基于数字孪生技术的标准化临建拆装逆序复建管理方法与流程

本发明涉及建筑施工智能管理领域，具体来说，涉及一种基于数字孪生技术的标准化临建拆装逆序复建管理方法。

背景技术：

1、随着施工现场的标准化普及，物资指代施工现场所涉及应用的各类材料、构件等，物资可能是一次性使用的，也可能是可循环使用的。施工现场涉及很多能够循环使用、转移价值且仍保持原有形态的周转物资材料，而施工现场转物资材料管理的好坏，是衡量施工企业经营管理水平和实现文明施工的重要标志之一。加强现场周转物资材料管理，是提高材料管理水平、提高经济效益的重要途经。

2、可见，在工程建筑临建设施使用领域，临建设施标准化及重复利用和系统性周转是必不可挡的趋势。但由于不当拆装导致材料损毁不利于循环使用并造成资源浪费。基于以上问题，循环材料数字孪生模型所具备的拆装逆序的工作清单以及材料维护的数据信息具有非常重要的作用，是确保临建循环材料使用质量和效率的重要保障。

3、如何解决临建周转循环材料的拆装及数据维护问题，成为了亟需解决的技术难题，但目前市场上尚未有相关的解决方案。

技术实现思路

1、针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种基于数字孪生技术的标准化临建拆装逆序复建管理方法，能够克服现有技术所存在的临建周转循环材料的拆装及数据维护等难题，通过资产数字孪生技术解决了大型施工企业临建管理精细化、智能化的现实要求。

2、为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、本发明目的在于提供一种基于数字孪生技术的标准化临建拆装逆序复建管理方法，包括以下步骤：

4、s1：收集若干种可周转使用的物资，所述物资的基础要素包括类别、属性、渠道、现状，并对所有所述物资分别制作对应的excel格式文件；

5、s2：基于所述s1所采集的各所述物资，建立对应的数字孪生模型基础库；

6、s3：选定项目a，利用所述数字孪生模型基础库，为所述项目a的临建施工工程进行三维模拟，并对模拟结果进行分析，从而对所述项目a的临建施工工程调整参数，最终生成指导所述项目a的临建施工工程的物资清单和现场施工方案，对所述现场施工方案进行验证、优化和完善，以实现所述现场施工方案与所述数字孪生模型基础库相匹配；

7、s4：利用所述数字孪生模型基础库模拟临建拆除过程生成清单，生成指导所述项目a临建拆除施工的现场拆除方案，基于现场拆除方案对所述s1中的物资的数据信息进行动态维护更新，基于现场拆除方案对所述数字孪生模型基础库中可循环使用的编码构件相关信息进行动态完善更新；

8、s5：新选定若干个新临建项目，并分别建立对应的新临建项目的数字孪生模型，将所述数字孪生模型基础库与各所述数字孪生模型相互共享，利用各所述数字孪生模型对所述数字孪生模型基础库予以动态更新，并将更新后的所述数字孪生模型基础库应用于工程管理中。

9、可优选地，所述s1中，具体包括以下步骤：

10、s1.1：收集若干种可周转使用的所述物资；

11、s1.2：根据每种所述物资的数据信息，分别充实其的基础要素；其中，每个所述物资的基础要素包括类别、属性、渠道、现状；

12、s1.3：对所有所述物资分别制作对应的excel格式文件。

13、可优选地，所述s1中，所述物资包括：各类模架体系、支撑体系、市政施工专用设施、涵桥施工专用设施、安全防护设施、工地临时设施；

14、所述安全防护设施包括：为安全施工生产而加工或购置的围挡、防护门栏、基坑步道、施工操作平台等；

15、所述工地临时设施包括：施工现场办公及劳务人员生产生活使用的钢结构装配式移动式房屋等设施；

16、所述类别包括：集装箱式房（包含基本模块、箱内预制楼梯模块、构建组装楼梯模块、外装钢楼梯、局部大空间组合模块、卫生间模块、浴室模块等）、预制装配式临时道路、装配式围挡；

