CN114636440B - 一种用于辅助施工进度管理的设备、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于辅助施工进度管理的设备、系统和方法，所述方法包括如下步骤：佩戴设备；数据采集；数据传输；构建虚拟场景；查看施工进度。所述方法中，通过用于辅助施工进度管理的设备进行气象数据、气体数据、点云数据和位置数据的采集，服务器利用气象数据、气体数据、点云数据和位置数据构建逼真的虚拟施工场景，管理人员利用VR设备和软件在虚拟施工场景中查看施工进度，并判定是否需要对施工进度计划进行调整，在虚拟环境中预演施工计划，通过沉浸式的体验，使得施工进度计划的制定更加具有合理性和科学性，并降低了管理人员进入密闭空间的次数，可实现施工进度的远程控制。

Description

一种用于辅助施工进度管理的设备、系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于辅助施工进度管理的设备、系统和方法，涉及工程管理技术领域。

背景技术

在建筑施工中，有时会涉及密闭空间施工作业。所谓密闭空间，指被封堵、只有一个出入口、无法产生空气对流的环境，如污水处理厂中的二沉池和生化池施工、建筑工地人工挖孔桩的桩孔等。

密闭空间施工作业具有极大的危险性，危险源主要包括：硫化氢、一氧化碳等有害气体聚集、氧气含量不足或过大、一氧化碳含量过高、火灾爆炸危害、温度过高或过低等，这些危害都为密闭空间施工作业增加了难度。在此类工程施工进度管理过程中，施工进度计划考虑因素较多，可能导致计划编制不合理、进度管理与现场实际脱节，这些问题常常会威胁施工人员生命安全，延误工程进度，降低经济效益。

发明内容

本发明提供了一种用于辅助施工进度管理的设备、系统和方法，用于解决密闭空间施工作业所存在的问题。

为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：

一种用于辅助施工进度管理的设备，

包括外壳；

还包括设置于所述外壳上的多参数气体测定装置和气象传感器；

还包括设置于所述外壳内的定位装置、摄像装置、网络传输设备和蓄电池；所述外壳的正表面开设有通孔，所述摄像装置的镜头固定在通孔内；所述网络传输设备与摄像装置、定位装置、多参数气体测定装置和气象传感器信号连接，将摄像装置、定位装置、多参数气体测定装置和气象传感器采集的信息传输到服务器；所述蓄电池为设备供电；

还包括固定装置，用于将所述设备固定在施工人员服装、随身工具或可穿戴设备上。

进一步，所述外壳上还设置有太阳能板，所述太阳能板能够为所述蓄电池充电。

进一步，所述固定装置包括第一磁吸板和第二磁吸板，所述第一磁吸板设置于所述外壳上，并位于所述摄像装置的镜头相反一侧的外壳，第一磁吸板和第二磁吸板配合使用，将所述装置固定于施工人员的服装、随身工具或可穿戴设备上。

进一步，所述摄像装置可以采用双目摄像机。

相应地，本发明还提供了一种用于辅助施工进度管理的系统，所述系统包括所述的用于辅助施工进度管理的设备；

所述系统还包括服务器；所述服务器中设置有密闭空间的三维模型和虚拟场景；所述服务器用于接收气象信息，并将气象信息与虚拟场景中的环境参数实现联动；服务器还用于接收点云数据和位置数据，进行坐标转换、拼接和降噪等处理，与三维模型中的模型参数进行联动；服务器还用于接收气体数据，并与虚拟环场景中的气体参数进行联动；

所述系统还包括VR设备和软件，用于通过提供虚拟体验查看施工进度。

相应地，本发明还提供了一种用于辅助施工进度管理的方法，采用所述的用于辅助施工进度管理的系统辅助施工进度管理；

所述方法包括如下步骤：

S1.佩戴设备：施工人员佩戴所述用于辅助施工进度管理的设备；

S2.数据采集：施工人员进入施工现场，气象传感器采集气象数据，多参数气体测定装置采集气体数据，摄像装置对作业人员的作业过程进行扫描获取点云数据，定位装置采集位置数据；

