CN116663098A - 基于bim的施工场景图形化管理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及BIM技术领域，其实施方式提供了一种基于BIM的施工场景图形化管理方法及装置。其中，基于BIM的施工场景图形化管理方法，该方法包括：获取建筑工程的BIM模型与施工场景信息；从所述BIM模型提取BIM模型构件和针对所述BIM模型构件的施工计划信息，并建立所述BIM模型构件与建筑构件实体的映射关系；根据所述施工计划信息、所述映射关系以及所述施工场景信息，生成对每一建筑构件实体的参数化调度指令，所述参数化调度指令用于调度操作执行设备对所述建筑构件实体进行操作。本发明实施方式中提供的方法提升了作业与管理效率，降低了管理的难度与风险。

Description

基于BIM的施工场景图形化管理方法及装置

技术领域

本发明涉及BIM技术领域，具体地涉及一种基于BIM的施工场景图形化管理方法、一种基于BIM的施工场景图形化管理装置、一种电子设备以及一种计算机可读存储介质。

背景技术

建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)是以三维数字技术为基础，利用计算机三维建模工具创建集成建筑项目全部信息的数字模型，能够为设计、施工及运营维护等提供相互协调且内部统一的数字信息。针对这些蕴含丰富数据的数字模型加以有效的再利用具有重要的应用价值和现实意义。

传统建筑工程施工面临着自动化水平低、信息协同性差、施工随机因素多、设备与人员能效低、设计与施工分离、安全问题突出等问题。目前市场上主流的“智慧工地”解决方案主要针对施工现场数据进行监测和视频监视，建筑施工依然按照施工图纸进行计划安排，导致设计与施工处于分离状态，未能打通设计端-施工端的自动化流水线式智慧工地。BIM模型信息未能完全发挥其在施工过程中的实际应用价值。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种基于BIM的施工场景图形化管理方法及装置，以解决现有技术中的部分问题。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种基于BIM的施工场景图形化管理方法，该方法包括：获取建筑工程的BIM模型与施工场景信息；从所述BIM模型提取BIM模型构件和针对所述BIM模型构件的施工计划信息，并建立所述BIM模型构件与建筑构件实体的映射关系；根据所述施工计划信息、所述映射关系以及所述施工场景信息，生成对每一建筑构件实体的参数化调度指令，所述参数化调度指令用于调度操作执行设备对所述建筑构件实体进行操作。

优选地，从所述BIM模型提取BIM模型构件和针对所述BIM模型构件的施工计划信息，包括：遍历BIM模型中的工程文档以及族文档，获取各种BIM模型构件的元素集合；提取所述BIM模型构件的属性信息；根据所述属性信息确定不同BIM模型构件之间的连通关系与隔离关系，以得到BIM模型构件的空间拓扑关系数据；根据所述BIM模型构件和其对应的空间拓扑关系数据得到所述施工计划信息。

优选地，建立所述BIM模型构件与建筑构件实体的映射关系，包括：为每一BIM模型构件分配标识信息；将所述标识信息标记于与所述BIM模型构件对应的建筑构件实体上，以构建所述BIM模型构件与建筑构件实体的映射关系。

优选地，根据所述施工计划信息、所述映射关系以及所述施工场景信息，生成对每一建筑构件实体的参数化调度指令，包括：基于所述施工计划信息确定待操作的BIM模型构件及其目标状态；将与所述待操作的BIM模型构件具有映射关系的建筑构件实体确认为操作对象；基于所述施工场景信息确定所述操作对象的初始状态；根据所述初始状态以及所述目标状态，生成对所述操作对象的参数化调度指令。

优选地，根据所述初始状态以及所述目标状态，生成对所述操作对象的参数化调度指令，包括：获取所述建筑构件实体的位置信息，在所述位置信息与组装位置不一致时，生成运输调度指令；在所述位置信息与组装位置一致时，获取组装状态信息；当所述组装状态信息为未组装时，生成组装执行指令；当所述组装状态信息为已组装时，在所述建筑工程的BIM模型更新实时进度。

