CN117421808A - 一种基于bim的建筑工程施工优化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于BIM的建筑工程施工优化系统，建筑工程管理技术领域，模型管理模块创建、维护和管理建筑信息模型，包括建筑的三维几何信息、属性信息、施工进度计划、材料清单等，冲突检测模块通过BIM模型检测建筑元素之间的冲突和碰撞，以帮助避免施工期间的问题，它可以自动识别并报告潜在的冲突，有助于减少施工中的错误和重复工作，安全管理模块用于规划、监控和管理施工现场的安全措施，包括识别潜在的危险，制定安全计划，并记录安全事件，当识别存在潜在危险时，发出预警信号。该优化系统基于BIM模型自动识别并报告潜在的冲突，有助于减少施工中的错误和重复工作，且在施工过程中识别潜在危险，提高施工安全性。

Description

一种基于BIM的建筑工程施工优化系统
技术领域
本发明涉及建筑工程管理技术领域，具体涉及一种基于BIM的建筑工程施工优化系统。
背景技术
现代建筑项目变得越来越复杂，包括大型多功能建筑、高层建筑、基础设施工程等，这些项目需要高度协调的多个专业领域，如建筑、结构工程、机电工程等，以满足设计要求，建筑项目的时间表通常非常紧凑，因为业主希望尽早投入使用并实现回报，因此，需要有效的施工管理，以确保项目按时完成；
建筑工程施工优化系统的背景与日益复杂和竞争激烈的建筑行业息息相关，这些系统的出现是为了应对建筑项目的复杂性和多样性，以提高项目的效率、质量和成本控制。
现有技术存在以下不足：
现有优化系统在监测建筑工程施工进度时，无法有效分析施工数据后，判断建筑元素之间的冲突和碰撞问题，当建筑工程施工过程中存在冲突时，会增加施工中的错误和重复工作，从而增加施工成本且降低施工效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于BIM的建筑工程施工优化系统，以解决背景技术中不足。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于BIM的建筑工程施工优化系统，包括模型管理模块、进度规划模块、成本管理模块、资源管理模块、冲突检测模块、供应管理模块以及安全管理模块；
模型管理模块：创建、维护和管理BIM模型的数据，BIM模型包括建筑的三维几何信息、属性信息、施工进度计划、材料清单；
模型管理模块：这是系统的核心，用于创建、维护和管理建筑信息模型(BIM)的数据，它包括建筑的三维几何信息、属性信息、施工进度计划、材料清单等，使用BIM软件(如Revit、Auto-CAD等)创建和编辑BIM模型，BIM模型发送至冲突检测模块，BIM数据发送至进度规划模块，包括以下步骤：
BIM模型创建：首先，项目团队使用专业的BIM软件(例如Revit、Auto-CAD等)创建建筑信息模型。这个模型包括建筑的三维几何结构，包括墙壁、楼梯、梁、柱等。
属性信息添加：在BIM模型中，各个建筑元素可以附加属性信息，如材料、规格、成本、供应商等。这些属性信息对后续的施工和管理过程至关重要。
施工进度计划集成：模型管理模块将施工进度计划的信息集成到BIM模型中。这可以包括不同任务的时间表、资源分配、关键路径等，以确保BIM模型与项目的时间表相一致。
材料清单整合：模型管理模块还可以整合材料清单信息，以确定需要的建筑材料类型和数量。这有助于材料的采购和库存管理。
数据共享和协作：BIM模型中的数据需要共享和协作，以确保项目团队的不同部门可以访问和编辑必要的信息。这可以通过云平台或本地服务器来实现。
进度规划模块：创建项目的施工进度计划，包括任务、资源分配、时间表和关键路径分析，将BIM数据与进度计划相结合，生成视觉化的施工进度计划；
成本管理模块：用于用户创建成本预算，并跟踪实际的成本与预算的差距；
资源管理模块：分配和管理施工项目所需的资源，包括劳工、材料和设备；
