CN118297330A - 一种基于bim的全生命周期数字孪生系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统及方法，涉及建筑领域；该系统包括虚拟建筑建模模块，利用BIM技术，建立虚拟建筑模型；数据交互与同步模块，通过物联网技术，实现虚拟建筑与实际建筑之间的数据交互与同步；全生命周期管理平台，其用于整合虚拟建筑建模模块、数据交互与同步模块的数据，对建筑生命周期进行管理；该方法包括以下步骤：通过虚拟建筑建模模块建立虚拟建筑模型，并整合参数；通过数据交互与同步模块实时采集建筑的施工情况。本发明不仅能够实现建筑项目的信息化管理，还能通过数字孪生的实时性和预测性增强项目管理的深度和广度，显著提升建筑项目的效率和品质。
Description
技术领域
本发明涉及建筑领域，尤其涉及一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统及方法。
背景技术
建筑行业BIM管理在建筑施工管理中有着重要作用，例如：
提高项目建设效率：BIM技术能够完成建筑建模以及设计校核，改善传统设计和施工效率，节省建筑工程周期，从而提高建筑建设效率；
提高设计质量：BIM技术系统模型可以有效避免设计时常见的差错，比如冲突检测、表面检查、材料校核和量算，从而提高设计的质量和可操控性；
提升施工质量和生产能力：BIM技术可以帮助建筑行业提升施工质量和生产效率，通过集成建筑设计、施工和运营各阶段的信息，实现建筑项目的全过程管理等。
然而，现有的BIM应用还未能充分实现项目全生命周期的信息集成与实时动态管理，其存在更新滞后、数据杂乱的缺点。
为此，本发明提出一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统及方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统及方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统，包括：
虚拟建筑建模模块，利用BIM技术，建立虚拟建筑模型；
数据交互与同步模块，通过物联网技术，实现虚拟建筑与实际建筑之间的数据交互与同步；
全生命周期管理平台，其用于整合虚拟建筑建模模块、数据交互与同步模块的数据，对建筑生命周期进行管理。
优选地：所述虚拟建筑建模模块，其建模包括以下步骤：
A1：指定BIM建模标准；
A11：根据设计图纸建立建筑的三维模型图；
A12：根据工艺图纸、工艺要求确定建筑的加工流程模型；
A13：根据报价单，确定建筑的整体以及各个组成部分的材料和价格；
A2：模型整合与协调；
A21：根据三维模型图、加工流程图、材料和价格确定整个模型的命名规则和拓扑结构；
A22：根据整个模型结构以及工艺流程，进行建筑预加工，并根据预加工中出现的碰撞、干涉问题优化工艺流程。
优选地：所述A21步骤中，拓扑结构为树状结构，其具体确定方法包括以下步骤：
A212：根据建筑的三维模型图，确定建筑的级数；
A213：获取最后一级的零件参数，零件参数包括零件的材质、零件的规格、零件的单价以及零件的数量，并将这些数据打包为一个单独数据区块P；
A213：将获取零件的父级结构，并将父级结构下所有的数据区块P进行归一化处理，然后再次整个为一个单独数据区块Q；
A214：再将父级的区块，按照步骤A213进行汇总，并逐级汇总，直至达到最顶级。
优选地：所述A213步骤中，每次汇总过程中，数据区块进行归一化处理的方法均不同，其分别采用最大-最小归一化、Z-score归一化、小数比例归一化和Box-Cox转换中的任意一种。
优选地：所述数据交互与同步模块的实现方法包括以下步骤：
B1：在建筑施工过程中，通过传感器获取现场实时数据，并讲过物联网和数据孪生模型将数据按照虚拟建筑模型的拓扑结构进行整合；
B2：将整合后的数据传递至虚拟建筑模型中，重建一个空白建筑模型后，根据整合后的数据对空白建筑进行搭建，形式实时建筑模型。
优选地：所述B2步骤中，在搭建过程中，系统实时对建筑结构位置以及建筑结构施工流程进行对比，并采用阈值的方式进行评价，若超出阈值，则及时提醒施工员进行整改。
