CN117217715B - 一种基于工程电子地图的施工进程监测方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工程管理领域，公开了一种基于工程电子地图的施工进程监测方法和系统，包括：基于对具有空间可跟踪的目标行进轨迹集合确定施工边界，使用无监督算法对施工边界进行分类确定空间估计，基于空间估计和BIM模型生成进程估计，依据工程进度的报告确定进程估计对应的工程增量。更新BIM模型内的施工进程。本发明使用无监督算法对施工空间进行空间估计，再结合BIM模型进行配合得到了相应的进程估计，解决了传统技术中只用BIM模型进行进程估计造成的工程进度误差，使得工程进度估算变得有效且实用。
Description
技术领域
本发明涉及工程管理领域，尤其涉及一种基于工程电子地图的施工进程监测方法和系统。
背景技术
BIM(全称是Building Information Modeling，建筑信息模型)技术目前已经在全球范围内得到业界的广泛认可，BIM技术的发展已经经历了三大阶段：萌芽阶段、产生阶段和发展阶段，但目前在我国建筑行业只限于一些大型设计院和少数工程咨询类企业在开展应用；通过BIM技术可以实现建筑信息的集成，从建筑的设计、施工、运行直至建筑施工完成均可进行统一集中管理，各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中，设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。在传统的工程监测技术中，往往通过BIM模型进行相应进程估计，但是在实际上，往往相应进程与实际进程并不相符，而传统给监测技术往往又显得较为单一，无法做到提前预知，早做准备，因此是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述一种或多种现有的技术问题，提供一种基于工程电子地图的施工进程监测方法和系统。
为实现上述目的，本发明提供的一种基于工程电子地图的施工进程监测方法，包括：
基于对具有空间可跟踪的目标行进轨迹集合确定施工边界，使用无监督算法对施工边界进行分类确定空间估计；
基于空间估计和BIM模型生成进程估计；
依据工程进度的报告确定进程估计对应的工程增量；
更新BIM模型内的施工进程。
根据本发明的一个方面，施工边界基于如下方式获取：
基于目标行进轨迹确定若干共有的路径；
基于共有的路径确定和其关联的目标，获取目标在时间窗口内经历共有路径的最远可达空间位置；
根据目标和目标最远可达空间位置确定目标之间的关联度；
根据具有关联性质的目标确定施工边界。
根据本发明的一个方面，空间估计的获取步骤包括：
根据施工边界获取和施工边界临近目标，使用无监督算法确定临近目标在施工边界的正常行为和异常行为，基于正常行为确定施工边界对应施工进程的上限，基于异常行为确定施工边界对应施工进程的下限，基于施工边界对应的施工进程的上限和下限获取空间估计。
根据本发明的一个方面，进程估计的获取过程包括：
根据空间估计确定BIM模型内包括的组件集，基于组件集和施工边界关联的目标确定和组件集关联的目标；
基于和组件集关联的目标对应的作业类型；
根据作业型类型和目标在施工边界的停留时长确定进程估计。
根据本发明的一个方面，工程增量根据如下的方式确定：
将进程估计按照工程进度报告对应的时间区间进行对齐，按照时间区间提取工程进度报告包含的关键字，在项目知识库内检索和关键字对应的工程量的类型确定提交工程量，将提交工程量中和进程估计一致的内容作为工程增量。
根据本发明的一个方面，获取提交工程量中和进程估计不一致的待确认工程量，根据物料消耗和传感器采集的信息对待确认工程量进行确认，响应于确认结果更新模型。
根据本发明的一个方面，提交工程量中和进程估计进行对照获得工程增量的方法包括：
根据施工边界和施工边界的停留时长确定作业的当前作业单位和已作业单位，其中，已作业单位为到达当前施工单位路径点上的作业单位，当前作业单位为施工边界上的作业单位；
根据已作业单位所处的空间和提交工作量所覆盖的空间确定工程增量。
为实现上述目的，本发明提供一种基于工程电子地图的施工进程监测系统，包括：
