CN116009024A - 一种基于bim技术的附着式升降脚手架监测模拟应用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM技术的附着式升降脚手架监测模拟应用系统，属于施工工程辅助设施领域。本发明包括安全监测模块、云端处理模块、BIM协同平台、应急响应模块和智能视频监控模块，通过BIM技术提前建立的爬架安全分析模型，预先对爬架安全监测模块、应急响应模块进行模拟布置，并接入BIM协同平台，实时监测现场爬架安全情况；该系统不仅能及时监测出爬架的受力变化，还具有识别爬架作业人员是否存在翻越的行为和识别爬架上是否存在临边材料堆放的行为等安全分析功能。本发明通过BIM三维模型非常直观的对爬架的安全情况进行预演、预警，大大减少了人工消耗，提高了监测的准确性，增强了爬架施工阶段的安全性。

Description

一种基于BIM技术的附着式升降脚手架监测模拟应用系统

技术领域

本发明涉及施工工程辅助设施技术领域，更具体地说，涉及一种基于BIM技术的附着式升降脚手架监测模拟应用系统。

背景技术

伴随着经济发展及其城市规划建设的迅速发展让许多高层建筑拔地而起，其中高层建筑基本建设都离不开智能爬架的协助及构建，为了更好地让爬架可以做到工程施工的检测标准，必须做好的安全管理工作有很多，而目前施工现场爬架安全问题普遍处理不及时，花费大量时间人力仍难以达到较好的效果。若能对爬架现场情况进行全面监测，并及时识别安全隐患进行预警提示，将有效促进对施工现场爬架的安全管理。

经检索，申请号2018208235831的申请案公开了一种基于BIM技术的施工风险自动监测系统，包括风险点位监测系统；BIM信息处理计算机系统，BIM信息处理计算机系统通过无线网络与风险点位监测系统的各个传感器相连，用于将风险监测数据显示在BIM信息处理计算机系统中的BIM三维信息模型中，并对数据实时更新；施工风险预警计算机系统，施工风险预警计算机系统用于读取BIM信息处理计算机系统输出的风险监测数据并在有风险时发出信号。该方案实现了数据高度整合，降低了工程风险方面的施工成本，但无法针对特定的脚手架的受力部件进行监测。进一步地，申请号2019110964364的申请案公开了一种基于BIM脚手架的安全监测方法和系统，系统包括BIM模型、采集模块和支架监测模块，根据现场脚手架制作BIM模型，根据BIM模型得出脚手架中的监测点位，在现场脚手架上的监测点位上设置传感器，根据模型计算出脚手架中的最不利位置，将传感器安装在脚手架上面，现场布置传感器连接到采集模块上，支架监测平台接收到传感器采集的数据，进行数据分析，将预警情况结合BIM模型在平台中实时展示出来，该方案能够针对特定受力部件进行监测。但实践中对于爬架问题的安全管理仍有很多值得关注的研究方向。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对目前建筑施工工程现场爬架安全问题处理不便，难以及时的情况，本发明拟提供一种基于BIM技术的附着式升降脚手架监测模拟应用系统，该套系统可以根据现场实时监测的数据，通过BIM三维模型非常直观的对爬架的安全情况进行预演、预警，大大减少了人工消耗，提高了监测的准确性，增强了爬架施工阶段的安全性。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种基于BIM技术的附着式升降脚手架监测模拟应用系统，包括安全监测模块、云端处理模块、BIM协同平台、应急响应模块和智能视频监控模块，安全监测模块实时监测爬架受力情况，监测数据通过网络传输到云端处理模块；云端处理模块对监测数据进行处理分析并与预警阈值进行比对，将处理结果通过网络传输到BIM协同平台，BIM协同平台根据CAD图纸建立爬架的BIM三维安全分析模型，根据云端处理模块提供的数据信息，预先对爬架安全监测模块、应急响应模块进行模拟布置，使安全监测模块、应急响应模块全面覆盖检测，同时将检测数据结果通过网络反馈给云端处理模块；应急响应模块与云端处理模块相连，将信息推送给手机APP和电脑客户端，且信息汇总于BIM协同平台；智能视频监控模块实时监控现场作业情况，并在应急响应模块动作后，远程指挥现场施工人员，按照拟定的应急预案撤离至安全区域，同时动态比对现场施工进度，并反馈至云端处理模块，控制无人机对爬架空间位置信息进行扫描。

进一步地，安全监测模块设置在爬架的监测点位上，包含数据传输单元、GPS定位单元和应力传感器，实时监测爬架的受力情况并提供精准的定位坐标，以上信息通过数据传输单元传输到云端处理模块。

