一种基于BIM系统的进度管理系统及方法

技术领域

本发明涉及建设施工管理领域，具体的说是一种基于物联网的BIM进度管理方法及系统。

背景技术

随着我国建筑业的不断发展，单个项目建筑规模越来越大，对施工工艺的要求也越来越高，这将导致项目施工进度经常性延期，不利于企业的正常发展，传统的项目进度计划管理往往采用人工方式管理，由于受到工程项目施工进度管理主体信息获取不足和人力处理效率低下所致，往往会顾此失彼，最终因为进度的问题影响到施工的质量或者成本。

为解决这一类问题，建筑工程引进了BIM技术，利用BIM可视化三维展示，从而更好的进行项目进度管理，但是在基于BIM技术进度管理过程中，由于没有大量现场感知数据作为支撑，目前只能通过人工方式进行项目工程进度上报，这种方式不仅极大限制了BIM技术带来的应用效果，而且也在一定程度上耗费额外的人力成本。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种基于BIM系统的进度管理系统及方法，以期能智能化建筑施工过程中管理项目进度，从而提高管理效率，并保证项目进度的有序开展。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明一种基于BIM系统的进度管理系统，所述BIM系统是按照项目内容将其对应的项模型拆分成多个BIM构构件子模型，并按照项目的每个子施工进度依次将对应的BIM构构件子模型逐步拼接成BIM模型，并最终形成完整的项目模型，其特点是，所述进度管理系统包括：现场感知终端、BIM轻量引擎、服务器、数据库；

所述数据库里存储有项目中的所有BIM构件子模型；

所述场感知终端是设置在各个子施工进度的现场，并利用传感器获取多种感知信息，包括：进度状态信息、物料安装的倾角信息、承受力信息、温度信息，以感知子施工进度的完成情况，从而为服务器提供原始数据源；

所述服务器由数据分析模块、模拟施工模块、预警模块组成，用于完成整个项目的智能化进度管理；

所述数据分析模块是将当前子施工进度的现场感知终端上传的多种感知信息进行处理分析，从而根据进度状态信息判断当前项目的子施工进度是否完成，并得到现场施工状态数据，从而为BIM展示模型提供数据支撑；其中，所述进度状态信息为摩尔开关量，0为未完成，1为已完成；

所述模拟施工模块根据所述现场施工状态数据，并结合当前项目的子施工进度的工艺工法，对后续子施工进度进行模拟，得到模拟进度结果，并计算初步的施工周期，从而给出当前进度计划表；所述模拟施工模块还根据物料安装的倾角信息、承受力信息、温度信息自动判断当前项目的子施工进度的施工质量是否达到施工工艺，并得到模拟工艺结果，用于更新当前进度计划表；

所述预警模块是在模拟进度结果或模拟工艺结果出现影响施工进度或施工质量时，产生预警信息，并通知管理人员以及施工人员进行处理；所述报警信息包括：报警类型、报警事件、报警时间；

所述BIM轻量引擎用于将当前项目的每个子施工进度依所对应的BIM构构件子模型进行组装、合并、渲染处理后得到当前BIM子施工进度的BIM模型并进行展示。

本发明一种基于BIM系统的进度管理方法，所述BIM系统是按照项目内容将其对应的项模型拆分成多个BIM构构件子模型，并按照项目的每个子施工进度依次将对应的BIM构构件子模型逐步拼接成BIM模型，并最终形成完整的项目模型，其特点是，应用于由现场感知终端、服务器、BIM轻量引擎及数据库构成的系统中，并包括如下步骤：

步骤1、所述服务器根据所述数据库中的项目整体资料生成施工进度计划，并对计划进行分解，得到项目的每个子施工计划进度；从而根据项目的子施工计划进度依次建立各个BIM构件子计划模型并存入所述数据库中；

步骤2、在每个子施工计划进度的关键物料上部署有所述现场感知终端，并设置触发按钮，以启动现场感知终端工作；

步骤3、当所述触发按钮触发后，所述服务器接收到当前子施工进度的现场感知终端上传的多种感知信息，包括：进度状态信息、物料安装的倾角信息、承受力信息、温度信息，以感知子施工进度的完成情况；

步骤4、所述服务器根据进度状态信息判断当前项目的子施工进度是否完成，并得到现场施工状态数据，再根据所述现场施工状态数据，并结合当前项目的子施工进度的工艺工法，对后续子施工进度进行模拟，得到模拟进度结果，并计算初步的施工周期，从而给出当前进度计划表；同时，所述服务器根据物料安装的倾角信息、承受力信息、温度信息自动判断当前项目的子施工进度的施工质量是否达到施工工艺，并得到模拟工艺结果，从而更新当前进度计划表；

