CN114996805A - 一种基于bim的高速公路建设协同管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的高速公路建设协同管理系统，具体涉及高速公路建设管理系统领域，包括主控模块、信息感知模块、图片处理模块、比例换算模块、信息采集模块、工程管理模块和移动通信模块，移动通信模块分别与主控模块、信息感知模块、图片处理模块、比例换算模块、信息采集模块、工程管理模块相连接，且主控模块还与信息感知模块、图片处理模块、比例换算模块、信息采集模块、工程管理模块相连接。本发明通过利用无人机对高速公路实时建设情况进行随机抓拍，同时结合视觉图像识别单元、远程激光测距仪生成工程对应点位距离文本集和拍摄点位距离文本集，使得高速公路上的实时建设信息更加方便的基于BIM框架进行整理。

Description

一种基于BIM的高速公路建设协同管理系统

技术领域

本发明涉及高速公路建设协同管理系统技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于BIM的高速公路建设协同管理系统。

背景技术

建筑信息模型是建筑学、工程学及土木工程的新工具，它是来形容那些以三维图形为主、物件导向、建筑学有关的电脑辅助设计。

BIM框架在应用于高速路段建设的过程中，需要人工对多处道路建设情况进行实时抓拍，但是由于BIM的建模工作人员很难实时到场进行抓拍，导致路况信息的录入及核对容易出现误差，从而影响实际使用及整理。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于BIM的高速公路建设协同管理系统，通过利用无人机对高速公路实时建设情况进行随机抓拍，同时结合视觉图像识别单元、远程激光测距仪生成工程对应点位距离文本集和拍摄点位距离文本集，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于BIM的高速公路建设协同管理系统，包括主控模块、信息感知模块、图片处理模块、比例换算模块、信息采集模块、工程管理模块和移动通信模块，所述移动通信模块分别与主控模块、信息感知模块、图片处理模块、比例换算模块、信息采集模块、工程管理模块相连接，且所述主控模块还与信息感知模块、图片处理模块、比例换算模块、信息采集模块、工程管理模块相连接，所述信息感知模块通过图片处理模块对高速公路实时建设情况图片进行矫正处理，所述图片处理模块将矫正处理后的图片通过移动通信模块将高速公路实时建设情况图片发送至所述比例换算模块，并与所述工程管理模块的工程信息进行质量安全进度信息比对；

所述信息感知模块包括无人拍摄机，所述无人拍摄机用于抓拍高速公路实时建设情况照片形成图片集，所述无人拍摄机的底部固定安装有用于测量无人拍摄机与地面距离的远程测距仪，所述无人拍摄机的顶部固定安装有用于定位拍摄地点经纬度及拍摄时间信息的GPS定位单元，且所述远程测距仪、GPS定位单元与无人拍摄机的控制主板相连接，以用于提取无人拍摄机实时拍摄的图片的时间及地点定位信息并生成具体文本集；

所述工程管理模块用于将高速公路建设时各工程结构的设计和施工质量安全进度要求明细进行录入存档；

所述信息感知模块通过所述无人拍摄机所形成的图片集和所述远程测距仪及GPS定位单元所形成的具体文字集组合成第一图文待处理合集包，且将所述第一图文待处理合集包通过所述主控模块传输至所述比例换算模块；

所述比例换算模块用于将所述信息感知模块所组合成的图文结合包转换成图文结合文字包，转换完成后发送至所述工程管理模块进行信息比对；

所述图片处理模块包括图片剪裁单元，所述图片剪裁单元用于将所述无人拍摄机所抓拍的图片裁剪成长宽比例为3:2大小的矩形图片格式，所述图片处理模块包括几何矫正单元，所述几何矫正单元用于将所述无人拍摄机所抓拍的图像的几何畸变进行几何校正，所述几何矫正单元的输出端连接有色彩矫正单元，所述色彩矫正单元用于对所述无人拍摄机抓拍的图像进行矫正偏色；