冲突检测模块：通过BIM模型检测建筑元素之间的冲突和碰撞，自动识别并报告潜在的冲突；
供应管理模块：管理与供应链有关的任务，包括采购、供应商合同、库存管理和交付计划；
供应管理模块：用于管理与供应链有关的任务，包括采购、供应商合同、库存管理和交付计划，它可以帮助确保材料按时到达工地，以支持施工进度，供应链信息发送至模型管理模块，包括以下步骤：
采购需求分析：首先，供应管理模块帮助项目团队分析项目的材料和资源需求。这包括确定所需的材料类型、数量以及交付时间表。
供应商选择：模块协助选择和管理供应商。这包括评估潜在供应商的能力、信誉和价格，以确保选择最适合项目的供应商。
采购订单和合同管理：模块用于创建采购订单和供应商合同。这些文件规定了材料的详细规格、交付要求和价格协议。
库存管理：供应管理模块帮助管理项目的材料库存。它可以跟踪已经到达的材料、库存水平、使用率和重新订购需求。
交付计划：模块协助创建材料的交付计划。这包括确定何时以及如何将材料交付到工地，以确保它们按时可用。
供应链协调：供应管理模块与供应链中的各个环节协调，包括供应商、运输和仓储。它确保材料的流动顺利，避免延误或瓶颈。
数据共享和整合：供应管理模块与其他模块进行数据共享和整合，尤其与模型管理模块。这确保供应链信息与BIM模型和设计保持一致，以避免材料的重复购买或浪费。
监控和反馈：
模块持续监控供应链的绩效，并提供反馈和报告。如果发现供应链问题，项目团队可以采取纠正措施，以确保材料按时到达工地。
质量控制：供应管理模块还可以帮助确保交付的材料符合质量标准和规格，以避免质量问题。
安全管理模块：用于规划、监控和管理施工现场的安全措施，这包括识别潜在的危险，制定安全计划，并记录安全事件，当识别存在潜在危险时，发出预警信号，预警信号发送至模型管理模块，包括以下步骤：
危险识别和评估：安全管理模块用于识别施工现场可能存在的潜在危险和风险。这可能包括高空作业、电气危险、化学品暴露、设备操作等。
安全计划制定：基于危险识别和评估的结果，安全管理模块帮助制定详细的安全计划。这包括规定必须采取的安全措施、培训要求、个人防护装备和应急程序。
监控和执行：安全管理模块用于监控施工现场的实际安全情况。这可能包括监控安全设备的使用、工人的行为和合规性，以及应急情况的响应。
记录和报告：安全管理模块允许记录安全事件和事故。这包括记录事故的性质、时间、地点以及涉及的人员。这些记录有助于事后分析和学习经验。
安全警报和预警：当识别到潜在危险或发生安全事件时，安全管理模块可以发出警报和预警。这可以是视觉或声音警报，也可以是自动通知相关人员的电子邮件或短信。
安全管理模块可以用于记录员工的培训和教育情况。这有助于确保工人具备必要的安全知识和技能。
合规性和规章制度：安全管理模块可以帮助确保施工现场符合所有法规和规章制度。这包括确保建筑项目符合当地安全标准。
数据共享和整合：安全管理模块与其他模块进行数据共享和整合，尤其与模型管理模块。这确保安全信息与BIM模型和设计保持一致，以避免安全问题
安全管理模块：规划、监控和管理施工现场的安全措施，识别潜在的危险，制定安全计划，并记录安全事件，当识别存在潜在危险时，发出预警信号。
优选的，所述冲突检测模块通过BIM模型检测建筑元素之间的冲突和碰撞包括以下步骤：
冲突检测模块首先导入项目的BIM模型，包括建筑的三维几何信息、属性信息和其他相关数据；
自动识别和分析BIM模型中的各个建筑元素，每个元素都被标记和分类；
将建筑工程划分为若干区域，区域依据面积或空间体积进行划分；
评估每个区域的冲突状况后，将具有冲突的区域依据冲突状况由重到轻进行排序；
排序信息发送至施工人员，施工人员依据排序信息选择对具有冲突的区域进行管理，管理包括先暂停施工具有冲突的区域，然后依据冲突状况由重到轻依次对区域进行返工或二次施工处理。
优选的，评估每个区域的冲突状况包括以下步骤：
获取区域的元素参数以及空间参数，元素参数包括元素重叠指数、元素间距偏差，空间参数包括坐标相似度；
元素重叠指数、元素间距偏差、坐标相似度分别标定为ycd、yjp、zxs；