17、所述属性包括：产品型号规格、批次编号、生产年份、技术验证机构等；

18、所述渠道包括：制造商名称、周转使用记录；

19、所述现状包括：使用年限、周转次数、储存/使用现状、预计可使用时间。

20、可优选地，所述s2中，具体包括以下步骤：

21、s2.1：针对所述s1所收集的每个所述物资，分别通过三维扫描，生成平面图像；（技术介绍：读取通过激光三维扫描实现“现实捕获”数字化，通过高精度扫描结果处理生成数据；采用已有技术，使用3d扫描仪对物体进行扫描，获取物体的几何形状和外观信息。扫描设备会发射激光或结构光，并通过接收器接收反射回来的光信号；根据接收到的光信号，计算机可以确定物体的形状和纹理等信息）；

22、s2.2：对s2.1所生成的各平面图像执行图像认定操作；所述平面图像认定操作包括：

23、s2.2.1：边缘检测:从平面图像中提取出边缘信息，以表示所述物资的形状和结构；

24、s2.2.2：颜色认定:从平面图像中提取出颜色信息，以表示所述物资的颜色特征；

25、s2.2.3：纹理提取：纹理分析从平面图像中提取出纹理信息，以表示所述物资的表面特征；

26、s2.3：对各所述物资所对应的各平面图像，首先执行优化处理、融合，然后生成各所述物资对应的实物模型，最后汇总所有所述实物模型并创建bim三维模型；

27、s2.3.1：对经过所述s2.2处理后的各平面图像进行优化处理；所述优化处理包括去除噪点、补洞等操作，以提高平面图像的数据质量；

28、s2.3.2：通过建模软件针对各所述物资，分别将其所对应的所有平面图像进行融合，生成各所述物资对应的实物模型；所述融合操作包括将不同视角下，各所述物资对应的所有平面图像执行对齐和合并，去除不必要的细节和噪声，使所述实物模型更加平滑和准确；

29、s2.3.3：将s2.3.2所得到的各所述实物模型，创建统一的bim三维模型，每个所述实物模型分别对应所述bim三维模型中的一个实体构件，同理每个所述物资分别对应所述bim三维模型中的一个实体构件；

30、s2.4：通过sheetlink将所述s1所得的excel格式文件导入bim模型，逐一匹配各所述物资与所述bim三维模型中的各实体构件；

31、s2.5：结合s1中创建的各所述物资的基础要素，对所述bim三维模型中所对应的所述实物构件分别定义编码和属性要素，从而建立起各所述物资与所述bim三维模型中的实物构件的数字孪生映射；

32、s2.6：对已建立数字孪生映射的各所述实体构件分别在明显处做标识，且保持与数字孪生实体构件编码的对应一致，从而得到可周转物资的数字孪生模型基础库，各所述实体构件由此分别对应了所述数字孪生模型基础库中的各编码构件。

33、可优选地，所述s2中，所述平面图像格式包括dgn、dwf、dwg、dxf、ifc、sat、 skp、bmp、png、jpg、jpeg 和 tif等形式。

34、可优选地，s3中，具体包括以下步骤：

35、s3.1：基于项目a，从所述数字孪生模型基础库中调取编码构件，为所述项目a建立bim临建三维模型；所述编码构件即代表所述数字孪生模型基础库中经过编码后的实体构件；

36、s3.2：对所述项目a的临建施工工程进行三维模拟操作，模拟临建编码构件的施工虚拟建设和仿真虚拟安装，得到模拟结果；

37、s3.3：依据所述s3.2的模拟结果，定义所述bim临建三维模型中各所述编码构件的运动关系，并设定各所述编码构件的运动顺序；

38、s3.4：分析所述s3.2的模拟结果是否满足编码构件安装及拆除的质量和进度要求，得到分析结果；分析要点包括：结构形式及计算结果、构件强度及材质参数、构件规格及节点安装顺序、碰撞检查；