优选地，所述方法还包括：在操作执行设备执行参数化调度指令的过程中，通过所述操作执行设备的定位数据、运行数据和姿态数据更新所述操作对象的状态。

优选地，所述方法还包括：通过三维可视化模块对操作执行设备的状态信息、建筑工程的最终施工效果图和建筑构件实体的状态信息进行显示。

优选地，所述方法还包括，将所述施工场景信息显示为对应的工作空间：将所述施工场景信息的区域划分显示为所述工作空间中的功能区；将所述施工场景信息的区域范围显示为所述工作空间中的虚拟边界；将所述施工场景信息的道路信息显示为所述工作空间中的可选路径。

在本发明的第二方面，还提供了一种基于BIM的施工场景图形化管理装置，该装置包括：数据获取模块，用于获取建筑工程的BIM模型和施工场景信息；BIM设计模块，用于从所述BIM模型提取BIM模型构件和针对所述BIM模型构件的施工计划信息，并建立所述BIM模型构件与建筑构件实体的映射关系；以及调度模块，用于根据所述施工计划信息、所述映射关系以及所述施工场景信息，生成对每一建筑构件实体的参数化调度指令，所述参数化调度指令用于调度操作执行设备对所述建筑构件实体进行操作。

在本发明的第三方面，还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述的基于BIM的施工场景图形化管理方法的步骤。

在本发明的第四方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行前述的基于BIM的施工场景图形化管理方法的步骤。

本发明的第五方面提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时实现前述的基于BIM的施工场景图形化管理方法。

上述技术方案至少具有以下有益效果：

从BIM模型提取的针对BIM模型构件的施工计划信息，可以通过BIM模型构件与建筑构件实体的映射关系，直接作用到建筑构件实体。具体来说，根据施工计划信息、映射关系以及施工场景信息，可生成对每一建筑构件实体的参数化调度指令，该参数化调度指令可以用于调度操作执行设备对所述建筑构件实体进行操作。如此，解决了现有施工过程中设计端与施工端互不通信导致的协同性差、效能低、人工成本高的问题，推动工地施工向智能化、数字化发展。同时，基于BIM模型构件与建筑构件实体的映射关系，有助于完成对建筑构件实体装配过程全生命周期的跟踪与管理。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1示意性示出了根据本发明实施方式的基于BIM的施工场景图形化管理方法的步骤示意图；

图2示意性示出了根据本发明实施方式的BIM模型信息提取流程图；

图3示意性示出了根据本发明实施方式的基于BIM的施工场景图形化管理装置的结构示意图；

图4示意性示出了根据本发明实施方式的基于BIM的施工场景图形化管理装置的实施示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1示意性示出了根据本发明实施方式的基于BIM的施工场景图形化管理方法的步骤示意图。如图1所示，一种基于BIM的施工场景图形化管理方法，包括：

S01、获取建筑工程的BIM模型与施工场景信息；首先建立建筑工程三维结构BIM模型。BIM(Building Information Modeling)的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象(如空间、运动行为)的状态信息。借助这个包含建筑工程信息的三维模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，从而为建筑工程项目的相关利益方提供了一个工程信息交换和共享的平台。

S02、从所述BIM模型提取BIM模型构件和针对所述BIM模型构件的施工计划信息，并建立所述BIM模型构件与建筑构件实体的映射关系；通过前述的BIM模型生成BIM模型构件和施工计划信息，并建立建筑构件模型与现场构件实体间的映射关系。在一些应用场景中，可以通过工具软件对以上施工计划信息等进行自动提取。该工具软件可以通过RevitAPI进行二次开发，使用C#语言实现BIM模型构件和施工计划信息的自动提取功能插件，插件安装完成后即可在revit软件中使用插件从BIM模型导出前述的各种信息。

S03、根据所述施工计划信息、所述映射关系以及所述施工场景信息，生成对每一建筑构件实体的参数化调度指令，所述参数化调度指令用于调度操作执行设备对所述建筑构件实体进行操作。从BIM模型得到的施工计划信息、映射关系以及施工场景信息可通过预设的调度规则或者调度系统生成对每一建筑构件实体的参数化调度指令。该参数化调度指令不仅包含任务加工顺序信息与操作执行设备的信息，还包括从BIM模型与施工场景信息中提取得到的BIM模型构件ID、BIM模型构件堆放位置坐标、堆放位置朝向信息、BIM模型构件安装位置坐标、BIM模型构件安装位置朝向信息、二维码相对位置坐标、安全位置(操作执行设备在任务执行完成后回位状态位置)、BIM模型构件基本信息。操作执行设备接收到调度指令之后，即可自动执行施工任务，完成无人化施工。此处的操作执行设备可以是搅拌车、挖机或者塔机等工程机械，或者，也可以是例如AGV等类型的运输车辆。

