基于BIM的建筑施工管理系统及管理方法与流程

基于bim的建筑施工管理系统及管理方法
技术领域
1.本发明涉及建筑施工技术领域，特别涉及基于bim的建筑施工管理系统及管理方法。


背景技术：

2.目前建筑施工管理时，存在如下缺陷：
3.1.大多依靠用户进行管理，不能实现自动化监管；
4.2.对于建筑施工时，用户不能清晰地了解建筑施工进度，不能针对突发的情况及时地进行相对应地维护调整，降低了建筑施工操作安全性。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供基于bim的建筑施工管理系统及管理方法，便于对施工信息进行自动化监管，使用户更加清晰了解建筑施工进度，针对具体原因作出相对应地策略和维护调整，保障建筑施工安全进行，实时监管建筑施工进度，保证建筑施工安全有序进行，且对存在异常的施工情形进行提示预警，保证施工操作安全，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.基于bim的建筑施工管理系统，包括信息采集单元、信息识别单元和bim建模单元，其中：
8.所述信息采集单元用于实时采集整个建筑施工过程中的全部施工信息，是建筑施工管理的直接基础和重要依据，可将非结构化信息从大量的施工信息中抽取出来，进而完成施工信息的全部采集；
9.所述信息识别单元用于对实时采集的所述施工信息进行识别，且可将采集的所述施工信息转化为计算机可以直接读取的内容，其中信息识别单元包括对文字、语音和图像的识别，其采用“模式识别”的方法对所述施工信息进行快速识别，且将识别后的所述施工信息传送给bim建模单元；
10.所述bim建模单元用于对识别后的所述施工信息进行三维建模，且生成vr全景图，通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为三维建模提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库，该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象的状态信息，不仅可以在设计中应用，还可应用于建设工程项目的全寿命周期中，为项目参与各方提供了协同工作的平台。
11.进一步地，还包括评估分析单元、监管预警单元和云端数据库，其中：
12.所述评估分析单元用于对三维建模后生成的vr全景图进行评估分析，将vr全景图中的事物、现象、概念分门别类，离析出本质及其内在联系，且对其进行评估和论证，作出可行性分析，判别整个建筑施工过程中可能存在的情形，且针对存在的情形进行具体地分析，研究出可供执行且可解决问题的方案；
13.所述监管预警单元用于根据评估分析后的结果对建筑施工过程进行全方面地监管预警，实时监管建筑施工进度，保证建筑施工安全有序进行，且对存在异常的施工情形进行提示预警，保证施工操作安全；
14.所述云端数据库用于存储各种类型的建筑施工模型及建筑施工参照标准，便于评估分析单元对建筑施工管理进行评测。
15.进一步地，所述信息采集单元在对施工信息进行采集时，执行以下操作：
16.航拍无人机在空中盘旋且实时拍摄整个建筑施工过程，包括建筑施工工程量、建筑成品图像和施工人员工作状态，其中建筑施工工程量包括混凝土方量、钢结构材料用量、施工点面积、机电设备数量；
17.指纹打卡机采集施工人员信息，基于指纹识别技术事先将施工人员的指纹注册到指纹考勤机中，当施工人员上下班时，只需要在考勤机上按下曾注册过的指纹就会在考勤机上保留考勤时间记录，进而完成对施工人员考勤信息的采集；
18.烟雾传感器采集建筑施工现场的烟雾信息，烟雾传感器的内部采用了光电感烟器件，能够探测火灾时产生的烟雾，当建筑施工现场的烟雾量超过设定的阈值信息时，烟雾传感器内置的蜂鸣器报警，且可发出强烈声响。
19.进一步地，所述信息识别单元对施工信息进行识别时，执行以下操作：
