CN107273640A - 基于三维数字模型的水利水电工程进度监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于三维数字模型的水利水电工程进度监控方法，一、建模：阅读水利工程二维图纸或直接进行水利工程设计，利用CATIA三维设计软件进行模型的创建，建模细节要求大于LOD300；二、进度模型划分：根据进度计划、项目需求和项目特点，将第一步设计模型划分为进度模型，给每个进度模型的名称定制特定的标识符，划分后的进度模型名称分为两部分：特定标识符和数字；三、将所有划分后的进度模型名称作为作为主键写入数据库，之后建立其它字段；四、对Catia Composer Player进行二次开发，从而满足BIM进度录入、偏差对比、滞后分析和虚拟建造功能的需要。
Description
技术领域
本发明涉及水利水电工程进度监控方法，尤其是涉及基于三维数字模型的水利水电工程进度监控方法。
背景技术
目前，水利水电工程（道路、隧洞、导流洞、竖井、斜井、大坝、水闸、厂房、溢洪道）进度监控管理仍然不够精细，虽有较成熟的进度管理方法支持，但还是经常出现进度滞后、工期延误的情况，通过研究分析，目前水利水电工程进度管理方法中主要存在以下缺陷：
第一，工程进度计划过于刚性，缺少优化。目前主要运用横道图、网络计划技术，结合Project、P3项目管理软件进行工程进度计划制定、管理。运用此类进度计划进行进度控制，只是单纯的根据机械效率进行叠加计算工期，当出现设计变更或者施工条件改变时，因为进度计划缺失灵活性，要进行优化调整十分困难，特别是当施工资源存在干扰时，很难计算工期，这就致使实际进度与计划大相径庭，也意味着进度控制失去意义。
第二，诸多因素共同影响工程进度，进度管理工作难以面面俱到。随着经济和工程技术的发展，工程规模扩大化，复杂程度增大，要求管理者充分考虑各种可能影响工程进度的因素。各种因素的综合影响，直接导致进度事先控制不力，工期储备不足，管理无法面面俱到，工期拖后。
第三，工程参与方众多，现场协调工作量大。工程项目多面性的特点决定了需要多方参与协作完成。各参建方除了要做好自身团队的施工任务，还要积极配合其他参与方的工作。整合不充分、协调不力直接导致工期延期。例如，存在工序衔接的各分包单位配合不力导致部分工序不能及时开展；施工段划分不合理，流水施工组织不力等等。
第四，进度、质量、成本三大管理目标相互制约，难以平衡。在施工过程中，项目管理三大目标即相互联系又相互制约，任一目标发生变化，都将致使其余两大目标发生变化。赶工期意味着增加成本，三者的平衡程度决定着项目目标的实现。如今的进度管理中，因为缺少先进的技术和理论支持，难以优化平衡三大目标。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于三维数字模型的水利水电工程进度监控方法。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本发明所述基于三维数字模型的水利水电工程进度监控方法，以CATIA（法国达索公司的一款设计软件）三维设计软件为载体，创建设计模型，根据所述工程进度计划和项目特点，将所述设计模型划分为进度模型，按照下述步骤进行：
第一步、建模：阅读水利工程二维图纸或直接进行水利工程设计，利用CATIA三维设计软件进行模型的创建，在建模过程中，使用参数化和模板化建模，便于后期设计的修改，建模细节要求大于LOD（模型细度）300；
第二步、进度模型划分：根据进度计划、项目需求和项目特点，将第一步的设计模型划分为进度模型，给每个所述进度模型的名称定制特定的标识符，划分后的进度模型名称分为两部分：特定标识符和数字，便于区分每个进度模型；
第三步、将所有划分后的进度模型名称作为作为主键写入数据库，之后建立其它字段，所述其它字段包括计划施工时间、实际施工时间、施工顺序、施工工艺、桩号或高程、质量信息、安全信息、异常记录；
第四步、对Catia Composer Player（法国达索公司的一款展示软件）进行二次开发，其对应的ComposerPlayerActiveX（法国达索公司一款展示软件的插件），摆脱了CATIA设计平台和Catia Composer Player展示平台，即可独立进行嵌入式的开发，而且具有API（应用程序编程接口）接口，与Microsoft Visual Studio（美国微软公司的开发工具包系列产品）开发平台及网络数据库Sql Server（美国微软公司推出的关系型数据库管理***）结合，从而满足BIM（英文Building Information Modeling的缩写；建筑信息模型）进度录入、偏差对比、滞后分析和虚拟建造功能的需要。
所述BIM功能为：利用Sql Server数据库中的select（选择）语句调取主键“模型名称”相关的BIM综合信息数据，在可视化的平台交互显示出来；
所述进度录入功能为：利用Sql Server数据库中的update（更新）语句更新最新的实际进度数据，同时在可视化引擎中更新相关模型的颜色，实现可视化的监控；主键“模型名称”与数据库中计划和实际施工时间字段一一对应，将计划和实际进度数据写入相应字段，计划进度数据可提前录入，实际进度数据在施工过程中根据每天或每周的进度数据填写；