39、s3.5：依据所述s3.4得到的分析结果，对所述项目a的临建施工工程调整参数，从而使所述项目a的周转物资配置方案达到物资使用及施工效率最优；方案最优的评判要素包括：周转使用物资的运输成本、使用成本、使用计划；

40、s3.6：提取所述bim临建三维模型的构件编码及安装顺序明细表，生成指导项目a的临建施工工程的物资清单和现场施工方案，并生成现场施工方案的可视化模型；所述物资清单包括所述s1中所采集的所有所述物资的相关数据；

41、s3.7：将s3.6所生成的现场施工方案，发送项目a的管理部，进行专业人员的物资及技术信息共享和协同；

42、s3.8：根据所述项目a的施工进度表，有序安排运输临建可周转使用物资的构件，确保运输到施工现场的各所述物资与所述bim临建三维模型中的各实体构件匹配合理，从而实现所述现场施工方案与所述数字孪生模型基础库相匹配。

43、可优选地，所述s4中，具体包括以下步骤：

44、s4.1：基于所述bim临建三维模型，模拟拆除方案，所述拆除方案应当从上而下地逐层进行；

45、s4.2：依据s4.1模拟得到的拆除方案，定义所述数字孪生模型基础库中的各编码构件的运动关系，并设定各编码构件的运动顺序；

46、s4.3：从所述数字孪生模型基础库中中提取各编码构件的构件编码，从所述拆除方案中提取各编码构件的拆除顺序明细表，生成指导所述项目a临建拆除施工的现场拆除方案，生成现场拆除方案的可视化模型；拆除后的编码构件应当分类堆放、包装；

47、s4.4：基于s4.3所生成的现场拆除方案和可视化模型，对所述s1中的物资、实体对象的数据信息进行动态维护更新；

48、s4.5：基于s4.3所生成的现场拆除方案和可视化模型，对所述数字孪生模型基础库中可循环使用的编码构件相关信息进行动态完善更新，增加可循环使用编码构件的情况说明和检查验收情况说明，完善智能追溯建设及编码构件的使用信息。

49、可优选地，所述s5中，具体包括以下步骤：

50、s5.1：另行选定若干个新临建项目b、c、d...，共享所述s2得到的所述数字孪生模型基础库，依据建设计划分别建立对应的新临建项目的数字孪生模型b’、c’、d’...；

51、s5.2：首先，通过各新临建项目、临建数字孪生模型的临建可周转物资拆除后，形成构件库存；

52、然后，将构件库存保存进可重复利用信息处理系统，所述可重复利用信息处理系统包括各临建项目所调用、维护拆装后的构件信息；

53、s5.3：针对新临建数字孪生模型的构件，通过在所述可重复利用信息处理系统中调取原临建项目拆装模型数据，同步联动所述s1中物资的服役/储存现状、服役项目区位/时间周期、服役状态、维护及修理信息，从而生成构件复用/替换信息、新临建项目的构件建设顺序、新临建项目拆装倒序的清单；

54、s5.4：通过所述可重复利用信息处理系统控制并跟踪物资使用、物资盘点、质检管理、调拨管理、备件采购全过程，从而提高时效性。

55、本公开的有益效果：本公开适用于大规模、跨区域、多项目、分时段的标准化临建物资使用周转流通场景，可以有效提高作业效率、成本控制和安全管理，进而实现减少碳排放、增加可再生能源的使用、鼓励临建标准化效率提高。

56、本公开提出了一种基于数字孪生技术的标准化临建拆装逆序复建管理方法，可以通过将实体构件信息转化为bim模型信息，采用虚拟建设技术进行施工顺序清单，识别优化材料采集及施工顺序，最后生成拆装倒序的施工顺序清单，同时基于临建可周转物资可重复利用信息处理系统对物资进行有效控制并跟踪物资使用、物资盘点、质检管理、调拨管理、备件采购全过程，提高时效性。