基于BIM4D的预制施工装配和吊装方法、系统、设备和介质技术方案

本发明专利技术公开了一种基于BIM4D的预制施工装配和吊装方法、系统、设备和介质，其方法包括：根据预制构件的装配特性，构建装配特性惩罚值函数；根据装配特性惩罚值函数，构建总惩罚值函数；利用BIM4D模型对预制构件进行标记，制定装配方案；利用总惩罚值函数对装配方案进行验证，将总惩罚值最小的装配方案作为最终方案，本申请通过优化单个预制构件的吊装和装配顺序，借助路径规划器确定无碰撞最佳路径，提出了路径重新规划的创新方法，以应对动态环境和约束。约束。约束。

【技术实现步骤摘要】
基于BIM4D的预制施工装配和吊装方法、系统、设备和介质


[0001]本专利技术涉及建筑施工
，特别涉及基于BIM4D的预制施工装配和吊装方法、系统、设备和介质。

技术介绍

[0002]为了提高建筑和施工(B&C)的生产率和质量，预制件在B&C行业中的应用越来越多。预制构件可在专业工厂制造并交付至施工现场。预制施工在很大程度上依赖起重机来组装梁、柱、墙等建筑构件。建筑物单个预制构件的装配计划是一个基本问题，但尚未得到解决。大多数现有的研究处理调度优化在施工中只考虑整个项目进度表。尽管BIM4D概念以其内置的宏观时间表而闻名，但它通常显示特定时期内某些分组建筑构件组装的时间框架。一旦建筑构件按照其装配顺序确定，则对组中每个构件的吊装路径进行规划。过去的研究工作通常单独或独立地处理这两个问题。事实上，分组预制构件的装配顺序可能会影响组中单个构件吊装路径的可行性和质量。有时，不正确的装配顺序可能会导致起重机无法完成起重和装配任务。
[0003]因此，如何提供一种效率高的施工装配和吊装方法，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了基于BIM4D的预制施工装配和吊装方法、系统、设备和介质，旨在解决现有建筑行业中预制构件装配任务效率低的问题。
[0005]第一方面，本申请提供了基于BIM4D的预制施工装配和吊装方法，该方法包括：
[0006]根据预制构件的装配特性，构建装配特性惩罚值函数；
[0007]根据装配特性惩罚值函数，构建总惩罚值函数；
[0008]利用BIM4D模型对预制构件进行标记，制定装配方案；
[0009]利用总惩罚值函数对装配方案进行验证，将总惩罚值最小的装配方案作为最终方案。
[0010]一种实施方式中，阈值构件的装配特性包括：构件重量、构件占用空间、构件的布局干扰和构件的提升路径干扰，所述根据预制构件的装配特性，构建装配特性函数，包括：
[0011]根据预制构件的构件重量、构件占用空间、构件的布局干扰和构件的提升路径干扰，分别构建对应的装配特性惩罚值函数。
[0012]一种实施方式中，利用BIM4D模型对预制构件进行标记，包括：
[0013]利用BIM4D模型为每个构件分配构件ID，并标记每个构件所属的子组。
[0014]第二方面，本申请还提供了一种基于BIM4D的预制施工装配和吊装系统，包括：
[0015]惩罚值函数构建单元，用于根据预制构件的装配特性，构建装配特性惩罚值函数；
[0016]总惩罚值函数构建单元，用于根据装配特性惩罚值函数，构建总惩罚值函数；
[0017]方案制定单元，用于利用BIM4D模型对预制构件进行标记，制定装配方案；
[0018]方案验证单元，用于利用总惩罚值函数对装配方案进行验证，将总惩罚值最小的装配方案作为最终方案。
[0019]第三方面，本申请还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如第一方面中任一项所述的基于BIM4D的预制施工装配和吊装方法。
[0020]第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时使所述处理器执行如第一方面中任一项所述的基于BIM4D的预制施工装配和吊装方法。
[0021]本申请提出的基于BIM4D的预制施工装配和吊装方法、系统、设备和介质，通过优化单个预制构件的吊装和装配顺序，借助路径规划器确定无碰撞最佳路径，提出了路径重新规划的创新方法，以应对动态环境和约束。
附图说明
[0022]为了更清楚的说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面的描述中的附图是本申请的一些实施例，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附图。