优选地：所述全生命周期管理平台的工作方法包括以下步骤：
C1：管理员可通过全生命周期管理平台内置的用户操作界面获取虚拟建筑模型和实时建筑模型；
C2：建筑模型中的每一个树状节点均可点击，管理员点击该节点后，即可呈现该节点中所有存储数据以及数据记录；
C3：管理员可通过全生命周期管理平台中的工期预测单元对未来工期进行预测。
优选地：所述C3步骤中，工期预测单元对未来工期预测的方法包括以下步骤：
C31：确定采集时间周期t，t为管理员设定，可以为时、天、周、月为单位；
C32：以时间周期为间隔，获取每个时间间隔内的施工影响因素，并对虚拟建筑模型和实时建筑模型进行对比，获得施工因素和施工差的比例函数σ；
C32：然后根据比例函数σ以及模拟建筑模型中的施工周期的积预测实际施工周期。
优选地：所述C32步骤中，其中pi为当前时间节点向前推i个采集时间周期t的实际施工速度，ki为比例系数，且ki＞ki-1。
一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统的使用方法，包括以下步骤：
S1：通过虚拟建筑建模模块建立虚拟建筑模型，并整合参数；
S2：通过数据交互与同步模块实时采集建筑的施工情况；
S3：通过全生命周期管理平台对施工周期进行查看、管理和预测。
本发明的有益效果为：
1.本发明不仅能够实现建筑项目的信息化管理，还能通过数字孪生的实时性和预测性增强项目管理的深度和广度，显著提升建筑项目的效率和品质。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统架构图；
图2为本发明提出的一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统的使用方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其包括：
虚拟建筑建模模块，利用BIM技术，建立虚拟建筑模型；
数据交互与同步模块，通过物联网技术，实现虚拟建筑与实际建筑之间的数据交互与同步；
全生命周期管理平台，其用于整合虚拟建筑建模模块、数据交互与同步模块的数据，对建筑生命周期进行管理。
所述虚拟建筑建模模块，其建模包括以下步骤：
A1：指定BIM建模标准；
A11：根据设计图纸建立建筑的三维模型图；
A12：根据工艺图纸、工艺要求确定建筑的加工流程模型；
A13：根据报价单，确定建筑的整体以及各个组成部分的材料和价格；
A2：模型整合与协调；
A21：根据三维模型图、加工流程图、材料和价格确定整个模型的命名规则和拓扑结构；
A22：根据整个模型结构以及工艺流程，进行建筑预加工，并根据预加工中出现的碰撞、干涉问题优化工艺流程。
所述A21步骤中，命名规则的底层采用部件名称命名。
所述A21步骤中，拓扑结构为树状结构，其具体确定方法包括以下步骤：
A212：根据建筑的三维模型图，确定建筑的级数，例如建筑包括一级的建筑本体，建筑本体下包括二级的骨架、门窗、吊顶，二级的骨架包括横梁、纵梁、墙面，二级的门窗包括门、窗，二级的吊顶包括拉杆、扣板等；
A213：获取最后一级的零件参数，零件参数包括零件的材质、零件的规格、零件的单价以及零件的数量，并将这些数据打包为一个单独数据区块P；
A213：将获取零件的父级结构，并将父级结构下所有的数据区块P进行归一化处理，然后再次整个为一个单独数据区块Q；
A214：再将父级的区块，按照步骤A213进行汇总，并逐级汇总，直至达到最顶级。
实施例2：
一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其包括：
虚拟建筑建模模块，利用BIM技术，建立虚拟建筑模型；
数据交互与同步模块，通过物联网技术，实现虚拟建筑与实际建筑之间的数据交互与同步；
全生命周期管理平台，其用于整合虚拟建筑建模模块、数据交互与同步模块的数据，对建筑生命周期进行管理。
所述虚拟建筑建模模块，其建模包括以下步骤：
A1：指定BIM建模标准；
A11：根据设计图纸建立建筑的三维模型图；
A12：根据工艺图纸、工艺要求确定建筑的加工流程模型；
