一种基于BIM的建筑施工管理系统及方法

技术领域

本发明属于建筑工程领域，尤其涉及一种基于BIM的建筑施工管理系统及方法。

背景技术

BIM是一种以三维图形为主、物件导向、建筑学有关的，应用于建筑学、工程学及土木工程的电脑辅助设计新工具，通过将建筑的信息全部集成，使得BIM能够适用于建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期终结的全过程，能够在建筑设计与管理中有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。

基于BIM的建筑施工管理系统，主要是利用BIM技术，构建施工建筑的三维模型，并利用建筑的三维模型增添建筑信息，满足建筑施工过程中的可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性的特点，协助建筑的施工。但是现有的基于BIM的建筑施工管理系统主要都是利用BIM提高建筑施工的效率、节约建筑施工的成本，而在对建筑安全方面的作用不多，因而不能利用现有的BIM技术提高建筑的安全性。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于BIM的建筑施工管理系统及方法，旨在解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种基于BIM的建筑施工管理系统，所述系统包括勘察采集单元、设计优化单元、规划监察单元和安全模拟单元，其中：

勘察采集单元，用于勘察建筑施工区域的地质构造，生成地质构造数据；采集建筑施工区域的地下水信息，生成地下水数据；采集建筑施工区域的气象信息，生成气象数据；整合所述地质构造数据、地下水数据和气象数据，生成自然条件信息；

设计优化单元，用于依据所述自然条件信息对建筑设计图进行优化，生成优化建筑设计BIM图；

规划监察单元，用于根据所述优化建筑设计BIM图和自然条件信息，生成建筑施工规划流程；监察按照所述建筑施工规划流程进行施工使用的建筑施工材料，对安全性能不达标的材料进行提示，并上传建筑施工材料信息；

