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专利号: 2024107468529
申请人: 江苏航运职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于BIM技术的智慧施工运维管控方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1):通过数据采集模块对施工场地的各项建筑安全相关数据进行采集监测,包括:施工现场监控数据、工人定位数据、气象数据、环境监测数据和设备状态数据;包括:采集施工监控数据:设置一个支持RTSP协议的服务器或流媒体服务器,在服务器中配置RTSP协议相关设置,使用Python语言或开源库对RTSP视频流进行解析,提取视频帧数据,根据需求设置时间间隔或触发条件,使用图像处理算法对视频帧数据进行高频次的切图操作,得到切图图片;

步骤2):基于数据传输模块,采用低码率压缩算法和负载均衡技术将数据采集模块中采集的各个数据传输至数据集成模块;

步骤3):基于数据集成模块,使用关系型数据库PostgreSQL及其设计工具对施工监测中的数据进行存储和管理;通过数据处理模块对PostgreSQL数据库中存储的数据进行安全阈值计算和处理;

步骤4):通过BIM数字模型层,基于数据集成模块中存储的数据实现物理环境的真实还原与数字化映射,建立BIM数字模型;

步骤5):使用安全预警模块对施工过程出现的异常数据进行安全告警,使用文档管理模块管理施工过程中生成的各种文档和报告;

其中,所述步骤1)中采集工人定位数据,具体为:使用GPS技术来获取室外施工场地工人的实时位置信息;利用超宽带Ultra‑Wideband定位技术,通过在工地内设置UWB基站和工人佩戴的UWB标签,实现对室内场地工人的准确定位和跟踪;利用射频识别—RFID技术,通过在工地内安装RFID读写器和工人携带的RFID标签,实现对复杂环境下工人的定位跟踪;

使用气象站测量和记录包括:温度、湿度、风速及风向、降水量和大气压力在内的多种气象数据,评估施工工艺和设备的风险,计划和安排施工活动;

采集环境监测数据,包括:使用噪声传感器测量施工现场的噪声水平、使用空气质量传感器监测施工现场的空气质量、使用震动监测仪测量施工活动产生的振动、使用光照传感器测量光照强度;采集施工现场所使用的设备进行实时监测和记录的相关信息,包括设备的温度、湿度、设备的振动和震动、电流和电压以及设备的压力和流量、设备的运行时间和工作周期;

所述步骤2)中基于数据传输模块,采用低码率压缩算法和负载均衡技术将数据采集模块中采集的各个数据传输至数据集成模块;在保证数据完整性和质量的同时,压缩文件大小,同时将网络传输的负载均衡地分配到不同的服务器上;

所述步骤3)中通过DataGrip协助简化管理多个数据库,通过由DataGrip提供的图形化界面,进行管理数据库操作;使用pgBouncer阻止未经授权的访问、存储密码和加密SCRAM密钥;通过Amazon的RDS提供的云关系型数据库作为托管服务;基于Stolon提供对Kubernetes的原生支持,以及自动化服务的功能,同时运行多个数据库实例,并为之提供冗余;

所述步骤4)中使用金属建筑构件应力损伤量S来表示建筑施工过程中组件应力损伤的严重程度,其计算公式为:;

其中,参数意义为:为材料所承受的应力水平, 为应力腐蚀门槛值,由合金与环境组合类型和环境参数决定,应力水平 低于该门槛值时将不发生应力腐蚀破裂;t为作用时间,T为环境温度,pH为施工环境的pH 值,c为环境介质浓度,、、均为非负的合金环境响应参数; 为应力腐蚀门槛值,这些参数都可通过试验得到;有效应力 =  (1‑D),根据应变等效原理计算;

施工环境净化值J来表示建筑施工过程中风力、空中扬尘等因素对施工环境的影响程度,其计算公式为:;

其中,FS为配装施工环境中风速对组件位移的影响量,其计算公式为:

其中,参数意义为:H为装卸落差,U为平均风速,为实验系数,与动作强度等有关;

CL为工地车辆行驶扬尘量,其计算公式为:

其中,参数意义为:V是汽车速度,单位为:km/h;W为汽车装载量,单位为T;P为道路表明粉尘量,单位为kg/ ;

YC为在有风的情况下,风力扬尘的产生量,其计算公式为:

其中,参数意义为: 为距地面50米处风速,单位为m/s;W为尘粒的函数率,单位为:%;

为起尘风速,单位为:m/s;

将施工监控数据中的切图图片传输到智能识别模型层的坐标识别模型,并将建筑组件的实时坐标和施工计划的预设坐标进行对比,得到偏差值PC,其计算公式为:;

式中,LX,LY,LZ分别为数字模型中施工组件的X轴、Y轴和Z轴实时坐标值;YX,YY,YZ分别预设施工组件的X轴、Y轴和Z轴坐标值;

收集和整合多个来源的数据以实现BIM数字模型的真实还原,包括:施工监控数据、气象数据、环境监测数据、设备状态数据及工人定位数据;对于要建立的数字模型所对应的真实环境,收集相关的数据,包括:温度、湿度、风速及风向、降水量、大气压力、噪声值、空气质量、空气含尘量、氮氧化物含量、光照强度、电流和电压;

将收集到的系统的各个组成部分属性以及数据参数进行整合;基于整合后的数据集,将建筑施工现场的各部分分别建立为模型;

所述步骤5)中获取数据处理模块中计算处理出的数据,将其与相应阈值进行对比;系统检测到异常数据,通过包括手机短信、邮件和应用内消息的渠道向安全管理人员发送告警信息;在发送告警信息之后,系统生成异常数据的分析报表,报表包含异常数据的时间、地点以及事故原因;将各类文档和报告按照分类进行归档;将生成的文档上传至系统,自动为每个文档生成唯一标识;针对同一个文档的多个版本,进行版本管理;系统设定提醒和通知功能,及时向相关人员发送提醒。

2.一种基于BIM技术的智慧施工运维管控系统,用于执行权利要求1所述的方法,其特征在于,包括数据采集模块、数据传输模块、数据集成模块、数据处理模块、BIM数字模型层、和安全预警模块、和文档管理模块;

其中,数据采集模块用于采集施工场地的各项建筑安全相关数据;数据传输模块用于将数据采集模块中采集的各个数据传输至数据集成模块;数据集成模块用于对施工监测中的数据进行存储和管理;数据处理模块用于对PostgreSQL数据库中存储的数据进行安全阈值计算和处理;BIM数字模型层用于建立施工场景的数字模型;安全预警模块用于对施工过程出现的异常数据进行安全告警;文档管理模块用于管理施工过程中生成的各种文档和报告。