一种装配式建筑施工和服役阶段监控系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种装配式建筑施工和服役阶段监控系统及方法，以BIM施工运营控制模块为核心，通过建立装配式建筑预制构件三维BIM模型，可以实现预制构件制作、施工和运营维护的全过程动态监控，让决策者和管理者全局掌握，并基于BIM模型实现装配式建筑的电子化、信息化管理；基于BIM的预制构件三维模型和相关信息，实现预制构件质量、尺寸和拼装精度的信息化管理，提高装配式建筑预制构件的制作水平；基于BIM技术，能够提高装配式建筑的现场施工水平，确保施工过程的安全性、合理性和实效性；能够对装配式建筑运营期阶段进行动态监控，及时发现相关病害并有效防治与处理，调用相关文件查明症结并归因，达到装配式建筑运营阶段的高效管理。

【技术实现步骤摘要】
一种装配式建筑施工和服役阶段监控系统及方法
本专利技术涉及建筑施工和运营
，特别是一种装配式建筑施工和服役阶段监控系统及方法。
技术介绍
随着我国城市化建设节奏加快，土木建筑工业化不断推行，装配式建筑逐渐在我国建筑业应用推广。通常土木建筑的修建施工方法分为两大类：一是现场浇筑，该方法修建的建筑物具有较好整体性和较大刚度，但现场工作量较大且施工质量难以得到保障，同时施工进度易受环境影响而制约工期；二是工厂预制现场装配，该方法能够大大提高生产效率并加快施工进度，同时构件质量能够得到保证，但装配精确度直接影响到建筑物施工质量和服役安全，因此如何保证装配建筑的施工质量已成为建筑行业工作人员必须面对的问题。装配式建筑通常具备3个特点：1）预制部品部件标准要求提升，生产效率和施工质量提高会在一定程度上降低生产成本；2）预制构件的装配精准度直接影响到装配式建筑的整体性和刚度并对服役期间的安全性起决定性作用；3）施工现场的装配作业量会远小于现浇作业。目前装配式建筑的工厂预制化、施工现场装配和服役运维三个部分较为独立，尚无成熟的施工进度监控系统和一体化管理措施，这种模式在很大程度上制约了装配式建筑的发展，难以满足目前飞速发展的城市化建设。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种装配式建筑施工和服役阶段监控系统及方法，为装配式建筑的构件质量及拼装精度、施工过程、结构受力状态和运营情况进行实时监控，并在出现施工问题或运营安全问题时及时预警报备，以保证装配式建筑施工和运营阶段健康状态。为达到上述目的，本专利技术是按照以下技术方案实施的：一种装配式建筑施工和服役阶段监控系统，包括BIM施工运营控制模块，以及与所述BIM施工运营控制模块相连接的服务器模块、现场施工监控模块、VR交互模块和预制构件监控模块，所述服务器模块分别与所述现场数据采集与传输模块、运营健康预警模块和运维数据分析预测模块连接，所述现场施工监控模块分别与文件资料管理模块、传感器模块和视频监控与施工进度监控模块相连，所述传感器模块和视频监控与施工进度监控模块通过所述现场数据采集与传输模块和所述服务器模块连接，所述预制构件监控模块分别与构件质量预警模块、构件尺寸预警模块和构件预拼装精度预警模块连接，所述运维数据分析预测模块通过运营维护监控管理模块与运营健康预警模块、交通运行情况监控和附属设备工作状态监控模块连接；其中：所述BIM施工运营控制模块，集成有预制构件BIM模型、管理信息、服役年限寿命信息，用于采集视频监控与施工进度监控模块所收集的数据信息，用于实现决策人员在装配式建筑施工过程中对现场情况和施工进度的实时掌控，以及与所述VR交互模块互联，用于实现管理人员在预制构件BIM模型中的装配式建筑构件三维交互体验与施工过程中的VR实景交互体验，所述BIM施工运营控制模块