空间估计获取模块：基于对具有空间可跟踪的目标行进轨迹集合确定施工边界，使用无监督算法对施工边界进行分类确定空间估计；
进程估计获取模块：基于空间估计和BIM模型生成进程估计；
工程增量获取模块：依据工程进度的报告确定进程估计对应的工程增量；
施工进程更新模块：更新BIM模型内的施工进程。
基于此，本发明的有益效果在于：
本发明使用无监督算法对施工空间进行空间估计，再结合BIM模型进行配合得到了相应的进程估计，解决了传统技术中只用BIM模型进行进程估计造成的工程进度误差，使得工程进度估算变得有效且实用。
附图说明
图1是本发明一种基于工程电子地图的施工进程监测方法的流程图；
图2是本发明一种基于工程电子地图的施工进程监测系统的流程图。
具体实施方式
现在将参照示例性实施例来论述本发明的内容，应当理解，论述的实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本发明的内容，而不是暗示对本发明的范围的任何限制。
如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”，术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。
在如下的内容中，使用目标来指代具有空间位置传感器的装置，目标行进轨迹来指代定时采集获取的空间位置集合。这意味着人员随身携带的装置以及如车辆均可以作为目标，然而应用于工作面的推进时，应当理解目标为直接和建筑项目具体推进位置直接作用的，而不是用于仅作用于中间物料的位置。
根据本发明的一个实施例，图1为本发明中的一种基于工程电子地图的施工进程监测方法的流程图，如图1所示，一种基于工程电子地图的施工进程监测方法包括：
为实现上述目的，本发明提供的一种基于工程电子地图的施工进程监测方法，包括：
基于对具有空间可跟踪的目标行进轨迹集合确定施工边界，使用无监督算法对施工边界进行分类确定空间估计；
基于空间估计和BIM模型生成进程估计；
依据工程进度的报告确定进程估计对应的工程增量；
更新BIM模型内的施工进程。
本发明基于对具有空间可跟踪的目标行进轨迹集合确定施工边界，使用无监督算法对施工边界进行分类确定空间估计，避免了单纯依赖于人工填报的方式进行数据的更新，通过确定可采集的数据来源确定了可以用于更新的数据，由于工地上正常数据占比会高过异常数据的占比，采用无监督算法确定了正常的数据和异常的数据，进而确定了可更新的数据；
进一步的，通过可交互的对象和数据基于空间估计和BIM模型生成进程估计；
之后，进一步依据工程进度的报告确定相关的工作量，根据相关的工作量确定进程估计对应的工程增量；
在上述的工作量被确认后，更新BIM模型内的施工进程。
根据本发明的一个实施方式，施工边界基于如下方式获取：
基于目标行进轨迹确定若干共有的路径；
基于共有的路径确定和其关联的目标，获取目标在时间窗口内经历共有路径的最远可达空间位置；
根据目标和目标最远可达空间位置确定目标之间的关联度；
根据具有关联性质的目标确定施工边界。
在上述的实施例中，由于工作进程的开展必然伴随着机械作业或者人工作业作用面的推移，从空间的角度判断，当以(x,y,z)的表述时，可以根据一个设备对应的在空间具有最大的比例的路径确定共有的路径，之后根据共有的路径进一步获取推进的空间可达位置，例如对于一个带有姿态传感器的设备，其具有如下的空间路径经过点，空间路径经过点具有X={xt：dt}的格式，其中X表示经历的空间位置，xt标识一个位置，按照10s或者5s的时间间隔进行获取，dt为获取对应数据的时间，则一个装置按照固定路径进行行走时，通过确认两点的欧式距离，确定其是否在一个路径上，则一个如物料小车以取料处为远点，得到一系列行走路径R={Xi,0≤i≤N}，N为总行走路径，进而以X0为基础，可以获取X1对应的增量，该增量包含了切换工作场所的路径以及最末端的工作界面处，在本发明内，仅考虑最大行程的位置作为工作界面，即最大可达空间位置作为计算基准，并计算目标和目标可达空间位置之间的关联度。
目标和目标可达位置按照停留时间以及次数进行确定关联度，例如在一个界面停留时长超过10min时，确认为具有关联度；或者至少在一个位置停留时间超过1次记为具有关联度。
