一种箱梁智能建造施工方法

技术领域

本发明涉及箱梁技术领域，具体而言，涉及一种箱梁智能建造施工方法。

背景技术

箱梁通常用于建造桥梁和其他大型基础设施项目中，并根据具体的工程需求而定，它们的设计通常考虑了荷载、跨度、地质条件和环境因素等因素，箱梁在建造过程中需要进行混凝土浇筑、钢筋安装以及质量控制等工作，以确保其结构的强度和稳定性；

现有的箱梁大多都还采用传统的建造方式，其往往需要大量的人工劳动力，包括模板制作、混凝土浇筑、钢筋安装等，也依赖于一系列的手工工序，如模板制作和混凝土的逐层浇筑，施工时间也较长，而人工操作容易受到误差和变化的影响，可能导致箱梁的质量和精度问题，同时传统的建造方式可能涉及到危险的工作环境，如高空作业和重型设备操作，存在潜在的安全风险；

为了提高箱梁建造的效率、质量和安全性，减少施工中的错误和延误，降低成本，为此提出一种箱梁智能建造施工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种箱梁智能建造施工方法，其能够提升箱梁建造的效率、质量并减少施工成本。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种箱梁智能建造施工方法，包括：

S1:项目规划和设计，具体包括：

项目规划：在开始施工之前，进行项目评估，确定建造箱梁的需求和目标，这包括确定横截面、长度、承载能力等规格；

设计箱梁：制定箱梁的详细设计，包括结构、材料和施工方法；

S2:数据采集和监测，具体包括：

传感器安装：在施工现场安装传感器，用于监测环境因素（如温度、湿度、风速）以及箱梁本身的变化（如位移、应力）；

数据采集、检测：通过传感器持续采集数据，并将其传输到数据分析系统，以便实时监测施工过程；

S3:自动化机器和机器人施工，具体包括：

自动化机器和机器人：引入自动化机器和机器人来执行施工任务，如混凝土浇筑、钢筋安装和模板制作，这些机器同时受到预定计算机程序和算法的控制，以确保高精度和效率；

S4:虚拟模型创建和施工仿真，具体包括：

虚拟模型创建：使用计算机软件创建箱梁的虚拟模型，包括详细的几何形状和结构特征；

施工仿真：在虚拟模型中进行施工仿真，并优化施工计划、资源分配和施工过程；

S5:智能控制和管理，具体包括：

智能控制：利用人工智能和机器学习算法来自动化决策过程，包括优化施工进度、资源分配、风险管理以及预测维护；

管理：远程监控和调整，工程师和管理人员通过远程监控系统实时监视施工进展，根据需要进行调整，并确保施工的安全性和质量；

S6:质量控制和验收，具体包括：

质量控制：利用智能技术来进行质量检查，包括使用激光扫描和图像识别来检测缺陷和偏差；

验收：在完成箱梁建造后，进行验收，确保其符合设计要求和安全标准。

进一步地，在步骤1-6任意一项步骤中，均可将智能技术的数据和功能与云计算和物联网（IoT）相结合，通过5G数据高速传输结合华为云、阿里云等云储存空间、数据库，辅以手机视频、电视等终端成像，以实现数据存储、共享和远程访问。

进一步地，在步骤S3的自动化机器和机器人施工中还包括：混凝土泵和喷射机器人、钢筋加工机器人、自动化钢模板制作机器、悬臂机器人、自动化巡检机器人、自动化测量设备、无人机、输送带和自动化起重机以及振动台和震动设备；

所述混凝土泵和喷射机器人用于通过管道将混凝土输送到需要的位置，自动完成混凝土的浇筑工作；

所述钢筋加工机器人用于根据设计规格剪裁、弯曲和安装钢筋；

所述自动化钢模板制作机器用于根据设计要求自动裁剪和组装箱梁模板；

所述悬臂机器人用于悬挂在箱梁上并完成如混凝土喷射和钢筋安装；

所述自动化巡检机器人用于通过激光扫描或视觉系统来检测缺陷和偏差从而检查箱梁表面的质量；

所述自动化测量设备包括激光测距仪、全站仪和GPS等测量设备并用于测量箱梁的位置、尺寸和平直度，以确保其符合设计要求；

所述无人机用于施工现场的勘察、监测和巡视并提供高分辨率的航拍图像和视频，用于项目管理和质量控制；

所述输送带和自动化起重机分别用于将材料和设备自动传送到施工现场，并协助在高空施工箱梁时的安全搬运；

所述振动台和震动设备用于混凝土浇筑后的振动，以去除气泡并提高混凝土的密实度。

进一步地，在步骤S5的智能控制中：

所述优化施工进度包括预测建造时间、动态调整进度：

其中预测建造时间包括利用历史数据和当前施工进度，以预测箱梁建造的完成时间，而动态调整进度包括利用AI系统根据实时数据和情况，自动调整施工进度计划，以应对突发事件或资源不足的情况；