与所述服务器模块互联互动，用于接受服务器模块的辅助决策信息并在装配式建筑施工及运营期间对服务器模块下达指令；所述VR交互模块，用于实现将预制构件BIM模型引入VR设备中，使决策人员通过虚拟场景置身于预制构件制作、施工拼装和运营维护现场，在VR设备中实现模拟决策，施工进度掌握和运维方案制定的决策功能；所述服务器模块，用于储存所述现场数据采集与传输模块提供的施工现场视频监控信息、施工进度情况和预制构件各施工阶段的内力情况，并根据实际施工情况和预制构件的内力变化对运营区间的构件内力进行分析预测，将分析结果传输给所述运维数据分析预测模块；同时还作为所述BIM施工运营控制模块的控制核心，用于实现现场数据及时上传和互联互通，接受所述运营健康预警模块提供的装配式建筑运营情况，通过交互设计辅助BIM施工运营控制模块对所述运维数据分析预测模块发出指令；所述预制构件监控模块，用于接受和分析所述BIM施工运营控制模块传输的预制构件BIM模型相关信息，并监控并储存工厂预制构件的质量、尺寸和预拼装精度相关数据，与所述构件质量预警模块、构件尺寸预警模块和构件预拼装精度预警模块相连，并对预制构件的制作过程和原材料配置相关信息监控记录以辅助所述BIM施工运营控制模块做出决策指令；所述构件质量预警模块，用于记录并储存预制构件的物理参数并与设计要求和相关规范要求进行对比分析；并对预制构件扫描并在预制构件BIM模型上标识实际配筋率，一旦预制构件物理参数和实际配筋率不满足设计要求和相关规范则会则发出预警并将分析结果储存上传至所述预制构件监控模块以辅助做出整改或返工决策；所述构件尺寸预警模块，用于通过所述预制构件监控模块接受所述BIM施工运营控制模块根据设计图纸所成的预制构件BIM模型，并结合允许偏差的规范要求与预制工厂制作的预制构件实际尺寸进行对比分析，一旦超过规范要求则发出预警并将对比结果储存上传至所述预制构件监控模块以辅助做出整改或返工决策；所述构件预拼装精度预警模块，用于分析并储存预制构件BIM模型的预拼装结果，当预拼装精度不满足相关规范要求时储存并上传至所述预制构件监控模块以辅助做出整改或返工决策；所述现场施工监控模块，用于监控并储存现场施工情况、施工进度和施工过程中预制构件内力状态的相关信息和数据并在各预制构件BIM模型上进行标识，与所述视频监控与施工进度监控模块、传感器模块和文件资料管理模块相连，并将所接受的数据及时上传给所述BIM施工运营控制模块以辅助做出决策指令；所述文件资料管理模块，用于记录储存装配式建筑施工现场的施工组织文件、审批流程相关文件和预制构件出厂文件等相关文件资料并在各预制构件BIM模型上进行储存，施工现场出现问题时可随时调取相关文件进行查阅，明确责任划分和问题症结；所述传感器模块，用于记录储存装配式建筑预制构件的内力状态和施工过程中的预制构件内力变化过程并在各预制构件BIM模型上进行标识，然后上传至所述现场数据采集与传输模块；所述视频监控与施工进度监控模块，用于监视施工现场人员的施工情况，自动识别并记录不符合安全要求的施工行为，并记录储存装配式建筑整体施工过程和施工进度备案，并将相关信息上传至所述现场数据采集与传输模块；所述现场数据采集与传输模块，用于对比装配式建筑现场施工进度与计划是否一致，并分析施工过程中装配建筑各预制构件内力大小是否满足结构强度设计和相关规范要求，并将整合了相关信息和内力分布云图的预制构件BIM模型上传至所述服务器模块；所述运维数据分析预测模块，与所述服务器模块互联互通，用于接受装配式建筑预制构件施工阶段的内力变化全过程相关数据，并结合设计交通量、地质条件和气候坏境等影响因素对运营期装配式建筑服役状态进行预测；所述运营维护监控管理模块，与所述运营健康预警模块、交通运行情况监控模块和附属设备工作状态监控