通过以上实施方式，能够充分利用BIM中所包含的丰富信息，例如三维数字化建筑模型、施工设计及任务计划等。同时将BIM技术的使用扩展到施工阶段，实现施工场景的自动化调度及理想施工效果的实时展示。

图2示意性示出了根据本发明实施方式的BIM模型信息提取流程图。如图2所示，在本实施方式中，从所述BIM模型提取BIM模型构件和针对所述BIM模型构件的施工计划信息，包括以下步骤：

S11、获取BIM模型。该BIM模型可以通过将建筑设计图纸导入Autodesk Revit软件中进行建立，也可以导入已经构建好的BIM模型。

S12、遍历BIM模型中的工程文档以及族文档，获取各种BIM模型构件的元素集合，例如：墙板、楼板、窗户、基槽、3D打印构件等。

S13、提取各BIM模型构件的属性信息。属性信息可以包括：BIM模型构件ID、名称、类型、描述信息、所属单元、所属楼层、分组信息、目标装载位置、当前/初始位置、重量信息、材料信息、支撑构件ID、供应区域ID、需求区域ID、状态、几何尺寸、混凝土方量、钢筋方量、构件计划开始施工时间、构件计划结束施工时间和构件相邻关系等。

S14、判断不同BIM模型构件之间的连通关系与隔离关系，得到BIM模型构件的空间拓扑关系数据。

S15、将前述步骤中得到BIM模型构件、空间拓扑关系数据和据此得到的施工计划信息等存入云端数据库。

以上实施方式提供了自动化的构件提取流程和施工计划信息获取流程。

在本发明的一些实施方式中，建立所述BIM模型构件与建筑构件实体的映射关系，包括：为每一BIM模型构件分配标识信息；将所述标识信息标记于与所述BIM模型构件对应的建筑构件实体上，以构建所述BIM模型构件与建筑构件实体的映射关系。本实施方式中的以数据形式存在的BIM模型构件需要与实际的建筑构件实体建立映射关系，该映射关系通过标识信息进行体现。建筑构件实体通过其标识信息与BIM模型构件相对应。此处的标识信息可以为：条形码、二维码、射频识别(RFID)、光学字符识别(OCR)、触摸探针等，优选为二维码。操作执行设备执行任务期间，通过扫描二维码获取其中的信息，建立起建筑构件实体与BIM模型构件之间的一一对应关系，实现虚拟的BIM模型构件与现实的建筑构件实体的对应。在操作执行设备执行任务时，通过二维码确定参数化调度指令的对象与建筑构件实体间的匹配，通过反馈提前定义的操作执行设备的实时状态信息完成对建筑构件实体装配过程全生命周期的跟踪与管理。

在本发明的一些实施方式中，根据所述施工计划信息、所述映射关系以及所述施工场景信息，生成对每一建筑构件实体的参数化调度指令，包括：基于所述施工计划信息确定待操作的BIM模型构件及其目标状态；将与所述待操作的BIM模型构件具有映射关系的建筑构件实体确认为操作对象；基于所述施工场景信息确定所述操作对象的初始状态；根据所述初始状态以及所述目标状态，生成对所述操作对象的参数化调度指令。操作执行设备接收到参数化调度指令后，前往构件堆放区域，根据参数化调度指令给出的二维码相对位置坐标自动扫描操作对象的二维码信息，实现参数化调度指令与建筑构件实体之间的匹配。确认构件信息之后，操作执行设备继续执行构件装配任务。构件装配任务是将作为操作对象的建筑构件实体从初始状态装配为目标状态。初始状态主要包括操作对象的当前堆放状态，目标状态主要包括操作对象在建筑工程中的装配完成态。例如，根据施工计划信息，下一步骤应该是将窗户1安装至A位置，其中的此时的窗户1仅为BIM模型构件，安装至A位置是其目标状态。然后需要在工地中找到窗户1对应的建筑构件实体，即实际窗户1，作为实际动作的操作对象。根据施工场景信息确定实际窗户1在建筑工地中的初始状态，例如实际窗户1已进场，目前在构件堆放三区，处于可出库等状态。根据该实际窗户1和最终A位置，生成参数化调度指令，以调度物料运输设备和物料装配设备对该实际窗户1进行自动化运输和装配，最终完成对实际窗户1在实体建筑中的装配。