所述图片裁剪单元与所述几何矫正单元相连接，所述色彩矫正单元与所述几何矫正单元的输出端相连接，以用于对所述无人拍摄机所抓拍的图片集进行一一处理直至符合规格匹配，且所述图片处理模块与所述工程管理模块相连接，以用于提升所述工程管理模块进行质量安全进度信息比对的准确度。

在一个优选地实施方式中，还包括传感监控模块，所述传感监控模块包括风速传感器、温度传感器、湿度传感器、光敏传感器；

所述风速传感器固定安装在所述信息感知模块中的无人拍摄机的两侧，当所述风速传感器在接收到所述无人拍摄机在运行时的风速时，生成实时风速文本；

所述无人拍摄机的底部固定安装有温度传感器和湿度传感器，当无人拍摄机在运行抓拍的过程中，通过所述温度传感器与所述湿度传感器采集当天空气中实时的温度和湿度信号，并生成实时温湿度文本；

所述光敏传感器固定安装在无人拍摄机的外壁，且所述光敏传感器与所述无人拍摄机的闪光灯组件相连接，以用于辨别所述无人拍摄机在抓拍时的感光度，并在较暗的环境中通过所述无人拍摄机的控制主板控制闪光灯组件进行补光。

在一个优选地实施方式中，所述传感监控模块还包括视觉图像识别单元和传感数据合成单元；

所述视觉图像识别单元与所述图片处理模块相连接，以用于读取所述图片处理模块内所形成的每个图片内的不同工程结构主体构件及质量安全进度数据，并生成工程对应点文本集，所述传感数据合成单元分别与温度传感器、湿度传感器、风速传感器、光敏传感器及视觉图像传感器相连接，以用于将所收集到的实时风速文本、实时温湿度文本和工程对应点文本集，进行组合生成第二图文待处理合集包。

在一个优选地实施方式中，还包括移动通信模块，所述移动通信模块与所述传感监控模块相连接，所述移动通信模块与工程管理模块相连接，以用于将第二图文待处理合集包的内容与第一图文待处理合集包的内容进行组合，并与所述工程管理模块内的质量安全进度明细进行比对，并生成初次匹配度文本集。

在一个优选地实施方式中，还包括质检模块，所述质检模块与工程管理模块相连接，所述工程管理模块生成的初次匹配度文本集通过所述移动通信模块发送至质检模块，所述初次匹配度文本集通过所述质检模块与所述工程管理模块进行符合度二次精确匹配，并生成二次匹配度文本集。

在一个优选地实施方式中，还包括自动报警模块，所述自动报警模块与所述质检模块相连接，所述质检模块产生的二次匹配度的文本集通过所述移动通信模块发送至自动报警模块，生成质检结果值，当质检结果值与所述工程管理模块之间的匹配度高于百分之八十时，所述自动报警模块发出完成信号，当质检结果值与所述工程管理模块之间的匹配度低于百分之八十时，所述自动报警模块发出报警信号。

在一个优选地实施方式中，还包括一种通过信息感知模块生成具体的高速公路实时建设情况信息文本集的方法，其中：

S1：首先利用无人机对高速公路实时建设情况进行随机抓拍，在无人机飞行工作过程中，每隔一分钟进行一次抓拍，抓拍到十张照片后生成图片集；

S2：在S1里无人机抓拍的过程中，视觉图像识别单元通过机器视觉图像摄取装置对所抓拍到的图片内部的不同工程结构主体构件及质量安全进度数据进行识别，对应生成工程对应点文本集；

S3：通过远程激光测距仪对在S2里所识别到的沟壑、森林及路灯杆定位与高速公路之间的距离进行距离测量，并生成工程对应点位距离文本集，同时通过远程测距仪对无人机的拍摄高度进行测量，并生成拍摄点位距离文本集；

