CN117993087B - 一种基于bim快速组装的盘扣马道系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统及方法，属于建筑施工技术领域，包括模拟结构模块、动态模拟模块、人员仿真模块、数据处理模块、异常可视化模块、大数据库和人员管理模块，人员仿真模块包括VISSIM人员仿真模拟单元VISSIM人员仿真模拟单元包括马道分布模型、施工人员模型、人员步频分布模型和动态分配模型，数据处理模块利用传感器对马道使用时的状态数据进行收集并处理分析，异常可视化模块包括Matlab GUI人体行为异常可视化单元。解决了马道的设计图纸都需要根据施工建筑和场地的变化而进行单独的设计，而人工对马道进行重新设计施工，并根据安装的结构在进行调整的设计施工过程较长，影响了施工进度的问题。

Description

一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统及方法

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，具体而言，涉及一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统及方法。

背景技术

在楼栋主体结构施工的过程中，为了便于施工和通行方便，一般会在外架内部搭设马道，传统的马道一般搭设在外架内部，搭设方式采用普通钢管与扣件，直接在外架内部搭设马道阶梯。

如中国专利申请号CN202222539221.9 一种盘扣式外脚手架行人马道，通过盘扣连接方便拆装，马道分段搭设时，人员通行时需要在楼层板面进行多次转弯。以上特点十分不便于人员通行，如中国专利申请号CN202221863229.4 一种悬挂式盘扣马道，将马道设置成悬挂式，但悬挂式马道会受到土壤沉降的自然环境的较大影响，使用的安全性不高，如中国专利公开号CN117248762A 一种环向马道结构，将马道结构拆解设计成环形的马道，环向设计可能适用于特定的场景，但不适用于所有环境，使用存在一定的局限性。

以上专利，马道的设计图纸都需要根据施工建筑和场地的变化而进行单独的设计，而人工对马道进行重新设计施工，并根据安装的结构在进行调整的设计施工过程较长，影响了施工进度，为此，设计一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统及方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统及方法，解决了马道的设计图纸都需要根据施工建筑和场地的变化而进行单独的设计，而人工对马道进行重新设计施工，并根据安装的结构在进行调整的设计施工过程较长，影响了施工进度的问题。

鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：

本发明提供一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统，包括模拟结构模块、动态模拟模块、人员仿真模块、数据处理模块、异常可视化模块、大数据库和人员管理模块，所述模拟结构模块利用马道的常用设计图纸和建筑图纸进行模型的构建；

所述动态模拟模块用于对马道模型进行动态模拟；

所述人员仿真模块基于所述模拟结构模块进行施工人员在马道上行走的模拟，所述人员仿真模块包括VISSIM人员仿真模拟单元，所述VISSIM人员仿真模拟单元利用VISSIM软件对马道上施工人员的行走进行仿真模拟，所述VISSIM人员仿真模拟单元包括马道分布模型、施工人员模型、人员步频分布模型和动态分配模型；

所述马道分布模型为施工周围的建筑进行至少两种的选择模型；

所述施工人员模型的主要参数包括平均施工人员间距、施工人员站立间距和施工人员安全距离；

所述人员步频分布模型假设施工人员稳定，以其期望步频进行行走；

所述动态分配模型分为最优路径模型和转向模型，最优路径模型用以选择路程的行走路线，转向模型根据路径模型的结果，确定施工人员当前的行走方向；

所述数据处理模块利用传感器对马道使用时的状态数据进行收集并处理分析；

所述异常可视化模块用于对施工人员在马道上的行为进行监测，并进行可视化的展示，所述异常可视化模块包括Matlab GUI人体行为异常可视化单元，所述Matlab GUI人体行为异常可视化单元利用Matlab和GUI技术对施工人员的行为进行识别和可视化操作，所述Matlab GUI人体行为异常可视化单元包括行为特征提取子单元、模型训练子单元、行为数据识别子单元、Matlab GUI设计子单元及测试和优化子单元；