进一步地，智能视频监控模块通过视频监控单元实时监控现场作业情况，空间扫描单元对现场爬架进行坐标扫描，捕捉空间爬架的位置信息，动态分析单元根据捕捉的现场画面，将存在安全隐患的画面筛查，当智能视频监控模块捕捉到前后图形信息存在差异时，通过图形传输单元、数据传输单元，借助5G网络将信息反馈至云端处理模块。

进一步地，云端处理模块通过数据集成单元收集反馈的数据，并通过逻辑分析单元对监测数据和图像进行处理，得知现场爬架的实时变化情况，包括爬架所受应力的实时变化速率和累计变化量，并识别安全隐患；数据集成单元根据逻辑分析单元的结果，分析和预测爬架安全情况；同时，逻辑分析单元将实时变化速率和累计变化量与设定好的预警阀值进行对比，当监测结果大于预警阀值或图像分析识别出安全隐患时，联动控制单元与数据集成单元控制应急响应模块进行预警。

进一步地，BIM协同平台基于提前建立好的爬架的BIM三维模型，对来自云端处理模块集成的数据进行汇总处理，便于监测管理人员于APP上实时跟踪。

进一步地，动态预演单元接收来自数据集成单元的结果，对爬架的受力情况结合BIM三维模型的方式进行动态演示，模拟爬架的发展状态。

进一步地，安装于爬架上的GPS定位单元提供精准的定位坐标，通过GPS定位跟踪将GPS信息与BIM三维模型中的相应位置一一对应，在应急响应模块反应后，及时反应现场爬架发生异常的部位。

进一步地，应急响应模块通过接收云端处理模块的数据传输单元传输来的分析数据，结合GPS定位单元的精准定位，联动响应单元对现场爬架相应位置处的安全隐患行为进行精确预警，启动声光报警单元迅速做出警示，并通过数据传输单元及时反馈云端处理模块；同时结合智能视频监控模块，监测管理人员能够远程指挥现场施工人员，按照拟定的应急预案撤离至安全区域。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的基于BIM技术的附着式升降脚手架监测模拟应用系统，包括安全监测模块、云端处理模块、BIM协同平台、应急响应模块和智能视频监控模块，通过BIM技术提前建立的爬架安全分析模型，预先对爬架安全监测模块、应急响应模块进行模拟布置，并接入BIM协同平台，实时监测现场爬架安全情况；该系统不仅能及时监测出爬架的受力变化，还具有识别爬架作业人员是否存在翻越的行为和识别爬架上是否存在临边材料堆放的行为等安全分析功能，自动拍摄通过云端处理模块录入BIM协同平台，并于手机APP上提示监测人员，便于做整改记录，更便于监测人员后台管理。

(2)本发明的基于BIM技术的附着式升降脚手架监测模拟应用系统，安全监测模块对附着式升降脚手架即爬架受力情况进行实时监测，避免了人工监测时效性不全的问题，大大提高了监测的工作效率，监测的数据也更加有保证，施工人员的作业安全也得到保障；通过BIM技术协同，提前建立爬架安全分析模型，对爬架的发展方向进行动态预演，非常直观的把握现场爬架的安全状况，让安全工作更加有预见性和前瞻性；无人机对现场爬架进行空间信息扫描，检查爬架支座节点安装位置是否正确；应急响应模块能在安全监测模块得出反馈后，第一时间发出警告，通知监测管理人员，并同步数据于平台，最大程度的疏散作业人员，减轻人员伤亡；智能视频监控模块对现场全面把控，同时集成动态对比功能。

附图说明

图1为本发明的系统原理框架示意图；

图2为本发明的系统原理框架示意图。

示意图中的标号说明：

1、安全监测模块；2、云端处理模块；3、BIM协同平台；4、应急响应模块；5、智能视频监控模块；6、数据传输单元；7、GPS定位单元；8、应力传感器；9、联动控制单元；10、数据集成单元；11、数据传输单元；12、逻辑分析单元；13、数据传输单元；14、动态预演单元；15、模数联动单元；16、联动响应单元；17、数据传输单元；18、声光报警单元；19、空间扫描单元；20、动态分析单元；21、数据传输单元；22、视频监控单元；23、图形传输单元。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例的一种基于BIM技术的附着式升降脚手架监测模拟应用系统，包括安全监测模块1、云端处理模块2、BIM协同平台3、应急响应模块4和智能视频监控模块5，安全监测模块1实时监测附着式升降脚手架即爬架的受力情况，监测数据通过网络传输到云端处理模块2；云端处理模块2对监测数据进行处理分析并与预警阈值进行比对，将处理结果通过网络传输到BIM协同平台3，BIM协同平台3根据CAD图纸建立爬架的BIM三维安全分析模型，根据云端处理模块2提供的数据信息，预先对爬架安全监测模块1、应急响应模块4进行模拟布置，使安全监测模块1、应急响应模块4全面覆盖检测，同时将检测数据结果通过网络反馈给云端处理模块2；应急响应模块4与云端处理模块2相连，将信息推送给手机APP和电脑客户端，且信息汇总于BIM协同平台3；智能视频监控模块5实时监控现场作业情况，并在应急响应模块4动作后，远程指挥现场施工人员，按照拟定的应急预案撤离至安全区域，同时动态比对现场施工进度，并反馈至云端处理模块2，控制无人机对爬架空间位置信息进行扫描。