20.信息提取模块用于对采集的所述施工信息进行关键提取，从海量、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的实际应用遥感影像数据中提取出蕴涵在其中的大量的对用户有用的施工信息，且将提取出的对用户有用的所述施工信息传送给信息转换模块；
21.信息转换模块接收到所述施工信息后，运用控制理论和科学方法将所述施工信息转化为相应的力并产生实际效用，信息转换的加工内容和任务，在信息处理过程中，具有最终的目的性，使提取出来的所述施工信息能够转换成计算机可以直接读取的内容，便于对所述施工信息进行自动化监管。
22.进一步地，所述bim建模单元在三维建模且生成vr全景图的过程中，执行以下操作：
23.航拍无人机在拍摄建筑施工的信息后，将其拍摄的信息传送给三维生成模块，三维生成模块根据拍摄的建筑施工的位置坐标信息进行一比一还原，进而生成相对应地三维图像，三维生成模块生成相对应地三维图像后，将相对应地三维图像传送给场景捕捉模块，便于后续全场景的生成；
24.场景捕捉模块用于对生成的三维图像进行场景捕捉，捕捉整个场景的图像信息，使用建模软件渲染过后的图片，使用软件进行图片拼合，并用专门的播放器进行播放，即将平面照片或者计算机建模图片变为360度全观，用于虚拟现实浏览，把二维的平面图模拟成真实的三维空间，呈现给用户观看，使其尽可能多地表现出建筑施工周围的环境，使用户更加清晰地了解建筑施工进度。
25.进一步地，所述评估分析单元在对建筑施工场景进行评估分析时，执行以下操作：
26.评测估量模块对vr全景图中的施工信息进行评测估量，判别施工人员是否存在偷懒以及施工标准不合格的情况，估量施工进度，查验建筑施工进度是否能按照预期期限完成；
27.综合分析模块针对评测估量的结果再次进行详细地分析，综合各方因素且具体分
析出造成此种情况的原因，且针对具体原因作出相对应地策略；
28.维护调整模块用于针对突发的情况进行相对应地维护调整，使建筑施工工程能够按照预期的设定完成，且对于突发的情况能够进行维护调整，保障建筑施工安全进行。
29.进一步地，所述监管预警单元进行全方面地监管预警时，执行以下操作：
30.全面监管模块根据评估分析后的结果对建筑施工过程进行全方面地监管，若监管到建筑施工过程中存在不符合规定的情况，则将监管信息上报至提示预警模块；
31.提示预警模块通过全面监管模块提供的监管信息进行相对应地提示预警，保证施工操作安全，及使建筑施工工程顺利完成。
32.进一步地，所述云端数据库内存储的建筑施工参照标准包括地基与基础标准、主体结构标准、建筑装饰装修标准和专业工程标准。
33.根据本发明的另一个方面，提供了基于bim的建筑施工管理系统的管理方法，包括如下步骤：
34.s1：信息采集单元实时采集整个建筑施工过程中的全部施工信息，包括建筑施工工程量、建筑成品图像、施工人员工作状态及建筑施工现场的烟雾信息，施工信息采集后，将其采集的信息传送给信息识别单元；
35.s2：信息识别单元对采集的所述施工信息进行关键提取，运用控制理论和科学方法将所述施工信息转化为相应的力并产生实际效用，信息转换的加工内容和任务，在信息处理过程中，具有最终的目的性，使提取出来的所述施工信息能够转换成计算机可以直接读取的内容，便于对所述施工信息进行自动化监管；
36.s3：bim建模单元将拍摄的信息生成相对应地三维图像，捕捉整个场景的图像信息，使用建模软件渲染过后的图片，使用软件进行图片拼合，并用专门的播放器进行播放，即将平面照片或者计算机建模图片变为360度全观，用于虚拟现实浏览，把二维的平面图模拟成真实的三维空间，呈现给用户观看，使其尽可能多地表现出建筑施工周围的环境，使用户更加清晰地了解建筑施工进度；
37.s4：评估分析单元参照云端数据库对vr全景图中的施工信息进行评测估量，判别施工人员是否存在偷懒以及施工标准不合格的情况，估量施工进度，查验建筑施工进度是否能按照预期期限完成，且针对具体原因作出相对应地策略，针对突发的情况进行相对应地维护调整，保障建筑施工安全进行；