所述行为特征提取子单元提取实时采集的施工人员在马道上的行为，选择特征进行提取，包括行走轨迹、姿态变化和速度变化；

所述模型训练子单元利用神经网络分类器对特征数据进行训练分类；

所述行为数据识别子单元根据常规的施工人员在马道上的行为特点，选择标准行为特征，根据分类出的实时行为特征数据进行比对；

所述Matlab GUI设计子单元使用Matlab GUI界面，包括视频图像显示、控制按钮和结果展示；

所述测试和优化子单元利用测试数据集对所述Matlab GUI人体行为异常可视化单元进行测试，根据测试结构进行性能的评估；

所述大数据库用于对常规马道和建筑的数据进行云存储；

所述人员管理模块利用不同的账户和人脸识别对施工人员进行区分。

作为本发明的一种优选技术方案，所述模拟结构模块包括BIM模拟单元和BIM数据轻量化处理单元，所述BIM模拟单元利用BIM软件根据建筑图纸和马道的初步设计图纸进行模型的建立，根据模型建立的过程判断马道的设计图纸的合理性，进行设计方案的优化，具体包括：

A，通过参数化手段创建精细化BIM模型，充分表达马道的几何与非几何属性；

B，开发BIM模型与有限元分析模型的转换接口，进行模型简化、转换与计算；

C，基于现场实际施工情况反馈的BIM模型进行相应工况有限元检算，并经过计算机图形学处理，将计算结果反馈至BIM环境，指导设计与施工；

所述BIM数据轻量化处理单元用于对BIM模型数据进行轻量化处理。

作为本发明的一种优选技术方案，所述动态模拟模块包括数字孪生仿真单元，所述数字孪生仿真单元基于所述模拟结构模块的模型利用数字孪生技术进行模型的动态模拟，具体包括：

a，选择需要更新的模型数据；

b，在模型中输入需要更换的模型数据进行更新。

作为本发明的一种优选技术方案，所述数据处理模块包括数据采集单元、数据预处理单元、数据集成单元、数据分类单元、数据分析单元和数据优化单元，所述数据采集单元通过传感器对马道的使用状态进行数据采集，使用状态包括承重数据、连接处牢固数据、人员流量数据和外环境状况；

所述数据预处理单元用于对采集到的数据进行预处理，包括数据清洗和数据抽取，数据清洗包括重复值处理和缺失值处理，数据抽取包括数据字段抽取和图形数据抽取；

所述数据集成单元用于将多个数据源中的数据结合，进行一致存放的数据存储；

所述数据分类单元构建特征数据，利用分类算法对采集和存储的数据进行分类；

所述数据分析单元利用算法对数据进行分析；

所述数据优化单元利用数据优化算法库对数据进行优化处理，调整数据参数和算法选择。

作为本发明的一种优选技术方案，所述人员仿真模块的具体步骤如下：

①，基于所述模拟结构模块和所述动态模拟模块的模型，利用VISSIM软件输入施工人员的初始配置，进行人员仿真，包括马道参数、施工人员数量以及施工人员行走时间；

②，通过计算机对人员仿真的参数进行控制，对施工人员在马道上的行走进行仿真；

③，结合BIM模型对施工人员在马道上的行走工作进行观察；

④，根据观察情况对马道的设计进行优化，对人员的行走进行优化规划。

作为本发明的一种优选技术方案，所述Matlab GUI人体行为异常可视化单元异常行为可视化的详细步骤如下：

（1），基于所述数据处理模块采集的施工人员行为的数据图像信息，通过行为特征提取子单元提取实时采集的施工人员在马道上的行为图像，并提取行为特征数据；

（2），利用MATLAB提供的GUI平台对图像的特征数据进行处理，包括图像变换、图像增强、图像滤波和图像分割；

（3），处理后的图像与预设的标准行为图像数据进行比对。

作为本发明的一种优选技术方案，所述人员管理模块包括人脸录入单元、身份信息录入单元、考勤管理单元和权限管理单元，所述人脸录入单元用于将工作人员的人脸信息录入存储；

所述身份信息录入单元用于将工作人员的身份信息录入并存储，包括姓名、工种以及施工习惯；

所述考勤管理单元利用人脸录入单元的人脸数据，根据刷脸时间记录工作人员的工作时间；

所述权限管理单元管理员工对系统的访问权限。

另一方面，一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统的方法，包括以下步骤：

S1，利用BIM和数字孪生技术根据施工图纸对马道进行模型的建立，并进行搭建模拟，对施工图纸进行优化；

S2，通过人员管理模块对工作人员的各类信息进行存储，利用VISSIM软件对施工人员在马道上的施工和行走行为进行模拟；

S3，结合模型和人员模拟的情况对施工方案，进一步进行优化；

S4，根据优化方案进行马道的搭建，将优化后的图纸存储到大数据库中；

S5，在施工人员使用马道时，通过Matlab GUI平台与摄像头配合，对施工人员在马道上的异常行为进行判断，并实时通过计算机显示。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