安全模拟单元，用于整合所述建筑施工材料信息和优化建筑设计BIM图，生成实际建造建筑BIM图；对所述实际建造建筑BIM图进行安全模拟测试，生成安全模拟测试结果。

作为本发明优选实施方式的进一步限定，所述勘察采集单元具体包括：

地质构造勘察模块，用于勘察建筑施工区域的地质构造，生成地质构造数据；

地下水信息采集模块，用于采集建筑施工区域的地下水信息，生成地下水数据；

气象信息采集模块，用于采集建筑施工区域的气象信息，生成气象数据；以及

自然条件信息生成模块，用于整合所述地质构造数据、地下水数据和气象数据，生成自然条件信息。

作为本发明优选实施方式的进一步限定，所述规划监察单元具体包括：

建筑施工规划模块，用于根据所述优化建筑设计BIM图和自然条件信息，生成建筑施工规划流程；以及

施工材料监察模块，用于监察按照所述建筑施工规划流程进行施工使用的建筑施工材料，对安全性能不达标的材料进行提示，并上传建筑施工材料信息。

作为本发明优选实施方式的进一步限定，所述施工材料监察模块具体包括：

监察提示子模块，用于监察按照所述建筑施工规划流程进行施工使用的建筑施工材料，对安全性能不达标的材料进行提示；以及

材料信息上传子模块，用于监察按照所述建筑施工规划流程进行施工使用的建筑施工材料，并上传建筑施工材料信息。

作为本发明优选实施方式的进一步限定，所述安全模拟单元具体包括：

实际建造建筑BIM图生成模块，用于整合所述建筑施工材料信息和优化建筑设计BIM图，生成实际建造建筑BIM图；以及

安全模拟测试模块，用于对所述实际建造建筑BIM图进行安全模拟测试，生成安全模拟测试结果。

作为本发明优选实施方式的进一步限定，所述安全模拟测试模块具体包括：

极端天气模拟测试子模块，用于对所述实际建造建筑BIM图进行极端天气模拟测试，生成极端天气模拟测试结果；

地质灾害模拟测试子模块，用于对所述实际建造建筑BIM图进行地质灾害模拟测试，生成地质灾害模拟测试结果；

紧急疏散模拟测试子模块，用于对所述实际建造建筑BIM图进行紧急疏散模拟测试，生成紧急疏散模拟测试结果；以及

测试结果整合子模块，用于将所述极端天气模拟测试结果、地质灾害模拟测试结果和紧急疏散模拟测试结果整合，生成安全模拟测试结果。

作为本发明优选实施方式的进一步限定，所述系统还包括：

信息共享模块，用于将所述自然条件信息、实际建造建筑BIM图和安全模拟测试结果共享。

一种基于BIM的建筑施工管理方法，所述方法具体包括：

勘察建筑施工区域的地质构造，生成地质构造数据；

采集建筑施工区域的地下水信息，生成地下水数据；

采集建筑施工区域的气象信息，生成气象数据；

整合所述地质构造数据、地下水数据和气象数据，生成自然条件信息；

依据所述自然条件信息对建筑设计图进行优化，生成优化建筑设计BIM图；

根据所述优化建筑设计BIM图和自然条件信息，生成建筑施工规划流程；

监察按照所述建筑施工规划流程进行施工使用的建筑施工材料，对安全性能不达标的材料进行提示，并上传建筑施工材料信息；

整合所述建筑施工材料信息和优化建筑设计BIM图，生成实际建造建筑BIM图；

对所述实际建造建筑BIM图进行安全模拟测试，生成安全模拟测试结果。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明实施例通过依据自然条件信息对建筑设计图进行优化，生成优化建筑设计BIM图；根据所述优化建筑设计BIM图和自然条件信息，生成建筑施工规划流程；监察按照所述建筑施工规划流程进行施工使用的建筑施工材料，对安全性能不达标的材料进行提示，并上传建筑施工材料信息；整合所述建筑施工材料信息和优化建筑设计BIM图，生成实际建造建筑BIM图；对所述实际建造建筑BIM图进行安全模拟测试，生成安全模拟测试结果。能够基于BIM对建筑施工的前、中和后期进行勘察、分析、优化和测试，综合考虑自然条件、设计图纸和施工材料对建筑安全的影响，有效保障了建筑的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1示出了本发明实施例提供的系统的应用架构图。

图2示出了本发明实施例提供的系统中勘察采集单元的结构框图。

图3示出了本发明实施例提供的系统中规划监察单元的结构框图。

图4示出了本发明实施例提供的系统中施工材料监察模块的结构框图。

图5示出了本发明实施例提供的系统中安全模拟单元的结构框图。

图6示出了本发明实施例提供的系统中安全模拟测试模块的结构框图。

图7示出了本发明实施例提供的系统的又一应用架构图。

图8示出了本发明实施例提供的方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

可以理解的是，在现有技术中，现有的基于BIM的建筑施工管理系统主要都是利用BIM提高建筑施工的效率、节约建筑施工的成本，而在对建筑安全方面的作用不多，因而不能利用现有的BIM技术提高建筑的安全性。

为解决上述问题，本发明实施例通过依据自然条件信息对建筑设计图进行优化，生成优化建筑设计BIM图；根据所述优化建筑设计BIM图和自然条件信息，生成建筑施工规划流程；监察按照所述建筑施工规划流程进行施工使用的建筑施工材料，对安全性能不达标的材料进行提示，并上传建筑施工材料信息；整合所述建筑施工材料信息和优化建筑设计BIM图，生成实际建造建筑BIM图；对所述实际建造建筑BIM图进行安全模拟测试，生成安全模拟测试结果。能够基于BIM对建筑施工的前、中和后期进行勘察、分析、优化和测试，综合考虑自然条件、设计图纸和施工材料对建筑安全的影响，有效保障了建筑的安全性。

具体的，如图1所示，图1示出了本发明实施例提供的系统的应用架构图。

具体的，一种基于BIM的建筑施工管理系统，所述系统包括勘察采集单元101、设计优化单元102、规划监察单元103和安全模拟单元104，其中，勘察采集单元101与设计优化单元102通信连接，勘察采集单元101和设计优化单元102分别与规划监察单元103通信连接，设计优化单元102和规划监察单元103分别与安全模拟单元104通信连接。

勘察采集单元101，用于勘察建筑施工区域的地质构造，生成地质构造数据；采集建筑施工区域的地下水信息，生成地下水数据；采集建筑施工区域的气象信息，生成气象数据；整合所述地质构造数据、地下水数据和气象数据，生成自然条件信息。