在本发明的一些实施方式中，根据所述初始状态以及所述目标状态，生成对所述操作对象的参数化调度指令，包括：获取所述建筑构件实体的位置信息，在所述位置信息与组装位置不一致时，生成运输调度指令；在所述位置信息与组装位置一致时，获取组装状态信息；当所述组装状态信息为未组装时，生成组装执行指令；当所述组装状态信息为已组装时，在所述建筑工程的BIM模型更新实时进度。根据施工计划信息，操作执行设备前往操作对象的堆放区域，通过扫描二维码等标识信息确定操作对象。操作执行设备根据运输调度指令将操作对象运送至组装位置。当操作对象运送到位后，即位置信息与组装位置一致时，根据组装执行指令开始组装过程。当操作对象在组装过程中时，展示状态执行进度。当操作对象处于组装位置且装配完成后，展示建筑工程的BIM模型的完成进度，由此实现了建筑构件实体从堆放到装配的全过程的实时进度监控。

在本发明的一些实施方式中，所述方法还包括：在操作执行设备执行参数化调度指令的过程中，通过所述操作执行设备的定位数据、运行数据和姿态数据中的至少一者更新所述操作对象的状态。本实施方式提供了对作为操作对象的建筑构件实体的状态监控。由于建筑实体构件本身的传感装置较少，状态参数的直接获取比较困难。本实施方式通过获取操作执行设备的各种状态参数以实现对操作对象的状态的监控和更新。例如，以操作执行设备的定位数据作为操作对象的位置数据，以操作执行设备的当前运行姿态得到操作对象的装配进程，由此可以进一步实现对设备状态信息与任务对应构件信息进行实时显示，并根据设备状态与任务信息将建筑构件从模拟堆放区域装配到实时进度三维BIM模型上。

在一些实施方式中，所述方法还包括：通过三维可视化模块对操作执行设备的状态信息、建筑工程的最终施工效果图和建筑构件实体的状态信息进行显示。三维可视化模块可以是提供3D可视化方案的终端设备，例如显示屏、移动终端、VR设备、AR设备等。其显示的内容包括理想施工效果展示部分与实时装配进度展示部分，其通过结合云端数据库存储的来自建筑工程的BIM模型和施工场景信息等数据信息，生成三维工程模型展示理想施工效果图。同时可与操作执行设备等设备进行实时数据交互，实时跟踪设备的位置与状态信息，确定任务执行进度，实现BIM模型与真实施工场景结合的建筑施工实时进度可视化管控。其中理想施工效果展示部分可以通过将BIM模型、BIM模型构件、施工场景信息等导入unity3D软件中建立三维工程模型，实现融合环境信息的理想施工效果图展示，并支持BIM模型构件的属性信息查询等操作。调度操作执行设备在执行指令期间，可以对传回的数据进行处理分析得到当前施工信息，包括设备管理信息、任务管理信息、构件管理信息、区域管理信息。实现对现场施工数据的实时统计，便于工作人员和管理人员直观获取工程施工进度信息。