A13：根据报价单，确定建筑的整体以及各个组成部分的材料和价格；
A2：模型整合与协调；
A21：根据三维模型图、加工流程图、材料和价格确定整个模型的命名规则和拓扑结构；
A22：根据整个模型结构以及工艺流程，进行建筑预加工，并根据预加工中出现的碰撞、干涉问题优化工艺流程。
所述A21步骤中，命名规则的底层采用部件名称命名。
所述A21步骤中，拓扑结构为树状结构，其具体确定方法包括以下步骤：
A212：根据建筑的三维模型图，确定建筑的级数，例如建筑包括一级的建筑本体，建筑本体下包括二级的骨架、门窗、吊顶，二级的骨架包括横梁、纵梁、墙面，二级的门窗包括门、窗，二级的吊顶包括拉杆、扣板等；
A213：获取最后一级的零件参数，零件参数包括零件的材质、零件的规格、零件的单价以及零件的数量，并将这些数据打包为一个单独数据区块P；
A213：将获取零件的父级结构，并将父级结构下所有的数据区块P进行归一化处理，然后再次整个为一个单独数据区块Q；
A214：再将父级的区块，按照步骤A213进行汇总，并逐级汇总，直至达到最顶级。
所述A213步骤中，归一化步骤采用Box-Cox转换，所述Box-Cox转换包括以下步骤：
D1：确定一个λ值；
D2：按照公式(x^λ-1)/λ(当λ≠0)或log(x)(当λ＝0)进行转换；
所述D2步骤中，λ通过最大似然估计或交叉验证来确定。
实施例3：
一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其包括：
虚拟建筑建模模块，利用BIM技术，建立虚拟建筑模型；
数据交互与同步模块，通过物联网技术，实现虚拟建筑与实际建筑之间的数据交互与同步；
全生命周期管理平台，其用于整合虚拟建筑建模模块、数据交互与同步模块的数据，对建筑生命周期进行管理。
所述虚拟建筑建模模块，其建模包括以下步骤：
A1：指定BIM建模标准；
A11：根据设计图纸建立建筑的三维模型图；
A12：根据工艺图纸、工艺要求确定建筑的加工流程模型；
A13：根据报价单，确定建筑的整体以及各个组成部分的材料和价格；
A2：模型整合与协调；
A21：根据三维模型图、加工流程图、材料和价格确定整个模型的命名规则和拓扑结构；
A22：根据整个模型结构以及工艺流程，进行建筑预加工，并根据预加工中出现的碰撞、干涉问题优化工艺流程。
所述A21步骤中，命名规则的底层采用部件名称命名。
所述A21步骤中，拓扑结构为树状结构，其具体确定方法包括以下步骤：
A212：根据建筑的三维模型图，确定建筑的级数，例如建筑包括一级的建筑本体，建筑本体下包括二级的骨架、门窗、吊顶，二级的骨架包括横梁、纵梁、墙面，二级的门窗包括门、窗，二级的吊顶包括拉杆、扣板等；
A213：获取最后一级的零件参数，零件参数包括零件的材质、零件的规格、零件的单价以及零件的数量，并将这些数据打包为一个单独数据区块P；
A213：将获取零件的父级结构，并将父级结构下所有的数据区块P进行归一化处理，然后再次整个为一个单独数据区块Q；
A214：再将父级的区块，按照步骤A213进行汇总，并逐级汇总，直至达到最顶级。
所述A213步骤中，归一化步骤采用小数比例归一，所述小数比例归一化包括以下步骤：
C1：选择一个绝对值小于1的整数值k；
C2：然后使用公式x/10^k将数据缩放到固定的小数点位置。
实施例4：
一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其包括：
虚拟建筑建模模块，利用BIM技术，建立虚拟建筑模型；
数据交互与同步模块，通过物联网技术，实现虚拟建筑与实际建筑之间的数据交互与同步；
全生命周期管理平台，其用于整合虚拟建筑建模模块、数据交互与同步模块的数据，对建筑生命周期进行管理。
所述虚拟建筑建模模块，其建模包括以下步骤：
A1：指定BIM建模标准；
A11：根据设计图纸建立建筑的三维模型图；
A12：根据工艺图纸、工艺要求确定建筑的加工流程模型；
A13：根据报价单，确定建筑的整体以及各个组成部分的材料和价格；
A2：模型整合与协调；
A21：根据三维模型图、加工流程图、材料和价格确定整个模型的命名规则和拓扑结构；