（1）本发明通过BIM与数字孪生技术结合对马道进行模拟搭建，通过BIM属性更新，可以实现对马道搭建的各类情况进行更新，提供精细化模型支撑，快速完成马道的优化方案，减少马道的组装时间；

（2）本发明利用VISSIM软件对在马道上的施工人员进行仿真模拟，能够避免施工人员由于施工时长和行走时间，堆积在马道某一处，导致该位置的马道承重过大，对施工人员的施工进行规划，提高工作效率；

（3）本发明通过Matlab GUI组合的平台，结合工作人员人脸信息，配合摄像机，对工作人员的施工行为进行监控，并判断异常行为，与人脸信息进行匹配，能够快速的分辨出工作人员的信息，并根据工作安排，快速的找到该工作人员的位置，进行处理，提高施工安全性；

（4）本发明通过对大数据库将常用的施工图纸和优化后的施工图纸进行存储，在下一次需要搭建马道时对可以大数据库中进行选择，找到最匹配的图纸，并进行模拟，提高马道施工的整体工作效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

图1是本发明所公开的一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统的结构示意图；

图2是本发明所公开的一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统的VISSIM人员仿真模拟单元框图；

图3是本发明所公开的一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统的Matlab GUI人体行为异常可视化单元框图；

图4是本发明所公开的一种基于BIM快速组装的盘扣马道的人员管理模块框图；

图5是本发明所公开的一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统的方法的流程示意图；

附图标记说明：100、模拟结构模块；101、BIM模拟单元；102、BIM数据轻量化处理单元；200、动态模拟模块；201、数字孪生仿真模拟单元；300、人员仿真模块；301、VISSIM人员仿真模拟单元；3011、马道分布模型；3012、施工人员模型；3013、人员步频分布模型；3014、动态分配模型；400、异常可视化模块；401、Matlab GUI人体行为异常可视化单元；4011、行为特征数据提取子单元；4012、模型训练子单元；4013、行为数据识别子单元；4014、MatlabGUI设计子单元；4015、测试和优化子单元；500、数据处理模块；501、数据采集单元；502、数据预处理单元；503、数据集成单元；504、数据分类单元；505、数据分析单元；506、数据优化单元；600、大数据库；700、人员管理模块；701、人脸录入单元；702、身份信息录入单元；703、考勤管理单元；704、权限管理单元。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

参照附图1-4所示，本发明提供一种技术方案：一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统，包括模拟结构模块100、动态模拟模块200、人员仿真模块300、数据处理模块500、异常可视化模块400、大数据库600和人员管理模块700，模拟结构模块100利用马道的常用设计图纸和建筑图纸进行模型的构建；

动态模拟模块200用于对马道模型进行动态模拟；

人员仿真模块300基于模拟结构模块100进行施工人员在马道上行走的模拟，人员仿真模块300包括VISSIM人员仿真模拟单元301，VISSIM人员仿真模拟单元301利用VISSIM软件对马道上施工人员的行走进行仿真模拟，VISSIM人员仿真模拟单元301包括马道分布模型3011、施工人员模型3012、人员步频分布模型3013和动态分配模型3014；

马道分布模型3011为施工周围的建筑进行至少两种的选择模型；

施工人员模型3012的主要参数包括平均施工人员间距、施工人员站立间距和施工人员安全距离，变化幅度为±1 m；

人员步频分布模型3013假设施工人员稳定，以其期望步频进行行走；

动态分配模型3014分为最优路径模型和转向模型，最优路径模型用以选择路程的行走路线，转向模型根据路径模型的结果，确定施工人员当前的行走方向，以便施工人员能够更快的走到目的位置；