可以理解的是，勘察采集单元101与地质勘查机器连接，能够根据地质勘查机器对建筑施工区域的地质构造和地下水信息进行勘察，生成地质构造数据和地下水数据，且勘察采集单元101与中国气象数据库联网，能够采集建筑施工区域的气象信息，生成气象数据。

设计优化单元102，用于依据所述自然条件信息对建筑设计图进行优化，生成优化建筑设计BIM图。

可以理解的是，建筑设计图可能因为没有根据建筑施工区域的现实状况进行设计，因而在实际施工中会存在一定的设计缺陷，设计优化单元102能够依据自然条件信息对建筑设计图进行优化，自动识别建筑设计图中的设计缺陷并进行自动优化，生成优化建筑设计BIM图。

规划监察单元103，用于根据所述优化建筑设计BIM图和自然条件信息，生成建筑施工规划流程；监察按照所述建筑施工规划流程进行施工使用的建筑施工材料，对安全性能不达标的材料进行提示，并上传建筑施工材料信息。

可以理解的是，建筑工程中的建筑施工步骤会受到施工地区的地质环境和气象环境的影响，因此需要将自然条件信息与优化建筑设计BIM图相联系，进行施工步骤的规划，并且需要对建筑施工材料进行严格的检查，防止出现安全性能不达标的材料，影响建筑整体的安全性。比如：在既存在陆地，又存在水面的建筑施工中，应当优先在陆地进行施工，再对水面进行施工。

安全模拟单元104，用于整合所述建筑施工材料信息和优化建筑设计BIM图，生成实际建造建筑BIM图；对所述实际建造建筑BIM图进行安全模拟测试，生成安全模拟测试结果。

可以理解的是，建筑施工完成之后，可能还存在一些没有发觉的安全隐患没有消除，安全模拟单元104能够建筑施工材料信息和优化建筑设计BIM图整合，生成实际建造建筑BIM图，并进行安全模拟测试，生成安全模拟测试结果，用于发现安全缺陷，防微杜渐，避免安全隐患在使用时暴露。

图2示出了本发明实施例提供的系统中勘察采集单元101的结构框图。

其中，在本发明提供的优选实施方式中，所述勘察采集单元101具体包括：

地质构造勘察模块1011，用于勘察建筑施工区域的地质构造，生成地质构造数据。

具体的，在建筑施工之前，地质构造勘察模块1011勘察建筑施工区域的地质构造，主要包括建筑地区的地质构造状态、土的性质和类别、地基土的承载力、地震级别和裂度等情况，生成地质构造数据。

地下水信息采集模块1012，用于采集建筑施工区域的地下水信息，生成地下水数据。

具体的，在建筑施工之前，地下水信息采集模块1012采集建筑施工区域的地下水信息，主要包括建筑地区的地下水位的高低变化情况，含水层的厚度、流向、流量和水质等情况，生成地下水数据。

气象信息采集模块1013，用于采集建筑施工区域的气象信息，生成气象数据。

具体的，在建筑施工之前，气象信息采集模块1013与中国气象数据库联网，能够采集建筑施工区域的气象信息，生成气象数据。

自然条件信息生成模块1014，用于整合所述地质构造数据、地下水数据和气象数据，生成自然条件信息。

具体的，自然条件信息生成模块1014将建筑施工区域的地质构造数据、地下水数据和气象数据综合整理，生成建筑施工区域的自然条件信息。

图3示出了本发明实施例提供的系统中规划监察单元103的结构框图。

其中，在本发明提供的优选实施方式中，所述规划监察单元103具体包括：

建筑施工规划模块1031，用于根据所述优化建筑设计BIM图和自然条件信息，生成建筑施工规划流程。

具体的，建筑工程中的建筑施工步骤会受到施工地区的地质环境和气象环境的影响，建筑施工规划模块1031将优化建筑设计BIM图和自然条件信息，进行对整体建筑工程的分部施工规划，生成建筑施工规划流程。

施工材料监察模块1032，用于监察按照所述建筑施工规划流程进行施工使用的建筑施工材料，对安全性能不达标的材料进行提示，并上传建筑施工材料信息。

具体的，施工材料的优劣对整体建筑的质量安全具有重大的影响，且对于不同环境施工，需要不同的材料实现同样的功能，通过施工材料监察模块1032对建筑施工材料进行安全监察，对安全性能不达标的材料进行提示，且将建筑施工材料信息上传至优化建筑设计BIM图中，能够直接在三维图中查看某部分的设计结构与材料。