A22：根据整个模型结构以及工艺流程，进行建筑预加工，并根据预加工中出现的碰撞、干涉问题优化工艺流程。
所述A21步骤中，命名规则的底层采用部件名称命名。
所述A21步骤中，拓扑结构为树状结构，其具体确定方法包括以下步骤：
A212：根据建筑的三维模型图，确定建筑的级数，例如建筑包括一级的建筑本体，建筑本体下包括二级的骨架、门窗、吊顶，二级的骨架包括横梁、纵梁、墙面，二级的门窗包括门、窗，二级的吊顶包括拉杆、扣板等；
A213：获取最后一级的零件参数，零件参数包括零件的材质、零件的规格、零件的单价以及零件的数量，并将这些数据打包为一个单独数据区块P；
A213：将获取零件的父级结构，并将父级结构下所有的数据区块P进行归一化处理，然后再次整个为一个单独数据区块Q；
A214：再将父级的区块，按照步骤A213进行汇总，并逐级汇总，直至达到最顶级。
所述A213步骤中，归一化步骤采用Z-score归一，所述Z-score归一化包括以下步骤：
B1：首先计算数据集的均值(μ)和标准差(σ)；
B2：使用公式(x-μ)/σ将每个数据点x转换为标准正态分布。
实施例5：
一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其包括：
虚拟建筑建模模块，利用BIM技术，建立虚拟建筑模型；
数据交互与同步模块，通过物联网技术，实现虚拟建筑与实际建筑之间的数据交互与同步；
全生命周期管理平台，其用于整合虚拟建筑建模模块、数据交互与同步模块的数据，对建筑生命周期进行管理。
所述虚拟建筑建模模块，其建模包括以下步骤：
A1：指定BIM建模标准；
A11：根据设计图纸建立建筑的三维模型图；
A12：根据工艺图纸、工艺要求确定建筑的加工流程模型；
A13：根据报价单，确定建筑的整体以及各个组成部分的材料和价格；
A2：模型整合与协调；
A21：根据三维模型图、加工流程图、材料和价格确定整个模型的命名规则和拓扑结构；
A22：根据整个模型结构以及工艺流程，进行建筑预加工，并根据预加工中出现的碰撞、干涉问题优化工艺流程。
所述A21步骤中，命名规则的底层采用部件名称命名。
所述A21步骤中，拓扑结构为树状结构，其具体确定方法包括以下步骤：
A212：根据建筑的三维模型图，确定建筑的级数，例如建筑包括一级的建筑本体，建筑本体下包括二级的骨架、门窗、吊顶，二级的骨架包括横梁、纵梁、墙面，二级的门窗包括门、窗，二级的吊顶包括拉杆、扣板等；
A213：获取最后一级的零件参数，零件参数包括零件的材质、零件的规格、零件的单价以及零件的数量，并将这些数据打包为一个单独数据区块P；
A213：将获取零件的父级结构，并将父级结构下所有的数据区块P进行归一化处理，然后再次整个为一个单独数据区块Q；
A214：再将父级的区块，按照步骤A213进行汇总，并逐级汇总，直至达到最顶级。
所述A213步骤中，归一化步骤采用最大-最小归一化，所述最大-最小归一化包括以下步骤：
A1：首先找出数据集中的最小值(min)和最大值(max)；
A2：然后，使用公式(x-min)/(max-min)将每个数据点x转换到[0,1]区间内。
实施例6：
一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其包括：
虚拟建筑建模模块，利用BIM技术，建立虚拟建筑模型；
数据交互与同步模块，通过物联网技术，实现虚拟建筑与实际建筑之间的数据交互与同步；
全生命周期管理平台，其用于整合虚拟建筑建模模块、数据交互与同步模块的数据，对建筑生命周期进行管理。
所述虚拟建筑建模模块，其建模包括以下步骤：
A1：指定BIM建模标准；
A11：根据设计图纸建立建筑的三维模型图；
A12：根据工艺图纸、工艺要求确定建筑的加工流程模型；
A13：根据报价单，确定建筑的整体以及各个组成部分的材料和价格；
A2：模型整合与协调；
A21：根据三维模型图、加工流程图、材料和价格确定整个模型的命名规则和拓扑结构；
A22：根据整个模型结构以及工艺流程，进行建筑预加工，并根据预加工中出现的碰撞、干涉问题优化工艺流程。
所述A21步骤中，命名规则的底层采用部件名称命名。
所述A21步骤中，拓扑结构为树状结构，其具体确定方法包括以下步骤：