数据处理模块500利用传感器对马道使用时的状态数据进行收集并处理分析；

异常可视化模块400用于对施工人员在马道上的行为进行监测，并进行可视化的展示，异常可视化模块400包括Matlab GUI人体行为异常可视化单元401，Matlab GUI人体行为异常可视化单元401利用Matlab和GUI技术对施工人员的行为进行识别和可视化操作，Matlab GUI人体行为异常可视化单元401包括行为特征提取子单元、模型训练子单元4012、行为数据识别子单元4013、Matlab GUI设计子单元4014及测试和优化子单元4015；

行为特征提取子单元提取实时采集的施工人员在马道上的行为，选择特征进行提取，包括行走轨迹、姿态变化和速度变化；

模型训练子单元4012利用神经网络分类器对特征数据进行训练分类；

行为数据识别子单元4013根据常规的施工人员在马道上的行为特点，选择标准行为特征，根据分类出的实时行为特征数据进行比对；

Matlab GUI设计子单元4014使用Matlab GUI界面，包括视频图像显示、控制按钮和结果展示；

测试和优化子单元4015利用测试数据集对Matlab GUI人体行为异常可视化单元401进行测试，根据测试结构进行性能的评估，根据评估的结果调整与马道系统更适配的操作；

大数据库600用于对常规马道和建筑的数据进行云存储；

人员管理模块700利用不同的账户和人脸识别对施工人员进行区分。

另外，传感器包括摄像机、压力传感器、温湿度传感器、风向传感器风速传感器等，根据搭建环境进行选择。

本发明实施例还通过以下技术方案进行实现。

在本发明的实施例中，模拟结构模块100包括BIM模拟单元101和BIM数据轻量化处理单元102，BIM模拟单元101利用BIM软件根据建筑图纸和马道的初步设计图纸进行模型的建立，根据模型建立的过程判断马道的设计图纸的合理性，进行设计方案的优化，便于进行后续的实际建造，具体包括：

A，通过参数化手段创建精细化BIM模型，充分表达马道的几何与非几何属性；

B，开发BIM模型与有限元分析模型的转换接口，进行模型简化、转换与计算；

C，基于现场实际施工情况反馈的BIM模型进行相应工况有限元检算，并经过计算机图形学处理，将计算结果反馈至BIM环境，指导设计与施工；

BIM数据轻量化处理单元102用于对BIM模型数据进行轻量化处理，便于模型数据的导出和读取。

在本发明的实施例中，动态模拟模块200包括数字孪生仿真单元，数字孪生仿真单元基于模拟结构模块100的模型利用数字孪生技术进行模型的动态模拟，具体包括：

a，选择需要更新的模型数据；

b，在模型中输入需要更换的模型数据进行更新。

另外，动态模拟采用family Instance Lookup Parameter方法，即可返回其所有属性，使用其静态方法Set，实现数据更新。

在本发明的实施例中，数据处理模块500包括数据采集单元501、数据预处理单元502、数据集成单元503、数据分类单元504、数据分析单元505和数据优化单元506，数据采集单元501通过传感器对马道的使用状态进行数据采集，使用状态包括承重数据、连接处牢固数据、人员流量数据和外环境状况；

数据预处理单元502用于对采集到的数据进行预处理，包括数据清洗和数据抽取，数据清洗包括重复值处理和缺失值处理，数据抽取包括数据字段抽取和图形数据抽取；

数据集成单元503用于将多个数据源中的数据结合，进行一致存放的数据存储；

数据分类单元504构建特征数据，利用分类算法对采集和存储的数据进行分类；

数据分析单元505利用算法对数据进行分析，算法包括预测性分析算法、数据挖掘算法和可视化算法中的一种，根据需要的数据需求进行选择；

数据优化单元506利用数据优化算法库对数据进行优化处理，调整数据参数和算法选择。

另外，数据处理模块500可选择数据处理工具进行处理，包括Python、Matplotlib、Pillow等，数据清洗通过填补缺失值，平滑或删除离群点，纠正数据的不一致，缺失值处理基于变量的分布特性和变量的重要性采用不同的方法，例如，若变量的缺失率较高（大于80%），覆盖率较低，且重要性较低，可以直接将变量删除，这种方法被称为删除变量，对于缺失的数据，一般根据缺失率来决定“删”还是“补；