具体的，图4示出了本发明实施例提供的系统中施工材料监察模块1032的结构框图。

其中，在本发明提供的优选实施方式中，所述施工材料监察模块1032具体包括：

监察提示子模块10321，用于监察按照所述建筑施工规划流程进行施工使用的建筑施工材料，对安全性能不达标的材料进行提示。

具体的，对于不同环境施工，需要不同的材料实现同样的功能，监察提示子模块10321能够对按照建筑施工规划流程进行施工时使用的建筑施工材料进行检查，对安全性能不达标的材料进行提示，以确定建筑施工材料都是满足建筑安全的材料。例如，在水面进行支撑施工的材料需要比在陆地进行支撑施工的材料更加耐腐蚀，因此如果提供的是和陆地进行支撑相同的施工材料，就会存在建筑安全隐患，监察提示子模块10321会对这种安全性能不达标的材料进行提示。

材料信息上传子模块10322，用于监察按照所述建筑施工规划流程进行施工使用的建筑施工材料，并上传建筑施工材料信息。

具体的，材料信息上传子模块10322会记录建筑施工时使用的建筑施工材料的建筑施工材料信息，并将建筑施工材料信息上传，使得优化建筑设计BIM图中既能查看建筑的施工结构，也能查看对应结构的施工材料，提高BIM技术在建筑施工应用上的可视化优点。

图5示出了本发明实施例提供的系统中安全模拟单元104的结构框图。

其中，在本发明提供的优选实施方式中，所述安全模拟单元104具体包括：

实际建造建筑BIM图生成模块1041，用于整合所述建筑施工材料信息和优化建筑设计BIM图，生成实际建造建筑BIM图。

具体的，实际建造建筑BIM图生成模块1041将建筑施工材料信息整合进入优化建筑设计BIM图中，生成实际建造建筑BIM图。可以理解的是，实际建造建筑BIM图中既包含建筑的BIM三维图，还包含有三维图中各个结构的施工材料。

安全模拟测试模块1042，用于对所述实际建造建筑BIM图进行安全模拟测试，生成安全模拟测试结果。

具体的，安全模拟测试模块1042在实际建造建筑BIM图上进行安全模拟测试，获取安全模拟测试结果，从而提前发现实际建造建筑的安全缺陷，防微杜渐，避免安全隐患在使用时暴露。

具体的，图6示出了本发明实施例提供的系统中安全模拟测试模块1042的结构框图。

其中，在本发明提供的优选实施方式中，所述安全模拟测试模块1042具体包括：

极端天气模拟测试子模块10421，用于对所述实际建造建筑BIM图进行极端天气模拟测试，生成极端天气模拟测试结果。

具体的，极端天气模拟测试子模块10421在实际建造建筑BIM图上进行极端天气模拟测试，获取极端天气模拟测试结果，从而提前发现实际建造建筑在极端天气时的安全缺陷，并在出现这种安全缺陷时及时处理。其中极端天气可以是大风、大雨、雷电、冰雹等等，通过模拟建筑在这些极端天气中的表现，提前发现忽略的缺陷。

地质灾害模拟测试子模块10422，用于对所述实际建造建筑BIM图进行地质灾害模拟测试，生成地质灾害模拟测试结果。

具体的，地质灾害模拟测试子模块10422，用于对所述实际建造建筑BIM图进行地质灾害模拟测试，生成地质灾害模拟测试结果，从而提前发现实际建造建筑在地质灾害时容易出现的安全缺陷，并在出现这种安全缺陷时及时处理。

紧急疏散模拟测试子模块10423，用于对所述实际建造建筑BIM图进行紧急疏散模拟测试，生成紧急疏散模拟测试结果。

具体的，紧急疏散模拟测试子模块10423，用于对所述实际建造建筑BIM图进行紧急疏散模拟测试，生成紧急疏散模拟测试结果，从而提前发现实际建造建筑在紧急疏散时容易出现的安全缺陷，并在出现这种安全缺陷时及时处理。