根据本发明的一个实施方式，空间估计的获取步骤包括：
根据施工边界获取和施工边界临近目标，使用无监督算法确定临近目标在施工边界的正常行为和异常行为，基于正常行为确定施工边界对应施工进程的上限，基于异常行为确定施工边界对应施工进程的下限，基于施工边界对应的施工进程的上限和下限获取空间估计。
上述的实施例内，通过识别异常行为确定是否为作用于界面的操作，具体识别为根据停留时间确认，即按照停留时间进行聚类，则根据一个点是否处在聚类相关的簇类来判断是否为异常的点值。
根据本发明的一个实施方式，进程估计的获取过程包括：
根据空间估计确定BIM模型内包括的组件集，基于组件集和施工边界关联的目标确定和组件集关联的目标；
基于和组件集关联的目标对应的作业类型；
根据作业型类型和目标在施工边界的停留时长确定进程估计。
根据停留时长确定进程估计包括根据停留阈值进行确认，例如在作业界面包括安装部件时，如果一个安装过程已经发生并且在持续进行，则对应的目标停留时长必然会大于或者等于工程施工对应的基础时间，如果设置阈值在基础时间的0.6倍时，则可以进一步的提高灵敏度，从而更好的确认实时进程。涉及具体的工程施工对应的基础时间确定可以根据目标类型进行确认。
根据本发明的一个实施方式，工程增量根据如下的方式确定：
将进程估计按照工程进度报告对应的时间区间进行对齐，按照时间区间提取工程进度报告包含的关键字，在项目知识库内检索和关键字对应的工程量的类型确定提交工程量，将提交工程量中和进程估计一致的内容作为工程增量。
在上述的实施方式中，工程量可以和界面通过模型进行预关联，例如，当界面为室内的装置安装时，以重复使用的组件为参考依据，则以重复使用的工具组件，例如具有传感器的运输装置或者安装装置为目标，将其与工程量类型关联，并基于此检索和构建工作量，并基于此确定工程增量，其中一致的工程量可以按照日报的内容进行更新，而对于差异的内容由系统生成确认的内容以进行更新。
根据本发明的一个实施方式，获取提交工程量中和进程估计不一致的待确认工程量，根据物料消耗和传感器采集的信息对待确认工程量进行确认，响应于确认结果更新模型。
在上述的实施方式中，差异的内容由系统生成确认时，可能会存在使用默认模板引起的工作量较大的偏差的问题，此原因为对应的工作量为根据模板指定时，其和实际物料之间存在差异，而后者会更反应实际的进度。
根据本发明的一个实施方式，提交工程量中和进程估计进行对照获得工程增量的方法包括：
根据施工边界和施工边界的停留时长确定作业的当前作业单位和已作业单位，其中，已作业单位为到达当前施工单位路径点上的作业单位，当前作业单位为施工边界上的作业单位；
根据已作业单位所处的空间和提交工作量所覆盖的空间确定工程增量。
在上述的实施例中，通过确定目标和作业单位之间的关系确定工程增量，特别是存在顺序安装的场景时，在后一场景可达时，前一场景必然可达；例如涉及工作面的构建依赖于前一场景的地面时，前者为后者的依赖前提。
根据本发明的一个实施例，传统技术需要依赖现场进行规则性的校验，需要单独消耗人力，通过设置传感器，传感器可以获得和空间相关的信息，根据空间规则相关的信息和数据库内的工程对应性的进行标定，实现了工作量的更新。
根据本发明的一个实施例，进行空间标注时，需要针对性的识别异常行为和正常行为，只有正常行为可以标记实现技术效果：根据正常工程都是有规律的依次推进，则每次在工作面的设施的如边界推进都是存在规律可循的，在一定范围内的都是正常数据，反之，则是异常数据。
根据本发明的一个实施例，按照所有行为正常确定上线，叠加异常行为确定下限，异常行为基于在施工边界进行识别，而不是针对增量进行识别，从而确定空间估计。
根据本发明的一个实施例，通过空间上的关联和时间上的关联确定实际上是否存在关联，例如时间短，则关联性弱，时间长则关联性强。
根据本发明的一个实施例，按照时间和空间对齐，根据对齐结果进行更新模型，按照时间和空间对齐，根据对齐结果使用辅助手段进行判断，节省人力和物力，按照时间和路径点进行更新，按照工作面后的工作量都已经完成进行判断。
不仅如此，为实现上述发明目的，本发明还提供了一种基于工程电子地图的施工进程监测系统，图2为本发明中的一种基于工程电子地图的施工进程监测系统的流程图，如图2所示，本发明中的一种基于工程电子地图的施工进程监测系统包括：