38.s5：监管预警单元根据评估分析后的结果对建筑施工过程进行全方面地监管预警，实时监管建筑施工进度，保证建筑施工安全有序进行，且对存在异常的施工情形进行提示预警，保证施工操作安全。
39.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
40.1、本发明的基于bim的建筑施工管理系统及管理方法，信息采集单元实时采集整个建筑施工过程中的全部施工信息，信息识别单元对采集的施工信息进行关键提取，使提取出来的施工信息能够转换成计算机可以直接读取的内容，便于对施工信息进行自动化监管，bim建模单元将拍摄的信息生成相对应地三维图像，捕捉整个场景的图像信息，使用建模软件渲染过后的图片，使用软件进行图片拼合，并用专门的播放器进行播放，即将平面照片或者计算机建模图片变为360度全观，用于虚拟现实浏览，把二维的平面图模拟成真实的三维空间，呈现给用户观看，使其尽可能多地表现出建筑施工周围的环境，使用户更加清晰
地了解建筑施工进度。
41.2、本发明的基于bim的建筑施工管理系统及管理方法，评估分析单元参照云端数据库对vr全景图中的施工信息进行评测估量，且针对具体原因作出相对应地策略，针对突发的情况进行相对应地维护调整，保障建筑施工安全进行，监管预警单元根据评估分析后的结果对建筑施工过程进行全方面地监管预警，实时监管建筑施工进度，保证建筑施工安全有序进行，且对存在异常的施工情形进行提示预警，保证施工操作安全。
附图说明
42.图1为本发明的建筑施工管理系统的原理图；
43.图2为本发明的建筑施工管理系统的模块图；
44.图3为本发明的对施工信息进行采集的流程图；
45.图4为本发明的对施工信息进行识别的流程图；
46.图5为本发明的bim建模的流程图；
47.图6为本发明的对建筑施工场景进行评估分析的流程图；
48.图7为本发明的对建筑施工进行监管预警的流程图。
具体实施方式
49.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。
50.实施例一
51.参阅图1-图2，基于bim的建筑施工管理系统，包括信息采集单元、信息识别单元、bim建模单元、评估分析单元、监管预警单元和云端数据库。
52.通过信息采集单元可实时采集整个建筑施工过程中的全部施工信息；
53.参阅图3，需要说明的是，信息采集单元采集施工信息的步骤为：
54.s11：航拍无人机在空中盘旋且实时拍摄整个建筑施工过程，包括建筑施工工程量、建筑成品图像和施工人员工作状态，其中建筑施工工程量包括混凝土方量、钢结构材料用量、施工点面积、机电设备数量；
55.需要说明的是，航拍无人机的工作流程为：
56.s111、开始界面：快捷实现任务的规划，进入任务监控界面，实现航拍任务的快速自动归档，各功能划分开来，实现软件运行的专一而稳定；
57.s112、航前检查：为保证任务的安全进行，起飞前结合飞行控制软件进行自动检测，确保飞机的gps、罗盘、空速管及其俯仰翻滚等状态良好，避免在航拍中危险情况的发生；
58.s113、飞行任务规划：在区域空照、导航、混合三种模式下进行飞行任务的规划；
59.s114、航飞监控：实时掌握飞机的姿态、方位、空速、位置、电池电压、即时风速风向、任务时间等重要状态，便于操作人员实时判断任务的可执行性，进一步保证任务的安全；
60.s115、影像拼接：航拍任务完成后，导航航拍影像进行研究区域的影像拼接。
61.航拍无人机由飞机平台系统、信息采集系统和地面控制系统组成，能从多种平台上发射和回收，例如从地面车辆、舰船、航空器、亚轨道飞行器和卫星进行发射和回收，地面操纵员可以通过计算机检验它的程序并根据需要改变无人机的航向，而其他一些更先进的技术装备、如高级窃听装置、穿透树叶的雷达、提供化学能力的微型分光计设备等，也将被安装到无人机上。
