一种桥梁架设工程多要素可视化虚拟建造方法技术

本发明专利技术工程建设技术领域，尤其是涉及一种桥梁架设工程多要素可视化虚拟建造方法，包括三维交互场地布置与临建设计；参数化工艺设计；资源量化配置；风险识别；边界条件设定与仿真；完成仿真推演；基于虚拟建造系统，建立桥梁架设工程的三维可视化总体施工模型；基于工艺知识库进行桥梁架设工程参数化施工方案的智能匹配；依据施工方案及项目录入信息进行量化资源配置；基于风险隐患库，自动生成桥梁架设工程的结构化风险隐患清单和安全专项计划；根据实际选择或输入桥梁架设工程的边界条件，基于图形引擎对总体施工模型及方案进行仿真模拟，生成项目虚拟建造数据，实现对施工方案的审核、评估、优化。优化。优化。

【技术实现步骤摘要】
一种桥梁架设工程多要素可视化虚拟建造方法


[0001]本专利技术工程建设
，尤其是涉及一种桥梁架设工程多要素可视化虚拟建造方法。

技术介绍

[0002]BIM技术作为建筑深度数字化的重要组成部分和实现转型升级的重要支撑手段，可提升相关企业标准化、专业化、数字化、精细化管理水平，实现企业高质量发展，同时帮助推动建筑行业“数字化转型”。虚拟建造是在计算机技术和信息技术基础上，利用BIM建模技术等建立建筑物或项目工程模型，对各施工生产要素进行模拟建设，同时利用虚拟仿真计算技术进行各种虚拟环境条件下的分析，提前发现实际工程中可能出现的问题，并采取预防措施。
[0003]目前，工程建设领域对虚拟建造的需求愈发强烈，存在知识库模板不足、业务应用工具不足，业务应用工具使用难度大，导致虚拟建造应用落地难等问题。因此，亟需通过BIM技术与数字孪生技术，打通从设计到施工的生命周期链条，实现数字世界的建造过程，为实际建造提供仿真数据来源。
[0004]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的总体
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种桥梁架设工程多要素可视化虚拟建造方法，其包括如下步骤：
[0006]S1、三维交互场地布置与临建设计，包括：
[0007]从虚拟建造系统中导入桥梁架设工程施工场景，叠加施工主体模型、临建设施，从资源库中添加机械资源，生成三维可视化总体施工模型；
[0008]S2、参数化工艺设计，包括：
[0009]基于工艺知识库，根据桥梁架设工程的特点匹配合适的桥梁工艺参数化模板，智能匹配工艺中每项工作的工序流程，随后匹配构件的施工工艺，整合生成桥梁架设的施工工艺，并进行可视化展示；
[0010]S3、资源量化配置，包括：
[0011]计算与施工工艺相契合的人力、机械、物料数据，生成量化资源配置计划；
[0012]S4、风险识别，包括：
[0013]对步骤S2中的施工工艺与步骤S3中的资源配置进行风险因素识别，汇总后生成结构化风险隐患清单和安全专项计划；
[0014]S5、边界条件设定与仿真，包括：
[0015]对桥梁架设工程的过程成本、工期、气候等边界条件进行约束，并通过仿真计算施工进度；
[0016]S6、完成仿真推演，包括：
[0017]结合参数化工序、量化资源配置计划、边界条件仿真结果，基于图形引擎技术，将最终桥梁架设施工方案以电子沙盘与3D
‑
PPT的形式进行可视化展示。
[0018]优选的，步骤S1，包括如下子步骤：
[0019]S11、选择桥梁架设工程初始点，初始化地图影像及周边地形；
[0020]S12、通过在线服务的形式导入GIS资源、倾斜摄影数据，创建施工场地及道路，作为总平面布置底图；
[0021]S13、在底图上建立主体模型，并调整位置；
[0022]S14、从资源库中选择临建模型，搭建项目临建场地；
