CN109472091A - 一种装配式建筑施工和服役阶段监控***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装配式建筑施工和服役阶段监控***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。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工和运营技术领域，特别是一种装配式建筑施工和服役阶段监控***及方法。
背景技术
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***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。
发明内容
本发明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***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，本发明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***，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***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手段；
所述交通运行情况监控模块，用于监控记录装配式建筑内的实时交通运行情况并在预制构件BIM模型上实时显示，相关信息和数据对装配式建筑运营阶段的内力状态预测和使用年限估计进行更新，且储存运营期交通事故的成因、过程和处理结果，对事故引起的装配式建筑结构病害进行分析和归因；
所述附属设备工作状态监控模块，用于实时监控装配式建筑内各种附属设备的工作运行状态，附属设备包括但不限于电气化设备、通风设备和通讯设备，一旦附属设备工作异常则发出警报并在预制构件BIM模型对应位置进行标识。
另外，本发明还提供了一种装配式建筑施工和服役阶段监控方法，使用上述装配式建筑施工和服役阶段监控***进行监控，具体步骤如下：
S1、通过BIM施工运营控制模块，获取根据设计图纸所成的预制构件BIM模型，并通过所述预制构件监控模块将模型具体质量要求、尺寸和预拼装精度要求传输至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；
S2、基于S1所提供的预制构件质量要求，通过构件质量预警模块，获取预制构件的物理参数并在预制构件BIM模型上标识，然后，与设计要求和相关规范要求进行对比分析，发现预制构件质量不满足设计要求和相关规范时，发出预警并及时上传；
S3、基于S1所提供的预制构件BIM模型，通过构件尺寸预警模块获取装配式建筑预制构件实际尺寸，并结合允许偏差要求进行对比分析，发现预制构件尺寸不满足设计要求时，发出预警并及时上传；
S4、基于S1所提供的构件预拼装要求，通过构件预拼装精度预警模块，分析预制构件BIM模型的预拼装结果，当预拼装精度不满足规范要求时发出预警上传至所述预制构件监控模块；
S5、基于S1、S2、S3和S4所上传的预制构件相关信息，汇集于预制构件监控模块并在各预制构件BIM模型上进行标识，通过所述预制构件监控模块对预制构件进行评级，决定出厂、整改或者返工，并将处理结果储存和上传至所述BIM施工运营控制模块；
S6、基于S5，通过现场施工监控模块接受并储存所述BIM施工运营控制模块提供的预制构件的出厂信息并在各预制构件BIM模型上进行标识和储存；
S7、基于S5提供的装配式建筑预制构件的出厂信息，所述文件资料管理模块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；
S8、基于S5步骤，所述传感器模块记录储存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；
S9、基于S5步骤，通过视频监控与施工进度监控模块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，然后，将相关信息上传至所述现场数据采集与传输模块；
S10、基于S8和S9，通过现场数据采集与传输模块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，然后，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；
S11、基于S10和S1，通过服务器模块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；
S12、基于S11，通过运维数据分析预测模块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；
S13、基于S12，通过运营维护监控管理模块监视并储存装配式建筑的运营期间预制构件的内力变化过程、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；
S14、基于S13，通过运营健康预警模块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***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手段；
S15、基于S13，由交通运行情况监控模块，监控记录装配式建筑内的实时交通运行情况并在预制构件BIM模型上实时显示，相关信息和数据可以对装配式建筑运营期阶段的内力状态预测和使用年限估计进行更新，进一步的，还能储存运营期交通事故的成因、过程和处理结果，对事故引起的装配式建筑结构病害进行分析和归因；
S16、基于S13，由附属设备工作状态监控模块，实时监控装配式建筑内各种附属设备的工作运行状态、包括电气化设备、通风设备和通讯设备等，一旦附属设备工作异常则发出警报并在预制构件BIM模型对应位置进行标识；
S17、基于以上所有步骤，由VR交互模块，实现将装配式建筑预制构件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。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1）本发明的核心为BIM施工运营控制模块，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；
2）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；
3）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；
4）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。
附图说明
图1为本发明的***结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。
如图1所示，本实施例提供一种基于BIM技术的装配式建筑施工和服役阶段监控***，包括BIM施工运营控制模块1，以及与所述BIM施工运营控制模块1相连接的服务器模块4、现场施工监控模块3、VR交互模块7和预制构件监控模块2，所述服务器模块4分别与所述现场数据采集与传输模块304、运营健康预警模块601和运维数据分析预测模块5连接，所述现场施工监控模块3分别与文件资料管理模块301、传感器模块302和视频监控与施工进度监控模块303相连，所述传感器模块302和视频监控与施工进度监控模块303通过所述现场数据采集与传输模块304和所述服务器模块连接4，所述预制构件监控模块2分别与构件质量预警模块201、构件尺寸预警模块202和构件预拼装精度预警模块203连接，所述运维数据分析预测模块5通过运营维护监控管理模块6与运营健康预警模块601、交通运行情况监控602和附属设备工作状态监控模块603连接；其中：
所述BIM施工运营控制模块1，集成有装配式建筑各构件细部构造、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303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7互联，用于实现管理人员在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1与所述服务器模块4互联互动，用于接受服务器模块4的辅助决策信息并在装配式建筑施工及运营阶段对服务器模块4下达指令。