S3.数据传输：所述网络传输设备将气象数据、气体数据、点云数据和位置数据传输到服务器；

S4.构建虚拟场景：服务器将气象数据与虚拟环境中的环境参数实现联动，将点云数据和位置数据与三维模型共同搭建VR施工场景，将气体数据与虚拟环场景中的气体参数进行联动；

S5.查看施工进度：管理人员利用VR设备和软件，在虚拟密闭空间施工场景中进行漫游，查看工程环境和施工进度，通过与计划进度比较，判定是否需要对施工进度计划进行调整。

进一步，所述方法还包括：

步骤6.调取气象传感器的数据信息，在VR环境中模拟气象因素对工程的影响，管理人员通过在虚拟环境中漫游，沉浸式理解工程进度计划，在虚拟环境中预演施工计划，为极端条件下的施工计划的编排提供参考。

进一步，步骤S5中，管理人员查看施工进度，通过与计划进度比较，判定是否需要对施工进度计划进行调整，具体为：

管理人员在虚拟环境中巡查，通过操控虚拟环境中的构件模型，查看施工进度，将某一区域某一时间实际施工进度与施工进度计划所对应的模型对比，若实际施工进度与施工进度计划对比结果超过预设范围，则对施工进度计划进行调整。

进一步，步骤S4中，服务器根据多参数气体测定装置采集气体数据，在虚拟环境中通过粒子效果可视化展示多气体浓度，模拟多种气体浓度因素对工程的影响；

步骤S5中，当有害气体超过气体的报警值或氧气浓度低于报警值时，管理人员根据虚拟环境中工人施工作业时间，调整施工进度计划。

进一步，步骤S4中，服务器根据隐蔽性工程对应的点云数据实现虚拟环境中隐蔽性工程的模型更新；

步骤S5中，管理人员在虚拟密闭空间施工场景中进行漫游，通过操控虚拟施工环境中的构件模型，查看隐蔽性工程的施工进度，将某一区域某一时间隐蔽性工程的实际施工进度与施工进度计划所对应的模型对比，若实际施工进度与施工进度计划对比结果超过预设范围，则对施工进度计划进行调整。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

(1)本发明提供的用于辅助施工进度管理的设备，便于施工人员携带，并能够采集气体数据、气象数据、位置数据、施工作业的点云数据，还可以将这些数据传输给服务器，从而为服务器模拟出施工现场的虚拟场景提供保障。

(2)本发明提供的用于辅助施工进度管理的系统能够较好地模拟出施工现场的虚拟场景，从而为管理人员在虚拟场景中进行巡视、查看施工进度、判定是否进行进度调整等工作提供依据，通过在虚拟环境中预演施工计划，给管理人员带来沉浸式的体验，使得施工进度计划的制定更加具有合理性和科学性。

(3)本发明提供的用于辅助施工进度管理的方法，通过用于辅助施工进度管理的设备进行气象数据、气体数据、点云数据和位置数据的采集，服务器利用气象数据、气体数据、点云数据和位置数据构建逼真的虚拟施工场景，管理人员利用VR设备和软件在虚拟施工场景中查看施工进度，并判定是否需要对施工进度计划进行调整，在虚拟环境中预演施工计划，通过沉浸式的体验，使得施工进度计划的制定更加具有合理性和科学性，并降低了管理人员进入密闭空间的次数，可实现施工进度的远程控制。另外，通过固定装置便于施工人员佩戴用于辅助施工进度管理的设备，施工工人每天进入工地进行工作，设备就可以自动采集相应数据，降低了数据采集的难度。而且，该方法可以反复查看重要工程节点的进度情况和隐蔽性工程的施工情况，便于事后检查和管理，针对结构较为复杂和隐蔽性工程占比较高的密闭空间建设工程进度管理具有较为明显的效果。还有，通过建立虚拟现实场景，将现场施工进度与施工进度计划进行对比，摆脱了施工进度计划与现场脱节的问题。

