基于BIM与虚拟现实技术的装配式建筑智能吊装系统及方法技术方案

基于BIM与虚拟现实技术的装配式建筑智能吊装系统及方法,该系统包括服务器模块、虚拟现实场景制作模块、构件查询与报表分析模块、虚拟场景中碰撞检验模块、虚拟场景中的智能寻路模块、施工现场信息采集虚拟仿真模块、施工现场信息采集模块、虚拟场景更新模块、吊装过程的虚拟仿真模块、决策模块、吊装过程的智能控制模块和多平台控制单元模块；其可实现虚拟场景中施工过程中的构件查询与报表分析、虚拟场景中碰撞检验及智能寻路、施工现场信息采集、装配现场和装配过程的虚拟仿真、装配式建筑吊装全过程的实时在线智能控制，可显著地提高装配式建筑的安装质量与效率。

Intelligent hoisting system and method for assembly building based on BIM and virtual reality technology

Based on BIM and virtual reality technology, the assembly architecture intelligent hoisting system and method, which includes server module, virtual reality scene making module, component query and report analysis module, collision detection module in virtual scene, intelligent path searching module in virtual scene, virtual simulation module of construction site information collection, and virtual simulation module. The construction site information acquisition module, virtual scene updating module, virtual simulation module of hoisting process, decision module, intelligent control module of hoisting process and multi platform control unit module can be used to realize component query and report analysis in the construction process of virtual scene, collision detection and intelligent routing in virtual scene. The real time online intelligent control of the construction site information collection, assembly site and assembly process, and the whole process of assembly building hoisting can significantly improve the installation quality and efficiency of the assembly building.

【技术实现步骤摘要】
基于BIM与虚拟现实技术的装配式建筑智能吊装系统及方法
：本专利技术涉及一种基于BIM与虚拟现实技术的装配式建筑智能吊装系统及其工作方法，属于智能建筑