将元素重叠指数、元素间距偏差、坐标相似度综合计算获取区域的冲突系数ctx；
将获取的冲突系数ctx值与预设的冲突阈值进行对比，若冲突系数ctx值≥冲突阈值，判断该区域存在冲突，若冲突系数ctx值＜冲突阈值，判断该区域不存在冲突。
优选的，所述冲突系数ctx的计算表达式为：
式中，α、β、γ分别为元素重叠指数、元素间距偏差、坐标相似度的比例系数，且α、β、γ均大于0，ycd、yjp、zxs分别为元素重叠指数、元素间距偏差、坐标相似度。
优选的，所述元素重叠指数的计算表达式为：
ycd＝cdm/y1+y2-cdm
式中，ycd表示元素重叠指数，cdm表示重叠区域的面积，y1表示区域中元素一的总面积，y2表示区域中元素二的总面积。
优选的，所述元素间距偏差的计算表达式为：
式中，yjp表示元素间距偏差，i＝1、2、3、...、n，n表示元素的平面数量，(sj-bj)i表示元素的第i个平面与其它元素的距离偏差，sj表示平面与其它元素的实际距离，bj表示平面与其它元素的标准距离。
优选的，所述坐标相似度的计算表达式为：
式中，zxs为坐标相似度，A·B为元素实际坐标向量与元素标准坐标向量的内积，||A||、||B||分别为元素实际坐标向量范数与元素标准坐标向量范数。
优选的，所述元素实际坐标向量范数与元素标准坐标向量范数的计算表达式为：
式中，A1、A2、A3代表元素实际坐标向量分别在X、Y、Z轴上的分量，B1、B2、B3代表元素标准坐标向量分别在X、Y、Z轴上的分量。
在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：
本发明通过模型管理模块用于创建、维护和管理建筑信息模型(BIM)的数据，包括建筑的三维几何信息、属性信息、施工进度计划、材料清单等，使用BIM软件(如Revit、Auto-CAD等)创建和编辑BIM模型，冲突检测模块通过BIM模型检测建筑元素之间的冲突和碰撞，以帮助避免施工期间的问题，它可以自动识别并报告潜在的冲突，有助于减少施工中的错误和重复工作，安全管理模块用于规划、监控和管理施工现场的安全措施，包括识别潜在的危险，制定安全计划，并记录安全事件，当识别存在潜在危险时，发出预警信号。该优化系统基于BIM模型自动识别并报告潜在的冲突，有助于减少施工中的错误和重复工作，且在施工过程中识别潜在危险，提高施工安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将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仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的系统模块图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
实施例1：请参阅图1所示，本实施例所述一种基于BIM的建筑工程施工优化系统，包括模型管理模块、进度规划模块、成本管理模块、资源管理模块、冲突检测模块、供应管理模块以及安全管理模块；
模型管理模块：这是系统的核心，用于创建、维护和管理建筑信息模型(BIM)的数据，它包括建筑的三维几何信息、属性信息、施工进度计划、材料清单等，使用BIM软件(如Revit、Auto-CAD等)创建和编辑BIM模型，BIM模型发送至冲突检测模块，BIM数据发送至进度规划模块，包括以下步骤：
BIM模型创建：首先，项目团队使用专业的BIM软件(例如Revit、Auto-CAD等)创建建筑信息模型。这个模型包括建筑的三维几何结构，包括墙壁、楼梯、梁、柱等。
属性信息添加：在BIM模型中，各个建筑元素可以附加属性信息，如材料、规格、成本、供应商等。这些属性信息对后续的施工和管理过程至关重要。
施工进度计划集成：模型管理模块将施工进度计划的信息集成到BIM模型中。这可以包括不同任务的时间表、资源分配、关键路径等，以确保BIM模型与项目的时间表相一致。