所述进度偏差对比为：读取所述数据库中符合条件的模型名称字段，首先在数据库中读取正常施工的模型名称，条件为实际进度数据不为空，将这些模型定义为蓝色；其次读取进度超前的模型名称，条件为实际进度数据不为空，且计划进度大于目前的日期，将这些模型定义为绿色；最后读取进度滞后的模型名称，条件为实际进度数据为空，且计划进度小于目前的日期，将这些模型定义为红色；不同的颜色表示不同的状态；
所述进度滞后分析功能为：在录入实际进度时，如有进度异常情况，选择相应的模型，将这些异常情况写入程序提供的文本框里，提交后自动写入数据库，且与相关的建筑物字段关联；如果有滞后，点击该建筑物，读取之前提交的异常情况，显示该建筑物滞后原因列表，根据这些滞后原因，供施工管理人员参考，制定相应的赶工措施；
所述虚拟建造功能为：根据已有的计划进度数据或实际进度数据，利用MicrosoftVisual Studio的timer（计时器）控件，按一定的周期将进度模型看作离散事件将其逐渐显示出来；按照工程项目的施工计划模拟现实的建造过程，在虚拟的环境下发现施工过程中可能存在的问题和风险，并针对问题对该进度模型和计划进行调整和修改，进而优化施工计划。
本发明优点主要体现为：
1、提出了水利水电工程领域基于三维数字化设计成果的4D（四维：空间坐标X、Y、Z及时间坐标T）进度监控方法，该方法可以剖切任意剖面，且模型与二维图纸等BIM信息关联，便于使用者理解设计意图。
2、在水利水电工程领域将计划进度和实际进度录入网络数据库，用数据和模型联合查看，实现进度偏差的对比。
3、利用人机交互式数据录入实现虚拟建造及其它数据的交互式查询。
4、Catia Composer Player作为该方法的主要开发平台和展示平台，当水利水电工程进度发生变化时不必重新创建模型，可大大节约时间和节省返工成本，而且它能通过3D 动画和创建交互产品文档更好地传达产品信息；Catia Composer Player的二次开发是对其软件功能的扩展，可以根据项目特点或业主需要进行功能定制。
附图说明
图1是按照本发明方法建立的监控方法结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1所示，本发明所述基于三维数字模型的水利水电工程进度监控方法，以CATIA（法国达索公司的一款设计软件）三维设计软件为载体，创建设计模型，根据所述工程进度计划和项目特点，将所述设计模型划分为进度模型，具体实现按照下述步骤进行：
第一步、建模：阅读水利工程二维图纸或直接进行水利工程设计，利用CATIA三维设计软件进行模型的创建，在建模过程中，使用参数化和模板化建模，便于后期设计的修改，建模细节要求大于LOD（模型细度）300；
第二步、进度模型划分：根据进度计划、项目需求和项目特点，将第一步的设计模型划分为进度模型，给每个所述进度模型的名称定制特定的标识符，划分后的进度模型名称分为两部分：特定标识符和数字，便于区分每个进度模型；
第三步、将所有划分后的进度模型名称作为作为主键写入数据库，之后建立其它字段，所述其它字段包括计划施工时间、实际施工时间、施工顺序、施工工艺、桩号或高程、质量信息、安全信息、异常记录等；
第四步、对Catia Composer Player（法国达索公司的一款展示软件）进行二次开发，其对应的ComposerPlayerActiveX（法国达索公司一款展示软件的插件），摆脱了CATIA设计平台和Catia Composer Player展示平台，即可独立进行嵌入式的开发，而且具有API（应用程序编程接口）接口，与Microsoft Visual Studio（美国微软公司的开发工具包系列产品）开发平台及网络数据库Sql Server（美国微软公司推出的关系型数据库管理***）结合，从而满足BIM（英文Building Information Modeling的缩写；建筑信息模型）进度录入、偏差对比、滞后分析和虚拟建造等功能的需要。
所述BIM功能为：利用Sql Server数据库中的select（选择）语句调取主键“模型名称”相关的BIM综合信息数据，在可视化的平台交互显示出来；
所述进度录入功能为：利用Sql Server数据库中的update（更新）语句更新最新的实际进度数据，同时在可视化引擎中更新相关模型的颜色，实现可视化的监控；主键“模型名称”与数据库中计划和实际施工时间字段一一对应，将计划和实际进度数据写入相应字段，计划进度数据可提前录入，实际进度数据在施工过程中根据每天或每周的进度数据填写；
所述进度偏差对比为：读取所述数据库中符合条件的模型名称字段，首先在数据库中读取正常施工的模型名称，条件为实际进度数据不为空，将这些模型定义为蓝色；其次读取进度超前的模型名称，条件为实际进度数据不为空，且计划进度大于目前的日期，将这些模型定义为绿色；最后读取进度滞后的模型名称，条件为实际进度数据为空，且计划进度小于目前的日期，将这些模型定义为红色；不同的颜色表示不同的状态；