所述资源分配包括材料和劳动力管理、设备调度：

其中材料和劳动力管理包括利用AI算法优化材料和劳动力的分配，确保在适当的时间和地点有足够的资源供应，而设备调度包括利用自动化决策系统帮助优化设备的使用；

所述风险管理包括风险识别、风险评估：

其中风险识别包括利用机器学习模型分析历史数据和实时数据，识别可能的风险因素，如不稳定的天气、供应链问题或施工错误，而风险评估是利用AI系统根据风险识别结果，自动评估风险的严重性，并提供建议，以帮助项目管理团队制定决策；

所述预测维护包括设备维护、箱梁维护：

其中设备维护包括利用AI算法根据设备传感器的数据，预测设备的维护需求，以减少不必要的停机时间，而箱梁维护包括利用机器学习模型基于箱梁的历史数据和使用情况，预测维护需求，确保其长期可靠性。

进一步地，在步骤S5的管理中还包括：利用虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术来提供施工培训、可视化模拟和实时指导，在施工现场使用AR设备来显示有关箱梁的实时信息和指示。

本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

1、本发明通过结合了数据科学、自动化技术和人工智能，简化施工流程，以实现高效、准确和安全的建造过程，该方法不仅提高了工程项目的竞争力，还有助于减少成本和环境影响，并通过整合智能技术和自动化系统，合理结合到箱梁的建造中，有效提高了最终箱梁建造的效率、质量和安全性。

2、本发明通过将智能技术的数据和功能与云计算和物联网（IoT）相结合，同时将智能技术与传统的箱梁建造过程相结合，以提高效率、降低成本、提高质量，并确保施工的安全性，智能技术的集成还有助于实时监测和响应问题，从而更好地满足项目的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明提供的箱梁智能建造施工方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

实施例

以下结合具体实施例进一步说明，参照图1所示，本发明为一种箱梁智能建造施工方法，包括S1:项目规划和设计，具体包括：

项目规划：在开始施工之前，进行项目评估，确定建造箱梁的需求和目标，这包括确定横截面、长度、承载能力等规格；

设计箱梁：制定箱梁的详细设计，包括结构、材料和施工方法；

在设计箱梁中，可以采用智能技术集成的方式，智能技术的集成方式包括使用桥梁大师（BridgeMaster）设计，其面向全桥的关联化设计，以数据库为基础，面向全线桥梁的批量化、自动化设计，与多种路线软件的完备接口，方便灵活的数据资料管理BridgeMasterBoxGirder的核心是利用桥梁信息模型技术，以工程对象（如腹板、悬臂等）为设计单元建立箱梁信息模型，模型中包含了设计对象完整的工程信息，实现了箱梁在计算机中的数字化；

并通过工程对象树和属性列表、“即改即现”、“尺寸驱动”的交互手段，方便快捷地完成方案设计与变更，以及施工图纸的自动生成，支持等宽、变宽、变箱室、变高连续箱梁以及分叉箱梁和悬浇箱梁的几何构造设计、配筋设计、钢束设计以及按联、按跨、按施工阶段等多张方式自动出图，可直接输出几何构造模型及钢束模型到RMBridge和MIDAS中进行结构分析计算，通过使用桥梁大师（BridgeMaster）可以高效并可视化的设计出箱梁的结构以及选用的材料，同时可以进行应力计算，避开箱梁的设计缺陷，保证箱梁的使用，使箱梁设计能够快速并高效的完成。

S2:数据采集和监测，具体包括：

传感器安装：在施工现场安装传感器，用于监测环境因素（如温度、湿度、风速）以及箱梁本身的变化（如位移、应力）；

数据采集、检测：通过传感器持续采集数据，并将其传输到数据分析系统，以便实时监测施工过程；

通过传感器安装、数据采集以及检测，从而更好的提升箱梁的施工精度，具体的传感器安装方式可以根据传感器的要求以及箱梁的设计要求，不再加以赘述。

S3:自动化机器和机器人施工，具体包括：

自动化机器和机器人：引入自动化机器和机器人来执行施工任务，如混凝土浇筑、钢筋安装和模板制作，这些机器同时受到预定计算机程序和算法的控制，以确保高精度和效率；

S4:虚拟模型创建和施工仿真，具体包括：

虚拟模型创建：使用计算机软件创建箱梁的虚拟模型，包括详细的几何形状和结构特征；

施工仿真：在虚拟模型中进行施工仿真，并优化施工计划、资源分配和施工过程；其中虚拟模型创建和施工仿真包括利用计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）软件创建箱梁的虚拟模型，在虚拟模型中进行施工仿真，以优化施工计划和资源分配，以提升施工效率，并保证施工质量。