步骤5、所述BIM轻量引擎将当前项目的每个子施工进度依所对应的BIM构构件子模型进行组装、合并、渲染处理后，得到当前BIM子施工进度的BIM模型并进行展示；

步骤6、重复步骤3-步骤5的过程，从而更新当前子施工进度的多种感知信息、更新当前进度计划表以及BIM模型，直到所述服务器接收到最后一个子施工进度的多种感知信息，从而将完整的项目模型进行展示；

步骤7、所述服务器根据在模拟进度结果或模拟工艺结果出现影响施工进度或施工质量时，产生预警信息，并通知管理人员以及施工人员进行处理；所述报警信息包括：报警类型、报警事件、报警时间。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明在现有的进度管理基础上延伸了它的应用深度，增加了自动更新功能，项目管理人员不需要亲自了解现场施工进度并手动在系统中更新，系统可以根据现场感知终端回传上的状态信息进行自动更新系统内的施工进度，从而极大减轻了项目管理人员的工作量，使项目进度管理更加智能化。

2、本发明除了包括常规的进度管理功能，还通过现场感知终端采集到的一些施工质量状态物理量，实现了对项目进度计划的模拟施工，不仅更好的保证项目进度的有序开展，还通过进度管理对项目施工的质量进行有效的把控。

附图说明

图1是本发明系统组成结构示意图；

图2是本发明服务器组成结构流程图；

图3是本发明现场感知终端组成结构示意图；

图4是本发明系统工作流程图。

具体实施方式

本实施例中，BIM系统是按照项目内容将其对应的项模型拆分成多个BIM构构件子模型，并按照项目的每个子施工进度依次将对应的BIM构构件子模型逐步拼接成BIM模型，并最终形成完整的项目模型，具体的说，如图1所示，一种基于BIM系统的进度管理系统，包括：现场感知终端、BIM轻量引擎、服务器、数据库；其中，数据库里存储有项目中的所有BIM构件子模型；

如图3所示，场感知终端是设置在各个子施工进度的现场，并利用传感器获取多种感知信息，包括：进度状态信息、物料安装的倾角信息、承受力信息、温度信息，以感知子施工进度的完成情况，从而为服务器提供原始数据源；

具体实施中，现场感知终端包括高精度传感器及采集模块，通过微结构设计可将其附着在施工物料中，不影响物料性能，并随着物料的使用开始工作；系统在项目施工前会将施工进度分解为成百上千个子进度，每个子进度都是通过一个现场感知终端进行感知进度完成情况检测，现场感知终端会在该进度进行或完成时开始工作，可实时上传进度完成情况及质量至服务器内，使其上传数据在系统中进行展示、进度模拟以及进度分析，从而保证项目施工进度按计划进行；

高精度传感器都为传感芯片级别，体积小安装简单，种类包括重量传感器芯片、倾斜传感器芯片、温度传感器芯片，通过高精度传感器可以检测物料的使用状态，从而判读项目进度情况，同时在物料使用时检测其误差，从而推断出该误差是否影响项目整体质量，为施工模拟提供原始数据；

重量传感器芯片利用压敏电阻实现重量感知，具体为芯片承受重量变化，其芯片的电阻阻值也会发生变化，呈线性趋势，通过读取芯片实时的电阻阻值就可以知道此时芯片承受的重量；

倾斜传感器利用加速度原理，具体为芯片内部含有陀螺仪，当芯片发生倾斜时，其各个方向的重力加速度数值会发生变化，通过公式(1)计算出实时角度；

公式(1)中，a

温度传感器采用热敏电阻，原理为温度变化会改变电阻的阻值，并成线性变化，通过读取芯片实时的电阻阻值就可以知道此时芯片温度；

采集模块是将高精度传感器感知的数据进行采集，并打包上传至系统服务器中，本采集模块通过低功耗设计和触发工作设计保证其工作周期的完美运行；

感知数据上传格式包括包头、地址位、数据位长度、有效数据、效验位、包尾；其中包头包尾都为1字节，数值为十进制255；地址位为2字节，取值范围为0-65535，用于区别现场感知终端编号，即一个项目最多可拆分为65535个子进度；数据位长度为上传感知数据的数据包字节数；有效数据包括进度状态数据、重量数据、倾斜数据、温度数据，其中进度状态数据为1字节，取值0和1，重量数据为3字节，取值0-10t；倾斜数据为2字节，取值-90～90度；温度数据都为2字节，取值-30`75℃；效验位为16位CRC校验；感知数据上传后服务器会根据约定的指令格式进行解析，解析后的数据存储并应用在服务器其他模块上；