62.s12：指纹打卡机采集施工人员信息，基于指纹识别技术事先将施工人员的指纹注册到指纹考勤机中，当施工人员上下班时，只需要在考勤机上按下曾注册过的指纹就会在考勤机上保留考勤时间记录，进而完成对施工人员考勤信息的采集；
63.需要说明的是，指纹打卡机为超稳型高速脱机指纹打卡机，采用高性能闪速存储器，保障长期可靠运行，可储存3000枚指纹，50000条纪录，无需实时连接计算机，是专门针对需要远距离脱机使用的企事业单位进行指纹考勤而设计的，同时，它还适用于各种只需要准确身份识别的各种场合。
64.s13：烟雾传感器采集建筑施工现场的烟雾信息，烟雾传感器的内部采用了光电感烟器件，能够探测火灾时产生的烟雾，当建筑施工现场的烟雾量超过设定的阈值信息时，烟雾传感器内置的蜂鸣器报警，且可发出强烈声响。
65.需要说明的是，烟雾传感器分为离子式烟雾传感器和光电式烟雾传感器：
66.离子式烟雾传感器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。
67.光电式烟雾传感器内有一个光学迷宫，安装有红外对管，无烟时红外接收管收不到红外发射管发出的红外光，当烟尘进入光学迷宫时，通过折射、反射，接收管接收到红外光，智能报警电路判断是否超过阈值，如果超过发出警报。
68.通过信息识别单元对实时采集的施工信息进行识别，且将识别后的施工信息传送给bim建模单元；
69.参阅图4，需要说明的是，对施工信息进行识别的步骤为：
70.s21：通过信息提取模块对采集的施工信息进行关键提取，从海量、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的实际应用遥感影像数据中提取出蕴涵在其中的大量的对用户有用的施工信息，且将提取出的对用户有用的施工信息传送给信息转换模块；
71.s22：信息转换模块接收到施工信息后，运用控制理论和科学方法将施工信息转化为相应的力并产生实际效用，信息转换的加工内容和任务，在信息处理过程中，具有最终的目的性，使提取出来的施工信息能够转换成计算机可以直接读取的内容，便于对施工信息进行自动化监管。
72.需要说明的是，在信息提取中，除了利用遥感数据外，一般还要利用大量的相关数据，这些数据多为来自于gis的图形数据和非图形数据，图形数据是指已经有的各种图件，非图形数据一般是指人口、社会、经济等统计数据，在对图形数据的利用方面，需要挖掘知识，将这些知识用来将图形数据与遥感影像联系起来，以支持信息的提取，这些知识是一些正相关知识和反相关知识，对这两种知识而言都还可以进一步分为确定性知识和概率性知识，对图形数据而言，根据它们与我们所要提取信息的关系，可以进一步将它的分为四种情
况，一、对该信息过去状态或未来状态的定性、定位描述；二、对包含该信息的上一级信息的过去状态或未来状态的定性定位描述；三是使该专题存在的条件信息的定性定位描述，这包括邻近条件和叠置条件；四、限制该专题存在的条件信息之定性、定位描述，这包括邻近限制和叠置限制。
73.通过bim建模单元对识别后的施工信息进行三维建模，且生成vr全景图，通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为三维建模提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。
74.参阅图5，需要说明的是，bim建模的步骤为：
75.s31：航拍无人机在拍摄建筑施工的信息后，将其拍摄的信息传送给三维生成模块，三维生成模块根据拍摄的建筑施工的位置坐标信息进行一比一还原，进而生成相对应地三维图像，三维生成模块生成相对应地三维图像后，将相对应地三维图像传送给场景捕捉模块，便于后续全场景的生成；