具体地，本实施例中安全监测模块1设置在爬架的监测点位上，包含数据传输单元6、GPS定位单元7和应力传感器8，实时监测爬架的受力情况并提供精准的定位坐标，以上信息通过数据传输单元6传输到云端处理模块2。利用安全监测模块1对爬架受力情况进行实时监测，避免了人工监测时效性不全的问题，大大提高了监测的工作效率，监测的数据也更加有保证，施工人员的作业安全也得到保障。

本实施例中智能视频监控模块5通过视频监控单元22实时监控现场作业情况，空间扫描单元19对现场爬架进行坐标扫描，捕捉空间爬架的位置信息，动态分析单元20根据捕捉的现场画面，将可能存在安全隐患如作业人员临边翻越，高空材料临边堆积等的画面筛查，当智能视频监控模块5捕捉到前后图形信息存在差异时，通过图形传输单元23、数据传输单元21，借助5G网络将信息反馈至云端处理模块2。进一步地，云端处理模块2通过数据集成单元10收集反馈的数据，并通过逻辑分析单元12结合相关规范公式及安全案例对监测数据和图像进行处理，能够得知现场爬架的实时变化情况及安全情况，进一步，能够得知爬架所受应力的实时变化速率和累计变化量，并识别出可能存在的安全隐患。数据集成单元10根据逻辑分析单元12的结果，分析和预测爬架稳定性发展状态和安全情况；同时，逻辑分析单元12将实时变化速率和累计变化量与设定好的预警阀值进行对比，当监测结果大于预警阀值或图像分析识别出安全隐患时，联动控制单元9与数据集成单元10控制应急响应模块4进行预警，具体为：逻辑分析单元12将分析识别的预警数据提交至数据集成单元10，数据集成单元10根据预警数据激活联动控制单元9，并将数据通过数据传输单元11传输至应急响应模块4，同时应急响应模块4的联动响应单元16根据传输来的预警数据，回应联动控制单元9的预警，开始触发声光报警单元18。

本实施例中BIM协同平台3基于提前建立好的爬架的BIM三维模型，通过数据传输单元13接收来自云端处理模块2集成的数据至数据集成单元10，并进行汇总处理，便于监测管理人员于APP上实时跟踪。动态预演单元14接收来自数据集成单元10的结果，对爬架的受力情况结合BIM三维模型的方式进行动态演示，模拟爬架的发展状态。安装于爬架上的GPS定位单元7提供精准的定位坐标，通过GPS定位跟踪将GPS信息与BIM三维模型中的相应位置一一对应，在应急响应模块4反应后，模数联动单元15将异常部位的数据和平台上的爬架模型相关联，报警部位于三维模型上呈现高亮显示，可直观的发现现场爬架发生异常的部位。

本实施例中应急响应模块4通过接收云端处理模块2的数据传输单元11传输来的分析数据，结合GPS定位单元7的精准定位，联动响应单元16对现场爬架相应位置处的安全隐患行为进行精确预警，启动声光报警单元18迅速做出警示，并通过数据传输单元17及时反馈云端处理模块2；同时结合智能视频监控模块5，监测管理人员能够远程指挥现场施工人员，按照拟定的应急预案撤离至安全区域，最大程度的、无死角的调动整个现场资源，达到疏散快、道路畅、救援及时的效果。

本实施例先运用BIM技术建立附着式升降脚手架安全分析模型，提前进行模拟布置，并统计数量与分布，通过提前建立的爬架安全分析模型，预先对爬架安全监测模块1、应急响应模块4进行模拟布置，数量由BIM三维爬架模型按照一定间距位置预先模拟布置，生成所需的材料清单来确定安装数量，使得安全监测模块1、应急响应模块4全面覆盖，并将安全监测模块1、应急响应模块4、智能视频监控模块5接入BIM协同平台3，实时监测现场爬架安全情况，在爬架受力超过警戒线后，系统先会报警，通知警告现场作业人员的同时，并于手机APP上提示监测人员，智能视频监控模块5围绕爬架与塔吊布置，具有识别爬架作业人员是否存在翻越的行为和识别爬架上是否存在临边材料堆放的行为等功能，在识别出违反安全的行为后，自动拍摄通过云端处理模块2录入BIM协同平台3，并于手机APP上提示监测人员，便于做整改记录。