模块相连，用于监视并储存装配式建筑的运营期间的预制构件内力变化过程、交通运行情况和附属设备的工作性能状态并在预制构件BIM模型对应部位进行标识，结合所述运维数据分析预测模块提供的数据对装配式建筑的运营安全进行评定并实时监控；所述运营健康预警模块，用于记录储存装配式建筑运营过程中各预制构件的内力状态并上传至所述服务器模块，一旦超过设计要求或相关规范要求则发出预警，将预制构件应力超标的具体位置和具体数值标识在预制构件BIM模型对应位置以辅助决策者选择适宜的运营维护本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装配式建筑施工和服役阶段监控系统，其特征在于，包括BIM施工运营控制模块，以及与所述BIM施工运营控制模块相连接的服务器模块、现场施工监控模块、VR交互模块和预制构件监控模块，所述服务器模块分别与所述现场数据采集与传输模块、运营健康预警模块和运维数据分析预测模块连接，所述现场施工监控模块分别与文件资料管理模块、传感器模块和视频监控与施工进度监控模块相连，所述传感器模块和视频监控与施工进度监控模块通过所述现场数据采集与传输模块和所述服务器模块连接，所述预制构件监控模块分别与构件质量预警模块、构件尺寸预警模块和构件预拼装精度预警模块连接，所述运维数据分析预测模块通过运营维护监控管理模块与运营健康预警模块、交通运行情况监控和附属设备工作状态监控模块连接；其中：所述BIM施工运营控制模块，集成有预制构件BIM模型、管理信息、服役年限寿命信息，用于采集视频监控与施工进度监控模块所收集的数据信息，用于实现决策人员在装配式建筑施工过程中对现场情况和施工进度的实时掌控，以及与所述VR交互模块互联，用于实现管理人员在预制构件BIM模型中的装配式建筑构件三维交互体验与施工过程中的VR实景交互体验，所述BIM施工运营控制模块与所述服务器模块互联互动，用于接受服务器模块的辅助决策信息并在装配式建筑施工及运营期间对服务器模块下达指令；所述VR交互模块，用于实现将预制构件BIM模型引入VR设备中，使决策人员通过虚拟场景置身于预制构件制作、施工拼装和运营维护现场，在VR设备中实现模拟决策，施工进度掌握和运维方案制定的决策功能；所述服务器模块，用于储存所述现场数据采集与传输模块提供的施工现场视频监控信息、施工进度情况和预制构件各施工阶段的内力情况，并根据实际施工情况和预制构件的内力变化对运营区间的构件内力进行分析预测，将分析结果传输给所述运维数据分析预测模块；同时还作为所述BIM施工运营控制模块的控制核心，用于实现现场数据及时上传和互联互通，接受所述运营健康预警模块提供的装配式建筑运营情况，通过交互设计辅助BIM施工运营控制模块对所述运维数据分析预测模块发出指令；所述预制构件监控模块，用于接受和分析所述BIM施工运营控制模块传输的预制构件BIM模型相关信息，并监控并储存工厂预制构件的质量、尺寸和预拼装精度相关数据，与所述构件质量预警模块、构件尺寸预警模块和构件预拼装精度预警模块相连，并对预制构件的制作过程和原材料配置相关信息监控记录以辅助所述BIM施工运营控制模块做出决策指令；所述构件质量预警模块，用于记录并储存预制构件的物理参数并与设计要求和相关规范要求进行对比分析；并对预制构件扫描并在预制构件BIM模型上标识实际配筋率，一旦预制构件物理参数和实际配筋率不满足设计要求和相关规范则会则发出预警并将分析结果储存上传至所述预制构件监控模块以辅助做出整改或返工决策；所述构件尺寸预警模块，用于通过所述预制构件监控模块接受所述BIM施工运营控制模块根据设计图纸所成的预制构件BIM模型，并结合允许偏差的规范要求与预制工厂制作的预制构件实际尺寸进行对比分析，一旦超过规范要求则发出预警并将对比结果储