附图说明

图1为本发明中的用于辅助施工进度管理的设备的结构示意图；

图2为本发明中的用于辅助施工进度管理的设备的内部结构图；

图3为本发明提供的用于辅助施工进度管理的方法的流程图。

图中标号如下：

1-外壳；2-活动盖板；3-保护遮罩；

10-多参数气体测定装置；11-气象传感器；12-太阳能板；

20-定位装置；21-摄像装置；22-网络传输设备；23-蓄电池；

30-固定装置；31-第一磁吸板；32-第二磁吸板。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提供的一种用于辅助施工进度管理的设备和方法作进一步详细说明。结合下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

如图1和图2所示，本实施例提供的一种用于辅助施工进度管理的设备，包括外壳1，还包括设置于所述外壳1上的多参数气体测定装置10和气象传感器11；还包括设置于所述外壳1内的定位装置20、摄像装置21、网络传输设备22和蓄电池23；还包括设置于所述外壳1外的固定装置30。

所述多参数气体测定装置10用于采集氧气、硫化氢、一氧化碳气体浓度。所述气象传感器11用于采集环境的温度、湿度等气象信息，当然气象信息还可以包括天气、风向、风速等信息。作为举例，所述外壳1顶部设置有保护遮罩3，所述多参数气体测定装置10和气象传感器11设置于保护遮罩3上。进一步，所述外壳1包括一个活动盖板2，活动盖板2与底板或其它侧板之间铰接设置，打开活动盖板2后，可以看到外壳1内部的结构。

所述定位装置20，用于对设备进行定位，从而测定施工人员的位置。所述定位装置20可采用UWB定位技术、蓝牙定位技术或红外定位技术等方式进行，也可采用基于vslam视觉导航技术的定位方式，在条件允许时，还可采用北斗或GPS定位，具体定位形式不做限定。

所述摄像装置21对作业人员的作业过程进行扫描获取点云数据，比如，摄像装置21可以采用双目摄像机。所述外壳1的正表面开设有通孔，所述摄像装置21的镜头固定在通孔内。

所述网络传输设备22与摄像装置21、定位装置20、多参数气体测定装置10和气象传感器11信号连接，将摄像装置21、定位装置20、多参数气体测定装置10和气象传感器11采集的信息传输到服务器(未示出)。

所述蓄电池23可采用交流电充电，也可通过太阳能板12为其充电。蓄电池23与定位装置20、网络传输设备22、摄像装置21、多参数气体测定装置10和气象传感器11电性连接，并为其供电。

所述固定装置30用于将所述设备固定在施工人员的服装、随身设备或可穿戴设备上。所述固定装置30包括第一磁吸板31和第二磁吸板32，所述第一磁吸板31设置于所述外壳1上，并位于所述摄像装置21的镜头相反一侧的外壳1，第一磁吸板31和第二磁吸板32配合使用，将设备固定于施工人员的服装、随身工具或可穿戴设备上。当然，也可以通过绑带或其它形式的固定装置将设备固定。

本实施例提供的用于辅助施工进度管理的设备，便于施工人员携带，并能够采集气体数据、气象数据、位置数据、施工作业的点云数据，还可以将这些数据传输给服务器，从而为服务器模拟出施工现场的虚拟场景提供保障。

实施例二

本实施例提供了一种用于辅助施工进度管理的系统，包括用于辅助施工进度管理的设备、服务器、VR设备和软件。其中，用于辅助施工进度管理的设备参见实施例一中所述，此处不再赘述。