在本发明的一些实施方式中，所述方法还包括，将所述施工场景信息显示为对应的工作空间：将所述施工场景信息的区域划分显示为所述工作空间中的功能区；将所述施工场景信息的区域范围显示为所述工作空间中的虚拟边界；将所述施工场景信息的道路信息显示为所述工作空间中的可选路径。具体的，具体的，以实际施工区域现场点云数据为输入，通过施工现场点云数据得到高精度地图，三维高精地图通过WEB端或前述的三维可视化模块进行显示，用户可通过WEB端对施工场景信息进行在线编辑以及绘制施工区域路网信息，包括在线修改区域状态、区域范围、区域内构件信息等。WEB端与数据库进行通信，将存储在数据库中的BIM模型构件信息赋予到相应的工作空间，该工作空间是虚拟化后的实际施工区域。同时，WEB端可实时获取现场施工设备的位置信息并在前端进行显示。得到BIM模型构件信息与工作空间的对应关系之后，WEB端将这些对应关系存入云端数据库并用于生成参数化调度指令，发送给操作执行设备执行。操作执行设备在执行指令期间，实时反馈设备位置与状态信息，WEB端接收设备返回的信息，可实时更新设备的位置，并显示设备的状态。操作执行设备在指令执行完毕之后，对工作空间中的BIM模型构件进行自动动态更新。在本实施例中，工作空间的属性信息可以包括：区域ID(唯一)、区域名称、区域类型、区域中心坐标、区域状态(空闲、忙碌)、区域长度、宽度、高度。本实施方式中提供新增、删除、编辑、查询构件堆放区域、构件卸载区域等功能区的功能，其提供的信息维护了空间地理上的工作空间，是二维或三维角度下人为划定的地点及区域信息，包括构件堆放区域、构件卸载区域、排土区域、设备停放区域、建筑物区域等信息，还包含了对路网信息的维护，可以为操作执行设备(如搅拌车等)的路径规划提供输入。本实施方式获取现场施工设备的位置与状态信息，可实时更新设备的位置，并显示设备的状态，便于工作人员和管理人员了解施工设备当前位置、当前运行状态以及不同施工场景中的建筑构件实体的信息。

基于同一发明构思，本发明的实施方式还提供了一种基于BIM的施工场景图形化管理装置。图3示意性示出了根据本发明实施方式的基于BIM的施工场景图形化管理装置的结构示意图。如图3所示，基于BIM的施工场景图形化管理装置，包括：数据获取模块，用于获取建筑工程的BIM模型和施工场景信息；BIM设计模块，用于从所述BIM模型提取BIM模型构件和针对所述BIM模型构件的施工计划信息，并建立所述BIM模型构件与建筑构件实体的映射关系；以及调度模块，用于根据所述施工计划信息、所述映射关系以及所述施工场景信息，生成对每一建筑构件实体的参数化调度指令，所述参数化调度指令用于调度操作执行设备对所述建筑构件实体进行操作。

在一些可选实施方式中，从所述BIM模型提取BIM模型构件和针对所述BIM模型构件的施工计划信息，包括：遍历BIM模型中的工程文档以及族文档，获取各种BIM模型构件的元素集合；提取所述BIM模型构件的属性信息；根据所述属性信息确定不同BIM模型构件之间的连通关系与隔离关系，以得到BIM模型构件的空间拓扑关系数据；根据所述BIM模型构件和其对应的空间拓扑关系数据得到所述施工计划信息。

在一些可选实施方式中，建立所述BIM模型构件与建筑构件实体的映射关系，包括：为每一BIM模型构件分配标识信息；将所述标识信息标记于与所述BIM模型构件对应的建筑构件实体上，以构建所述BIM模型构件与建筑构件实体的映射关系。

在一些可选实施方式中，根据所述施工计划信息、所述映射关系以及所述施工场景信息，生成对每一建筑构件实体的参数化调度指令，包括：基于所述施工计划信息确定待操作的BIM模型构件及其目标状态；将与所述待操作的BIM模型构件具有映射关系的建筑构件实体确认为操作对象；基于所述施工场景信息确定所述操作对象的初始状态；根据所述初始状态以及所述目标状态，生成对所述操作对象的参数化调度指令。

在一些可选实施方式中，根据所述初始状态以及所述目标状态，生成对所述操作对象的参数化调度指令，包括：获取所述建筑构件实体的位置信息，在所述位置信息与组装位置不一致时，生成运输调度指令；在所述位置信息与组装位置一致时，获取组装状态信息；当所述组装状态信息为未组装时，生成组装执行指令；当所述组装状态信息为已组装时，在所述建筑工程的BIM模型更新实时进度。

在一些可选实施方式中，所述装置还包括：在操作执行设备执行参数化调度指令的过程中，通过所述操作执行设备的定位数据、运行数据和姿态数据更新所述操作对象的状态。

在一些可选实施方式中，所述装置还包括：通过三维可视化模块对操作执行设备的状态信息、建筑工程的最终施工效果图和建筑构件实体的状态信息进行显示。

在一些可选实施方式中，所述装置还包括，将所述施工场景信息显示为对应的工作空间：将所述施工场景信息的区域划分显示为所述工作空间中的功能区；将所述施工场景信息的区域范围显示为所述工作空间中的虚拟边界；将所述施工场景信息的道路信息显示为所述工作空间中的可选路径。