材料清单整合：模型管理模块还可以整合材料清单信息，以确定需要的建筑材料类型和数量。这有助于材料的采购和库存管理。
数据共享和协作：BIM模型中的数据需要共享和协作，以确保项目团队的不同部门可以访问和编辑必要的信息。这可以通过云平台或本地服务器来实现。
进度规划模块：该模块用于创建项目的施工进度计划，包括任务、资源分配、时间表和关键路径分析，它可以将BIM数据与进度计划相结合，以生成视觉化的施工进度计划，帮助项目团队更好地理解施工进程，施工进度信息发送至模型管理模块以及供应管理模块，包括以下步骤：
项目任务定义：在进度规划模块中，项目团队首先定义项目的各个任务和工作包。这包括识别需要完成的具体工作，如地基工程、结构建设、电气安装等。
任务时间估算：每个任务都需要估算所需的时间。这可以是基于历史数据、专业知识和经验的估算，或者可以使用模拟工具来进行时间分析。
资源分配：进度规划模块帮助分配所需的资源，包括劳工、材料、设备和子承包商。这有助于确保项目具备所需的资源来按计划执行工作。
时间表创建：基于任务定义、时间估算和资源分配，进度规划模块生成项目的时间表。这包括确定任务的开始日期、结束日期和时间顺序。
关键路径分析：通过关键路径分析，进度规划模块确定项目的关键路径，即对项目完成时间有最大影响的任务序列。这有助于项目团队重点关注那些可能导致项目延期的任务。
视觉化进度计划：进度规划模块通常会生成可视化的施工进度计划，通常是甘特图或时间线图，以便项目团队和利益相关者更好地理解项目的进度和任务安排。
数据共享和整合：进度规划模块与其他模块进行数据共享和整合。它可以接收来自模型管理模块的BIM数据，以确保进度计划与设计一致。同时，它还向供应管理模块提供施工进度信息，以支持材料和资源的采购和交付。
监控和更新：进度规划模块在整个项目周期内持续监控施工进度，并根据实际进展更新计划。这有助于及时识别潜在的问题，并采取纠正措施，以确保项目按计划进行。
成本管理模块：这个模块允许用户创建成本预算，并跟踪实际的成本与预算的差距，它通常与BIM模型和施工进度计划相集成，以便更好地管理项目的经济方面，成本预算信息发送至模型管理模块，包括以下步骤：
成本预算创建：首先，项目团队在成本管理模块中创建项目的成本预算。这包括估算项目各个方面的成本，如劳工成本、材料成本、设备成本、子承包商成本等。
预算与实际成本跟踪：一旦项目开始进行，成本管理模块帮助跟踪实际发生的成本。这可以包括直接的成本，如材料采购和劳工费用，以及间接的成本，如管理费用。
差距分析：成本管理模块进行实际成本与预算之间的比较，以确定是否存在差距。如果实际成本超出了预算，系统将提供警报并识别哪些方面的成本超支。
数据共享和整合：成本管理模块与其他模块进行数据共享和整合。它接收来自模型管理模块的BIM数据，以确保成本数据与设计和建模一致。它还与进度规划模块集成，以了解预算与进度之间的关系。
成本报告：成本管理模块生成成本报告，用于向项目团队和利益相关者汇报项目的经济状况。这包括预算与实际成本的详细信息和分析。
变更管理：成本管理模块还可以帮助管理变更，如设计变更或合同变更，以确保这些变更对成本预算产生适当的影响。
监控和调整：持续监控成本是成本管理模块的关键功能。如果实际成本与预算存在差距，项目团队可以采取纠正措施，如降低成本、重新分配资源或调整进度，以确保项目经济效益。
资源管理模块：用于分配和管理施工项目所需的资源，包括劳工、材料和设备，这个模块可以协助项目团队优化资源的使用，提高生产效率，资源使用信息发送至模型管理模块，包括以下步骤：
资源需求分析：首先，资源管理模块帮助项目团队分析项目的资源需求。这包括确定所需的劳工技能、材料类型和数量，以及所需的设备和机械。
资源分配：模块协助分配可用资源给不同的项目任务和工作包。这可以包括分配工人、确定材料供应商、租赁设备等。
资源调度：资源管理模块帮助安排资源的时间表，确保它们在项目的不同阶段和任务之间得到适当的分配。这有助于避免资源短缺或过剩。