[0023]图1为本申请实施例提供的一种基于BIM4D的预制施工装配和吊装方法流程图；
[0024]图2为本申请实施例提供的构件布局干扰示意图；
[0025]图3为本申请实施例提供的BIM格式的六层住宅建筑示意图；
[0026]图4为本申请实施例提供的BIM模型中楼层的调度数据示意图；
[0027]图5为本申请实施例提供的从BIM模型中提取的一层的墙元件示意图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0029]参见图1实施例所示一种基于BIM4D的预制施工装配和吊装方法流程图，包括：
[0030]S101、根据预制构件的装配特性，构建装配特性惩罚值函数。
[0031]在一实施例中，预制构件的装配特性包括：构件重量、构件占用空间、构件的布局干扰和构件的提升路径干扰。
[0032]根据预制构件的各种物理特性，以及预制构件组中构件的位置和提升路径，基于这些元件的物理和空间特性，确定了下列四个主要方面，它们影响装配序列的质量，因此是优化搜索的重要属性：
[0033](i)构件重量——通常情况下，构件重量越重，需要装配得越早。这是因为较重的元件在技术上需要更大的努力和更长的时间来提升和安装。因此，为了减少由于预装元件的存在而偏离其最佳提升路径，首先组装最重的元件会方便又高效。
[0034](ii)构件占用空间——占用空间是指BIM模型中预制构件占用的基础区域。一个图元占用的基础面积越大，应越早进行装配。通常，尺寸较大的元件需要在其提升路径上进行更多的步骤和改动来预装元件。因此，基础面积最大的元件需要最早安装。
[0035](iii)元件的布局干扰——布局干扰是指已安装的元件对新元件组件的干扰。在序列调度优化中，易装配性是主要考虑因素之一。在本申请中，根据从BIM模型获取的三维平面图确定装配的容易程度。
[0036](iv)元件的提升路径干扰——规划目标元件的提升路径时，避免与序列中的前面元件发生碰撞至关重要。因此，起重机将遵循的路径是顺序计划中的一个重要因素。其目的是以一种最小化起重机不必要绕行的方式对元件进行排序，并且不会与先前安装的元件发生碰撞。
[0037]在一实施例中，根据预制构件的装配特性，构建装配特性惩罚值函数，包括：
[0038]根据构件重量、构件占用空间、构件的布局干扰和构件的提升路径干扰，分别构建对应的装配特性惩罚值函数。
[0039]构件装配特性的单个惩罚值，即重量、占用空间、布局干扰和提升路径干扰，分别由p
weight
、 p
space
、p
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于BIM4D的预制施工装配和吊装方法，其特征在于，包括：根据预制构件的装配特性，构建装配特性惩罚值函数；根据装配特性惩罚值函数，构建总惩罚值函数；利用BIM4D模型对预制构件进行标记，制定装配方案；利用总惩罚值函数对装配方案进行验证，将总惩罚值最小的装配方案作为最终方案。2.如权利要求1所述的基于BIM4D的预制施工装配和吊装方法，其特征在于，所述预制构件的装配特性包括：构件重量、构件占用空间、构件的布局干扰和构件的提升路径干扰。3.如权利要求2所述的基于BIM4D的预制施工装配和吊装方法，其特征在于，所述根据预制构件的装配特性，构建装配特性函数，包括：根据预制构件的构件重量、构件占用空间、构件的布局干扰和构件的提升路径干扰，分别构建对应的装配特性惩罚值函数。4.如权利要求3所述的基于BIM4D的预制施工装配和吊装方法，其特征在于，所述根据装配特性惩罚值函数，构建总惩罚值函数，包括：根据预制构件的构件重量、构件占用空间、构件的布局干扰和构件的提升路径干扰分别对应的装配特性惩罚值函数，构建的总惩罚值函数如下：P
total
＝k∑P
weight
+λ∑P
space
+μ∑P
layout
+v∑P
path
其中，P
weight
、P
space
、P
layout
和P
path
分别为预制构件的构件重量、构件占用空间、构件的布局干扰和构件的提升路径干扰的惩罚值函数，κ、λ、μ和ν分别是分配给各个惩罚值函数对应的权重。5.如权利要求4所述的基于BIM4D的预制施工...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡长青，刘爽，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：