上述的基于BIM的施工场景图形化管理装置中的各个功能模块的具体限定可以参见上文中对于基于BIM的施工场景图形化管理方法的限定，在此不再赘述。上述装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

通过以上方法或装置的实施方式，以BIM模型中的构件数据信息为核心，将BIM技术的使用扩展到施工阶段，打通建筑信息模型(BIM)、智能调度、智能单机、协同控制、感知监测、人机交互等各环节数据流，将三维模型与真实施工场景结合，实现了施工过程的信息化管理。提升了作业与管理效率，降低了管理的难度与风险。

图4示意性示出了根据本发明实施方式的基于BIM的施工场景图形化管理系统的实施示意图。如图4所示，该系统包括：BIM设计模块、云端数据库、调度系统、场景维护模块、施工进度三维可视化模块、智能设备终端。其中BIM设计模块通过二维码与现实预制构件(建筑构件实体)形成映射关系。其中BIM设计模块和调度系统参照前文的BIM设计模块和调度模块，施工进度三维可视化模块参照前述的三维可视化模块，智能设备终端参照前述的操作执行设备，此处不再重复。场景维护模块用于操作或维护施工场景信息。其中，云端数据库接收通过所述BIM设计模块得到的BIM模型及建筑构件信息、施工计划信息以及通过所述场景维护模块得到的路网信息与施工区域信息并进行存储。

基于上述各个模块组成的施工场景图形化管理系统，为了实现建筑实时装配进度可视化管控，实时装配进度展示部分具体操作步骤为：

(1)准备环节：调度智能设备终端(操作执行设备)至构件堆放区域，扫描构件二维码，得到构件ID及构件位置信息。将路网信息、施工区域信息以及建筑构件信息导入unity3D软件，根据构件ID及构件位置信息将不同的建筑构件模型添加到对应的模拟构件堆放区域显示，同时对区域内包含的构件数量、构件具体信息进行统计并显示到三维可视化模块当中。录入施工装备参数信息，根据施工装备参数信息在模拟设备停放区域建立智能设备终端的三维模型，并为不同的设备运行状态添加相应的三维显示动画，智能设备终端的三维模型可以根据实时传回的设备状态及设备位置信息执行相应的显示动画模拟构件实体的装配过程。

(2)实施环节：智能设备终端接收调度系统发布的参数化调度指令，前往构件堆放区域，根据调度指令给出的二维码相对位置坐标自动扫描目标构件二维码信息，实现调度指令与构件实体之间的匹配，确认构件信息之后设备继续执行构件装配任务。设备执行装配指令期间，实时传输设备GPS定位数据、设备运行状态数据、设备作业姿态数据。施工进度三维可视化模块对传回的数据进行处理分析得到当前施工信息，包括设备管理信息、任务管理信息、构件管理信息、区域管理信息。其中设备管理信息包括设备名称、设备类型、设备状态、设备当前位置；任务管理信息包括任务名称、任务类型、任务执行设备、任务计划开始时间、任务计划结束时间、任务实际开始时间、任务实际结束时间、任务状态；构件管理信息包括构件名称、构件类型、构件初始位置、构件目标装在位置、构件所述单元、楼层、材料、重量，构件状态、构件堆放区域、构件装载区域；区域管理信息包括区域名称、区域类型、区域状态、区域位置坐标。根据这些施工信息进行统计分析得到当前施工设备概况信息与任务概况信息，其中设备概况信息包括设备总数、空闲设备数量、作业设备数量、停机设备数量。任务概况信息包括任务总数、正在执行任务数量、准备就绪任务数量、已完成任务数量。设备执行任务期间，对设备状态信息与任务对应构件信息进行实时显示并根据设备状态与任务信息将建筑构件从模拟堆放区域装配到实时进度三维BIM模型上，同时，实时更新不同施工区域所包含的构件数量与具体构件信息。实现构件状态信息的实时跟踪与建筑施工过程的实时监控。在实施环节中，将GPS接收器安装在智能设备终端上，智能设备终端执行任务时，通过GPS接收器实时跟踪监控智能设备终端与构件位置信息。由此实现设备状态监控、施工过程跟踪、统一调度管理，提升施工管理效率及降低现场管理的难度与安全风险的目的。