资源利用优化：模块可以协助优化资源的使用，以提高生产效率。这可以包括制定最佳的资源分配策略，避免资源浪费和低效率。
数据共享和整合：资源管理模块与其他模块进行数据共享和整合，尤其与模型管理模块。这确保资源管理与BIM模型和设计保持一致，避免资源的重复使用或浪费。
监控和反馈：模块持续监控资源的使用情况，并提供反馈和报告。如果发现资源瓶颈或浪费，项目团队可以采取措施来调整资源分配策略。
资源成本分析：资源管理模块帮助分析资源的成本，包括工人工资、材料成本、设备租赁费用等。这有助于项目团队更好地了解资源成本和预算。
供应链协调：模块还可以协助与供应链合作伙伴协调，以确保材料供应和设备交付按计划进行。这有助于避免项目延期和生产中断。
冲突检测模块：这个模块通过BIM模型检测建筑元素之间的冲突和碰撞，以帮助避免施工期间的问题，它可以自动识别并报告潜在的冲突，有助于减少施工中的错误和重复工作。
供应管理模块：用于管理与供应链有关的任务，包括采购、供应商合同、库存管理和交付计划，它可以帮助确保材料按时到达工地，以支持施工进度，供应链信息发送至模型管理模块，包括以下步骤：
采购需求分析：首先，供应管理模块帮助项目团队分析项目的材料和资源需求。这包括确定所需的材料类型、数量以及交付时间表。
供应商选择：模块协助选择和管理供应商。这包括评估潜在供应商的能力、信誉和价格，以确保选择最适合项目的供应商。
采购订单和合同管理：模块用于创建采购订单和供应商合同。这些文件规定了材料的详细规格、交付要求和价格协议。
库存管理：供应管理模块帮助管理项目的材料库存。它可以跟踪已经到达的材料、库存水平、使用率和重新订购需求。
交付计划：模块协助创建材料的交付计划。这包括确定何时以及如何将材料交付到工地，以确保它们按时可用。
供应链协调：供应管理模块与供应链中的各个环节协调，包括供应商、运输和仓储。它确保材料的流动顺利，避免延误或瓶颈。
数据共享和整合：供应管理模块与其他模块进行数据共享和整合，尤其与模型管理模块。这确保供应链信息与BIM模型和设计保持一致，以避免材料的重复购买或浪费。
监控和反馈：
模块持续监控供应链的绩效，并提供反馈和报告。如果发现供应链问题，项目团队可以采取纠正措施，以确保材料按时到达工地。
质量控制：供应管理模块还可以帮助确保交付的材料符合质量标准和规格，以避免质量问题。
安全管理模块：用于规划、监控和管理施工现场的安全措施，这包括识别潜在的危险，制定安全计划，并记录安全事件，当识别存在潜在危险时，发出预警信号，预警信号发送至模型管理模块，包括以下步骤：
危险识别和评估：安全管理模块用于识别施工现场可能存在的潜在危险和风险。这可能包括高空作业、电气危险、化学品暴露、设备操作等。
安全计划制定：基于危险识别和评估的结果，安全管理模块帮助制定详细的安全计划。这包括规定必须采取的安全措施、培训要求、个人防护装备和应急程序。
监控和执行：安全管理模块用于监控施工现场的实际安全情况。这可能包括监控安全设备的使用、工人的行为和合规性，以及应急情况的响应。
记录和报告：安全管理模块允许记录安全事件和事故。这包括记录事故的性质、时间、地点以及涉及的人员。这些记录有助于事后分析和学习经验。
安全警报和预警：当识别到潜在危险或发生安全事件时，安全管理模块可以发出警报和预警。这可以是视觉或声音警报，也可以是自动通知相关人员的电子邮件或短信。
安全管理模块可以用于记录员工的培训和教育情况。这有助于确保工人具备必要的安全知识和技能。
合规性和规章制度：安全管理模块可以帮助确保施工现场符合所有法规和规章制度。这包括确保建筑项目符合当地安全标准。
数据共享和整合：安全管理模块与其他模块进行数据共享和整合，尤其与模型管理模块。这确保安全信息与BIM模型和设计保持一致，以避免安全问题。
