CN113935859A - 一种基于bim模型的智慧工地系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于BIM模型的智慧工地系统，包括模型建立模块、数据分析模块、展示模块、员工管理模块、工地监控模块、施工设备监控模块和模型分析模块，所述模型建立模块包括BIM模型创建模块、GIS地形模型创建模块和三维工程模型建立模块，所述BIM模型创建模块用于通过软件对工程项目建立三维模型，并将三维模型按照工程构件进行划分，且工程构件与实际工程部位对应并录入属性，BIM模型创建模块通过Revit或者CATIA软件建立工程的BIM三维模型。本发明的智慧工地系统可以让用户可以清楚、准确、了解整个智慧工地各个部分情况，支持智慧工地良好管理。
Description
技术领域
本发明涉及智慧工地技术领域，具体的讲是一种基于BIM模型的智慧工地系统。
背景技术
随着科学技术的发展，基于大数据的智能管理与管理已经深入应用到各行各业中，以施工工地为例，目前已有学者提出智慧工地系统，实现对工地的良好管理。
具体来说，智慧工地是智慧地球理念在工程领域的行业具现，是一种崭新的工程全生命周期管理理念。智慧工地是指运用信息化手段，通过三维设计平台对工程项目进行精确设计和施工模拟，围绕施工过程管理，建立互联协同、智能生产、科学管理的施工项目信息化生态圈，并将此数据在虚拟现实环境下与物联网采集到的工程信息进行数据挖掘分析，提供过程趋势预测及专家预案，实现工程施工可视化智能管理，以提高工程管理信息化水平，从而逐步实现绿色建造和生态建造。
虽然智慧工地具有上述优秀的性能，但是针对智慧工地管理方面，目前依赖的是智慧工地系统自带的管理功能组件，其功能有限，无法支持良好的智慧工地管理效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种基于BIM模型的智慧工地系统。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种基于BIM模型的智慧工地系统，包括模型建立模块、数据分析模块、展示模块、员工管理模块、工地监控模块、施工设备监控模块和模型分析模块，所述模型建立模块包括BIM模型创建模块、GIS地形模型创建模块和三维工程模型建立模块；
所述BIM模型创建模块用于通过软件对工程项目建立三维模型，并将三维模型按照工程构件进行划分，且工程构件与实际工程部位对应并录入属性，BIM模型创建模块通过Revit或者CATIA软件建立工程的BIM三维模型；
所述GIS地形模型创建模块用于将现场地形数据通过Smart3D软件，进行空三加密计算生成点云数据，通过点云数据制作工程场地的实际地形图；
所述三维工程模型建立模块用于将所述BIM模型建立模块的数据与所述GIS地形模型创建模块的数据结合，并优化和完善BIM三维模型，得到真实度较高的三维工程模型；
所述员工管理模块包括第一摄像模块，所述第一摄像模块装设在工地中并与每一所述工程构件相对应，所述第一摄像模块用于对现场工作人员安全装备穿戴情况的拍摄记录；
所述工地监控模块包括第二摄像模块及周界防护子模块，所述第二摄像模块分别装设在工地中安全区域及非安全区域，并与每一所述工程构件相对应，所述第二摄像模块用于监控非作业时间内安全区域及非安全区域的情况和作业时间内非安全区域的情况；所述周界防护子模块用于将周界防护装置接入所述数据分析处理模块，并用于发现或防止非法入侵者企图跨越周界；
所述施工设备监控模块包括高支模变形实时检测子模块、吊塔运行监控子模块及工程车辆运行监控子模块，并用于将高支模变形实时检测装置、吊塔运行监控装置及工程车辆运行监控装置接入所述数据分析处理模块；
所述数据分析处理模块用于将所述员工管理模块、所述工地监控模块及所述施工设备监控模块的数据进行分析处理，并汇总理解并消化；
所述展示模块用于将三维工程模型和数据分析处理模块的处理数据将结合，并通过显示端进行展示以及应用操作；