S5:智能控制和管理，具体包括：

智能控制：利用人工智能和机器学习算法来自动化决策过程，包括优化施工进度、资源分配、风险管理以及预测维护；

管理：远程监控和调整，工程师和管理人员通过远程监控系统实时监视施工进展，根据需要进行调整，并确保施工的安全性和质量；

S6:质量控制和验收，具体包括：

质量控制：利用智能技术来进行质量检查，包括使用激光扫描和图像识别来检测缺陷和偏差；

验收：在完成箱梁建造后，进行验收，确保其符合设计要求和安全标准。

在步骤1-6任意一项步骤中，均可将智能技术的数据和功能与云计算和物联网（IoT）相结合，通过5G数据高速传输结合华为云、阿里云等云储存空间、数据库，辅以手机视频、电视等终端成像，以实现数据存储、共享和远程访问，通过已有的华为云、阿里云等提供云计算、云存储、云网络、云安全、云数据库、云管理服务，以更为高效的解决箱梁制造中的问题，另外还可以选用腾讯云、百度云、京东云、盛大云、ucloud等云服务，以更好的适应公司需求。

在步骤S3的自动化机器和机器人施工中还包括：混凝土泵和喷射机器人、钢筋加工机器人、自动化钢模板制作机器、悬臂机器人、自动化巡检机器人、自动化测量设备、无人机、输送带和自动化起重机以及振动台和震动设备；

混凝土泵和喷射机器人用于通过管道将混凝土输送到需要的位置，自动完成混凝土的浇筑工作；

钢筋加工机器人用于根据设计规格剪裁、弯曲和安装钢筋；

自动化钢模板制作机器用于根据设计要求自动裁剪和组装箱梁模板；

悬臂机器人用于悬挂在箱梁上并完成如混凝土喷射和钢筋安装；

自动化巡检机器人用于通过激光扫描或视觉系统来检测缺陷和偏差从而检查箱梁表面的质量；

自动化测量设备包括激光测距仪、全站仪和GPS等测量设备并用于测量箱梁的位置、尺寸和平直度，以确保其符合设计要求；

无人机用于施工现场的勘察、监测和巡视并提供高分辨率的航拍图像和视频，用于项目管理和质量控制；

输送带和自动化起重机分别用于将材料和设备自动传送到施工现场，并协助在高空施工箱梁时的安全搬运；

振动台和震动设备用于混凝土浇筑后的振动，以去除气泡并提高混凝土的密实度。

通过将混凝土泵和喷射机器人、钢筋加工机器人、自动化钢模板制作机器、悬臂机器人、自动化巡检机器人、自动化测量设备、无人机、输送带和自动化起重机以及振动台和震动设备等设备一起进行智能化的整合、管理，以更为高效、安全的对箱梁进行制造。

在步骤S5的智能控制中：优化施工进度包括预测建造时间、动态调整进度：

其中预测建造时间包括利用历史数据和当前施工进度，以预测箱梁建造的完成时间，而动态调整进度包括利用AI系统根据实时数据和情况，自动调整施工进度计划，以应对突发事件或资源不足的情况；

资源分配包括材料和劳动力管理、设备调度：

其中材料和劳动力管理包括利用AI算法优化材料和劳动力的分配，确保在适当的时间和地点有足够的资源供应，而设备调度包括利用自动化决策系统帮助优化设备的使用；

风险管理包括风险识别、风险评估：

其中风险识别包括利用机器学习模型分析历史数据和实时数据，识别可能的风险因素，如不稳定的天气、供应链问题或施工错误，而风险评估是利用AI系统根据风险识别结果，自动评估风险的严重性，并提供建议，以帮助项目管理团队制定决策；

预测维护包括设备维护、箱梁维护：

其中设备维护包括利用AI算法根据设备传感器的数据，预测设备的维护需求，以减少不必要的停机时间，而箱梁维护包括利用机器学习模型基于箱梁的历史数据和使用情况，预测维护需求，确保其长期可靠性，而AI算法是一组数学和计算机科学方法，用于模拟和模仿人类智能行为和决策过程的计算机程序，这些算法是构建人工智能（ArtificialIntelligence，简称AI）系统的关键组成部分，用于处理和分析数据、学习模式、做出决策以及执行各种智能任务，AI算法作为如今相对非常成熟的算法，已经可以非常便捷的投入箱梁的预测维护中。

而在步骤S5的管理中还包括：利用虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术来提供施工培训、可视化模拟和实时指导，在施工现场使用AR设备来显示有关箱梁的实时信息和指示，在本实施中，AR设备可以选用：如智能手机和平板电脑、AR眼镜、AR眼镜以及AR专用传感器等等，以更好的将虚拟信息叠加在现实世界中，以增强用户的感知和互动体验，通过智能化的交互，提升施工效率以及质量。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。