S4：通过GPS定位器对S1里无人机抓拍的图片集，以及S2里远程激光测距仪所生成的距离文本集，生成具体的实时拍摄时间和拍摄地点的经纬度信息文本集；

S5：最后将S1、S2、S3和S4里所生成的图片集、工程对应点文本集、工程对应点位距离文本集、拍摄点位距离文本集和经纬度信息文本集信息通过信息整合，形成图文待处理合集包，并发送至比例换算模块即可。

本发明的技术效果和优点：

利用无人机对高速公路实时建设情况进行随机抓拍照片后并生成图片集，同时视觉图像识别单元对所抓拍到的图片内部各点位进行识别对应生成工程对应点文本集，远程激光测距仪对所识别到工程对应点与高速公路之间的距离进行距离测量并生成工程对应点位距离文本集，同时对无人机的拍摄高度进行测量并生成拍摄点位距离文本集，使得高速公路上的实时信息更加方便的基于BIM框架进行整理。

附图说明

图1为本发明的整体框架模块示意图。

图2为本发明的系统框架模块示意图。

图3为本发明的图片处理模块示意图。

图4为本发明的传感器模块示意图。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照说明书附图1-4，本发明实施例的一种基于BIM的高速公路建设协同管理系统，包括主控模块、信息感知模块、图片处理模块、比例换算模块、信息采集模块、工程管理模块和移动通信模块，移动通信模块分别与主控模块、信息感知模块、图片处理模块、比例换算模块、信息采集模块、工程管理模块相连接，且主控模块还与信息感知模块、图片处理模块、比例换算模块、信息采集模块、工程管理模块相连接，信息感知模块通过图片处理模块对高速公路实时建设情况图片进行矫正处理，图片处理模块将矫正处理后的图片通过移动通信模块将高速公路实时建设情况图片发送至比例换算模块，并与工程管理模块的工程信息进行质量安全进度信息比对；

信息感知模块包括无人拍摄机，无人拍摄机用于抓拍高速公路实时建设情况照片形成图片集，无人拍摄机的底部固定安装有用于测量无人拍摄机与地面距离的远程测距仪，无人拍摄机的顶部固定安装有用于定位拍摄地点经纬度及拍摄时间信息的GPS定位单元，且远程测距仪、GPS定位单元与无人拍摄机的控制主板相连接，以用于提取无人拍摄机实时拍摄的图片的时间及地点定位信息并生成具体文本集；

其中，无人拍摄机为V6pro系列高空航拍无人机设备，远程测距仪为HP10K系列远程激光测距仪设备，GPS定位单元为J63-S系列GPS定位器设备。

工程管理模块用于将高速公路建设时所需要的人(人员的管理)、机(设备的监控管理)、料(材料和物料的管理)、法(施工工艺、工法及施工组织方案管理)、环(环境监测与管理)、管理(质量、安全、计划与进度、计量支付管理)等环节进行录入存档，生成明细合成包；并通过信息采集模块与主控模块对管理信息进行分包处理生成对应文本集，附加在BIM三维模型上，生成数字化的高速公路建设孪生模型，并在过程中进行参与建设的施工方、监理方、设计方、业主等单位的可视化协同管理。

信息感知模块通过无人拍摄机所形成的图片集和远程测距仪及GPS定位单元所形成的具体文字集组合成第一图文待处理合集包，且将第一图文待处理合集包通过主控模块传输至比例换算模块；

比例换算模块用于将信息感知模块所组合成的图文结合包转换成图文结合文字包，转换完成后发送至工程管理模块所形成的明细合成包内容进行信息比对；

图片处理模块包括图片剪裁单元，图片剪裁单元用于将无人拍摄机所抓拍的图片裁剪成长宽比例为3:2大小的矩形图片格式，由于无人拍摄机系统自身会引起图像的系统畸变，为避免这一情况的发生，图片处理模块包括几何矫正单元，几何矫正单元用于将无人拍摄机所抓拍的图像的几何畸变进行几何校正，在对图片做几何矫正时，首先通过在原始图像上选取了17个点，用tablecurve3D模拟坐标变换的三次多项式方程后，再通过matlab的实验代码很快捷的得到几何矫正后的图片，几何矫正单元的输出端连接有色彩矫正单元，色彩矫正单元用于对无人拍摄机抓拍的图像进行矫正偏色，色彩校正是三基色RGB与三补色CMY互补纠色的光学物理过程，通过用Photoshop软件的校色工具进行校色，从而快捷得出色彩矫正后的图片；

