CN117035412A - 基于bim的预制梁场安全管理模拟系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于BIM的预制梁场安全管理模拟系统，包括：三维模型数据库用于根据梁场项目的设计要素建立梁场项目BIM模型；BIM3D建模模块用于将梁场项目的施工进度关联梁场项目BIM模型，形成整体可视化沙盘模型；安全分析模块用于根据整体可视化沙盘模型分析其中的危险因素，并在整体可视化沙盘模型中标记对应的危险因素；安全监管模块用于对危险因素的现场施工过程进行监控，获取现场安全管理信息，并根据现场安全管理信息进行安全风险评估和安全风险管理。本发明通过创新梁场的安全管理模式，将BIM与梁场安全评价有机融合，并通过针对性的危险源控制措施提高了建设梁场项目安全管理的效能。
Description
技术领域
本发明属于梁场建设施工安全管理技术领域，具体涉及基于BIM的预制梁场安全管理模拟系统。
背景技术
目前现有的梁场安全管理多采用现场巡视的方法，该方法的缺点在于：信息的上传下达多要通过很多步骤，加之由于缺少形象进度导致问题部位不明确，难以在施工前以及施工过程中对施工现场情况做到及时全面的了解。而施工项目梁场是一个动态的复杂系统，各种工序交叉作业较多，由施工现场空间与时间安排的冲突，如果没有根据不同安全风险点以及安全隐患的程度，来实施与安全风险系数相匹配的风险层级安全管理，那么极有可能发生下述情形：与具有较高安全风险系数的安全风险点以及安全风险隐患近乎同时发现、关注的具有较低安全风险系数的安全风险点以及安全隐患被优先妥善处理、有效解决掉，然而具有较高安全风险系数的安全风险点以及安全风险隐患则由于未被优先处理而处于滞留状态；这种情形将会极大地增加施工作业的安全风险系数。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了基于BIM的预制梁场安全管理模拟系统，解决了目前现有的施工安全管理系统，由于无法根据施工风险层级进行安全管理部署，所以极有可能发生具有较高安全风险系数的安全风险点以及安全风险隐患未被优先处理而处于滞留状态的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
基于BIM的预制梁场安全管理模拟系统，包括：三维模型数据库、BIM3D建模模块、安全分析模块和安全监管模块；
所述三维模型数据库用于根据梁场项目的设计要素建立梁场项目BIM模型；
所述BIM3D建模模块用于将梁场项目的施工进度关联所述梁场项目BIM模型，形成整体可视化沙盘模型；
所述安全分析模块用于根据所述整体可视化沙盘模型分析其中的危险因素，并在所述整体可视化沙盘模型中标记对应的危险因素；
所述安全监管模块用于对所述危险因素的现场施工过程进行监控，获取现场安全管理信息，并根据所述现场安全管理信息进行安全风险评估和安全风险管理。
优选的，所述BIM3D建模模块包括：采集单元、处理单元和显示单元；
所述采集单元用于基于梁场设定区域，采集实际梁场进度的识别信息，其中所述识别信息包括：进出设定的梁场区域的人体或物体图像信息、梁场的建造进度信息；
所述处理单元用于基于所述识别信息，调取可视化库内的模块信息，同时基于所述识别信息，选择所述模块信息的显示方式，将所述模块信息与对应的显示方式发送至所述显示单元内，其中，所述模块信息包括：预制梁指标检测数据、预制梁材料检测数据、检测过程数据、可视化的预制梁外观信息、基于管理关系设定的不同颜色的人物模型以及不同功能的梁场车模型、常见的堆放物模型；
所述显示单元用于基于所述处理单元发送的模块信息以及与所述模块信息配合的显示方式，配合所述梁场项目BIM模型进行动态显示，形成整体可视化沙盘模型。
优选的，所述安全分析模块包括：检测单元、监控单元、数据校验单元、主成分分析单元和动态分析单元；
所述检测单元用于对梁场的检测数据进行采集；
所述监控单元用于对施工过程进行监控得到监控数据；
所述数据校验单元用于通过对监控数据和检测数据进行误差校验分析得到校验误差值，再通过所述校验误差值对施工数据进行校验；
所述主成分分析单元用于利用主成分分析法对校验过后的所述施工数据进行综合指标分析得到主成分分析结果；
所述动态分析单元用于根据主成分分析结果与建立的数学分析模型对梁场施工的安全风险的决策因子进行动态分析得到动态分析结果，其中，建立的所述数学分析模型为对施工过程中的预制梁安全指标结合动力学系统方程。