本申请通过模型管理模块用于创建、维护和管理建筑信息模型(BIM)的数据，包括建筑的三维几何信息、属性信息、施工进度计划、材料清单等，使用BIM软件(如Revit、Auto-CAD等)创建和编辑BIM模型，冲突检测模块通过BIM模型检测建筑元素之间的冲突和碰撞，以帮助避免施工期间的问题，它可以自动识别并报告潜在的冲突，有助于减少施工中的错误和重复工作，安全管理模块用于规划、监控和管理施工现场的安全措施，包括识别潜在的危险，制定安全计划，并记录安全事件，当识别存在潜在危险时，发出预警信号。该优化系统基于BIM模型自动识别并报告潜在的冲突，有助于减少施工中的错误和重复工作，且在施工过程中识别潜在危险，提高施工安全性。
实施例2：冲突检测模块通过BIM模型检测建筑元素之间的冲突和碰撞，以帮助避免施工期间的问题，它可以自动识别并报告潜在的冲突，有助于减少施工中的错误和重复工作，包括以下步骤：
冲突检测模块首先导入项目的BIM模型，这包括建筑的三维几何信息、属性信息和其他相关数据；
模块自动识别和分析BIM模型中的各个建筑元素，如墙壁、楼梯、管道、梁等，每个元素都被标记和分类；
将建筑工程划分为若干区域，区域可依据面积或空间体积进行划分；
评估每个区域的冲突状况后，将具有冲突的区域依据冲突状况由重到轻进行排序；
排序信息发送至施工人员，施工人员依据排序信息选择对具有冲突的区域进行管理，管理包括先暂停施工具有冲突的区域，然后依据冲突状况由重到轻依次对区域进行返工或二次施工处理；
评估每个区域的冲突状况包括以下步骤：
获取区域的元素参数以及空间参数，元素参数包括元素重叠指数、元素间距偏差，空间参数包括坐标相似度；
元素重叠指数、元素间距偏差、坐标相似度分别标定为ycd、yjp、zxs；
将元素重叠指数、元素间距偏差、坐标相似度综合计算获取区域的冲突系数ctx，计算表达式为：
式中，α、β、γ分别为元素重叠指数、元素间距偏差、坐标相似度的比例系数，且α、β、γ均大于0；
获取冲突系数ctx后，由冲突系数ctx的计算公式可知，冲突系数ctx值越大，表明区域的冲突状况越严重，将获取的冲突系数ctx值与预设的冲突阈值进行对比；
若冲突系数ctx值≥冲突阈值，判断该区域存在冲突；
若冲突系数ctx值＜冲突阈值，判断该区域不存在冲突；
将存在冲突的区域依据冲突系数ctx由大到小进行排序，生成区域排序表，进行施工管理时，优先管理区域排序表中排序靠前的区域，即按照冲突排序表的正序来选择区域的管理顺序。
元素重叠指数的计算表达式为：
ycd＝cdm/y1+y2-cdm
式中，ycd表示元素重叠指数，cdm表示重叠区域的面积，y1表示区域中元素一的总面积，y2表示区域中元素二的总面积；
这个表达式通过计算两个元素之间的重叠区域的面积与它们的总面积之和的比值，来表示两个元素之间的重叠程度，如果元素完全不重叠，重叠指数将为0；如果元素完全重叠，重叠指数将为1；
元素重叠指数值越大，表明区域中的两个元素重叠率越大，则表明该区域中的冲突状况越严重。
元素间距偏差的计算表达式为：
式中，yjp表示元素间距偏差，i＝1、2、3、...、n，n表示元素的平面数量，(sj-bj)i表示元素的第i个平面与其它元素的距离偏差，sj表示平面与其它元素的实际距离，bj表示平面与其它元素的标准距离；
元素间距偏差越大，表明元素在区域中越容易干扰其它元素，从而加重区域中的冲突状况。
坐标相似度的计算表达式为：
式中，zxs为坐标相似度，A·B为元素实际坐标向量与元素标准坐标向量的内积，||A||、||B||分别为元素实际坐标向量范数与元素标准坐标向量范数；
余弦相似度等于1表示实际坐标向量与标准坐标向量的方向完全相同，余弦相似度等于0表示实际坐标向量与标准坐标向量之间没有明显的方向相似度，余弦相似度等于-1表示实际坐标向量与标准坐标向量的方向完全相反，坐标相似度值越大，表明元素在空间内的位置越准确；
元素实际坐标向量范数与元素标准坐标向量范数的计算表达式为：
式中，A1、A2、A3代表元素实际坐标向量分别在X、Y、Z轴上的分量，B1、B2、B3代表元素标准坐标向量分别在X、Y、Z轴上的分量；
元素实际坐标向量与元素标准坐标向量获取步骤如下：