76.s32：场景捕捉模块对生成的三维图像进行场景捕捉，捕捉整个场景的图像信息，使用建模软件渲染过后的图片，使用软件进行图片拼合，并用专门的播放器进行播放，即将平面照片或者计算机建模图片变为360度全观，用于虚拟现实浏览，把二维的平面图模拟成真实的三维空间，呈现给用户观看，使其尽可能多地表现出建筑施工周围的环境，使用户更加清晰地了解建筑施工进度。
77.三维图像视觉上层次分明色彩鲜艳，具有很强的视觉冲击力，让观看的人驻景时间长，留下深刻的印象，立体图给人以真实、栩栩如生，人物呼之欲出，有身临其境的感觉，有很高的艺术欣赏价值。利用三维图像可突出企业实力和档次，增加影响力。
78.需要说明的是，相比较一般的效果图和三维动画，全景图具有如下优点：
79.避免了一般平面效果图视角单一，不能带来全方位感受的缺憾，本机播放时画面效果与一般效果图是完全一样的；互动性强，可以由客户操纵从任意一个角度互动性地观察场景，犹如身临其境，最真实的感受最终设计的结果，这一点也不同于缺少互动性的三维动画；价格仅比一般效果图略高，相比动辄每秒几百元的三维动画来说可谓经济实惠，而且制作周期短；全方位，全面的展示了360度球型范围内的所有景致；真实的场景，三维实景大多是在照片基础之上拼合得到的图像，最大限度的保留了场景的真实性；360度环视的效果，虽然照片都是平面的，但是通过软件处理之后得到的360实景，却能给人以三维立体的空间感觉，使观者犹如身在其中。
80.实施例二
81.通过评估分析单元对三维建模后生成的vr全景图进行评估分析，将vr全景图中的事物、现象、概念分门别类，离析出本质及其内在联系，且对其进行评估和论证，作出可行性分析，判别整个建筑施工过程中可能存在的情形，且针对存在的情形进行具体地分析，研究出可供执行且可解决问题的方案；
82.参阅图6，需要说明的是，对建筑施工场景进行评估分析的步骤为：
83.s41：对vr全景图中的施工信息进行评测估量，判别施工人员是否存在偷懒以及施工标准不合格的情况，估量施工进度，查验建筑施工进度是否能按照预期期限完成；
84.需要说明的是，对于存在施工过程中偷懒的施工人员，通过监管预警单元对其进行警告，若警告多次，依然没有进行改善，则直接将施工人员开除；
85.需要说明的是，对于施工标准不合格的施工人员，通过维护调整模块对其进行相应地指导，使其对施工建筑进行维护调整，使施工建筑合格。
86.s42：对评测估量的结果再次进行详细地分析，综合各方因素且具体分析出造成此种情况的原因，且针对具体原因作出相对应地策略；
87.s43：针对突发的情况进行相对应地维护调整，使建筑施工工程能够按照预期的设定完成，且对于突发的情况能够进行维护调整，保障建筑施工安全进行。
88.监管预警单元根据评估分析后的结果对建筑施工过程进行全方面地监管预警，实时监管建筑施工进度，保证建筑施工安全有序进行，且对存在异常的施工情形进行提示预警，保证施工操作安全；
89.参阅图7，建筑施工监管预警的步骤为：
90.s51：根据评估分析后的结果对建筑施工过程进行全方面地监管，若监管到建筑施工过程中存在不符合规定的情况，则将监管信息上报至提示预警模块；
91.s52：提示预警模块通过全面监管模块提供的监管信息进行相对应地提示预警，保证施工操作安全，及使建筑施工工程顺利完成。
92.需要说明的是，监管预警单元为整个建筑施工管理系统的预警组件，对于建筑施工过程中存在的不安全情况进作出预警。
93.云端数据库用于存储各种类型的建筑施工模型及建筑施工参照标准，便于评估分析单元对建筑施工管理进行评测。
94.需要说明的是，建筑施工参照标准包括地基与基础标准、主体结构标准、建筑装饰装修标准和专业工程标准。
95.实施例三
96.为了更好的展现基于bim的建筑施工管理系统的管理流程，本实施例现提出基于bim的建筑施工管理系统的管理方法，包括如下步骤：
97.s1：信息采集单元实时采集整个建筑施工过程中的全部施工信息，包括建筑施工工程量、建筑成品图像、施工人员工作状态及建筑施工现场的烟雾信息，施工信息采集后，将其采集的信息传送给信息识别单元；
98.其中建筑施工工程量和建筑成品图像可使用户了解工程进度；