技术介绍
：装配式建筑是一种新型的建筑结构形式，符合全寿命过程绿色建筑的概念，它响应国家节能减排，绿色施工的号召，使得建筑行业逐渐由现场作业向工厂化、工业化生产的方向发展。装配式混凝结构构件自重较大，吊装困难，安装工序复杂，精准度要求高。目前，装配式建筑的吊装还主要是以人工吊装的方式为主，而人工吊装存在着劳动强度大、效率低、工期长、吊装准确性不佳等问题，严重拖慢了装配式建筑的吊装效率。
技术实现思路
：专利技术目的：本专利技术提供一种基于BIM与虚拟现实技术的装配式建筑智能吊装系统及方法，其目的是解决以往所存在的问题。技术方案：一种基于BIM与虚拟现实技术的装配式建筑智能吊装系统，其特征在于：该系统包括服务器模块、虚拟现实场景制作模块、构件查询与报表分析模块、虚拟场景中碰撞检验模块、虚拟场景中的智能寻路模块、施工现场信息采集虚拟仿真模块、施工现场信息采集模块、虚拟场景更新模块、吊装过程的虚拟仿真模块、决策模块、吊装过程的智能控制模块和多平台控制单元模块；服务器模块与现实场景制作模块、构件查询与报表分析模块、施工现场信息采集模块、虚拟场景中碰撞检验模块、虚拟场景中的智能寻路模块、虚拟施工现场信息采集模块、虚拟场景更新模块、吊装过程的虚拟仿真模块、决策模块、吊装过程的智能控制模块以及多平台控制单元模块相通信。利用上述的基于BIM与虚拟现实技术的装配式建筑智能吊装系统所实施的工作方法，其特征在于：第一步：根据装配式建筑的特点，在服务器上建立数据库，存储所有与虚拟场景相关的数据信息、施工虚拟仿真数据信息、施工过程控制信息、各种决策指令及多平台控制单元交互控制的信息；第二步：虚拟现实场景制作模块包括：装配式建筑的整体BIM模型，待装配的预制构件BIM模型，场地的路面及塔吊BIM模型；第三步：利用构件查询与报表分析模块通过对虚拟场景构件的检索和数据库操作实现对场景内构件查询、检索与报表分析；第四步：所述虚拟场景中碰撞检验模块通过虚拟场景中构件添加碰撞体组件和触发器组件，再通过算法提取与研究对象发生碰撞的所有构件；第五步:虚拟场景中的智能寻路模块以碰撞检验作为约束条件，通过智能优化算法在虚拟场景得到最优的路径，并将相应的信息写入到服务器中；第六步：施工现场信息采集虚拟仿真模块与碰撞检验模块和智能寻路模块通信，确定出施工现场信息采集时塔吊及RFID芯片数据采集器运动路径，形成施工现场信息采集指令存储到决策模块中；第七步：装配现场信息采集模块包含装配式构件生产时内置的RFID芯片、塔吊臂上设置的RFID芯片数据采集器、数据传送装置及构件定位算法；通过塔吊定时旋转，RFID芯片数据采集器扫描施工现场的中预埋在装配式构件中的RFID芯片，得到RFID芯片内的BIM信息及RFID芯片到数据采集器的距离信息，RFID芯片数据采集器信息通过数据传送装置传送到服务器，服务器通过内置的定位算法计算出构件的现场定位坐标；第八步：虚拟场景更新模块根据现场信息采集模块得到的虚拟场景中的构件位置与现实世界中真实构件位置对应关系，判定施工现场的构件位置偏差是否可接受；如偏差不可接受，向服务器构件发送安装错误信息，提示用户现场构件安装错误；如偏差可接受，通过算法调整场景中构件的位置使其与现实世界中真实构件位置精准对应，调整后的构件信息存储到服务器中；第九步：所述吊装过程的虚拟仿真模块与碰撞检验模块和智能寻路模块通信，确定出施工吊装过程塔吊运动路径，形成装配现场吊装过程的智能控制指令，并存储到决策模块中；第十步：决策模块包括：构件信息查询及报表分析指令、施工现场信息采集虚拟仿真指令、施工现场信息采集指令、吊装过程的虚拟仿真控制指令、吊装过程的智能控制指令；第十一步：通过吊装过程的智能控制模块提取决策模块中的吊装过程的智能控制指令，并与塔吊控制系统连接完成吊装过程的智能控制。第一步中：将做好的BIM模型通过FBX格式导入到虚拟现实平台，通过算法自动添加材质和贴图后形成虚拟现实模型；通过场景中构件网格化分解决模型轻量化问题；通过坐标转换后与施工现场的实物一一对应，虚拟场景中模型控制点坐标与施工现场的实物控制点坐标一一对应；并将相应的信息写入到服务器中。第四步中：碰撞检验模块通过调整碰撞体和触发器与研究对象间的空间包裹距离，结合碰撞检测，提取对象的可施工特性；碰撞检验模块得到的对象的碰撞信息及可施工特性信息存储到服务器中。第七步中：所述定位算法是每一个RFID芯片至少通过3个RFID数据采集器得到的距离信息，再由相应的数据采集器位置构造出至少三个球面，求解球面相交方程确定出RFID芯片空间位置坐标；所述RFID芯片具有存储构件信息和定位两种功能，RFID芯片在构件的位置由构件在虚拟场景中的定位特征点坐标决定，RFID芯片空间位置坐标代表构件实际施工后的位置，通过RFID芯片的空间位置坐标可建立起虚拟场景中的构件位置与现实世界中真实构件位置对应关系；所述RFID芯片数据采集器在塔吊臂上按照一定的规律移动。PC端、移动端和网页端控制平台，通过控制单元可完成构件查询与报表分析、施工现场信息采集虚拟仿真、施工现场信息采集、虚拟场景更新、吊装过程的虚拟仿真及吊装过程的实时在线智能控制。优点效果：本专利技术提供了一种基于BIM与虚拟现实技术的装配式建筑智能吊装系统及其工作方法，其可实现虚拟场景中施工过程中的构件查询与报表分析、虚拟场景中碰撞检验及智能寻路、施工现场信息采集、装配现场和装配过程的虚拟仿真、装配式建筑吊装全过程的实时在线智能控制，可显著地提高装配式建筑的安装质量与效率。附图说明：图1是本专利技术的系统框图。其中的标号代表各条指令执行的逻辑路径。具体实施方式：本专利技术提供一种基于BIM与虚拟现实技术的装配式建筑智能吊装系统，该系统包括服务器模块、虚拟现实场景制作模块、构件查询与报表分析模块、虚拟场景中碰撞检验模块、虚拟场景中的智能寻路模块、施工现场信息采集虚拟仿真模块、施工现场信息采集模块、虚拟场景更新模块、吊装过程的虚拟仿真模块、决策模块、吊装过程的智能控制模块和多平台控制单元模块；服务器模块与现实场景制作模块、构件查询与报表分析模块、施工现场信息采集模块、虚拟场景中碰撞检验模块、虚拟场景中的智能寻路模块、虚拟施工现场信息采集模块、虚拟场景更新模块、吊装过程的虚拟仿真模块、决策模块、吊装过程的智能控制模块以及多平台控制单元模块相通信。利用上述的基于BIM与虚拟现实技术的装配式建筑智能吊装系统所实施的工作方法，其特征在于：第一步：根据装配式建筑的特点，在服务器上建立数据库，存储所有与虚拟场景相关的数据信息、施工虚拟仿真数据信息、施工过程控制信息、各种决策指令及多平台控制单元交互控制的信息；第二步：虚拟现实场景制作模块包括：装配式建筑的整体BIM模型，待装配的预制构件BIM模型，场地的路面及塔吊BIM模型；将做好的BIM模型通过FBX格式导入到虚拟现实平台，通过算法自动添加材质和贴图后形成虚拟现实模型；通过场景中构件网格化分解决模型轻量化问题；通过坐标转换后与施工现场的实物一一对应，虚拟场景中模型控制点坐标与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于BIM与虚拟现实技术的装配式建筑智能吊装系统，其特征在于：该系统包括服务器模块、虚拟现实场景制作模块、构件查询与报表分析模块、虚拟场景中碰撞检验模块、虚拟场景中的智能寻路模块、施工现场信息采集虚拟仿真模块、施工现场信息采集模块、虚拟场景更新模块、吊装过程的虚拟仿真模块、决策模块、吊装过程的智能控制模块和多平台控制单元模块；服务器模块与现实场景制作模块、构件查询与报表分析模块、施工现场信息采集模块、虚拟场景中碰撞检验模块、虚拟场景中的智能寻路模块、虚拟施工现场信息采集模块、虚拟场景更新模块、吊装过程的虚拟仿真模块、决策模块、吊装过程的智能控制模块以及多平台控制单元模块相通信。