所述模型分析模块包括节点识别模块、二维化转换模块、数据绑定模块和模型构建模块，所述节点识别模块用于识别所述BIM三维模型中空间结构节点和复杂节点；所述二维化转换模块用于对所述空间结构节点和所述复杂节点进行BIM二维转化，得到二维空间数据；所述数据绑定模块用于对所述二维空间数据进行数据信息绑定得到VR识别参数；所述模型构建模块用于将所述VR识别参数写入到所述工地BIM三维设计模型中对应位置，得到智慧工地管理模型。
进一步的，所述GIS地形模型创建模块通过无人机航拍技术获得现场地形数据。
进一步的，所述三维工程模型建立模块通过将所述GIS地形模型创建模块的地形信息导入lumion或fuzor软件中与所述BIM模型建立模块的三维模型相结合，得到真实度较高的三维工程模型。
进一步的，所述数据分析处理模块包括数据整理子模块、数据统计子模块、数据分析子模块、数据识别子模块、预警子模块、移动处理子模块；
所述数据整理子模块和数据统计子模块对统计调查搜集到的大量原始资料进行审核、分组、汇总，使之条理化、系统化，得出能够反映总体综合特征的统计资料，并且，对已经整理过的资料进行再加工；
所述数据分析子模块和数据识别子模块是对收集来的大量数据进行分析，并汇总理解并消化，求最大化地开发数据的功能；
所述预警子模块根据数据整理子模块、数据统计子模块、数据分析子模块和数据识别子模块总结的规律或观测得到的可能性前兆，发出紧急信号，报告危险情况；
所述移动处理子模块是利用物联网设备亦或其他可穿戴设备，实时跟踪及记录施工人员在施工项目场地中的移动轨迹相关数据信息。
进一步的，所述数据分析处理模块还包括第一图像处理模块和第二图像处理模块，所述第一图像处理模块用于提取所述第一摄像模块的特征图像，并将所述第一摄像模块的特征图像与所述施工安排模块的信息作比较，当所述第一图像处理模块与所述施工安排模块配对出现差异时，所述第一图像处理模块作用于所述三维工程模型展示模块及所述工作人员终端；
所述第二图像处理模块用于将所述第二摄像模块所拍摄的图像及拍摄时间与工地中安全区域及非安全区域所对应时间的正常情况图片进行比较；当出现差异时，所述第二图像处理模块作用于所述三维工程模型展示模块及所述工作人员终端。
进一步的，所述员工管理模块还包括第三摄像模块，所述数据分析处理模块还包括第三图像处理模块，所述第三摄像模块用于拍摄出发前的施工工具相片，所述第三图像处理模块用于提取所述第三摄像模块的特征图像，并将所述第三摄像模块的特征图像与所述施工安排模块的信息作比较，当所述第三图像处理模块与所述施工安排模块配对出现差异时，提醒工作人员更加施工工具重新进行拍摄。
进一步的，所述节点识别模块还用于将所述工地BIM三维模型转换为VR可读格式的BIM三维模型；将所述VR可读格式的工地BIM三维设计模型导入VR引擎，识别所述工地BIM三维模型中空间结构节点和复杂节点。。
本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明通过获取智慧工地的BIM三维模型，识别所述BIM三维模型中空间结构节点和复杂节点，对所述空间结构节点和所述复杂节点进行BIM二维转化，得到二维空间数据，对所述二维空间数据进行数据信息绑定得到VR识别参数，将所述VR识别参数写入到所述工地BIM三维设计模型中对应位置，得到智慧工地管理模型。整个过程中，结合BIM三维模型+VR技术构建智慧工地管理模型，BIM三维模型可以确保工地数据的准确与全面，VR技术可以将数据可视化，因此，构建的构建智慧工地管理模型可以让用户可以清楚、准确、了解整个智慧工地各个部分情况，支持智慧工地良好管理。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
附图说明
图1为发明的模块连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种基于BIM模型的智慧工地系统，包括模型建立模块、数据分析模块、展示模块、员工管理模块、工地监控模块、施工设备监控模块和模型分析模块，所述模型建立模块包括BIM模型创建模块、GIS地形模型创建模块和三维工程模型建立模块；