A212：根据建筑的三维模型图，确定建筑的级数，例如建筑包括一级的建筑本体，建筑本体下包括二级的骨架、门窗、吊顶，二级的骨架包括横梁、纵梁、墙面，二级的门窗包括门、窗，二级的吊顶包括拉杆、扣板等；
A213：获取最后一级的零件参数，零件参数包括零件的材质、零件的规格、零件的单价以及零件的数量，并将这些数据打包为一个单独数据区块P；
A213：将获取零件的父级结构，并将父级结构下所有的数据区块P进行归一化处理，然后再次整个为一个单独数据区块Q；
A214：再将父级的区块，按照步骤A213进行汇总，并逐级汇总，直至达到最顶级。
所述A213步骤中，每次汇总过程中，数据区块进行归一化处理的方法均不同，其分别采用最大-最小归一化、Z-score归一化、小数比例归一化和Box-Cox转换中的任意一种。
所述最大-最小归一化包括以下步骤：
A1：首先找出数据集中的最小值(min)和最大值(max)；
A2：然后，使用公式(x-min)/(max-min)将每个数据点x转换到[0,1]区间内。
所述Z-score归一化包括以下步骤：
B1：首先计算数据集的均值(μ)和标准差(σ)；
B2：使用公式(x-μ)/σ将每个数据点x转换为标准正态分布。
所述小数比例归一化包括以下步骤：
C1：选择一个绝对值小于1的整数值k；
C2：然后使用公式x/10^k将数据缩放到固定的小数点位置。
所述Box-Cox转换包括以下步骤：
D1：确定一个λ值；
D2：按照公式(x^λ-1)/λ(当λ≠0)或log(x)(当λ＝0)进行转换；
所述D2步骤中，λ通过最大似然估计或交叉验证来确定。
所述数据交互与同步模块的实现方法包括以下步骤：
B1：在建筑施工过程中，通过传感器获取现场实时数据，并讲过物联网和数据孪生模型将数据按照虚拟建筑模型的拓扑结构进行整合；
B2：将整合后的数据传递至虚拟建筑模型中，重建一个空白建筑模型后，根据整合后的数据对空白建筑进行搭建，形式实时建筑模型。
所述B2步骤中，在搭建过程中，系统实时对建筑结构位置以及建筑结构施工流程进行对比，并采用阈值的方式进行评价，若超出阈值，则及时提醒施工员进行整改。
所述全生命周期管理平台的工作方法包括以下步骤：
C1：管理员可通过全生命周期管理平台内置的用户操作界面获取虚拟建筑模型和实时建筑模型；
C2：建筑模型中的每一个树状节点均可点击，管理员点击该节点后，即可呈现该节点中所有存储数据以及数据记录；
C3：管理员可通过全生命周期管理平台中的工期预测单元对未来工期进行预测。
所述C3步骤中，工期预测单元对未来工期预测的方法包括以下步骤：
C31：确定采集时间周期t，t为管理员设定，可以为时、天、周、月为单位；
C32：以时间周期为间隔，获取每个时间间隔内的施工影响因素，并对虚拟建筑模型和实时建筑模型进行对比，获得施工因素和施工差的比例函数σ；
C32：然后根据比例函数σ以及模拟建筑模型中的施工周期的积预测实际施工周期。
所述C32步骤中，P为既往施工时间之和，Q为既往规划时间之和。
实施例7：
一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其包括：
虚拟建筑建模模块，利用BIM技术，建立虚拟建筑模型；
数据交互与同步模块，通过物联网技术，实现虚拟建筑与实际建筑之间的数据交互与同步；
全生命周期管理平台，其用于整合虚拟建筑建模模块、数据交互与同步模块的数据，对建筑生命周期进行管理。
所述虚拟建筑建模模块，其建模包括以下步骤：
A1：指定BIM建模标准；
A11：根据设计图纸建立建筑的三维模型图；
A12：根据工艺图纸、工艺要求确定建筑的加工流程模型；
A13：根据报价单，确定建筑的整体以及各个组成部分的材料和价格；
A2：模型整合与协调；
A21：根据三维模型图、加工流程图、材料和价格确定整个模型的命名规则和拓扑结构；
A22：根据整个模型结构以及工艺流程，进行建筑预加工，并根据预加工中出现的碰撞、干涉问题优化工艺流程。
所述A21步骤中，命名规则的底层采用部件名称命名。
所述A21步骤中，拓扑结构为树状结构，其具体确定方法包括以下步骤：