图片裁剪单元与几何矫正单元相连接，色彩矫正单元与几何矫正单元的输出端相连接，以用于对无人拍摄机所抓拍的图片集进行一一处理直至符合规格匹配，且图片处理模块与工程管理模块相连接，以用于提升工程管理模块进行质量安全进度信息比对的准确度。

还包括传感监控模块，传感监控模块包括风速传感器、温度传感器、湿度传感器、光敏传感器；

风速传感器固定安装在信息感知模块中的无人拍摄机的两侧，当风速传感器在接收到无人拍摄机在运行时的风速时，生成实时风速文本；

无人拍摄机的底部固定安装有温度传感器和湿度传感器，当无人拍摄机在运行抓拍的过程中，通过温度传感器与湿度传感器采集当天空气中实时的温度和湿度信号，并生成实时温湿度文本；

光敏传感器固定安装在无人拍摄机的外壁，且光敏传感器与无人拍摄机的闪光灯组件相连接，以用于辨别无人拍摄机在抓拍时的感光度，并在较暗的环境中通过无人拍摄机的控制主板控制闪光灯组件进行补光。

传感监控模块还包括视觉图像识别单元和传感数据合成单元；

视觉图像识别单元与图片处理模块相连接，以用于读取所述图片处理模块内所形成的每个图片内的不同工程结构主体构件及质量安全进度数据，并生成工程对应点文本集，所述传感数据合成单元分别与温度传感器、湿度传感器、风速传感器、光敏传感器及视觉图像传感器相连接，以用于将所收集到的实时风速文本、实时温湿度文本和工程对应点文本集，进行组合生成第二图文待处理合集包。

还包括移动通信模块，移动通信模块与传感监控模块相连接，移动通信模块与工程管理模块相连接，以用于将第二图文待处理合集包的内容与第一图文待处理合集包的内容进行组合，并与工程管理模块内的质量安全进度明细进行比对，并生成初次匹配度文本集。

还包括质检模块，质检模块与工程管理模块相连接，工程管理模块生成的初次匹配度文本集通过移动通信模块发送至质检模块，初次匹配度文本集通过质检模块与工程管理模块进行符合度二次精确匹配，并生成二次匹配度文本集。

还包括自动报警模块，自动报警模块与质检模块相连接，质检模块产生的二次匹配度的文本集通过移动通信模块发送至自动报警模块，生成质检结果值，当质检结果值与工程管理模块之间的匹配度高于百分之八十时，自动报警模块发出完成信号，当质检结果值与工程管理模块之间的匹配度低于百分之八十时，自动报警模块发出报警信号。

还包括一种通过信息感知模块生成具体的高速公路实时建设情况信息文本集的方法，其中：

S1：首先利用V6pro系列高空航拍无人机设备对高速公路实时建设情况进行随机抓拍，在无人机飞行工作过程中，每隔一分钟进行一次抓拍，抓拍到十张照片后生成图片集；

S2：在S1里无人机抓拍的过程中，视觉图像识别单元通过机器视觉图像摄取装置对所抓拍到的图片内部的沟壑、森林及路灯杆进行识别，对应生成工程对应点文本集；

S3：通过HP10K系列远程激光测距仪设备对在S2里所识别到的沟壑、森林及路灯杆定位与高速公路之间的距离进行距离测量，并生成工程对应点位距离文本集，同时通过远程测距仪对无人拍摄机的拍摄高度进行测量，并生成拍摄点位距离文本集；

S4：通过J63-S系列GPS定位器设备对S1里无人机抓拍的图片集，以及S2里远程激光测距仪所生成的距离文本集，生成具体的实时拍摄时间和拍摄地点的经纬度信息文本集；