所述BIM模型创建模块用于通过软件对工程项目建立三维模型，并将三维模型按照工程构件进行划分，且工程构件与实际工程部位对应并录入属性，BIM模型创建模块通过Revit或者CATIA软件建立工程的BIM三维模型；
所述GIS地形模型创建模块用于将现场地形数据通过Smart3D软件，进行空三加密计算生成点云数据，通过点云数据制作工程场地的实际地形图；
所述三维工程模型建立模块用于将所述BIM模型建立模块的数据与所述GIS地形模型创建模块的数据结合，并优化和完善BIM三维模型，得到真实度较高的三维工程模型；
所述员工管理模块包括第一摄像模块，所述第一摄像模块装设在工地中并与每一所述工程构件相对应，所述第一摄像模块用于对现场工作人员安全装备穿戴情况的拍摄记录；
所述工地监控模块包括第二摄像模块及周界防护子模块，所述第二摄像模块分别装设在工地中安全区域及非安全区域，并与每一所述工程构件相对应，所述第二摄像模块用于监控非作业时间内安全区域及非安全区域的情况和作业时间内非安全区域的情况；所述周界防护子模块用于将周界防护装置接入所述数据分析处理模块，并用于发现或防止非法入侵者企图跨越周界；
所述施工设备监控模块包括高支模变形实时检测子模块、吊塔运行监控子模块及工程车辆运行监控子模块，并用于将高支模变形实时检测装置、吊塔运行监控装置及工程车辆运行监控装置接入所述数据分析处理模块；
所述数据分析处理模块用于将所述员工管理模块、所述工地监控模块及所述施工设备监控模块的数据进行分析处理，并汇总理解并消化；
所述展示模块用于将三维工程模型和数据分析处理模块的处理数据将结合，并通过显示端进行展示以及应用操作；
所述模型分析模块包括节点识别模块、二维化转换模块、数据绑定模块和模型构建模块，所述节点识别模块用于识别所述BIM三维模型中空间结构节点和复杂节点；所述二维化转换模块用于对所述空间结构节点和所述复杂节点进行BIM二维转化，得到二维空间数据；所述数据绑定模块用于对所述二维空间数据进行数据信息绑定得到VR识别参数；所述模型构建模块用于将所述VR识别参数写入到所述工地BIM三维设计模型中对应位置，得到智慧工地管理模型。
作为一种实施方式，所述GIS地形模型创建模块通过无人机航拍技术获得现场地形数据。
作为一种实施方式，所述三维工程模型建立模块通过将所述GIS地形模型创建模块的地形信息导入lumion或fuzor软件中与所述BIM模型建立模块的三维模型相结合，得到真实度较高的三维工程模型。
作为一种实施方式，所述数据分析处理模块包括数据整理子模块、数据统计子模块、数据分析子模块、数据识别子模块、预警子模块、移动处理子模块；
所述数据整理子模块和数据统计子模块对统计调查搜集到的大量原始资料进行审核、分组、汇总，使之条理化、系统化，得出能够反映总体综合特征的统计资料，并且，对已经整理过的资料进行再加工；
所述数据分析子模块和数据识别子模块是对收集来的大量数据进行分析，并汇总理解并消化，求最大化地开发数据的功能；
所述预警子模块根据数据整理子模块、数据统计子模块、数据分析子模块和数据识别子模块总结的规律或观测得到的可能性前兆，发出紧急信号，报告危险情况；
所述移动处理子模块是利用物联网设备亦或其他可穿戴设备，实时跟踪及记录施工人员在施工项目场地中的移动轨迹相关数据信息。
作为一种实施方式，所述数据分析处理模块还包括第一图像处理模块和第二图像处理模块，所述第一图像处理模块用于提取所述第一摄像模块的特征图像，并将所述第一摄像模块的特征图像与所述施工安排模块的信息作比较，当所述第一图像处理模块与所述施工安排模块配对出现差异时，所述第一图像处理模块作用于所述三维工程模型展示模块及所述工作人员终端；
所述第二图像处理模块用于将所述第二摄像模块所拍摄的图像及拍摄时间与工地中安全区域及非安全区域所对应时间的正常情况图片进行比较；当出现差异时，所述第二图像处理模块作用于所述三维工程模型展示模块及所述工作人员终端。