优选的，所述主成分分析单元中，利用主成分分析法对校验过后的所述施工数据进行综合指标分析得到主成分分析结果的过程包括：
根据接收到的施工数据进行指标参数提取得到若干个指标参数，再根据动态分析的主体对象确定目标对象，同时对若干个不同的指标参数进行贡献率计算，并根据贡献率提取出若干个主成分进行综合评价分析，得到不同层次上指标参数的原始数值；
根据所述原始数值对指标值进行标准化处理得到相对评价值；
基于所述相对评价值，通过k阶方程组计算对应的相关系数矩阵；
基于所述相关系数矩阵，提取主成分方差贡献率并计算出综合测评值。
优选的，所述动态分析单元中，根据主成分分析结果与建立的数学分析模型对梁场施工的安全风险的决策因子进行动态分析得到动态分析结果的过程包括：
对预制梁的若干个不同施工阶段的综合观测值的分析过程进行误差分析得到对应的不同的误差值，并利用贝叶斯公式计算不同阶段的观测值的误差概率；
计算不同的施工阶段的安全风险值，根据所述误差概率的分析过程选定一组观测数据，根据所述观测数据的变化值与误差值关系，获得不同阶段的误差值波动；
以时间为变量，以安全风险观测值为状态值结合不同阶段的误差值波动建立对应的动力学系统方程。
优选的，所述安全监管模块包括：施工现场信息采集单元、安全分析评估单元和安全警示单元；
施工现场信息采集单元用于对所述危险因素的施工现场信息进行采集，其中，所述施工现场信息包括目标图像信息和环境信息，以及通过旁站、巡视、安全检查活动记录的现场信息；
所述安全分析评估单元用于接收并展示所述施工现场信息，并根据所述施工现场信息，对所述危险因素进行施工风险评估，提出相应的处理措施，发出现场整改通知；
所述安全警示单元用于在所述危险因素的施工过程进行安全警示，当施工结束后解除安全警示；控制所述BIM3D建模模块根据实际梁场进度更新所述整体可视化沙盘模型。
优选的，所述安全分析评估单元中，对所述危险因素进行施工风险评估是按照风险层级进行管理的，包括：安全管理组织架构、安全风险上传功能选项、风险层级评定功能选项、风险层级审核功能选项、风险层级复查功能选项和风险层级审批功能选项。
优选的，所述安全监管模块还包括：安全检查单元和安全教育培训单元；
所述安全检查单元用于将所述模拟系统打造轻量化的应用，以形成停工施工现场在线安全检查和安全闭环的有利工具；
所述安全教育培训单元用于将工人的安全教育与VR技术相结合，工人通过VR模拟现场施工环境，并配合听觉、触觉、力觉和运动感知，针对工地上容易出现安全问题的地方进行现实演示，以强化防范意识。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提高了梁场的安全风险管理智能化水平，有助于实现监管方、管理者、现场施工部门等多方同时对危险因素进行统一管理和精准控制，通过创新梁场的安全管理模式，采取BIM技术与梁场安全评价技术的有机融合，并通过针对性的危险源控制措施提高了建设梁场项目安全管理的效能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的基于BIM的预制梁场安全管理模拟系统整体框架图。
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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示，基于BIM的预制梁场安全管理模拟系统，包括：三维模型数据库、BIM3D建模模块、安全分析模块和安全监管模块；
三维模型数据库用于根据梁场项目的设计要素建立梁场项目BIM模型；
BIM3D建模模块用于将梁场项目的施工进度关联梁场项目BIM模型，形成整体可视化沙盘模型；
安全分析模块用于根据整体可视化沙盘模型分析其中的危险因素，并在整体可视化沙盘模型中标记对应的危险因素；
安全监管模块用于对危险因素的现场施工过程进行监控，获取现场安全管理信息，并根据现场安全管理信息进行安全风险评估和安全风险管理。
在本实施例中，BIM3D建模模块包括：采集单元、处理单元和显示单元；
采集单元用于基于梁场设定区域，采集实际梁场进度的识别信息，其中，识别信息包括：进出设定的梁场区域的人体或物体图像信息、梁场的建造进度信息；