S5：最后将S1、S2、S3和S4里所生成的图片集、工程对应点文本集、工程对应点位距离文本集、拍摄点位距离文本集和经纬度信息文本集信息通过信息整合，形成图文待处理合集包，并发送至比例换算模块即可。

工作原理：首先利用无人机对高速公路实时建设情况进行随机抓拍十张照片后并生成图片集，同时视觉图像识别单元对所抓拍到的图片内部各点位进行识别对应生成工程对应点文本集，远程激光测距仪对所识别到工程对应点与高速公路之间的距离进行距离测量并生成工程对应点位距离文本集，同时对无人机的拍摄高度进行测量并生成拍摄点位距离文本集，最后通过GPS定位器生成具体的实时拍摄时间和拍摄地点的经纬度信息文本集，使得每张所拍摄出来的高速公路实时建设情况照片的准确信息都得以显示，以便于在后续发生工程信息匹配度较差时，能够通过拍摄时间、拍摄地点的经纬度和点位距离文本信息返回至相同场景进行再次抓拍图片。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于BIM的高速公路建设协同管理系统，其特征在于：包括主控模块、信息感知模块、图片处理模块、比例换算模块、信息采集模块、工程管理模块和移动通信模块，所述移动通信模块分别与主控模块、信息感知模块、图片处理模块、比例换算模块、信息采集模块、工程管理模块相连接，且所述主控模块还与信息感知模块、图片处理模块、比例换算模块、信息采集模块、工程管理模块相连接，所述信息感知模块通过图片处理模块对高速公路实时建设情况图片进行矫正处理，所述图片处理模块将矫正处理后的图片通过移动通信模块将高速公路实时建设情况图片发送至所述比例换算模块，并与所述工程管理模块的工程信息进行比对；

所述信息感知模块包括无人拍摄机，所述无人拍摄机用于抓拍高速公路实时建设情况照片形成图片集，所述无人拍摄机的底部固定安装有用于测量无人拍摄机与地面距离的远程测距仪，所述无人拍摄机的顶部固定安装有用于定位拍摄地点经纬度及拍摄时间信息的GPS定位单元，且所述远程测距仪、GPS定位单元与无人拍摄机的控制主板相连接，以用于提取无人拍摄机实时拍摄的图片的时间及地点定位信息并生成具体文本集；

所述工程管理模块用于将高速公路建设时各工程结构的设计和施工质量安全进度要求明细进行录入存档；

所述信息感知模块通过所述无人拍摄机所形成的图片集和所述远程测距仪及GPS定位单元所形成的具体文字集组合成第一图文待处理合集包，且将所述第一图文待处理合集包通过所述主控模块传输至所述比例换算模块；

所述比例换算模块用于将所述信息感知模块所组合成的图文结合包转换成图文结合文字包，转换完成后发送至所述工程管理模块进行信息比对；

所述图片处理模块包括图片剪裁单元，所述图片剪裁单元用于将所述无人拍摄机所抓拍的图片裁剪成长宽比例为3:2大小的矩形图片格式，所述图片处理模块包括几何矫正单元，所述几何矫正单元用于将所述无人拍摄机所抓拍的图像的几何畸变进行几何校正，所述几何矫正单元的输出端连接有色彩矫正单元，所述色彩矫正单元用于对所述无人拍摄机抓拍的图像进行矫正偏色；

所述图片裁剪单元与所述几何矫正单元相连接，所述色彩矫正单元与所述几何矫正单元的输出端相连接，以用于对所述无人拍摄机所抓拍的图片集进行一一处理直至符合规格匹配，且所述图片处理模块与所述工程管理模块相连接，以用于提升所述工程管理模块进行质量安全进度信息比对的准确度。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的高速公路建设协同管理系统，其特征在于：还包括传感监控模块，所述传感监控模块包括风速传感器、温度传感器、湿度传感器、光敏传感器；