如图2所示，服务器由数据分析模块、模拟施工模块、预警模块组成，用于完成整个项目的智能化进度管理；

数据分析模块是将当前子施工进度的现场感知终端上传的多种感知信息进行处理分析，从而根据进度状态信息判断当前项目的子施工进度是否完成，并得到现场施工状态数据，从而为BIM展示模型提供数据支撑；其中，进度状态信息为摩尔开关量，0为未完成，1为已完成；

模拟施工模块根据现场施工状态数据，并结合当前项目的子施工进度的工艺工法，对后续子施工进度进行模拟，得到模拟进度结果，并计算初步的施工周期，从而给出当前进度计划表；模拟施工模块还根据物料安装的倾角信息、承受力信息、温度信息自动判断当前项目的子施工进度的施工质量是否达到施工工艺，并得到模拟工艺结果，用于更新当前进度计划表；

现场施工状态数据包括现场物料安装时的倾角、承受力、温度信息，分别代表着本物料安装位置是否规范，符合施工工艺；本物料后续施工上承受力是否超出工程设计上限；本物料使用过程中温度变化是否正常；

现有工艺工法为本项目中所涉及到的行业标准施工方法；

施工模拟主要采用matlab受力仿真计算以及3DMAX建模方式实现，其中matlab受力仿真具体包括：

利用公式(2)得到单点受力F

公式(2)中，F

利用公式(3)得到多点受力F

公式(3)中，F

3DMAX建模将受力仿真出的数据与系统中BIM模型数据进行融合，即在平台上能看出每个BIM模型上的受力数据，并根据受力数据的大小对模型进行区别显示，包括颜色如受力大的构件模型颜色为红色受力小的构件模型颜色为绿色、变形程度如受力大的构件模型会显示变形弯曲受力小的则显示正常；最终系统会输出可视化模拟施工结果，结果包括可视化模型、施工质量报告；可视化模型包括项目已施工体量的BIM整体模型，未施工区域缺省，BIM模型上显示各个受力值和变形度；施工质量报告是通过受力仿真结果得出的，具体为受力仿真结果与项目施工计算书中的最大受力值进行对比，得出是否存在安全隐患；

预警模块是在模拟进度结果或模拟工艺结果出现影响施工进度或施工质量时，产生预警信息，并通知管理人员以及施工人员进行处理；报警信息包括：报警类型、报警事件、报警时间；

BIM轻量引擎用于将当前项目的每个子施工进度依所对应的BIM构构件子模型进行组装、合并、渲染处理后得到当前BIM子施工进度的BIM模型并进行展示。

本实施例中，如图4所示，一种基于BIM系统的进度管理方法是应用于由现场感知终端、服务器、BIM轻量引擎及数据库构成的系统中，并包括如下步骤：

步骤1、服务器根据数据库中的项目整体资料生成施工进度计划，并对计划进行分解，得到项目的每个子施工计划进度；从而根据项目的子施工计划进度依次建立各个BIM构件子计划模型并存入数据库中；

步骤2、在每个子施工计划进度的关键物料上部署有现场感知终端，并设置触发按钮，以启动现场感知终端工作；

步骤3、当触发按钮触发后，服务器接收到当前子施工进度的现场感知终端上传的多种感知信息，包括：进度状态信息、物料安装的倾角信息、承受力信息、温度信息，以感知子施工进度的完成情况；

步骤4、服务器根据进度状态信息判断当前项目的子施工进度是否完成，并得到现场施工状态数据，再根据现场施工状态数据，并结合当前项目的子施工进度的工艺工法，对后续子施工进度进行模拟，得到模拟进度结果，并计算初步的施工周期，从而给出当前进度计划表；同时，服务器根据物料安装的倾角信息、承受力信息、温度信息自动判断当前项目的子施工进度的施工质量是否达到施工工艺，并得到模拟工艺结果，从而更新当前进度计划表；

步骤5、BIM轻量引擎将当前项目的每个子施工进度依所对应的BIM构构件子模型进行组装、合并、渲染处理后，得到当前BIM子施工进度的BIM模型并进行展示；

步骤6、重复步骤3-步骤5的过程，从而更新当前子施工进度的多种感知信息、更新当前进度计划表以及BIM模型，直到服务器接收到最后一个子施工进度的多种感知信息，从而将完整的项目模型进行展示；

步骤7、服务器根据在模拟进度结果或模拟工艺结果出现影响施工进度或施工质量时，产生预警信息，并通知管理人员以及施工人员进行处理；报警信息包括：报警类型、报警事件、报警时间。