A212：根据建筑的三维模型图，确定建筑的级数，例如建筑包括一级的建筑本体，建筑本体下包括二级的骨架、门窗、吊顶，二级的骨架包括横梁、纵梁、墙面，二级的门窗包括门、窗，二级的吊顶包括拉杆、扣板等；
A213：获取最后一级的零件参数，零件参数包括零件的材质、零件的规格、零件的单价以及零件的数量，并将这些数据打包为一个单独数据区块P；
A213：将获取零件的父级结构，并将父级结构下所有的数据区块P进行归一化处理，然后再次整个为一个单独数据区块Q；
A214：再将父级的区块，按照步骤A213进行汇总，并逐级汇总，直至达到最顶级。
所述A213步骤中，每次汇总过程中，数据区块进行归一化处理的方法均不同，其分别采用最大-最小归一化、Z-score归一化、小数比例归一化和Box-Cox转换中的任意一种。
所述最大-最小归一化包括以下步骤：
A1：首先找出数据集中的最小值(min)和最大值(max)；
A2：然后，使用公式(x-min)/(max-min)将每个数据点x转换到[0,1]区间内。
所述Z-score归一化包括以下步骤：
B1：首先计算数据集的均值(μ)和标准差(σ)；
B2：使用公式(x-μ)/σ将每个数据点x转换为标准正态分布。
所述小数比例归一化包括以下步骤：
C1：选择一个绝对值小于1的整数值k；
C2：然后使用公式x/10^k将数据缩放到固定的小数点位置。
所述Box-Cox转换包括以下步骤：
D1：确定一个λ值；
D2：按照公式(x^λ-1)/λ(当λ≠0)或log(x)(当λ＝0)进行转换；
所述D2步骤中，λ通过最大似然估计或交叉验证来确定。
所述数据交互与同步模块的实现方法包括以下步骤：
B1：在建筑施工过程中，通过传感器获取现场实时数据，并讲过物联网和数据孪生模型将数据按照虚拟建筑模型的拓扑结构进行整合；
B2：将整合后的数据传递至虚拟建筑模型中，重建一个空白建筑模型后，根据整合后的数据对空白建筑进行搭建，形式实时建筑模型。
所述B2步骤中，在搭建过程中，系统实时对建筑结构位置以及建筑结构施工流程进行对比，并采用阈值的方式进行评价，若超出阈值，则及时提醒施工员进行整改。
所述全生命周期管理平台的工作方法包括以下步骤：
C1：管理员可通过全生命周期管理平台内置的用户操作界面获取虚拟建筑模型和实时建筑模型；
C2：建筑模型中的每一个树状节点均可点击，管理员点击该节点后，即可呈现该节点中所有存储数据以及数据记录；
C3：管理员可通过全生命周期管理平台中的工期预测单元对未来工期进行预测。
所述C3步骤中，工期预测单元对未来工期预测的方法包括以下步骤：
C31：确定采集时间周期t，t为管理员设定，可以为时、天、周、月为单位；
C32：以时间周期为间隔，获取每个时间间隔内的施工影响因素，并对虚拟建筑模型和实时建筑模型进行对比，获得施工因素和施工差的比例函数σ；
C32：然后根据比例函数σ以及模拟建筑模型中的施工周期的积预测实际施工周期。
所述C32步骤中，其中pi为当前时间节点向前推i个采集时间周期t的实际施工速度，ki为比例系数，且ki＞ki-1。
实施例8：
一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统的使用方法，其包括以下步骤：
S1：通过虚拟建筑建模模块建立虚拟建筑模型，并整合参数；
S2：通过数据交互与同步模块实时采集建筑的施工情况；
S3：通过全生命周期管理平台对施工周期进行查看、管理和预测。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其特征在于，其包括：
虚拟建筑建模模块，利用BIM技术，建立虚拟建筑模型；
数据交互与同步模块，通过物联网技术，实现虚拟建筑与实际建筑之间的数据交互与同步；
全生命周期管理平台，其用于整合虚拟建筑建模模块、数据交互与同步模块的数据，对建筑生命周期进行管理。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其特征在于，所述虚拟建筑建模模块，其建模包括以下步骤：
A1：指定BIM建模标准；
A11：根据设计图纸建立建筑的三维模型图；
A12：根据工艺图纸、工艺要求确定建筑的加工流程模型；
A13：根据报价单，确定建筑的整体以及各个组成部分的材料和价格；