1)实际坐标向量：
实际测量：实际坐标向量可以通过实地测量或测绘工程获得，专业测量仪器和设备，如全站仪、激光测距仪、GPS等，用于获取建筑元素的实际坐标；
数字化工具：如果建筑项目使用了数字化工具，例如建筑信息建模(BIM)软件或计算机辅助设计(CAD)工具，那么实际坐标可以直接从这些工具中获取，这些工具通常提供了精确的元素坐标信息；
2)标准坐标向量：
设计文件：标准坐标向量通常在建筑设计阶段的设计文件中确定，这些文件包括建筑图纸、CAD图纸、BIM模型等，其中包含了设计元素的标准坐标信息；
规范和标准：某些元素的标准坐标可能由建筑行业的规范、标准或法规确定，例如，法规可能规定建筑物的最小高度、距离等标准坐标。
上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。
上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。
应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况，其中A,B可以是单数或者复数。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系，但也可能表示的是一种“和/或”的关系，具体可参考前后文进行理解。
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项(个)，可以表示：a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不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，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
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各示例的单元及算法步骤，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申请的范围。
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，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、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，所述单元的划分，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，例如多个单元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，装置或单元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单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元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，本申请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)执行本申请各个实施例所述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、只读存储器(read-only-memory，ROM)、随机存取存储器(random-access-memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于BIM的建筑工程施工优化系统，其特征在于：包括模型管理模块、进度规划模块、成本管理模块、资源管理模块、冲突检测模块、供应管理模块以及安全管理模块；