[0023]S15、在资源库中选择对应的机械、人员模型，作为项目初始化的数据来源；
[0024]S16、主体模型与临建模型经格式转换，形成轻量化模型，并与总平面布置底图整合，形成三维可视化总体施工模型。
[0025]优选的，步骤S2，包括如下子步骤：
[0026]S21、桥梁架设工程信息录入；
[0027]S22、导入总体施工模型，并进行工程特征识别；
[0028]S23、基于工艺知识库进行桥梁工艺参数化模板的匹配，
[0029]若匹配成功则执行步骤S24；
[0030]若未匹配出合适的施工工艺，则请本领技术人员进行研判，并将结果录入工艺知识库；
[0031]S24、对桥梁整体施工工艺中每项工作进行施工工序的智能匹配：
[0032]①
计算当前桥梁工序的特征匹配度X：
[0033]首先，计算桥梁的主要特征参数矩阵A：
[0034][0035]其中，a1桥型匹配度、a2截面匹配度、a3材料匹配度、a4上部结构匹配度、a5下部结构匹配度；
[0036]其次，计算特征参数的权重矩阵Γ：
[0037]Γ＝[τ1,τ2,τ3,τ4,τ5][0038]其中，τ1～τ5分别为a1～a5的权重，参考工艺知识库中给出的经验系数；
[0039]最后，计算当前桥梁工序的特征匹配度X：
[0040]X＝ΓΑ
[0041]②
计算当前工序的匹配度ζ：
[0042]ζ＝αX+βY+γZ
[0043]其中，Y为工序与总工程的契合度，Z为工序中重难点工程的完成度，α、β、γ分别为X、Y、Z的权重，权重值参考工艺知识库中的经验系数；
[0044]③
设定匹配次数N，N次匹配后取ζ达最大值时的施工工序。
[0045]S25、依据施工工序进行构件施工工艺的匹配，
[0046]若匹配成功则执行步骤S26；
[0047]若未匹配成功，则请本领技术人员进行研判，并将结果录入工艺知识库；
[0048]S26、整合S23至S25中的施工流程、施工工序、构件施工工艺，生成桥梁架设工程的总体施工方案；
[0049]S27、基于虚拟建造系统的数字孪生技术和图形引擎技术，将桥梁架设施工工艺进行可视化展示。
[0050]优选的，步骤S2中所述工艺知识库包括：
[0051]主体工程模型库、临建模型库、机械设备库，为三维交互场地布置与临建设计中高频使用的三维模型资源，极大提高了建模的效率；工艺工法库、风险隐患库、质量检验库，是与模型关联的施工常用数据，将其转化为结构化数据存入资源库，便于在参数化工艺设计和风险识别中进行施工方案的智能匹配，提升了工作效率。
[0052]优选的，步骤S3，包括如下子步骤：
[0053]S31、绘制施工有向图G，将步骤S2中生成的施工工序绘制成施工有向图G，图中有向边(每个有向边都代表一个工序)的集合为E，各结点的编号为p0，p1，
…
，p
n
，使得对任意有向边p
i
p
j
∈E(G)都有i＜j；
[0054]S32、计算各工序的最早开工时间T
E
(p
j
),j＝1,2,
…
,n：
[0055]①
赋初值T
E
(p0)＝0；
[0056]②
依次计算T
E
(p
j
)：
[0057]T
E
(p
j
)＝max{T
E
(p
i
)+ω(p
i
,p
j
)}
[0058]其中，ω(p
i本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种桥梁架设工程多要素可视化虚拟建造方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、三维交互场地布置与临建设计，包括：从虚拟建造系统中导入桥梁架设工程施工场景，叠加施工主体模型、临建设施，从资源库中添加机械资源，生成三维可视化总体施工模型；S2、参数化工艺设计，包括：基于工艺知识库，根据桥梁架设工程的特点匹配合适的