A2：模型整合与协调；
A21：根据三维模型图、加工流程图、材料和价格确定整个模型的命名规则和拓扑结构；
A22：根据整个模型结构以及工艺流程，进行建筑预加工，并根据预加工中出现的碰撞、干涉问题优化工艺流程。
3.根据权利要求2所述的一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其特征在于，所述A21步骤中，拓扑结构为树状结构，其具体确定方法包括以下步骤：
A212：根据建筑的三维模型图，确定建筑的级数；
A213：获取最后一级的零件参数，零件参数包括零件的材质、零件的规格、零件的单价以及零件的数量，并将这些数据打包为一个单独数据区块P；
A213：将获取零件的父级结构，并将父级结构下所有的数据区块P进行归一化处理，然后再次整个为一个单独数据区块Q；
A214：再将父级的区块，按照步骤A213进行汇总，并逐级汇总，直至达到最顶级。
4.根据权利要求3所述的一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其特征在于，所述A213步骤中，每次汇总过程中，数据区块进行归一化处理的方法均不同，其分别采用最大-最小归一化、Z-score归一化、小数比例归一化和Box-Cox转换中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其特征在于，所述数据交互与同步模块的实现方法包括以下步骤：
B1：在建筑施工过程中，通过传感器获取现场实时数据，并讲过物联网和数据孪生模型将数据按照虚拟建筑模型的拓扑结构进行整合；
B2：将整合后的数据传递至虚拟建筑模型中，重建一个空白建筑模型后，根据整合后的数据对空白建筑进行搭建，形式实时建筑模型。
6.根据权利要求5所述的一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其特征在于，所述B2步骤中，在搭建过程中，系统实时对建筑结构位置以及建筑结构施工流程进行对比，并采用阈值的方式进行评价，若超出阈值，则及时提醒施工员进行整改。
7.根据权利要求1所述的一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其特征在于，所述全生命周期管理平台的工作方法包括以下步骤：
C1：管理员可通过全生命周期管理平台内置的用户操作界面获取虚拟建筑模型和实时建筑模型；
C2：建筑模型中的每一个树状节点均可点击，管理员点击该节点后，即可呈现该节点中所有存储数据以及数据记录；
C3：管理员可通过全生命周期管理平台中的工期预测单元对未来工期进行预测。
8.根据权利要求7所述的一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其特征在于，所述C3步骤中，工期预测单元对未来工期预测的方法包括以下步骤：
C31：确定采集时间周期t，t为管理员设定，可以为时、天、周、月为单位；
C32：以时间周期为间隔，获取每个时间间隔内的施工影响因素，并对虚拟建筑模型和实时建筑模型进行对比，获得施工因素和施工差的比例函数σ；
C32：然后根据比例函数σ以及模拟建筑模型中的施工周期的积预测实际施工周期。
9.根据权利要求8所述的一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其特征在于，所述C32步骤中，其中pi为当前时间节点向前推i个采集时间周期t的实际施工速度，ki为比例系数，且ki＞ki-1。
10.一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统的使用方法，采用权利要求1-9任一项所述的基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过虚拟建筑建模模块建立虚拟建筑模型，并整合参数；
S2：通过数据交互与同步模块实时采集建筑的施工情况；
S3：通过全生命周期管理平台对施工周期进行查看、管理和预测。
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