处理单元用于基于识别信息，调取可视化库内的模块信息，同时基于识别信息，选择模块信息的显示方式，将模块信息与对应的显示方式发送至显示单元内，其中，模块信息包括：预制梁指标检测数据、预制梁材料检测数据、检测过程数据、可视化的预制梁外观信息、基于管理关系设定的不同颜色的人物模型以及不同功能的梁场车模型、常见的堆放物模型；
显示单元用于基于处理单元发送的模块信息以及与模块信息配合的显示方式，配合梁场项目BIM模型进行动态显示，形成整体可视化沙盘模型。
在本实施例中，安全分析模块包括：检测单元、监控单元、数据校验单元、主成分分析单元和动态分析单元；
检测单元用于对梁场的检测数据进行采集；
监控单元用于对施工过程进行监控得到监控数据；
数据校验单元用于通过对监控数据和检测数据进行误差校验分析得到校验误差值，再通过校验误差值对施工数据进行校验；
主成分分析单元用于利用主成分分析法对校验过后的所述施工数据进行综合指标分析得到主成分分析结果；
动态分析单元用于根据主成分分析结果与建立的数学分析模型对梁场施工的安全风险的决策因子进行动态分析得到动态分析结果，其中，建立的数学分析模型为对施工过程中的预制梁安全指标结合动力学系统方程。
在本实施例中，主成分分析单元中，利用主成分分析法对校验过后的施工数据进行综合指标分析得到主成分分析结果的过程包括：
根据接收到的施工数据进行指标参数提取得到若干个指标参数，再根据动态分析的主体对象确定目标对象，同时对若干个不同的指标参数进行贡献率计算，并根据贡献率提取出若干个主成分进行综合评价分析，得到不同层次上指标参数的原始数值；
F1＝u11X1+u12X2+u13X3......+u1nXn
F2＝u21X1+u22X2+u23X3......+u2nXn
F3＝u31X1+u32X2+u33X3......+u3nXn
...
Fp＝up1X1+up2X2+up3X3......+upnXn
其中，F1、F2、F3…Fp，为p个主成分，X1、X2、X3…Xn为不同层次上指标的原始数值，n为原始数值的个数。
根据原始数值对指标值进行标准化处理得到相对评价值；均值与方差关系公式如下：
其中，为指标平均值，/>为指标的方差。
基于相对评价值，通过k阶方程组计算对应的相关系数矩阵并得到相应的特征值λi，i＝1，2，3...n，特征向量ei，i＝1，2，3...n和因子荷载矩阵，第p个主成分方差贡效率的公式如下：
基于相关系数矩阵，提取主成分方差贡献率并计算出综合测评值F，
F＝F1w1+F2w2+…+Fpwp其中，w1，w2，w3...wp为提取的p个主成分中每个主成分对应的方差共贡献率。
在本实施例中，动态分析单元中，根据主成分分析结果与建立的数学分析模型对梁场施工的安全风险的决策因子进行动态分析得到动态分析结果的过程包括：
对预制梁的若干个不同施工阶段的综合观测值FN＝(f1，f2，f3…fN-1，fN)T的分析过程进行误差分析得到对应的不同的误差值，并利用贝叶斯公式计算不同阶段的观测值的误差概率；
其中，k，k-1∈[1，N]，不同的阶段对应不同的分析过程Mi，第k个阶段受到第k-1个阶段的误差概率的影响。
计算不同的施工阶段的安全风险值，根据误差概率的分析过程选定一组观测数据，根据观测数据的变化值与误差值关系，获得不同阶段的误差值波动；
其中，x为观测值的波动值，Y为误差值，为分析过程Mi中的在k阶段的误差概率，wi(k)为分析过程Mi中的在k阶段的协方差矩阵，根据观测数据变化值与误差值关系函数来确定动力学系统分析过程中的约束条件。
以时间为变量，以安全风险观测值为状态值结合不同阶段的误差值波动建立对应的动力学系统方程。
在整体可视化沙盘模型中标记的危险因素包括：例如：加工过程中，钢筋机台周边钢筋头没有清理干净等；焊接过程中，焊接场地潮湿或附近有可燃物等；运输过程中，竖向运输钢筋时未搭设运料斜道；吊运钢筋骨架时，碰撞脚手架、模板等或骨架下方站人等；模板支撑、连接不牢固；模板采用分段连接整体吊装时，未连接牢固，起吊过程中未拴溜绳或碰撞模板；砼浇筑时吊斗碰撞防护栏杆；制梁施工中向下抛物；拆模时无人监管；模板拆除顺序及措施不当；张拉安全操作规程牌挂设位置不当；张拉区未设明显的警示标志；移梁作业未试吊；移梁作业时梁底站人；拌合站检修时未断电、悬挂警示牌或未设专人防护；砼运输车清理罐时未设监护人员等。
在本实施例中，安全监管模块包括：施工现场信息采集单元、安全分析评估单元和安全警示单元；