所述进度滞后分析功能为：在录入实际进度时，如有进度异常情况，选择相应的模型，将这些异常情况写入程序提供的文本框里，提交后自动写入数据库，且与相关的建筑物字段关联；如果有滞后，点击该建筑物，读取之前提交的异常情况，显示该建筑物滞后原因列表，根据这些滞后原因，供施工管理人员参考，制定相应的赶工措施；
所述虚拟建造功能为：根据已有的计划进度数据或实际进度数据，利用MicrosoftVisual Studio的timer（计时器）控件，按一定的周期将进度模型看作离散事件将其逐渐显示出来；按照工程项目的施工计划模拟现实的建造过程，在虚拟的环境下发现施工过程中可能存在的问题和风险，并针对问题对该进度模型和计划进行调整和修改，进而优化施工计划。
本发明可以与信息管理***相结合：在现代化的工程建设管理中，施工阶段往往会推行工程信息管理***，这些***包含大量的文件和数据，包括质量、进度、安全、投资等等，在开发初期与信息管理***开发者沟通，如何架构数据库以便更好的为其他***所用。在4D进度监控方法中，将模型与这些文件或数据结合，再加上前面所述的BIM功能，即可形成4D BIM模型，工程结束之后形成电子文档交付给业主。
本发明还可开发其它辅助功能；在主要功能开发完之后，进行其它的功能开发以辅助主要功能的实现，包括用户权限、隐藏/显示、居中、打印、视图、视频播放、右键快捷菜单等等。这些功能也是基于Catia Composer Player开放的API和Microsoft VisualStudio的基础控件联合开发。
对所述4D（四维：空间坐标X、Y、Z及时间坐标T）进度监控的解释：
假设某在建水利水电工程的主体建筑物混凝土拱坝，设计坝顶高程1265m，截止目前，按计划应该施工至1230m，实际施工至1226m，那么使用本方法可以在三维模型上直观的查询到截止目前的计划进度（只显示1230m以下高程的模型）、实际进度（只显示1226m以下高程的模型）以及进度偏差（1226m至1230m高程用其他颜色表示滞后的模型）等信息。
Claims (2)
1.一种基于三维数字模型的水利水电工程进度监控方法，以CATIA三维设计软件为载体，创建设计模型，根据所述工程进度计划和项目特点，将所述设计模型划分为进度模型，按照下述步骤进行：
第一步、建模：阅读水利工程二维图纸或直接进行水利工程设计，利用CATIA三维设计软件进行模型的创建，在建模过程中，使用参数化和模板化建模，便于后期设计的修改，建模细节要求大于LOD300；
第二步、进度模型划分：根据进度计划、项目需求和项目特点，将第一步的设计模型划分为进度模型，给每个所述进度模型的名称定制特定的标识符，划分后的进度模型名称分为两部分：特定标识符和数字，便于区分每个进度模型；
第三步、将所有划分后的进度模型名称作为作为主键写入数据库，之后建立其它字段，所述其它字段包括计划施工时间、实际施工时间、施工顺序、施工工艺、桩号或高程、质量信息、安全信息、异常记录；
第四步、对Catia Composer Player进行二次开发，其对应的ComposerPlayerActiveX，摆脱了CATIA设计平台和Catia Composer Player展示平台，即可独立进行嵌入式的开发，而且具有API接口，与Microsoft Visual Studio开发平台及网络数据库Sql Server结合，从而满足BIM进度录入、偏差对比、滞后分析和虚拟建造功能的需要。
2.根据权利要求1所述基于三维数字模型的水利水电工程进度监控方法，其特征在于：
所述BIM功能为：利用Sql Server数据库中的select语句调取主键“模型名称”相关的BIM综合信息数据，在可视化的平台交互显示出来；
所述进度录入功能为：利用Sql Server数据库中的update语句更新最新的实际进度数据，同时在可视化引擎中更新相关模型的颜色，实现可视化的监控；主键“模型名称”与数据库中计划和实际施工时间字段一一对应，将计划和实际进度数据写入相应字段，计划进度数据可提前录入，实际进度数据在施工过程中根据每天或每周的进度数据填写；
所述进度偏差对比为：读取所述数据库中符合条件的模型名称字段，首先在数据库中读取正常施工的模型名称，条件为实际进度数据不为空，将这些模型定义为蓝色；其次读取进度超前的模型名称，条件为实际进度数据不为空，且计划进度大于目前的日期，将这些模型定义为绿色；最后读取进度滞后的模型名称，条件为实际进度数据为空，且计划进度小于目前的日期，将这些模型定义为红色；不同的颜色表示不同的状态；
所述进度滞后分析功能为：在录入实际进度时，如有进度异常情况，选择相应的模型，将这些异常情况写入程序提供的文本框里，提交后自动写入数据库，且与相关的建筑物字段关联；如果有滞后，点击该建筑物，读取之前提交的异常情况，显示该建筑物滞后原因列表，根据这些滞后原因，供施工管理人员参考，制定相应的赶工措施；
所述虚拟建造功能为：根据已有的计划进度数据或实际进度数据，利用MicrosoftVisual Studio的timer控件，按一定的周期将进度模型看作离散事件将其逐渐显示出来；按照工程项目的施工计划模拟现实的建造过程，在虚拟的环境下发现施工过程中可能存在的问题和风险，并针对问题对该进度模型和计划进行调整和修改，进而优化施工计划。
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