本实施例的系统可以根据现场实时监测的数据，通过BIM三维模型非常直观的对爬架的安全情况进行预演、预警，大大减少了人工消耗，提高了监测的准确性，增强了爬架施工阶段的安全性。在施工工程中推广应用该系统，可以有效解决施工现场爬架安全问题处理不及时，花费大量时间与人力的问题；同时达到智能监测，安全分析识别，自动预警，远程协作的效果，本系统能够24小时智能监测现场爬架情况，在安全监测模块1与智能视频监控模块5协作下，识别出爬架存在安全隐患后，通过应急响应模块4自动预警，迅速及时通知监测人员，对施工现场爬架的安全管理起到促进作用。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，只是本发明的实施方式之一，实际并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于BIM技术的附着式升降脚手架监测模拟应用系统，其特征在于：包括安全监测模块(1)、云端处理模块(2)、BIM协同平台(3)、应急响应模块(4)和智能视频监控模块(5)，安全监测模块(1)实时监测爬架受力情况，监测数据传输到云端处理模块(2)；云端处理模块(2)对监测数据进行处理分析并与预警阈值进行比对，将处理结果传输到BIM协同平台(3)，BIM协同平台(3)建立爬架的BIM三维安全分析模型，根据云端处理模块(2)提供的数据信息，预先对爬架安全监测模块(1)、应急响应模块(4)进行模拟布置，使其全面覆盖检测，同时将检测数据结果反馈给云端处理模块(2)；应急响应模块(4)与云端处理模块(2)相连，将信息推送给客户端且信息汇总于BIM协同平台(3)；智能视频监控模块(5)实时监控现场作业情况，并在应急响应模块(4)动作后，远程指挥撤离，同时动态比对现场施工进度，并反馈至云端处理模块(2)，控制无人机对爬架空间位置信息进行扫描。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的附着式升降脚手架监测模拟应用系统，其特征在于：安全监测模块(1)设置在爬架的监测点位上，包含数据传输单元(6)、GPS定位单元(7)和应力传感器(8)，实时监测爬架的受力情况并提供精准的定位坐标，以上信息通过数据传输单元(6)传输到云端处理模块(2)。

3.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的附着式升降脚手架监测模拟应用系统，其特征在于：智能视频监控模块(5)通过视频监控单元(22)实时监控现场作业情况，空间扫描单元(19)对现场爬架进行坐标扫描，捕捉空间爬架的位置信息，动态分析单元(20)根据捕捉的现场画面，将存在安全隐患的画面筛查，当智能视频监控模块(5)捕捉到前后图形信息存在差异时，通过图形传输单元(23)、数据传输单元(21)，借助5G网络将信息反馈至云端处理模块(2)。

4.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的附着式升降脚手架监测模拟应用系统，其特征在于：云端处理模块(2)通过数据集成单元(10)收集反馈的数据，并通过逻辑分析单元(12)对监测数据和图像进行处理，得知现场爬架的实时变化情况，包括爬架所受应力的实时变化速率和累计变化量，并识别安全隐患；数据集成单元(10)根据逻辑分析单元(12)的结果，分析和预测爬架安全情况；同时，逻辑分析单元(12)将实时变化速率和累计变化量与设定好的预警阀值进行对比，当监测结果大于预警阀值或图像分析识别出安全隐患时，联动控制单元(9)与数据集成单元(10)控制应急响应模块(4)进行预警。

5.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的附着式升降脚手架监测模拟应用系统，其特征在于：BIM协同平台(3)基于提前建立好的爬架的BIM三维模型，对来自云端处理模块(2)集成的数据进行汇总处理，便于监测管理人员于APP上实时跟踪。

6.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的附着式升降脚手架监测模拟应用系统，其特征在于：动态预演单元(14)接收来自数据集成单元(10)的结果，对爬架的受力情况结合BIM三维模型的方式进行动态演示，模拟爬架的发展状态。

7.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的附着式升降脚手架监测模拟应用系统，其特征在于：安装于爬架上的GPS定位单元(7)提供精准的定位坐标，通过GPS定位跟踪将GPS信息与BIM三维模型中的相应位置一一对应，在应急响应模块(4)反应后，及时反应现场爬架发生异常的部位。

8.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的附着式升降脚手架监测模拟应用系统，其特征在于：应急响应模块(4)通过接收云端处理模块(2)的数据传输单元(11)传输来的分析数据，结合GPS定位单元(7)的精准定位，联动响应单元(16)对现场爬架相应位置处的安全隐患行为进行精确预警，启动声光报警单元(18)迅速做出警示，并通过数据传输单元(17)及时反馈云端处理模块(2)；同时结合智能视频监控模块(5)，监测管理人员能够远程指挥现场施工人员，按照拟定的应急预案撤离至安全区域。

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