作为一种实施方式，所述员工管理模块还包括第三摄像模块，所述数据分析处理模块还包括第三图像处理模块，所述第三摄像模块用于拍摄出发前的施工工具相片，所述第三图像处理模块用于提取所述第三摄像模块的特征图像，并将所述第三摄像模块的特征图像与所述施工安排模块的信息作比较，当所述第三图像处理模块与所述施工安排模块配对出现差异时，提醒工作人员更加施工工具重新进行拍摄。
作为一种实施方式，所述节点识别模块还用于将所述工地BIM三维模型转换为VR可读格式的BIM三维模型；将所述VR可读格式的工地BIM三维设计模型导入VR引擎，识别所述工地BIM三维模型中空间结构节点和复杂节点。
用本系统的工地管理包括下述步骤，
(1)根据实际工程项目在所述BIM模型创建模块中建立该项目主体建筑及附属设施的BIM三维模型，通过Revit或者CATIA软件建立工程的BIM三维模型，将BIM三维模型根据实际工程部位划分为多个工程构件，并对所述工程构件进行构件名、材料、所属位置、工程量、造价等相关信息的录入；
(2)通过无人机航拍技术获得现场地形数据，在所述GIS地形场景创建模块中，将现场地形数据通过Smart3D软件，进行空三加密计算生成点云数据，通过点云数据制作工程场地的实际地形图；
(3)将工程场地的地形场景模型转换格式导入CE中，并与所述BIM模型创建模块中的该项目主体建筑及附属设施的BIM三维模型相结合，并通过BIM模型优化模块对模型中的构件等进行完善和优化，得到真实度较高的三维工程模型；
(4)将所述第二摄像模块分别装设在工地中安全区域及非安全区域，并将所述第二摄像模块获得的数据通过所述数据分析处理模块发送到所述三维工程模型展示模块，所述第二图像处理模块将所述第二摄像模块所拍摄的图像及拍摄时间与工地中安全区域及非安全区域所对应时间的正常情况图片进行比较，当非作业时间内安全区域及非安全区域的情况和作业时间内非安全区域出现异常时，所述第二图像处理模块将异常信息反馈到所述三维工程模型展示模块；
(5)将周界防护装置、高支模变形实时检测装置、吊塔运行监控装置及工程车辆运行监控装置接入所述数据分析处理模块，工作人员或管理人员结合自身的部位及权限通过在所述三维工程模型展示模块获得上述装置的运行及安全信息；
(6)通过温度传感器、湿度传感器、压力传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、地磁传感器、测斜仪及、雨量传感器采集施工场地的边坡环境量、边坡变形、挡土墙受力、挡土墙变形、挡土墙土压力和孔隙水压力及水位的数据，并通过所述数据分析处理模块发送到所述三维工程模型展示模块对应的所述工程构件上，通过点击所述工程构件可查看传感器的数据；
(7)通过节点识别模块用于识别所述BIM三维模型中空间结构节点和复杂节点，二维化转换模块用于对所述空间结构节点和所述复杂节点进行BIM二维转化，得到二维空间数据，数据绑定模块用于对所述二维空间数据进行数据信息绑定得到VR识别参数，模型构建模块用于将所述VR识别参数写入到所述工地BIM三维设计模型中对应位置，得到智慧工地管理模型。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于BIM模型的智慧工地系统，其特征在于，包括模型建立模块、数据分析模块、展示模块、员工管理模块、工地监控模块、施工设备监控模块和模型分析模块，所述模型建立模块包括BIM模型创建模块、GIS地形模型创建模块和三维工程模型建立模块；
所述BIM模型创建模块用于通过软件对工程项目建立三维模型，并将三维模型按照工程构件进行划分，且工程构件与实际工程部位对应并录入属性，BIM模型创建模块通过Revit或者CATIA软件建立工程的BIM三维模型；
所述GIS地形模型创建模块用于将现场地形数据通过Smart3D软件，进行空三加密计算生成点云数据，通过点云数据制作工程场地的实际地形图；
所述三维工程模型建立模块用于将所述BIM模型建立模块的数据与所述GIS地形模型创建模块的数据结合，并优化和完善BIM三维模型，得到真实度较高的三维工程模型；