桥梁工艺参数化模板，智能匹配工艺中每项工作的工序流程，随后匹配构件的施工工艺，整合生成桥梁架设的施工工艺，并进行可视化展示；S3、资源量化配置，包括：计算与施工工艺相契合的人力、机械、物料数据，生成量化资源配置计划；S4、风险识别，包括：对步骤S2中的施工工艺与步骤S3中的资源配置进行风险因素识别，汇总后生成结构化风险隐患清单和安全专项计划；S5、边界条件设定与仿真，包括：对桥梁架设工程的过程边界条件进行约束，并通过仿真计算施工进度；S6、完成仿真推演，包括：结合参数化工序、量化资源配置计划、边界条件仿真结果，基于图形引擎技术，将最终桥梁架设施工方案进行可视化展示。2.根据权利要求1所述的桥梁架设工程多要素可视化虚拟建造方法，其特征在于，步骤S1，包括如下子步骤：S11、选择桥梁架设工程初始点，初始化地图影像及周边地形；S12、通过在线服务的形式导入GIS(Geographic Information System，地理信息系统)资源、倾斜摄影数据，创建施工场地及道路，作为总平面布置底图；S13、在底图上建立主体模型，并调整位置；S14、从资源库中选择临建模型，搭建项目临建场地；S15、在资源库中选择对应的机械、人员模型，作为项目初始化的数据来源；S16、主体模型与临建模型经格式转换，形成轻量化模型，并与总平面布置底图整合，形成三维可视化总体施工模型。3.根据权利要求1所述的桥梁架设工程多要素可视化虚拟建造方法，其特征在于，步骤S2，包括如下子步骤：S21、桥梁架设工程信息录入；S22、导入总体施工模型，并进行工程特征识别；S23、基于工艺知识库进行桥梁工艺参数化模板的匹配，若匹配成功则执行步骤S24；若未匹配出合适的施工工艺，则请本领技术人员进行研判，并将结果录入工艺知识库；S24、对桥梁整体施工工艺中每项工作进行施工工序的智能匹配：
①
计算当前桥梁工序的特征匹配度X：首先，计算桥梁的主要特征参数矩阵A：
其中，a1桥型匹配度、a2截面匹配度、a3材料匹配度、a4上部结构匹配度、a5下部结构匹配度；其次，计算特征参数的权重矩阵Γ：Γ＝[τ1,τ2,τ3,τ4,τ5]其中，τ1～τ5分别为a1～a5的权重，参考工艺知识库中给出的经验系数；最后，计算当前桥梁工序的特征匹配度X：X＝ΓΑ
②
计算当前工序的匹配度ζ：ζ＝αX+βY+γZ其中，Y为工序与总工程的契合度，Z为工序中重难点工程的完成度，α、β、γ分别为X、Y、Z的权重，权重值参考工艺知识库中的经验系数；
③
设定匹配次数N，N次匹配后取ζ达最大值时的施工工序，S25、依据施工工序进行构件施工工艺的匹配，若匹配成功则执行步骤S26；若未匹配成功，则请本领技术人员进行研判，并将结果录入工艺知识库；S26、整合S23至S25中的施工流程、施工工序、构件施工工艺，生成桥梁架设工程的总体施工方案；S27、基于虚拟建造系统的数字孪生技术和图形引擎技术，将桥梁架设施工工艺进行可视化展示。4.根据权利要求1所述的桥梁架设工程多要素可视化虚拟建造方法，其特征在于，步骤S2中所述工艺知识库包括：主体工程模型库、临建模型库、机械设备库，为三维交互场地布置与临建设计中高频使用的三维模型资源；工艺工法库、风险隐患库、质量检验库，是与模型关联的施工常用数据，将其转化为结构化数据存入资源库。5.根据权利要求1所述的桥梁架设工程多要素可视化虚拟建造方法，其特征在于，步骤S3，包括如下子步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东魁，刘正虎，唐欣，魏世桥，于淼，李亮，袁小钦，陈晶，李登峰，罗晨，
申请(专利权)人：中国交通信息科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：