本实施例中的服务器中存储有密闭空间的三维模型和虚拟场景。所述服务器中设置有密闭空间的三维模型和虚拟场景；所述服务器用于接收气象信息，并将气象信息与虚拟场景中的环境参数实现联动，模拟出不同时间、地点的气象环境；服务器还用于接收点云数据和位置数据，进行坐标转换、点云拼接、点云去噪环节，与三维模型中的模型参数进行联动；服务器还用于接收气体数据，并与虚拟环场景中的气体参数进行联动。

所述VR设备和软件能够为管理人员提供虚拟体验并查看施工进度，以及展示实际施工进度与施工进度计划之间的偏差，为进度调整提供依据。虚拟现实技术(VR)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中。虚拟现实的常见载体都是智能眼镜，市场上已经出现能够应用的智能眼镜。操作手柄可增加互动性，提高互动体验，通过操作手柄指向物体的表面，在智能眼镜中会显示一束激光线，激光线的一端照射在物体表面，还可以通过操作手柄进行选择操作或修改参数。

因此，本实施例提供的用于辅助施工进度管理的系统能够较好地模拟出施工现场的虚拟场景，从而为管理人员在虚拟场景中进行巡视、查看施工进度、判定是否进行进度调整等工作提供依据，通过在虚拟环境中预演施工计划，给管理人员带来沉浸式的体验，使得施工进度计划的制定更加具有合理性和科学性。

实施例三

本实施例提供了一种用于辅助施工进度管理的方法，下面将结合图1至图3所示，并结合实施例一、实施例二的内容，对所述方法作进一步介绍。所述方法包括以下步骤：

S1.佩戴设备：施工人员佩戴所述的用于辅助施工进度管理的设备；

S2.数据采集：施工人员进入施工现场，气象传感器11采集气象数据，多参数气体测定装置10采集气体数据，摄像装置21对作业人员的作业过程进行扫描获取点云数据，定位装置20采集位置数据；

S3.数据传输：所述网络传输设备22将气象数据、气体数据、点云数据和位置数据传输到服务器；

S4.构建虚拟场景：服务器将气象数据与虚拟环境中的环境参数实现联动，将点云数据和位置数据与三维模型共同搭建VR施工场景，将气体数据与虚拟环场景中的气体参数进行联动；

S5.查看施工进度：管理人员利用VR设备和软件，在虚拟密闭空间施工场景中进行漫游，查看工程环境和施工进度，通过与计划进度比较，判定是否需要对施工进度计划进行调整。

需要说明的是，步骤S1中施工人员通过固定装置30将所述用于辅助施工进度管理的设备固定在施工人员的服装、随身设备或可穿戴设备上。所述固定装置30包括第一磁吸板31和第二磁吸板32，可依靠第一磁吸板31和第二磁吸板32的吸力进行固定。只要工人每天进入工地进行工作，设备就可以自动采集，对于结构较为复杂和隐蔽性工程占比较高的密闭空间建设工程进度管理具有较为明显的效果。

进一步，所述方法还包括步骤6，即：调取气象传感器11的数据信息，在VR环境中模拟气象因素对工程的影响，施工人员通过在虚拟环境中漫游，沉浸式理解工程进度计划，在虚拟环境中预演施工计划，为极端条件下的施工计划的编排提供参考。

进一步，步骤S5中，管理人员查看施工进度，通过与计划进度比较，判定是否需要对施工进度计划进行调整，具体为：

管理人员在虚拟环境中巡查，通过操控虚拟环境中的构件模型，查看施工进度，将某一区域某一时间实际施工进度与施工进度计划所对应的模型对比，若实际施工进度与施工进度计划对比结果超过一定的范围，则需要对施工进度计划进行调整，否则不调整。

进一步，步骤S4中，服务器根据多参数气体测定装置采集气体数据，在虚拟环境中通过粒子效果可视化展示多气体浓度，模拟多种气体浓度因素对工程的影响；当有害气体超过气体的报警值或氧气浓度低于报警值，则在虚拟环境中调整工人施工作业时间，调整施工进度计划。作为举例，气体数据包括氧气、硫化氢、一氧化碳气体浓度，当其中一种有害气体超过报警值时，就发出警示信息，当氧气浓度低于报警值时也发出警示信息，从而对施工进度计划进行调整，否则不调整。