存上传至所述预制构件监控模块以辅助做出整改或返工决策；所述构件预拼装精度预警模块，用于分析并储存预制构件BIM模型的预拼装结果，当预拼装精度不满足相关规范要求时储存并上传至所述预制构件监控模块以辅助做出整改或返工决策；所述现场施工监控模块，用于监控并储存现场施工情况、施工进度和施工过程中预制构件内力状态的相关信息和数据并在各预制构件BIM模型上进行标识，与所述视频监控与施工进度监控模块、传感器模块和文件资料管理模块相连，并将所接受的数据及时上传给所述BIM施工运营控制模块以辅助做出决策指令；所述文件资料管理模块，用于记录储存装配式建筑施工现场的施工组织文件、审批流程相关文件和预制构件出厂文件等相关文件资料并在各预制构件BIM模型上进行储存，施工现场出现问题时可随时调取相关文件进行查阅，明确责任划分和问题症结；所述传感器模块，用于记录储存装配式建筑预制构件的内力状态和施工过程中的预制构件内力变化过程并在各预制构件BIM模型上进行标识，然后上传至所述现场数据采集与传输模块；所述视频监控与施工进度监控模块，用于监视施工现场人员的施工情况，自动识别并记录不符合安全要求的施工行为，并记录储存装配式建筑整体施工过程和施工进度备案，并将相关信息上传至所述现场数据采集与传输模块；所述现场数据采集与传输模块，用于对比装配式建筑现场施工进度与计划是否一致，并分析施工过程中装配建筑各预制构件内力大小是否满足结构强度设计和相关规范要求，并将整合了相关信息和内力分布云图的预制构件BIM模型上传至所述服务器模块；所述运维数据分析预测模块，与所述服务器模块互联互通，用于接受装配式建筑预制构件施工阶段的...

【技术特征摘要】
1.一种装配式建筑施工和服役阶段监控系统，其特征在于，包括BIM施工运营控制模块，以及与所述BIM施工运营控制模块相连接的服务器模块、现场施工监控模块、VR交互模块和预制构件监控模块，所述服务器模块分别与所述现场数据采集与传输模块、运营健康预警模块和运维数据分析预测模块连接，所述现场施工监控模块分别与文件资料管理模块、传感器模块和视频监控与施工进度监控模块相连，所述传感器模块和视频监控与施工进度监控模块通过所述现场数据采集与传输模块和所述服务器模块连接，所述预制构件监控模块分别与构件质量预警模块、构件尺寸预警模块和构件预拼装精度预警模块连接，所述运维数据分析预测模块通过运营维护监控管理模块与运营健康预警模块、交通运行情况监控和附属设备工作状态监控模块连接；其中：所述BIM施工运营控制模块，集成有预制构件BIM模型、管理信息、服役年限寿命信息，用于采集视频监控与施工进度监控模块所收集的数据信息，用于实现决策人员在装配式建筑施工过程中对现场情况和施工进度的实时掌控，以及与所述VR交互模块互联，用于实现管理人员在预制构件BIM模型中的装配式建筑构件三维交互体验与施工过程中的VR实景交互体验，所述BIM施工运营控制模块与所述服务器模块互联互动，用于接受服务器模块的辅助决策信息并在装配式建筑施工及运营期间对服务器模块下达指令；所述VR交互模块，用于实现将预制构件BIM模型引入VR设备中，使决策人员通过虚拟场景置身于预制构件制作、施工拼装和运营维护现场，在VR设备中实现模拟决策，施工进度掌握和运维方案制定的决策功能；所述服务器模块，用于储存所述现场数据采集与传输模块提供的施工现场视频监控信息、施工进度情况和预制构件各施工阶段的内力情况，并根据实际施工情况和预制构件的内力变化对运营区间的构件内力进行分析预测，将分析结果传输给所述运维数据分析预测模块；同时还作为所述BIM施工运营控制模块的控制核心，用于实现现场数据及时上传和互联互通，接受所述运营健康预警模块提供的装配式建筑运营情况，通过交互设计辅助BIM施工运营控制模块对所述运维数据分