数据字段抽取和图形数据抽取是抽出某列上指定位置的数据做成新的列。

在本发明的实施例中，人员仿真模块300的具体步骤如下：

①，基于模拟结构模块100和动态模拟模块200的模型，利用VISSIM软件输入施工人员的初始配置，进行人员仿真，包括马道参数、施工人员数量以及施工人员行走时间；

②，通过计算机对人员仿真的参数进行控制，对施工人员在马道上的行走进行仿真；

③，结合BIM模型对施工人员在马道上的行走工作进行观察；

④，根据观察情况对马道的设计进行优化，对人员的行走进行优化规划；

施工人员模型3012中平均施工人员间距、施工人员站立间距和施工人员安全距离之间的计算公式如下：

其中，为平均施工人员间距，/>为施工人员站立间距，/>为相邻的施工人员的距离。

另外，步骤①使用前，首先选择要模拟的马道结构作背景，对各层马道和转弯处进行编号。

在本发明的实施例中，Matlab GUI人体行为异常可视化单元401异常行为可视化的详细步骤如下：

（1），基于数据处理模块500采集的施工人员行为的数据图像信息，通过行为特征提取子单元提取实时采集的施工人员在马道上的行为图像，并提取行为特征数据；

（2），利用MATLAB提供的GUI平台对图像的特征数据进行处理，包括图像变换、图像增强、图像滤波和图像分割，通过图像变换对图像进行旋转、镜像或灰度变化将图像与标准行为特征图像进行匹配，通过图像增强对图像进行灰度修正和色彩增强，通过图像滤波对图像进行滤波和色彩还原，通过图像分割对图像的阀值和区域进行分隔，便于对收集到的施工人员的图像进行更精确的处理，便于更好的与标准行为图形进行比对；

（3），处理后的图像与预设的标准行为图像数据进行比对，若与标准行为图像数据一致，则无处理，若如标准行为图像出现偏差，则向管理人员发送信号，及时的对该施工人员的情况进行了解，并处理。

另外，图像变换是将原定义在图像空间的图像以某种形式转换到另外的空间，利用空间的特性进行一定的加工，从而得到所需的效果，灰度变换通过rgb2gray函数进行实现，将RGB彩色图像变为灰度图像的过程；

旋转，即对图像进行几何变换的过程，采用imrotate函数，可在自行选择旋转角度；

图像镜像是对图像进行水平镜像、垂直镜像和对角镜像的处理，通过flipdim函数实现数据扩充；

灰度修正包括有线性变换和直方图均衡化两种处理方法，根据需求进行选择；

色彩增强主要有RGB增强和HVS增强两种方式，主要针对的是彩色图像的处理；

图像滤波是在尽量保留图像原始特征的基础上对图像的噪声进行抑制或去除，分为生成噪声、噪声的滤除和图像复原三个功能部分；

图像色彩复原是将无噪声模糊图像进行清晰化处理的过程；

阈值分割是利用图像中需要提取的目标与背景在灰度上的差异，通过用户设置阈值来把像素分成若干类，从而实现目标与背景分离，分割方法有迭代式阈值分割、OTSU阈值分割、全局阈值分割等；

区域分割采用分水岭分割方式，可以更好地考查用户对区域生长的理解。

在本发明的实施例中，人员管理模块700包括人脸录入单元701、身份信息录入单元702、考勤管理单元703和权限管理单元704，人脸录入单元701用于将工作人员的人脸信息录入存储；

身份信息录入单元702用于将工作人员的身份信息录入并存储，包括姓名、工种以及施工习惯；

考勤管理单元703利用人脸录入单元701的人脸数据，根据刷脸时间记录工作人员的工作时间；

权限管理单元704管理员工对系统的访问权限。

实施例二

参照附图5所示，本发明实施例另提供的一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统的方法，包括以下步骤：