空间估计获取模块：基于对具有空间可跟踪的目标行进轨迹集合确定施工边界，使用无监督算法对施工边界进行分类确定空间估计；
进程估计获取模块：基于空间估计和BIM模型生成进程估计；
工程增量获取模块：依据工程进度的报告确定进程估计对应的工程增量；
施工进程更新模块：更新BIM模型内的施工进程。
根据本发明的一个实施方式，施工边界基于如下方式获取：
基于目标行进轨迹确定若干共有的路径；
基于共有的路径确定和其关联的目标，获取目标在时间窗口内经历共有路径的最远可达空间位置；
根据目标和目标最远可达空间位置确定目标之间的关联度；
根据具有关联性质的目标确定施工边界。
根据本发明的一个实施方式，空间估计的获取步骤包括：
根据施工边界获取和施工边界临近目标，使用无监督算法确定临近目标在施工边界的正常行为和异常行为，基于正常行为确定施工边界对应施工进程的上限，基于异常行为确定施工边界对应施工进程的下限，基于施工边界对应的施工进程的上限和下限获取空间估计。
根据本发明的一个实施方式，进程估计的获取过程包括：
根据空间估计确定BIM模型内包括的组件集，基于组件集和施工边界关联的目标确定和组件集关联的目标；
基于和组件集关联的目标对应的作业类型；
根据作业型类型和目标在施工边界的停留时长确定进程估计。
根据本发明的一个实施方式，工程增量根据如下的方式确定：
将进程估计按照工程进度报告对应的时间区间进行对齐，按照时间区间提取工程进度报告包含的关键字，在项目知识库内检索和关键字对应的工程量的类型确定提交工程量，将提交工程量中和进程估计一致的内容作为工程增量。
根据本发明的一个实施方式，获取提交工程量中和进程估计不一致的待确认工程量，根据物料消耗和传感器采集的信息对待确认工程量进行确认，响应于确认结果更新模型。
根据本发明的一个实施方式，提交工程量中和进程估计进行对照获得工程增量的方法包括：
根据施工边界和施工边界的停留时长确定作业的当前作业单位和已作业单位，其中，已作业单位为到达当前施工单位路径点上的作业单位，当前作业单位为施工边界上的作业单位；
根据已作业单位所处的空间和提交工作量所覆盖的空间确定工程增量。
根据本发明的一个实施例，传统技术需要依赖现场进行规则性的校验，需要单独消耗人力，通过设置传感器，传感器可以获得和空间相关的信息，根据空间规则相关的信息和数据库内的工程对应性的进行标定，实现了工作量的更新。
根据本发明的一个实施例，进行空间标注时，需要针对性的识别异常行为和正常行为，只有正常行为可以标记实现技术效果：根据正常工程都是有规律的依次推进，则每次在工作面的设施的如边界推进都是存在规律可循的，在一定范围内的都是正常数据，反之，则是异常数据。
根据本发明的一个实施例，按照所有行为正常确定上线，叠加异常行为确定下限，异常行为基于在施工边界进行识别，而不是针对增量进行识别，从而确定空间估计。
根据本发明的一个实施例，通过空间上的关联和时间上的关联确定实际上是否存在关联，例如时间短，则关联性弱，时间长则关联性强。
根据本发明的一个实施例，按照时间和空间对齐，根据对齐结果进行更新模型，按照时间和空间对齐，根据对齐结果使用辅助手段进行判断，节省人力和物力，按照时间和路径点进行更新，按照工作面后的工作量都已经完成进行判断。
为实现上述发明目的，本发明还提供一种电子设备，该电子设备包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述一种基于工程电子地图的施工进程监测方法。
为实现上述发明目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述一种基于工程电子地图的施工进程监测方法。
基于此，本发明的有益效果在于，本发明使用无监督算法对施工空间进行空间估计，再结合BIM模型进行配合得到了相应的进程估计，解决了传统技术中只用BIM模型进行进程估计造成的工程进度误差，使得工程进度估算变得有效且实用。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的模块及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和设备的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明实施例方案的目的。