析预测模块发出指令；所述预制构件监控模块，用于接受和分析所述BIM施工运营控制模块传输的预制构件BIM模型相关信息，并监控并储存工厂预制构件的质量、尺寸和预拼装精度相关数据，与所述构件质量预警模块、构件尺寸预警模块和构件预拼装精度预警模块相连，并对预制构件的制作过程和原材料配置相关信息监控记录以辅助所述BIM施工运营控制模块做出决策指令；所述构件质量预警模块，用于记录并储存预制构件的物理参数并与设计要求和相关规范要求进行对比分析；并对预制构件扫描并在预制构件BIM模型上标识实际配筋率，一旦预制构件物理参数和实际配筋率不满足设计要求和相关规范则会则发出预警并将分析结果储存上传至所述预制构件监控模块以辅助做出整改或返工决策；所述构件尺寸预警模块，用于通过所述预制构件监控模块接受所述BIM施工运营控制模块根据设计图纸所成的预制构件BIM模型，并结合允许偏差的规范要求与预制工厂制作的预制构件实际尺寸进行对比分析，一旦超过规范要求则发出预警并将对比结果储存上传至所述预制构件监控模块以辅助做出整改或返工决策；所述构件预拼装精度预警模块，用于分析并储存预制构件BIM模型的预拼装结果，当预拼装精度不满足相关规范要求时储存并上传至所述预制构件监控模块以辅助做出整改或返工决策；所述现场施工监控模块，用于监控并储存现场施工情况、施工进度和施工过程中预制构件内力状态的相关信息和数据并在各预制构件BIM模型上进行标识，与所述视频监控与施工进度监控模块、传感器模块和文件资料管理模块相连，并将所接受的数据及时上传给所述BIM施工运营控制模块以辅助做出决策指令；所述文件资料管理模块，用于记录储存装配式建筑施工现场的施工组织文件、审批流程相关文件和预制构件出厂文件等相关文件资料并在各预制构件BIM模型上进行储存，施工现场出现问题时可随时调取相关文件进行查阅，明确责任划分和问题症结；所述传感器模块，用于记录储存装配式建筑预制构件的内力状态和施工过程中的预制构件内力变化过程并在各预制构件BIM模型上进行标识，然后上传至所述现场数据采集与传输模块；所述视频监控与施工进度监控模块，用于监视施工现场人员的施工情况，自动识别并记录不符合安全要求的施工行为，并记录储存装配式建筑整体施工过程和施工进度备案，并将相关信息上传至所述现场数据采集与传输模块；所述现场数据采集与传输模块，用于对比装配式建筑现场施工进度与计划是否一致，并分析施工过程中装配建筑各预制构件内力大小是否满足结构强度设计和相关规范要求，并将整合了相关信息和内力分布云图的预制构件BIM模型上传至所述服务器模块；所述运维数据分析预测模块，与所述服务器模块互联互通，用于接受装配式建筑预制构件施工阶段的内力变化全过程相关数据，并结合设计交通量、地质条件和气候坏境等影响因素对运营期装配式建筑服役状态进行预测；所述运营维护监控管理模块，与所述运营健康预警模块、交通运行情况监控模块和附属设备工作状态监控模块相连，用于监视并储存装配式建筑的运营期间的预制构件内力变化过程、交通运行情况和附属设备的工作性能状态并在预制构件BIM模型对应部位进行标识，结合所述运维数据分析预测模块提供的数据对装配式建筑的运营安全进行评定并实时监控；所述运营健康预警模块，用于记录储存装配式建筑运营过程中各预制构件的内力状态并上传至所述服务器模块，一旦超过设计要求或相关规范要求则发出预警，将预制构件应力超标的具体位置和具体数值标...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈和平，张杰，魏君，陈明华，李自强，袁涛，赵维汉，冯玉梅，
申请(专利权)人：四川华芯项目管理有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51