CN114298253B - 基于物联网的建筑物构件安装位置采集与bim模型记录方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的建筑物构件安装位置采集与BIM模型记录方法，将构件生产加工、仓储、运输、安装过程和位置信息反馈到BIM模型中，完成BIM模型对施工过程信息的集成。本发明综合使用移动端、网页端、RFID、二维码、角度传感器、重量传感器等软硬件设备，最大程度完成自动化采集，方便用户使用；解决了通过塔吊安装的传感器自动完成实体构件id与BIM模型构件id的绑定关系的问题。
Description
技术领域
本发明涉及工程项目管理和施工技术领域，更具体涉及一种基于物联网的建筑物构件安装位置采集与BIM模型记录方法。
背景技术
随着建筑业和BIM技术的发展，BIM模型已经完成了设计信息的集成，如何将施工过程信息集成到BIM模型中，真正实现BIM模型的全生命周期应用成为摆在建筑工程精细化管理面前的一个问题。装配式建筑相较传统建筑物，工业化、信息化程度更高，在装配式建筑中实现BIM模型如实记录每个构件设计、生产加工、仓储、运输、施工安装信息成为可能。如实记录了每个构件的全过程信息的BIM模型将在后期运维中发挥至关重要的作用(如结构定期检查预警、生产厂家追溯等)，真正实现建筑物的“数字孪生”。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于物联网的建筑物构件安装位置采集与BIM模型记录方法，最大程度完成自动化采集，实现对构件的实时状态跟踪。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种基于物联网的建筑物构件安装位置采集与BIM模型记录方法，将构件生产加工、仓储、运输、安装过程和位置信息反馈到BIM模型中，完成BIM模型对施工过程信息的集成，包括以下部分，
(1)实体构件唯一标识，名称解释：设计构件是指建筑设计中的虚拟构件，BIM模型中的每一个构件都可以被认为是设计构件；实体构件是指建筑BIM模型中每个设计构件都将被生产出一个或多个与之对应的实体构件用于安装；实体构件唯一标识是指给每一个实体构件进行唯一的身份标识，用于全过程的追踪和记录；
(2)实体构件从生产到吊装状态监控，通过物联网硬件和软件，在实体构件唯一身份标识上记录各过程的信息；
(3)吊装位置记录，实体构件位置准确反映在模型上，通过塔吊上的物联网硬件设置，完成构件安装位置的采集，通过软件集成到BIM模型中。
发明具体包括如下步骤，
第一步，BIM模型建立与导入系统，使用深化设计模型，根据现场塔吊布置图，换算出塔吊坐标(x1,y1,z1)，将模型导入软件系统中，进行可视化展示。从模型中获取设计构件清单，导入生产管理软件，进行生产过程追踪。
第二步，构件生产、存储、运输过程状态信息采集，在生产管理软件中获取构件唯一码，为每个实体构件配置专属RFID卡片作为身份标识，或使用二维码贴纸在生产过程的各个阶段进行扫码登记完成情况，生产完成后，扫码或识别RFID卡片登记构件入库、出库。
第三步，收货和堆场位置登记。收货时进行扫码，更新构件的状态。使用塔吊收货时，塔吊配合地面工作人员扫码，系统记录下构件在堆场中被放置的位置，可视化展示堆场内构件的位置。
第四步，吊装和吊装位置登记，吊装时进行扫码，更新构件的状态。使用塔吊吊装时，通过塔吊上的传感器获取构件被放置的空间位置，与BIM模型中相应空间位置构件进行关联，完成实体构件与设计构件的关联，便可在BIM模型中查看到每个实体构件背后的生产、存储、运输、吊装过程的信息。
综上所述，本发明具有如下有益效果：
(1)综合使用移动端、网页端、RFID、二维码、角度传感器、重量传感器等软硬件设备，最大程度完成自动化采集，方便用户使用。
(2)将生产加工过程、仓储、物流、安装信息集成到BIM模型中，可通过BIM模型浏览器获取上述信息。
(3)通过塔吊安装的传感器自动完成实体构件id与BIM模型构件id的绑定关系。
附图说明
图1为本发明塔吊位置录入示意图；
图2是本发明的塔吊传感器数据计算示意图。
具体实施方式
参照图1至图2对本发明一种基于物联网的建筑物构件安装位置采集与BIM模型记录方法的具体实施方式作进一步的说明。
由以下几个关键技术节点构成：
前期过程：装配式建筑BIM深化模型输入系统，获取设计构件清单，根据构件编号为实体构件生成系统内的唯一编码，为每个实体构件配置专属RFID卡片作为身份标识，或使用二维码贴纸。
生产、存储、运输过程：在实体构件生产初期就生成唯一码，在生产加工、物流运输、现场存储与吊装过程中通过相应的信息化工具(之云物联)采集状态信息，管理人员便可在信息化系统中查看实体构件的实时状态，操作过程见之云物联业务。
塔吊识别构件过程：使用塔吊吊装卸载构件，塔吊吊钩上安装RFID读卡器，当吊钩吊起构件时(重量骤增)读卡器读取到多个RFID卡片，系统在读卡列表记录读取到的卡片信息，重力传感器记录吊起重量数值G；起吊过程按照1分钟一次的频率读卡，直到卸货时(重量骤减)读取最后一次卡片信息，通过过程记录筛选出自始至终都在读卡列表中的卡片，认为该卡片对应的构件是刚刚操作的构件，通过重量值G进行一次校对。