99.施工人员工作状态可使用户了解施工人员是否处于工作状态；
100.建筑施工现场的烟雾信息可使用户了解建筑施工现场情况，且对其作出预警。
101.s2：信息识别单元对采集的施工信息进行关键提取，运用控制理论和科学方法将施工信息转化为相应的力并产生实际效用，信息转换的加工内容和任务，在信息处理过程中，具有最终的目的性，使提取出来的施工信息能够转换成计算机可以直接读取的内容，便于对施工信息进行自动化监管；
102.遥感影像是地面对象集合的一种反映，每个对象与周围环境有着密切的内在联系，比如树、楼房等会有阴影，居民区会有房屋、街道网和植被等等；对象之间在概念上还具有一定的层次关系，比如一般植被具有绿色特性，而草地和树木除了具有植被的绿色共性外还具有自己的特性，比如具有不同的高度分布、独特的影像纹理等等；因此利用面向对象的技术对遥感影像进行信息提取更加符合人的认知过程，是一种由高到低的处理过程。
103.s3：bim建模单元将拍摄的信息生成相对应地三维图像，捕捉整个场景的图像信
息，使用建模软件渲染过后的图片，使用软件进行图片拼合，并用专门的播放器进行播放，即将平面照片或者计算机建模图片变为360度全观，用于虚拟现实浏览，把二维的平面图模拟成真实的三维空间，呈现给用户观看，使其尽可能多地表现出建筑施工周围的环境，使用户更加清晰地了解建筑施工进度；
[0104]“3d建模”通俗来讲就是利用三维制作软件通过虚拟三维空间构建出具有三维数据的模型，3d建模大概可分两类为：nurbs和多边形网格。
[0105]
nurbs对要求精细、弹性与复杂的模型有较好的应用，适合量化生产用途；多边形网格建模是靠拉面方式，适合做效果图与复杂场景动画；综合说来各有长处。
[0106]
s4：评估分析单元参照云端数据库对vr全景图中的施工信息进行评测估量，判别施工人员是否存在偷懒以及施工标准不合格的情况，估量施工进度，查验建筑施工进度是否能按照预期期限完成，且针对具体原因作出相对应地策略，针对突发的情况进行相对应地维护调整，保障建筑施工安全进行；
[0107]
s5：监管预警单元根据评估分析后的结果对建筑施工过程进行全方面地监管预警，实时监管建筑施工进度，保证建筑施工安全有序进行，且对存在异常的施工情形进行提示预警，保证施工操作安全。
[0108]
通过监管预警单元可对整个建筑施工过程进行监督管理，根据以往的总结的规律或观测得到的可能性前兆，向相关部门发出紧急信号，报告危险情况，以避免危害在不知情或准备不足的情况下发生，从而最大程度的减轻危害所造成的损失的行为。
[0109]
综上所述，本发明的基于bim的建筑施工管理系统及管理方法，信息采集单元实时采集整个建筑施工过程中的全部施工信息，信息识别单元对采集的施工信息进行关键提取，使提取出来的施工信息能够转换成计算机可以直接读取的内容，便于对施工信息进行自动化监管，bim建模单元将拍摄的信息生成相对应地三维图像，捕捉整个场景的图像信息，使用建模软件渲染过后的图片，使用软件进行图片拼合，并用专门的播放器进行播放，即将平面照片或者计算机建模图片变为360度全观，用于虚拟现实浏览，把二维的平面图模拟成真实的三维空间，呈现给用户观看，使其尽可能多地表现出建筑施工周围的环境，使用户更加清晰地了解建筑施工进度，评估分析单元参照云端数据库对vr全景图中的施工信息进行评测估量，且针对具体原因作出相对应地策略，针对突发的情况进行相对应地维护调整，保障建筑施工安全进行，监管预警单元根据评估分析后的结果对建筑施工过程进行全方面地监管预警，实时监管建筑施工进度，保证建筑施工安全有序进行，且对存在异常的施工情形进行提示预警，保证施工操作安全。
[0110]
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披露的技术范围内，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。