模型管理模块：创建、维护和管理BIM模型的数据，BIM模型包括建筑的三维几何信息、属性信息、施工进度计划、材料清单；
进度规划模块：创建项目的施工进度计划，包括任务、资源分配、时间表和关键路径分析，将BIM数据与进度计划相结合，生成视觉化的施工进度计划；
成本管理模块：用于用户创建成本预算，并跟踪实际的成本与预算的差距；
资源管理模块：分配和管理施工项目所需的资源，包括劳工、材料和设备；
冲突检测模块：通过BIM模型检测建筑元素之间的冲突和碰撞，自动识别并报告潜在的冲突；
供应管理模块：管理与供应链有关的任务，包括采购、供应商合同、库存管理和交付计划；
安全管理模块：规划、监控和管理施工现场的安全措施，识别潜在的危险，制定安全计划，并记录安全事件，当识别存在潜在危险时，发出预警信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的建筑工程施工优化系统，其特征在于：所述冲突检测模块通过BIM模型检测建筑元素之间的冲突和碰撞包括以下步骤：
冲突检测模块首先导入项目的BIM模型，包括建筑的三维几何信息、属性信息和其他相关数据；
自动识别和分析BIM模型中的各个建筑元素，每个元素都被标记和分类；
将建筑工程划分为若干区域，区域依据面积或空间体积进行划分；
评估每个区域的冲突状况后，将具有冲突的区域依据冲突状况由重到轻进行排序；
排序信息发送至施工人员，施工人员依据排序信息选择对具有冲突的区域进行管理，管理包括先暂停施工具有冲突的区域，然后依据冲突状况由重到轻依次对区域进行返工或二次施工处理。
3.根据权利要求2所述的一种基于BIM的建筑工程施工优化系统，其特征在于：评估每个区域的冲突状况包括以下步骤：
获取区域的元素参数以及空间参数，元素参数包括元素重叠指数、元素间距偏差，空间参数包括坐标相似度；
元素重叠指数、元素间距偏差、坐标相似度分别标定为ycd、yjp、zxs；
将元素重叠指数、元素间距偏差、坐标相似度综合计算获取区域的冲突系数ctx；
将获取的冲突系数ctx值与预设的冲突阈值进行对比，若冲突系数ctx值≥冲突阈值，判断该区域存在冲突，若冲突系数ctx值＜冲突阈值，判断该区域不存在冲突。
4.根据权利要求3所述的一种基于BIM的建筑工程施工优化系统，其特征在于：所述冲突系数ctx的计算表达式为：
式中，α、β、γ分别为元素重叠指数、元素间距偏差、坐标相似度的比例系数，且α、β、γ均大于0，ycd、yjp、zxs分别为元素重叠指数、元素间距偏差、坐标相似度。
5.根据权利要求4所述的一种基于BIM的建筑工程施工优化系统，其特征在于：所述元素重叠指数的计算表达式为：
ycd＝cdm/y1+y2-cdm
式中，ycd表示元素重叠指数，cdm表示重叠区域的面积，y1表示区域中元素一的总面积，y2表示区域中元素二的总面积。
6.根据权利要求5所述的一种基于BIM的建筑工程施工优化系统，其特征在于：所述元素间距偏差的计算表达式为：
式中，yjp表示元素间距偏差，i＝1、2、3、...、n，n表示元素的平面数量，(sj-bj)i表示元素的第i个平面与其它元素的距离偏差，sj表示平面与其它元素的实际距离，bj表示平面与其它元素的标准距离。
7.根据权利要求6所述的一种基于BIM的建筑工程施工优化系统，其特征在于：所述坐标相似度的计算表达式为：
式中，zxs为坐标相似度，A·B为元素实际坐标向量与元素标准坐标向量的内积，||A||、||B||分别为元素实际坐标向量范数与元素标准坐标向量范数。
8.根据权利要求7所述的一种基于BIM的建筑工程施工优化系统，其特征在于：所述元素实际坐标向量范数与元素标准坐标向量范数的计算表达式为：
式中，A1、A2、A3代表元素实际坐标向量分别在X、Y、Z轴上的分量，B1、B2、B3代表元素标准坐标向量分别在X、Y、Z轴上的分量。
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