S1，利用BIM和数字孪生技术根据施工图纸对马道进行模型的建立，并进行搭建模拟，根据模型的模拟情况，对施工图纸进行优化；

S2，通过人员管理模块700对工作人员的各类信息进行存储，利用VISSIM软件对施工人员在马道上的施工和行走行为进行模拟，对施工人员在马道上的施工进行规划，比如，施工人员之间的间距，防止施工人员堆积在马道某一处，导致马道某个受力的承重过大，引发安全隐患；

S3，结合模型和人员模拟的情况对施工方案，进一步进行优化；

S4，根据优化方案进行马道的搭建，将优化后的图纸存储到大数据库600中；

S5，在施工人员使用马道时，通过Matlab GUI平台与摄像头配合，根据存储的人脸信息，对施工人员在马道上的异常行为进行判断，实时通过计算机显示，并对施工人员的身份进行识别，及时的进行处理。

以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

对于软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。

Claims (8)

1.一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统，其特征在于，包括模拟结构模块（100）、动态模拟模块（200）、人员仿真模块（300）、数据处理模块（500）、异常可视化模块（400）、大数据库（600）和人员管理模块（700），所述模拟结构模块（100）利用马道的常用设计图纸和建筑图纸进行模型的构建；

所述动态模拟模块（200）用于对马道模型进行动态模拟；

所述人员仿真模块（300）基于所述模拟结构模块（100）进行施工人员在马道上行走的模拟，所述人员仿真模块（300）包括VISSIM人员仿真模拟单元（301），所述VISSIM人员仿真模拟单元（301）利用VISSIM软件对马道上施工人员的行走进行仿真模拟，所述VISSIM人员仿真模拟单元（301）包括马道分布模型（3011）、施工人员模型（3012）、人员步频分布模型（3013）和动态分配模型（3014）；

所述马道分布模型（3011）为施工周围的建筑进行至少两种的选择模型；

所述施工人员模型（3012）的主要参数包括平均施工人员间距、施工人员站立间距和施工人员安全距离；

所述人员步频分布模型（3013）假设施工人员稳定，以其期望步频进行行走；

所述动态分配模型（3014）分为最优路径模型和转向模型，最优路径模型用以选择路程的行走路线，转向模型根据路径模型的结果，确定施工人员当前的行走方向；

所述数据处理模块（500）利用传感器对马道使用时的状态数据进行收集并处理分析；

所述异常可视化模块（400）用于对施工人员在马道上的行为进行监测，并进行可视化的展示，所述异常可视化模块（400）包括Matlab GUI人体行为异常可视化单元（401），所述Matlab GUI人体行为异常可视化单元（401）利用Matlab和GUI技术对施工人员的行为进行识别和可视化操作，所述Matlab GUI人体行为异常可视化单元（401）包括行为特征提取子单元、模型训练子单元（4012）、行为数据识别子单元（4013）、Matlab GUI设计子单元（4014）及测试和优化子单元（4015）；

所述行为特征提取子单元提取实时采集的施工人员在马道上的行为，选择特征进行提取，包括行走轨迹、姿态变化和速度变化；

所述模型训练子单元（4012）利用神经网络分类器对特征数据进行训练分类；

所述行为数据识别子单元（4013）根据常规的施工人员在马道上的行为特点，选择标准行为特征，根据分类出的实时行为特征数据进行比对；

所述Matlab GUI设计子单元（4014）使用Matlab GUI界面，包括视频图像显示、控制按钮和结果展示；

所述测试和优化子单元（4015）利用测试数据集对所述Matlab GUI人体行为异常可视化单元（401）进行测试，根据测试结构进行性能的评估，根据评估的结果调整与马道系统更适配的操作；

所述大数据库（600）用于对常规马道和建筑的数据进行云存储；

所述人员管理模块（700）利用不同的账户和人脸识别对施工人员进行区分。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统，其特征在于，所述模拟结构模块（100）包括BIM模拟单元（101）和BIM数据轻量化处理单元（102），所述BIM模拟单元（101）利用BIM软件根据建筑图纸和马道的初步设计图纸进行模型的建立，根据模型建立的过程判断马道的设计图纸的合理性，进行设计方案的优化，便于进行后续的实际建造，具体包括：

