－V_r），B_r+1=H_r+1－（Y_r－W_r）。若V_r/F_r－W_r/H_r＞μ，则A_r+1=F_r+1－（X_r－V_r）（1－μ），B_r+1=H_r+1－（Y_r－W_r）。若W_r/H_r－V_r/F_r＞μ，则A_r+1=F_r+1－（X_r－V_r），B_r+1=H_r+1－（Y_r－W_r）（1－μ）。

垂直的第一图像和第二图像有利于图像融合与标识点的识别。在钢构工程设置第一参考点和第二参考点，可以通过该第一参考点和第二参考点检测第一图像和第二图像是否满足垂直要求。坐标识别单元建立坐标系，该坐标系以基准点（施工平整场地参考点）为坐标原点，以垂直于水平滑台（水平面）的方向为X轴，以第一作业图像中垂直于X轴的方向为Y轴，以第一作业图像中垂直于Y轴的方向为Z轴。可以预料，X轴为垂线， Z轴与Y轴限定水平面。坐标识别单元分别从该第一作业图像和第二作业图像中识别第一参考点和第二参考点，第一作业图像中的第一参考点和第二参考点相对于基准点的平面坐标分别为（x₁，y₁）和（x₂，y₂），第二作业图像中的第一参考点和第二参考点相对于基准点的平面坐标分别为（k₁，z₁）和（k₂，z₂），状态分析单元判断x₁与k₁以及x₂与k₂是否相等，若x₁≠k₁或x₂≠k₂，状态分析单元向远程通信单元发送调整图像采集装置的通知，若x₁＝k₁且x₂＝k₂，现场重构单元根据第一作业图像和第二作业图像生成全景图像。

如图4所示，本发明的智慧施工的进度管理方法，根据构件控制表确定不同构件的供应量，调节施工现场的构件储备，从而管理施工进度。主要包括以下步骤。

step1：至少使用第一构件和第二构件在作业区搭设钢构工程，该作业区具有计量单元，该计量单元记录第R周期内第一构件或第二构件的构件接收量分别为X_r、Y_r，r=1,2,3...。

step2：在第R周期末拍摄钢构工程的多个第一作业图像和第二作业图像，根据第一作业图像和第二作业图像生成全景图像，从该全景图像中识别多个第一标识点和第二标识点，第R周期内第一标识点和第二标识点的增量分别为第一构件、第二构件的构件使用量V_r、W_r。

step3：根据钢构工程的工程文件生成多个构件预算日志{S，Q，F_r+1，H_r+1}，S为作业区标识，Q为分部分项工程标识，F_r+1、H_r+1分别为第R+1周期的第一构件和第二构件的构件预算量。钢构工程的工程文件具有各分部分项工程的施工计划数据，包括各分部工程的具体施工内容、施工队伍人员信息、主要负责人信息，计划物料用量，计划用时，计划构件消耗量。对钢构工程的各部分具体施工单元进行划分，分为若干分部分项工程，记为Q。

step4：根据构件接收量、构件使用量以及构件预算日志生成第R+1周期的构件控制表{S，Q，A_r+1，B_r+1}，A_r+1、B_r+1分别为第R+1周期的第一构件、第二构件的构件供应量。

step5：根据构件控制表向作业区提供第一构件或第二构件。

step6：若构件使用量与构件供应量出现偏差，表示进度不满足预期要求。统计多个作业区的多个分部分项工程的进度偏差Lag(SQ)，若Lag(SQ)超过预设的进度波动阈值，则进入step7。

step7：将进度偏差显示在施工现场的LED屏幕，并实时反馈后台负责人对滞后工程的资源调度情况或应对措施。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智慧施工的进度管理系统，其特征在于，包括：

一作业区，该作业区至少使用第一构件和第二构件搭设钢构工程，该作业区具有计量单元，该计量单元记录第R周期内第一构件和第二构件的构件接收量分别为X_r、Y_r，r=1,2,3...；