施工现场信息采集单元用于对危险因素的施工现场信息进行采集，其中，施工现场信息包括目标图像信息和环境信息，以及通过旁站、巡视、安全检查活动记录的现场信息；
安全分析评估单元用于接收并展示施工现场信息，并根据施工现场信息，对危险因素进行施工风险评估，提出相应的处理措施，发出现场整改通知；
安全警示单元用于在危险因素的施工过程进行安全警示，当施工结束后解除安全警示；控制BIM3D建模模块根据实际梁场进度更新整体可视化沙盘模型。
在本实施例中，安全分析评估单元中，对危险因素进行施工风险评估是按照风险层级进行管理的，包括：安全管理组织架构、安全风险上传功能选项、风险层级评定功能选项、风险层级审核功能选项、风险层级复查功能选项和风险层级审批功能选项。
在本实施例中，安全监管模块还包括：安全检查单元和安全教育培训单元；
安全检查单元用于将模拟系统打造轻量化的应用，以形成停工施工现场在线安全检查和安全闭环的有利工具；
安全教育培训单元用于将工人的安全教育与VR技术相结合，工人通过VR模拟现场施工环境，并配合听觉、触觉、力觉和运动感知，针对工地上容易出现安全问题的地方进行现实演示，以强化防范意识。
以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.基于BIM的预制梁场安全管理模拟系统，其特征在于，包括：三维模型数据库、BIM3D建模模块、安全分析模块和安全监管模块；
所述三维模型数据库用于根据梁场的设计要素建立梁场BIM模型；
所述BIM3D建模模块用于将梁场的施工进度关联所述梁场BIM模型，形成整体可视化沙盘模型；
所述安全分析模块用于根据所述整体可视化沙盘模型分析其中的危险因素，并在所述整体可视化沙盘模型中标记对应的危险因素；
所述安全监管模块用于对所述危险因素的现场施工过程进行监控，获取现场安全管理信息，并根据所述现场安全管理信息进行安全风险评估和安全风险管理。
2.根据权利要求1所述的基于BIM的预制梁场安全管理模拟系统，其特征在于，所述BIM3D建模模块包括：采集单元、处理单元和显示单元；
所述采集单元用于基于梁场设定区域，采集实际梁场进度的识别信息，其中所述识别信息包括：进出设定的梁场区域的人体或物体图像信息、梁场的建造进度信息；
所述处理单元用于基于所述识别信息，调取可视化库内的模块信息，同时基于所述识别信息，选择所述模块信息的显示方式，将所述模块信息与对应的显示方式发送至所述显示单元内，其中，所述模块信息包括：预制梁指标检测数据、预制梁材料检测数据、检测过程数据、可视化的预制梁外观信息、基于管理关系设定的不同颜色的人物模型以及不同功能的梁场车模型、常见的堆放物模型；
所述显示单元用于基于所述处理单元发送的模块信息以及与所述模块信息配合的显示方式，配合所述梁场BIM模型进行动态显示，形成整体可视化沙盘模型。
3.根据权利要求1所述的基于BIM的预制梁场安全管理模拟系统，其特征在于，所述安全分析模块包括：检测单元、监控单元、数据校验单元、主成分分析单元和动态分析单元；
所述检测单元用于对梁场的检测数据进行采集；
所述监控单元用于对施工过程进行监控得到监控数据；
所述数据校验单元用于通过对监控数据和检测数据进行误差校验分析得到校验误差值，再通过所述校验误差值对施工数据进行校验；
所述主成分分析单元用于利用主成分分析法对校验过后的所述施工数据进行综合指标分析得到主成分分析结果；
所述动态分析单元用于根据主成分分析结果与建立的数学分析模型对梁场施工的安全风险的决策因子进行动态分析得到动态分析结果，其中，建立的所述数学分析模型为对施工过程中的预制梁安全指标结合动力学系统方程。
4.根据权利要求3所述的基于BIM的预制梁场安全管理模拟系统，其特征在于，所述主成分分析单元中，利用主成分分析法对校验过后的所述施工数据进行综合指标分析得到主成分分析结果的过程包括：
根据接收到的施工数据进行指标参数提取得到若干个指标参数，再根据动态分析的主体对象确定目标对象，同时对若干个不同的指标参数进行贡献率计算，并根据贡献率提取出若干个主成分进行综合评价分析，得到不同层次上指标参数的原始数值；
根据所述原始数值对指标值进行标准化处理得到相对评价值；
基于所述相对评价值，通过k阶方程组计算对应的相关系数矩阵；
基于所述相关系数矩阵，提取主成分方差贡献率并计算出综合测评值。
5.根据权利要求4所述的基于BIM的预制梁场安全管理模拟系统，其特征在于，所述动态分析单元中，根据主成分分析结果与建立的数学分析模型对梁场施工的安全风险的决策因子进行动态分析得到动态分析结果的过程包括：