【技术特征摘要】
1.一种基于BIM与虚拟现实技术的装配式建筑智能吊装系统，其特征在于：该系统包括服务器模块、虚拟现实场景制作模块、构件查询与报表分析模块、虚拟场景中碰撞检验模块、虚拟场景中的智能寻路模块、施工现场信息采集虚拟仿真模块、施工现场信息采集模块、虚拟场景更新模块、吊装过程的虚拟仿真模块、决策模块、吊装过程的智能控制模块和多平台控制单元模块；服务器模块与现实场景制作模块、构件查询与报表分析模块、施工现场信息采集模块、虚拟场景中碰撞检验模块、虚拟场景中的智能寻路模块、虚拟施工现场信息采集模块、虚拟场景更新模块、吊装过程的虚拟仿真模块、决策模块、吊装过程的智能控制模块以及多平台控制单元模块相通信。2.根据权利要求1所述的基于BIM与虚拟现实技术的装配式建筑智能吊装系统所实施的工作方法，其特征在于：第一步：根据装配式建筑的特点，在服务器上建立数据库，存储所有与虚拟场景相关的数据信息、施工虚拟仿真数据信息、施工过程控制信息、各种决策指令及多平台控制单元交互控制的信息；第二步：虚拟现实场景制作模块包括：装配式建筑的整体BIM模型，待装配的预制构件BIM模型，场地的路面及塔吊BIM模型；第三步：利用构件查询与报表分析模块通过对虚拟场景构件的检索和数据库操作实现对场景内构件查询、检索与报表分析；第四步：所述虚拟场景中碰撞检验模块通过虚拟场景中构件添加碰撞体组件和触发器组件，再通过算法提取与研究对象发生碰撞的所有构件；第五步:虚拟场景中的智能寻路模块以碰撞检验作为约束条件，通过智能优化算法在虚拟场景得到最优的路径，并将相应的信息写入到服务器中；第六步：施工现场信息采集虚拟仿真模块与碰撞检验模块和智能寻路模块通信，确定出施工现场信息采集时塔吊及RFID芯片数据采集器运动路径，形成施工现场信息采集指令存储到决策模块中；第七步：装配现场信息采集模块包含装配式构件生产时内置的RFID芯片、塔吊臂上设置的RFID芯片数据采集器、数据传送装置及构件定位算法；通过塔吊定时旋转，RFID芯片数据采集器扫描施工现场的中预埋在装配式构件中的RFID芯片，得到RFID芯片内的BIM信息及RFID芯片到数据采集器的距离信息，RFID芯片数据采集器信息通过数据传送装置传送到服务器，服务器通过内置的定位算法计算出构件的现场定位坐标；第八步：虚拟场景更新模块根据现场信息采集模块得到的虚拟场景中的构件位置与现实世界中真实...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆海燕，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21