需要说明的是，本申请的技术方案在隐蔽性工程施工中优势更为明显，在传统的施工中，隐蔽性工程施工完毕后将难以对其进行查看，若在密闭空间内设置固定摄像头，也存在摄像头无法全面覆盖的情形(比如施工人员或施工设备对摄像头视线的阻挡)，不利于工程复查。针对密闭空间中隐蔽性工程施工过程，施工人员佩戴所述设备，通过摄像装置对作业人员的作业过程进行扫描获取点云数据，存入服务器中，这样施工人员的每一步操作、每一道施工工序均记录在案。服务器根据隐蔽性工程对应的点云数据实现虚拟环境中隐蔽性工程的模型更新。管理人员在虚拟密闭空间施工场景中进行漫游，通过操控虚拟施工环境中的构件模型，查看隐蔽性工程的施工进度，将某一区域某一时间隐蔽性工程的实际施工进度与施工进度计划所对应的模型对比，若实际施工进度与施工进度计划对比结果超过一定的范围，则需要对施工进度计划进行调整。本实施例中的技术方案解决了隐蔽性工程难以复查的问题，可以有效提高隐蔽性工程的质量管控。

本实施例提供的一种用于辅助施工进度管理的方法，通过用于辅助施工进度管理的设备进行气象数据、气体数据、点云数据和位置数据的采集，服务器利用气象数据、气体数据、点云数据和位置数据构建逼真的虚拟施工场景，管理人员利用VR设备和软件在虚拟施工场景中查看施工进度，并判定是否需要对施工进度计划进行调整。该方法通过用于辅助施工进度管理的设备实现密闭空间施工过程中精细化的工程量统计，通过对施工现场的数据分析、建立模型等过程，实现工程模型的更新，在VR环境中对工程施工进度进行沉浸式的预演，提高施工进度计划的可行性，并降低了管理人员进入密闭空间的次数，可实现施工进度的远程控制。通过固定装置便于施工人员佩戴用于辅助施工进度管理的设备，施工工人每天进入工地进行工作，设备就可以自动采集相应数据，降低了数据采集的难度。该方法可以反复查看重要工程节点的进度情况和隐蔽性工程的施工情况，便于事后检查和管理，针对结构较为复杂和隐蔽性工程占比较高的密闭空间建设工程进度管理具有较为明显的效果。通过建立虚拟现实场景，将现场施工进度与施工进度计划进行对比，摆脱了施工进度计划与现场脱节的问题，对比效果明显。在虚拟环境中预演施工计划，通过沉浸式的体验，使得施工进度计划的制定更加具有合理性和科学性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种用于辅助施工进度管理的系统，其特征在于，

所述系统包括用于辅助施工进度管理的设备；用于辅助施工进度管理的设备包括外壳；还包括设置于所述外壳上的多参数气体测定装置和气象传感器；还包括设置于所述外壳内的定位装置、摄像装置、网络传输设备和蓄电池；所述外壳的正表面开设有通孔，所述摄像装置的镜头固定在通孔内；所述网络传输设备与摄像装置、定位装置、多参数气体测定装置和气象传感器信号连接，将摄像装置、定位装置、多参数气体测定装置和气象传感器采集的信息传输到服务器；所述蓄电池为设备供电；还包括固定装置，用于将所述设备固定在施工人员服装、随身工具或可穿戴设备上；

所述系统还包括服务器；所述服务器中设置有密闭空间的三维模型和虚拟场景；所述服务器用于接收气象信息，并将气象信息与虚拟场景中的环境参数实现联动；服务器还用于接收点云数据和位置数据，进行坐标转换、拼接和降噪处理，与三维模型中的模型参数进行联动；服务器还用于接收气体数据，并与虚拟环场景中的气体参数进行联动；