测试结果整合子模块10424，用于将所述极端天气模拟测试结果、地质灾害模拟测试结果和紧急疏散模拟测试结果整合，生成安全模拟测试结果。

具体的，测试结果整合子模块10424将极端天气模拟测试结果、地质灾害模拟测试结果和紧急疏散模拟测试结果进行整合，生成安全模拟测试结果。

进一步的，图7示出了本发明实施例提供的系统的又一应用架构图。

具体的，在本发明提供的优选实施方式中，所述系统还包括：

信息共享模块105，用于将所述实际建造建筑BIM图和安全模拟测试结果共享。

具体的，信息共享模块105将实际建造建筑BIM图和安全模拟测试结果等信息共享，将实际建造建筑BIM图和安全模拟测试结果等信息发送至BIM后台管理器，与各级施工单位建立数据共享对接。

进一步的，图8示出了本发明实施例提供的方法的流程图。

其中，在本发明提供的又一个优选实施方式中，一种基于BIM的建筑施工管理方法，所述方法具体包括：

步骤S101，勘察建筑施工区域的地质构造，生成地质构造数据。

具体的，在建筑施工之前，勘察建筑施工区域的地质构造，主要包括建筑地区的地质构造状态、土的性质和类别、地基土的承载力、地震级别和裂度等情况，生成地质构造数据。

步骤S102，采集建筑施工区域的地下水信息，生成地下水数据。

具体的，在建筑施工之前，采集建筑施工区域的地下水信息，主要包括建筑地区的地下水位的高低变化情况，含水层的厚度、流向、流量和水质等情况，生成地下水数据。

步骤S103，采集建筑施工区域的气象信息，生成气象数据。

具体的，在建筑施工之前，通过与中国气象数据库联网，能够采集建筑施工区域的气象信息，生成气象数据。

步骤S104，整合所述地质构造数据、地下水数据和气象数据，生成自然条件信息。

具体的，将建筑施工区域的地质构造数据、地下水数据和气象数据综合整理，生成建筑施工区域的自然条件信息。

步骤S105，依据所述自然条件信息对建筑设计图进行优化，生成优化建筑设计BIM图。

具体的，依据自然条件信息对建筑设计图进行优化，自动识别建筑设计图中的设计缺陷并进行自动优化，生成优化建筑设计BIM图。

步骤S106，根据所述优化建筑设计BIM图和自然条件信息，生成建筑施工规划流程。

具体的，将优化建筑设计BIM图和自然条件信息，进行对整体建筑工程的分部施工规划，生成建筑施工规划流程。

步骤S107，监察按照所述建筑施工规划流程进行施工使用的建筑施工材料，对安全性能不达标的材料进行提示，并上传建筑施工材料信息。

具体的，通过对建筑施工材料进行安全监察，对安全性能不达标的材料进行提示，且将建筑施工材料信息上传至优化建筑设计BIM图中，能够直接在三维图中查看某部分的设计结构与材料。

步骤S108，整合所述建筑施工材料信息和优化建筑设计BIM图，生成实际建造建筑BIM图。

具体的，将建筑施工材料信息整合进入优化建筑设计BIM图中，生成实际建造建筑BIM图。其中，实际建造建筑BIM图中既包含建筑的BIM三维图，还包含有三维图中各个结构的施工材料。

步骤S109，对所述实际建造建筑BIM图进行安全模拟测试，生成安全模拟测试结果。

具体的，在实际建造建筑BIM图上进行安全模拟测试，获取安全模拟测试结果，从而提前发现实际建造建筑的安全缺陷，防微杜渐，避免安全隐患在使用时暴露。

综上所述，本发明实施例通过依据自然条件信息对建筑设计图进行优化，生成优化建筑设计BIM图；根据所述优化建筑设计BIM图和自然条件信息，生成建筑施工规划流程；监察按照所述建筑施工规划流程进行施工使用的建筑施工材料，对安全性能不达标的材料进行提示，并上传建筑施工材料信息；整合所述建筑施工材料信息和优化建筑设计BIM图，生成实际建造建筑BIM图；对所述BIM图进行安全模拟测试，生成安全模拟测试结果。能够基于BIM对建筑施工的前、中和后期进行勘察、分析、优化和测试，综合考虑自然条件、设计图纸和施工材料对建筑安全的影响，有效保障了建筑的安全性。

应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。