A，通过参数化手段创建精细化BIM模型，充分表达马道的几何与非几何属性；

B，开发BIM模型与有限元分析模型的转换接口，进行模型简化、转换与计算；

C，基于现场实际施工情况反馈的BIM模型进行相应工况有限元检算，并经过计算机图形学处理，将计算结果反馈至BIM环境，指导设计与施工；

所述BIM数据轻量化处理单元（102）用于对BIM模型数据进行轻量化处理。

3.根据权利要求1所述的一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统，其特征在于，所述动态模拟模块（200）包括数字孪生仿真单元，所述数字孪生仿真单元基于所述模拟结构模块（100）的模型利用数字孪生技术进行模型的动态模拟，具体包括：

a，选择需要更新的模型数据；

b，在模型中输入需要更换的模型数据进行更新。

4.根据权利要求1所述的一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统，其特征在于，所述数据处理模块（500）包括数据采集单元（501）、数据预处理单元（502）、数据集成单元（503）、数据分类单元（504）、数据分析单元（505）和数据优化单元（506），所述数据采集单元（501）通过传感器对马道的使用状态进行数据采集，使用状态包括承重数据、连接处牢固数据、人员流量数据和外环境状况；

所述数据预处理单元（502）用于对采集到的数据进行预处理，包括数据清洗和数据抽取，数据清洗包括重复值处理和缺失值处理，数据抽取包括数据字段抽取和图形数据抽取；

所述数据集成单元（503）用于将多个数据源中的数据结合，进行一致存放的数据存储；

所述数据分类单元（504）构建特征数据，利用分类算法对采集和存储的数据进行分类；

所述数据分析单元（505）利用算法对数据进行分析；

所述数据优化单元（506）利用数据优化算法库对数据进行优化处理，调整数据参数和算法选择。

5.根据权利要求1所述的一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统，其特征在于，所述人员仿真模块（300）的具体步骤如下：

①，基于所述模拟结构模块（100）和所述动态模拟模块（200）的模型，利用VISSIM软件输入施工人员的初始配置，进行人员仿真，包括马道参数、施工人员数量以及施工人员行走时间；

②，通过计算机对人员仿真的参数进行控制，对施工人员在马道上的行走进行仿真；

③，结合BIM模型对施工人员在马道上的行走工作进行观察；

④，根据观察情况对马道的设计进行优化，对人员的行走进行优化规划。

6.根据权利要求1所述的一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统，其特征在于，所述Matlab GUI人体行为异常可视化单元（401）异常行为可视化的详细步骤如下：

（1），基于所述数据处理模块（500）采集的施工人员行为的数据图像信息，通过行为特征提取子单元提取实时采集的施工人员在马道上的行为图像，并提取行为特征数据；

（2），利用MATLAB提供的GUI平台对图像的特征数据进行处理，包括图像变换、图像增强、图像滤波和图像分割；

（3），处理后的图像与预设的标准行为图像数据进行比对。

7.根据权利要求1所述的一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统，其特征在于，所述人员管理模块（700）包括人脸录入单元（701）、身份信息录入单元（702）、考勤管理单元（703）和权限管理单元（704），所述人脸录入单元（701）用于将工作人员的人脸信息录入存储；

所述身份信息录入单元（702）用于将工作人员的身份信息录入并存储，包括姓名、工种以及施工习惯；

所述考勤管理单元（703）利用人脸录入单元（701）的人脸数据，根据刷脸时间记录工作人员的工作时间；

所述权限管理单元（704）管理员工对系统的访问权限。

8.一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统的使用方法，应用于权利要求1~7中任一项所述的一种基于BIM快速组装的盘扣马道系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1，利用BIM和数字孪生技术根据施工图纸对马道进行模型的建立，并进行搭建模拟，对施工图纸进行优化；

S2，通过人员管理模块（700）对工作人员的各类信息进行存储，利用VISSIM软件对施工人员在马道上的施工和行走行为进行模拟；

S3，结合模型和人员模拟的情况对施工方案，进一步进行优化；

S4，根据优化方案进行马道的搭建，将优化后的图纸存储到大数据库（600）中；

S5，在施工人员使用马道时，通过Matlab GUI平台与摄像头配合，对施工人员在马道上的异常行为进行判断，并实时通过计算机显示。