在本发明提供的一些实施方式中，还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述的基于BIM的施工场景图形化管理方法的步骤。此处的处理器具有数值计算和逻辑运算的功能，其至少具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统等。处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来实现前述的方法。存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。

在本发明的一种实施方式中，还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，该指令在被处理器执行时使得处理器被配置成执行上述的基于BIM的施工场景图形化管理方法。

在本发明提供的一种实施方式中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时实现上述的基于BIM的施工场景图形化管理方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种基于BIM的施工场景图形化管理方法，其特征在于，该方法包括：

获取建筑工程的BIM模型与施工场景信息；

从所述BIM模型提取BIM模型构件和针对所述BIM模型构件的施工计划信息，并建立所述BIM模型构件与建筑构件实体的映射关系；

根据所述施工计划信息、所述映射关系以及所述施工场景信息，生成对每一建筑构件实体的参数化调度指令，所述参数化调度指令用于调度操作执行设备对所述建筑构件实体进行操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述BIM模型提取BIM模型构件和针对所述BIM模型构件的施工计划信息，包括：

遍历BIM模型中的工程文档以及族文档，获取各种BIM模型构件的元素集合；

提取所述BIM模型构件的属性信息；

根据所述属性信息确定不同BIM模型构件之间的连通关系与隔离关系，以得到BIM模型构件的空间拓扑关系数据；

根据所述BIM模型构件和其对应的空间拓扑关系数据得到所述施工计划信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立所述BIM模型构件与建筑构件实体的映射关系，包括：

为每一BIM模型构件分配标识信息；

将所述标识信息标记于与所述BIM模型构件对应的建筑构件实体上，以构建所述BIM模型构件与建筑构件实体的映射关系。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述施工计划信息、所述映射关系以及所述施工场景信息，生成对每一建筑构件实体的参数化调度指令，包括：

基于所述施工计划信息确定待操作的BIM模型构件及其目标状态；

将与所述待操作的BIM模型构件具有映射关系的建筑构件实体确认为操作对象；

基于所述施工场景信息确定所述操作对象的初始状态；

根据所述初始状态以及所述目标状态，生成对所述操作对象的参数化调度指令。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述初始状态以及所述目标状态，生成对所述操作对象的参数化调度指令，包括：

获取所述建筑构件实体的位置信息，在所述位置信息与组装位置不一致时，生成运输调度指令；

在所述位置信息与组装位置一致时，获取组装状态信息；

当所述组装状态信息为未组装时，生成组装执行指令；

当所述组装状态信息为已组装时，在所述建筑工程的BIM模型更新实时进度。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在操作执行设备执行参数化调度指令的过程中，通过所述操作执行设备的定位数据、运行数据和姿态数据更新所述操作对象的状态。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过三维可视化模块对操作执行设备的状态信息、建筑工程的最终施工效果图和建筑构件实体的状态信息进行显示。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，将所述施工场景信息显示为对应的工作空间：

将所述施工场景信息的区域划分显示为所述工作空间中的功能区；

将所述施工场景信息的区域范围显示为所述工作空间中的虚拟边界；

将所述施工场景信息的道路信息显示为所述工作空间中的可选路径。

9.一种基于BIM的施工场景图形化管理装置，其特征在于，该装置包括：

数据获取模块，用于获取建筑工程的BIM模型和施工场景信息；

BIM设计模块，用于从所述BIM模型提取BIM模型构件和针对所述BIM模型构件的施工计划信息，并建立所述BIM模型构件与建筑构件实体的映射关系；以及

调度模块，用于根据所述施工计划信息、所述映射关系以及所述施工场景信息，生成对每一建筑构件实体的参数化调度指令，所述参数化调度指令用于调度操作执行设备对所述建筑构件实体进行操作。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项权利要求所述的基于BIM的施工场景图形化管理方法的步骤。

11.一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行权利要求1至8中任一项权利要求所述的基于BIM的施工场景图形化管理方法的步骤。