对预制梁的若干个不同施工阶段的综合观测值的分析过程进行误差分析得到对应的不同的误差值，并利用贝叶斯公式计算不同阶段的观测值的误差概率；
计算不同的施工阶段的安全风险值，根据所述误差概率的分析过程选定一组观测数据，根据所述观测数据的变化值与误差值关系，获得不同阶段的误差值波动；
以时间为变量，以安全风险观测值为状态值结合不同阶段的误差值波动建立对应的动力学系统方程。
6.根据权利要求1所述的基于BIM的预制梁场安全管理模拟系统，其特征在于，所述安全监管模块包括：施工现场信息采集单元、安全分析评估单元和安全警示单元；
施工现场信息采集单元用于对所述危险因素的施工现场信息进行采集，其中，所述施工现场信息包括目标图像信息和环境信息，以及通过旁站、巡视、安全检查活动记录的现场信息；
所述安全分析评估单元用于接收并展示所述施工现场信息，并根据所述施工现场信息，对所述危险因素进行施工风险评估，提出相应的处理措施，发出现场整改通知；
所述安全警示单元用于在所述危险因素的施工过程进行安全警示，当施工结束后解除安全警示；控制所述BIM3D建模模块根据实际梁场进度更新所述整体可视化沙盘模型。
7.根据权利要求6所述的基于BIM的预制梁场安全管理模拟系统，其特征在于，所述安全分析评估单元中，对所述危险因素进行施工风险评估是按照风险层级进行管理的，包括：安全管理组织架构、安全风险上传功能选项、风险层级评定功能选项、风险层级审核功能选项、风险层级复查功能选项和风险层级审批功能选项。
8.根据权利要求6所述的基于BIM的预制梁场安全管理模拟系统，其特征在于，所述安全监管模块还包括：安全检查单元和安全教育培训单元；
所述安全检查单元用于将所述模拟系统打造轻量化的应用，以形成停工施工现场在线安全检查和安全闭环的有利工具；
所述安全教育培训单元用于将工人的安全教育与VR技术相结合，工人通过VR模拟现场施工环境，并配合听觉、触觉、力觉和运动感知，针对工地上容易出现安全问题的地方进行现实演示，以强化防范意识。
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| CN202310994229.0A CN117035412A (zh) | 2023-08-08 | 2023-08-08 | 基于bim的预制梁场安全管理模拟系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310994229.0A CN117035412A (zh) | 2023-08-08 | 2023-08-08 | 基于bim的预制梁场安全管理模拟系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117035412A true CN117035412A (zh) | 2023-11-10 |
Family
ID=88644134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310994229.0A Pending CN117035412A (zh) | 2023-08-08 | 2023-08-08 | 基于bim的预制梁场安全管理模拟系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117035412A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117872938A (zh) * | 2024-03-12 | 2024-04-12 | 贵州省公路建设养护集团有限公司 | 基于物联网实现桥梁施工下的设备安全控制方法及系统 |
-
2023
- 2023-08-08 CN CN202310994229.0A patent/CN117035412A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117872938A (zh) * | 2024-03-12 | 2024-04-12 | 贵州省公路建设养护集团有限公司 | 基于物联网实现桥梁施工下的设备安全控制方法及系统 |
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