塔吊驾驶辅助：塔吊目标位置已知时，司机可以启用驾驶辅助模式，该模式下司机将在监控屏幕中看到将要吊装的构件重量信息，在平面图或模型中看到该构件的目标安装位置。
堆场记录与寻址：构件到场后使用塔吊卸货与堆场，塔吊将构件放置到堆场时(重量骤减)记录下此刻吊车位置(L1、L2α)，认为该构件放置在L11L21α1，依次记录所有堆场构件；需要吊装时，如果吊装人员不记得构件堆放在哪里了，可以在手持终端中输入构件编号，手持终端将显示该构件的堆场位置，手持终端通过扫描塔吊吊钩二维码建立与塔吊协同作业关系后，塔吊驾驶室显示器也将以地图形式显示下一步要吊装的构件在堆场的位置。
构件吊装位置记录：结合之云物联系统运行，构件吊装后将在虚拟模型中点亮已安装的实体构件对应的模型构件，但存在一种情况：一个构件编号对应多个构件时，系统需要知道吊装的实体构件具体对应哪个模型构件，该功能目的在于解决这个问题。塔吊吊起构件后通过RFID卡片和读卡器识别出构件，放下构件时记录此时的吊钩位置，通过一套算法将此位置转换成标高轴线位置，在模型中将此处的相应构件点亮。无RFID卡片和读卡器情况下，可人工使用手持终端告知系统此时塔吊正在吊装的构件是什么。
计算公式：
吊钩坐标＝f((x1，y1，z1)，α，L1，L2，标高1)
构件安装坐标＝吊钩坐标+修正值
其中：
L1：吊钩重心与塔身形心水平距离；
L2：所吊构件实时高度，L2＝吊臂下边缘标高(与建筑物采用同一套坐标体系)-吊钩重心与吊臂下边缘距离；
α：吊臂长边方向中轴线与正北方向顺时针夹角角度；
G：吊钩吊起物体重量；
T：系统时钟时间(北京时间)；
(x1，y1，z1)：所使用的模型采用的坐标系中相应塔吊底座形心与水平面的交点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.基于物联网的建筑物构件安装位置采集与BIM模型记录方法，其特征在于：将构件生产加工、仓储、运输、安装过程和位置信息反馈到BIM模型中，完成BIM模型对施工过程信息的集成，包括以下部分，
实体构件唯一标识，设计构件是指建筑设计中的虚拟构件，BIM模型中的每一个构件都可以被认为是设计构件；实体构件是指建筑BIM模型中每个设计构件都将被生产出一个或多个与之对应的实体构件用于安装，实体构件唯一标识是指给每一个实体构件进行唯一的身份标识，用于全过程的追踪和记录，
实体构件从生产到吊装状态监控，通过物联网硬件和软件，在实体构件唯一身份标识上记录各过程的信息，
吊装位置记录，实体构件位置准确反映在模型上，通过塔吊上的物联网硬件设置，完成构件安装位置的采集，通过软件集成到BIM模型中；结合之云物联系统运行，构件吊装后将在虚拟模型中点亮已安装的实体构件对应的模型构件，一个构件编号对应多个构件时，系统需要知道吊装的实体构件具体对应哪个模型构件，塔吊吊起构件后通过RFID卡片和读卡器识别出构件，放下构件时记录此时的吊钩位置，通过一套算法将此位置转换成标高轴线位置，在模型中将此处的相应构件点亮，无RFID卡片和读卡器情况下，可人工使用手持终端告知系统此时塔吊正在吊装的构件是什么，
计算公式：
吊钩坐标＝f((x1，y1，z1)，α，L1，L2，标高1)
构件安装坐标＝吊钩坐标+修正值；
其中：
L1：吊钩重心与塔身形心水平距离；
L2：所吊构件实时高度，L2＝吊臂下边缘标高(与建筑物采用同一套坐标体系)-吊钩重心与吊臂下边缘距离；
α：吊臂长边方向中轴线与正北方向顺时针夹角角度；
G：吊钩吊起物体重量；
T：系统时钟时间(北京时间)；
(x1，y1，z1)：所使用的模型采用的坐标系中相应塔吊底座形心与水平面的交点；具体包括如下步骤，
第一步，BIM模型建立与导入系统，使用深化设计模型，根据现场塔吊布置图，换算出塔吊坐标，将模型导入软件系统中，进行可视化展示，从模型中获取设计构件清单，导入生产管理软件，进行生产过程追踪；
第二步，构件生产、存储、运输过程状态信息采集，在生产管理软件中获取构件唯一码，为每个实体构件配置专属RFID卡片作为身份标识，或使用二维码贴纸在生产过程的各个阶段进行扫码登记完成情况，生产完成后，扫码或识别RFID卡片登记构件入库、出库；
第三步，收货和堆场位置登记，收货时进行扫码，更新构件的状态，使用塔吊收货时，塔吊配合地面工作人员扫码，系统记录下构件在堆场中被放置的位置，可视化展示堆场内构件的位置；
第四步，吊装和吊装位置登记，吊装时进行扫码，更新构件的状态，使用塔吊吊装时，通过塔吊上的传感器获取构件被放置的空间位置，与BIM模型中相应空间位置构件进行关联，完成实体构件与设计构件的关联，便可在BIM模型中查看到每个实体构件背后的生产、存储、运输、吊装过程的信息。
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