所述风速传感器固定安装在所述信息感知模块中的无人拍摄机的两侧，当所述风速传感器在接收到所述无人拍摄机在运行时的风速时，生成实时风速文本；

所述无人拍摄机的底部固定安装有温度传感器和湿度传感器，当无人拍摄机在运行抓拍的过程中，通过所述温度传感器与所述湿度传感器采集当天空气中实时的温度和湿度信号，并生成实时温湿度文本；

所述光敏传感器固定安装在无人拍摄机的外壁，且所述光敏传感器与所述无人拍摄机的闪光灯组件相连接，以用于辨别所述无人拍摄机在抓拍时的感光度，并在较暗的环境中通过所述无人拍摄机的控制主板控制闪光灯组件进行补光。

3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的高速公路建设协同管理系统，其特征在于：所述传感监控模块还包括视觉图像识别单元和传感数据合成单元；

所述视觉图像识别单元与所述图片处理模块相连接，以用于读取所述图片处理模块内所形成的每个图片内的不同工程结构主体构件及质量安全进度数据，并生成工程对应点文本集，所述传感数据合成单元分别与温度传感器、湿度传感器、风速传感器、光敏传感器及视觉图像传感器相连接，以用于将所收集到的实时风速文本、实时温湿度文本和工程对应点文本集，进行组合生成第二图文待处理合集包。

4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的高速公路建设协同管理系统，其特征在于：还包括移动通信模块，所述移动通信模块与所述传感监控模块相连接，所述移动通信模块与工程管理模块相连接，以用于将第二图文待处理合集包的内容与第一图文待处理合集包的内容进行组合，并与所述工程管理模块内的结构设计及质量安全进度数据进行比对，并生成初次匹配度文本集。

5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的高速公路建设协同管理系统，其特征在于：还包括质检模块，所述质检模块与工程管理模块相连接，所述工程管理模块生成的初次匹配度文本集通过所述移动通信模块发送至质检模块，所述初次匹配度文本集通过所述质检模块与所述工程管理模块进行符合度二次精确匹配，并生成二次匹配度文本集。

6.根据权利要求1所述的一种基于BIM的高速公路建设协同管理系统，其特征在于：还包括自动报警模块，所述自动报警模块与所述质检模块相连接，所述质检模块产生的二次匹配度的文本集通过所述移动通信模块发送至自动报警模块，生成质检结果值，当质检结果值与所述工程管理模块之间的匹配度高于百分之八十时，所述自动报警模块发出完成信号，当质检结果值与所述工程管理模块之间的匹配度低于百分之八十时，所述自动报警模块发出报警信号。

7.根据权利要求1所述的一种基于BIM的高速公路建设协同管理系统，其特征在于：还包括一种通过信息感知模块生成具体的高速公路实时建设情况信息文本集的方法，其中：

S1：首先利用无人机对高速公路实时建设情况进行随机抓拍，在无人机飞行工作过程中，每隔一分钟进行一次抓拍，抓拍到十张照片后生成图片集；

S2：在S1里无人机抓拍的过程中，视觉图像识别单元通过机器视觉图像摄取装置对所抓拍到的图片内部的不同工程结构主体构件及质量安全进度数据进行识别，对应生成工程对应点文本集；

S3：通过远程激光测距仪对在S2里所识别到的不同工程结构主体构件定位与高速公路设计路线之间的距离进行距离测量，并生成工程对应点位距离文本集，同时通过远程测距仪对无人拍摄机的拍摄高度进行测量，并生成拍摄点位距离文本集；

S4：通过GPS定位器对S1里无人机抓拍的图片集，以及S2里远程激光测距仪所生成的距离文本集，生成具体的实时拍摄时间和拍摄地点的经纬度信息文本集；

S5：最后将S1、S2、S3和S4里所生成的图片集、工程对应点文本集、工程对应点位距离文本集、拍摄点位距离文本集和经纬度信息文本集信息通过信息整合，形成图文待处理合集包，并发送至比例换算模块即可。

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