多个现场监测部，现场监测部确定第R周期内作业区的第一构件、第二构件的构件使用量分别为V_r、W_r，第一构件和第二构件分别设有第一标识点和第二标识点；

一构件数据库，构件数据库根据钢构工程的工程文件生成多个构件预算日志{S，Q，F_r+1，H_r+1}，S为作业区标识，Q为分部分项工程标识，F_r+1、H_r+1分别为第R+1周期的第一构件和第二构件的构件预算量；

构件分配部，构件分配部根据构件接收量、构件使用量以及构件预算日志生成第R+1周期的构件控制表{S，Q，A_r+1，B_r+1}，A_r+1、B_r+1分别为第R+1周期的第一构件、第二构件的构件供应量；

一构件调配部，构件调配部根据构件控制表向作业区提供第一构件或第二构件，

其中，现场监测部具有水平滑台、第一摄像单元、第二摄像单元、现场重构单元、构件识别单元，水平滑台固定在钢构工程外侧，第一摄像单元和第二摄像单元沿该水平滑台移动，第一摄像单元和第二摄像单元在第R周期末拍摄钢构工程的多个第一作业图像和第二作业图像，现场重构单元根据第一作业图像和第二作业图像生成全景图像，构件识别单元从该全景图像中识别多个第一标识点和第二标识点，第R周期内第一标识点和第二标识点的增量分别为第一构件、第二构件的构件使用量V_r、W_r。

2.根据权利要求1所述的智慧施工的进度管理系统，其特征在于，所述钢构工程具有第一参考点和第二参考点，现场监测部还包括坐标识别单元和状态分析单元，坐标识别单元分别从该第一作业图像和第二作业图像中识别第一参考点和第二参考点，第一作业图像中的第一参考点和第二参考点相对于基准点的平面坐标分别为（x₁，y₁）和（x₂，y₂），第二作业图像中的第一参考点和第二参考点相对于基准点的平面坐标分别为（k₁，z₁）和（k₂，z₂），状态分析单元判断x₁与k₁以及x₂与k₂是否相等，若x₁≠k₁或x₂≠k₂，状态分析单元发送调整第一摄像单元、第二摄像单元的通知，若x₁＝k₁且x₂＝k₂，现场重构单元根据第一作业图像和第二作业图像生成全景图像。

3.根据权利要求1所述的智慧施工的进度管理系统，其特征在于，所述第一构件为钢梁构件，所述第二构件为钢柱构件。

4.根据权利要求1所述的智慧施工的进度管理系统，其特征在于，预设进度波动阈值μ，若－μ≤V_r/F_r－W_r/H_r≤μ，则A_r+1=F_r+1－（X_r－V_r），B_r+1=H_r+1－（Y_r－W_r）。

5.根据权利要求4所述的智慧施工的进度管理系统，其特征在于，若V_r/F_r－W_r/H_r＞μ，则A_r+1=F_r+1－（X_r－V_r）（1－μ），B_r+1=H_r+1－（Y_r－W_r）。

6.根据权利要求4所述的智慧施工的进度管理系统，其特征在于，若W_r/H_r－V_r/F_r＞μ，则A_r+1=F_r+1－（X_r－V_r），B_r+1=H_r+1－（Y_r－W_r）（1－μ）。

7.一种智慧施工的进度管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

至少使用第一构件和第二构件在作业区搭设钢构工程，该作业区具有计量单元，该计量单元记录第R周期内第一构件或第二构件的构件接收量分别为X_r、Y_r，r=1,2,3...；

在第R周期末拍摄钢构工程的多个第一作业图像和第二作业图像，根据第一作业图像和第二作业图像生成全景图像，从该全景图像中识别多个第一标识点和第二标识点，第R周期内第一标识点和第二标识点的增量分别为第一构件、第二构件的构件使用量V_r、W_r；

根据钢构工程的工程文件生成多个构件预算日志{S，Q，F_r+1，H_r+1}，S为作业区标识，Q为分部分项工程标识，F_r+1、H_r+1分别为第R+1周期的第一构件和第二构件的构件预算量；

根据构件接收量、构件使用量以及构件预算日志生成第R+1周期的构件控制表{S，Q，A_r+1，B_r+1}，A_r+1、B_r+1分别为第R+1周期的第一构件、第二构件的构件供应量；

根据构件控制表向作业区提供第一构件或第二构件。

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