所述系统还包括VR设备和软件，用于通过提供虚拟体验查看施工进度。

2.如权利要求1所述的用于辅助施工进度管理的系统，其特征在于，

所述外壳上还设置有太阳能板，所述太阳能板能够为所述蓄电池充电。

3.如权利要求1所述的用于辅助施工进度管理的系统，其特征在于，

所述固定装置包括第一磁吸板和第二磁吸板，所述第一磁吸板设置于所述外壳上，并位于所述摄像装置的镜头相反一侧的外壳，第一磁吸板和第二磁吸板配合使用，将所述设备固定于施工人员的服装、随身工具或可穿戴设备上。

4.如权利要求1所述的用于辅助施工进度管理的系统，其特征在于，

所述摄像装置采用双目摄像机。

5.一种用于辅助施工进度管理的方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的用于辅助施工进度管理的系统辅助施工进度管理；

所述方法包括如下步骤：

S1.佩戴设备：施工人员佩戴所述用于辅助施工进度管理的设备；

S2.数据采集：施工人员进入施工现场，气象传感器采集气象数据，多参数气体测定装置采集气体数据，摄像装置对作业人员的作业过程进行扫描获取点云数据，定位装置采集位置数据；

S3.数据传输：所述网络传输设备将气象数据、气体数据、点云数据和位置数据传输到服务器；

S4.构建虚拟场景：服务器将气象数据与虚拟环境中的环境参数实现联动，将点云数据和位置数据与三维模型共同搭建VR施工场景，将气体数据与虚拟环场景中的气体参数进行联动；

S5.查看施工进度：管理人员利用VR设备和软件，在虚拟密闭空间施工场景中进行漫游，查看工程环境和施工进度，通过与计划进度比较，判定是否需要对施工进度计划进行调整。

6.如权利要求5所述的用于辅助施工进度管理的方法，其特征在于，

所述方法还包括：

步骤6.调取气象传感器的数据信息，在VR环境中模拟气象因素对工程的影响，管理人员通过在虚拟环境中漫游，沉浸式理解工程进度计划，在虚拟环境中预演施工计划，为极端条件下的施工计划的编排提供参考。

7.如权利要求5所述的用于辅助施工进度管理的方法，其特征在于，

步骤S5中，管理人员查看施工进度，通过与计划进度比较，判定是否需要对施工进度计划进行调整，具体为：

管理人员在虚拟环境中巡查，通过操控虚拟环境中的构件模型，查看施工进度，将某一区域某一时间实际施工进度与施工进度计划所对应的模型对比，若实际施工进度与施工进度计划对比结果超过预设范围，则对施工进度计划进行调整。

8.如权利要求5所述的用于辅助施工进度管理的方法，其特征在于，

步骤S4中，服务器根据多参数气体测定装置采集气体数据，在虚拟环境中通过粒子效果可视化展示多气体浓度，模拟多种气体浓度因素对工程的影响；

步骤S5中，当有害气体超过气体的报警值或氧气浓度低于报警值时，管理人员根据虚拟环境中工人施工作业时间，调整施工进度计划。

9.如权利要求5所述的用于辅助施工进度管理的方法，其特征在于，

所述点云数据包括施工人员针对隐蔽性工程的施工过程；

步骤S4中，服务器根据隐蔽性工程对应的点云数据实现虚拟环境中隐蔽性工程的模型更新；

步骤S5中，管理人员在虚拟密闭空间施工场景中进行漫游，通过操控虚拟施工环境中的构件模型，查看隐蔽性工程的施工进度，将某一区域某一时间隐蔽性工程的实际施工进度与施工进度计划所对应的模型对比，若实际施工进度与施工进度计划对比结果超过预设范围，则对施工进度计划进行调整。