另外，在本发明实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例节能信号发送/接收的方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
应理解，本发明的发明内容及实施例中各步骤的序号的大小并不绝对意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
Claims (9)
1.一种基于工程电子地图的施工进程监测方法，其特征在于，包括：
基于对具有空间可跟踪的目标行进轨迹集合确定施工边界，使用无监督算法对施工边界进行分类确定空间估计；
基于空间估计和BIM模型生成进程估计；
依据工程进度的报告确定进程估计对应的工程增量；
更新BIM模型内的施工进程；
所述基于空间估计和BIM模型生成进程估计包括：
根据空间估计确定BIM模型内包括的组件集，基于组件集和施工边界关联的目标确定和组件集关联的目标；
基于和组件集关联的目标确定对应的作业类型；
根据作业型类型和目标在施工边界的停留时长确定进程估计。
2.如权利要求1所述的一种基于工程电子地图的施工进程监测方法，其特征在于，施工边界基于如下方式获取：
基于目标行进轨迹确定若干共有的路径；
基于共有的路径确定和其关联的目标，获取目标在时间窗口内经历共有路径的最远可达空间位置；
根据目标和目标最远可达空间位置确定目标之间的关联度；
根据具有关联性质的目标确定施工边界。
3.如权利要求2所述的一种基于工程电子地图的施工进程监测方法，其特征在于，空间估计的获取步骤包括：
根据施工边界获取和施工边界临近目标，使用无监督算法确定临近目标在施工边界的正常行为和异常行为，基于正常行为确定施工边界对应施工进程的上限，基于异常行为确定施工边界对应施工进程的下限，基于施工边界对应的施工进程的上限和下限获取空间估
计。
4.如权利要求1所述的一种基于工程电子地图的施工进程监测方法，其特征在于，工程增量根据如下的方式确定：
将进程估计按照工程进度报告对应的时间区间进行对齐，按照时间区间提取工程进度报告包含的关键字，在项目知识库内检索和关键字对应的工程量的类型确定提交工程量，将提交工程量中和进程估计一致的内容作为工程增量。
5.如权利要求4所述的一种基于工程电子地图的施工进程监测方法，其特征在于，获取提交工程量中和进程估计不一致的待确认工程量，根据物料消耗和传感器采集的信息对待确认工程量进行确认，响应于确认结果更新模型。
6.如权利要求5所述的一种基于工程电子地图的施工进程监测方法，其特征在于，提交工程量中和进程估计进行对照获得工程增量的方法包括：
根据施工边界和施工边界的停留时长确定作业的当前作业单位和已作业单位，其中，已作业单位为到达当前施工单位路径点上的作业单位，当前作业单位为施工边界上的作业单位；
根据已作业单位所处的空间和提交工作量所覆盖的空间确定工程增量。
7.一种基于工程电子地图的施工进程监测方法，其特征在于，包括：
空间估计获取模块：基于对具有空间可跟踪的目标行进轨迹集合确定施工边界，使用无监督算法对施工边界进行分类确定空间估计；
进程估计获取模块：基于空间估计和BIM模型生成进程估计；
工程增量获取模块：依据工程进度的报告确定进程估计对应的工程增量；
施工进程更新模块：更新BIM模型内的施工进程；
所述基于空间估计和BIM模型生成进程估计包括：
根据空间估计确定BIM模型内包括的组件集，基于组件集和施工边界关联的目标确定和组件集关联的目标；
基于和组件集关联的目标确定对应的作业类型；
根据作业型类型和目标在施工边界的停留时长确定进程估计。
8.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的一种基于工程电子地图的施工进程监测方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的一种基于工程电子地图的施工进程监测方法。
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