所述员工管理模块包括第一摄像模块，所述第一摄像模块装设在工地中并与每一所述工程构件相对应，所述第一摄像模块用于对现场工作人员安全装备穿戴情况的拍摄记录；
所述工地监控模块包括第二摄像模块及周界防护子模块，所述第二摄像模块分别装设在工地中安全区域及非安全区域，并与每一所述工程构件相对应，所述第二摄像模块用于监控非作业时间内安全区域及非安全区域的情况和作业时间内非安全区域的情况；所述周界防护子模块用于将周界防护装置接入所述数据分析处理模块，并用于发现或防止非法入侵者企图跨越周界；
所述施工设备监控模块包括高支模变形实时检测子模块、吊塔运行监控子模块及工程车辆运行监控子模块，并用于将高支模变形实时检测装置、吊塔运行监控装置及工程车辆运行监控装置接入所述数据分析处理模块；
所述数据分析处理模块用于将所述员工管理模块、所述工地监控模块及所述施工设备监控模块的数据进行分析处理，并汇总理解并消化；
所述展示模块用于将三维工程模型和数据分析处理模块的处理数据将结合，并通过显示端进行展示以及应用操作；
所述模型分析模块包括节点识别模块、二维化转换模块、数据绑定模块和模型构建模块，所述节点识别模块用于识别所述BIM三维模型中空间结构节点和复杂节点；所述二维化转换模块用于对所述空间结构节点和所述复杂节点进行BIM二维转化，得到二维空间数据；所述数据绑定模块用于对所述二维空间数据进行数据信息绑定得到VR识别参数；所述模型构建模块用于将所述VR识别参数写入到所述工地BIM三维设计模型中对应位置，得到智慧工地管理模型。
2.根据权利要求1所述的基于BIM模型的智慧工地系统，其特征在于，所述GIS地形模型创建模块通过无人机航拍技术获得现场地形数据。
3.根据权利要求1所述的基于BIM模型的智慧工地系统，其特征在于，所述三维工程模型建立模块通过将所述GIS地形模型创建模块的地形信息导入lumion或fuzor软件中与所述BIM模型建立模块的三维模型相结合，得到真实度较高的三维工程模型。
4.根据权利要求1所述的基于BIM模型的智慧工地系统，其特征在于，所述数据分析处理模块包括数据整理子模块、数据统计子模块、数据分析子模块、数据识别子模块、预警子模块、移动处理子模块；
所述数据整理子模块和数据统计子模块对统计调查搜集到的大量原始资料进行审核、分组、汇总，使之条理化、系统化，得出能够反映总体综合特征的统计资料，并且，对已经整理过的资料进行再加工；
所述数据分析子模块和数据识别子模块是对收集来的大量数据进行分析，并汇总理解并消化，求最大化地开发数据的功能；
所述预警子模块根据数据整理子模块、数据统计子模块、数据分析子模块和数据识别子模块总结的规律或观测得到的可能性前兆，发出紧急信号，报告危险情况；
所述移动处理子模块是利用物联网设备亦或其他可穿戴设备，实时跟踪及记录施工人员在施工项目场地中的移动轨迹相关数据信息。
5.根据权利要求1所述的基于BIM模型的智慧工地系统，其特征在于，所述数据分析处理模块还包括第一图像处理模块和第二图像处理模块，所述第一图像处理模块用于提取所述第一摄像模块拍摄的图像的特征图像；
所述第二图像处理模块用于将所述第二摄像模块所拍摄的图像。
6.根据权利要求1所述的基于BIM模型的智慧工地系统，其特征在于，所述员工管理模块还包括第三摄像模块，所述数据分析处理模块还包括第三图像处理模块，所述第三摄像模块用于拍摄出发前的施工工具相片，所述第三图像处理模块用于提取所述第三摄像模块的特征图像，并将所述第三摄像模块的特征图像与所述施工安排模块的信息作比较。
7.根据权利要求1所述的基于BIM模型的智慧工地系统，其特征在于，所述节点识别模块还用于将所述工地BIM三维模型转换为VR可读格式的BIM三维模型；将所述VR可读格式的工地BIM三维设计模型导入VR引擎，识别所述工地BIM三维模型中空间结构节点和复杂节点。
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