所述VR交互模块7，用于实现将装配式建筑预制构件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4，用于储存所述现场数据采集与传输模块304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5；同时还作为所述BIM施工运营控制模块1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601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1对所述运维数据分析预测模块5发出指令。
所述预制构件监控模块2，用于接受和分析所述BIM施工运营控制模块1传输的装配式建筑预制构件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201、构件尺寸预警模块202和构件预拼装精度预警模块203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1做出决策指令。
所述构件质量预警模块201，用于记录并储存装配式建筑预制构件的混凝土抗压强度、密度、刚度（弹性模量）和抗渗系数等物理参数并与设计要求和相关规范要求进行对比分析，进一步的，对于钢筋混凝土预制构件还会扫描并在预制构件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2以辅助做出整改或返工决策。
所述构件尺寸预警模块202，用于通过所述预制构件监控模块2接受所述BIM施工运营控制模块1根据设计图纸所成的装配式建筑预制构件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1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203，用于分析并储存装配式建筑预制构件BIM模型的预拼装结果，免去了实际操作过程中的预拼装繁琐工序，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2以辅助做出整改或返工决策。
所述现场施工监控模块3，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303、传感器模块302和文件资料管理模块301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1以辅助做出决策指令。
所述文件资料管理模块301，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302，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，并上传至所述现场数据采集与传输模块304。
所述视频监控与施工进度监控模块303，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（如安全帽佩戴问题和吊车操作规范问题等），并记录储存装配式建筑整体施工过程和施工进度备案，进一步的，将相关信息上传至所述现场数据采集与传输模块304。
所述现场数据采集与传输模块304，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，进一步的，将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4。
所述运维数据分析预测模块5，与所述服务器模块4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6，与所述运营健康预警模块601、交通运行情况监控模块602和附属设备工作状态监控模块603相连，用于监视并储存装配式建筑的运营期间的内力变化过程、交通运行情况和附属设备的工作性能状态并在装备式建筑预制构件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5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601，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4，一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***置和具体数值标识在BIM模型对应位置以辅助决策者选择适宜的运营维护手段。
所述交通运行情况监控模块602，用于监控记录装配式建筑（如桥梁、隧道工程结构）内的实时交通运行情况并在预制构件BIM模型上实时显示，相关信息和数据可以对装配式建筑运营期的内力状态预测和使用年限估计进行更新，进一步的，还能储存运营期交通事故的成因、过程和处理结果，对事故引起的装配式建筑结构病害进行分析和归因。
所述附属设备工作状态监控模块603，用于实时监控装配式建筑内各种附属设备的工作运行状态、包括电气化设备、通风设备和通讯设备等，一旦附属设备工作异常则发出警报并在预制构件BIM模型对应位置进行标识。
进一步的，本发明可适用于装配式隧道结构（如盾构隧道、明洞和综合管廊结构等）、装配式桥梁结构（如刚构桥、悬索桥和斜拉桥结构等）。
另外，本实施例还提供一种基于BIM技术的装配式建筑施工和服役阶段监控方法，具体步骤如下：
S1、通过BIM施工运营控制模块，获取根据设计图纸所成的装配式建筑预制构件BIM模型，并通过所述预制构件监控模块将模型具体质量要求、尺寸和预拼装精度要求传输至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；
S2、基于S1所提供的预制构件质量要求，通过构件质量预警模块，获取装配式建筑预制构件的混凝土抗压强度、密度、刚度（弹性模量）、抗渗系数和配筋率等物理参数并在预制构件BIM模型上标识，进一步的，发现预制构件质量不满足设计要求和相关规范时，发出预警并及时上传。
S3、基于S1所提供的预制构件BIM模型，通过构件尺寸预警模块获取装配式建筑预制构件实际尺寸，并结合允许偏差要求进行对比分析，发现预制构件尺寸不满足设计要求时，发出预警并及时上传。
S4、基于S1所提供的构件预拼装要求，通过构件预拼装精度预警模块，分析装配式建筑预制构件BIM模型的预拼装结果，免去了实际操作过程中的预拼装繁琐工序，当预拼装精度不满足规范要求时发出预警上传至所述预制构件监控模块；
S5、基于S1、S2、S3和S4所上传的预制构件相关信息，汇集于预制构件监控模块并在各预制构件BIM模型上进行标识，通过所述预制构件监控模块对预制构件进行评级，决定出厂、整改或者返工，并将处理结果储存和上传至所述BIM施工运营控制模块；
S6、基于S5，所述现场施工监控模块接受并储存所述BIM施工运营控制模块提供的装配式建筑预制构件的出厂信息并在各预制构件BIM模型上进行标识和储存；
S7、基于S5提供的装配式建筑预制构件的出厂信息，所述文件资料管理模块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；
S8、基于S5步骤，所述传感器模块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，进一步的，上传至所述现场数据采集与传输模块；
S9、基于S5步骤，所述视频监控与施工进度监控模块，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（如安全帽佩戴问题和吊车操作规范问题等），并记录储存装配式建筑整体施工过程和施工进度备案，进一步的，将相关信息上传至所述现场数据采集与传输模块；
S10、基于S8和S9，所述现场数据采集与传输模块，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，进一步的，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；
S11、基于S10和S1，所述服务器模块，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。
S12、基于S11，所述运维数据分析预测模块，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。
S13、基于S12，所述运营维护监控管理模块，监视并储存装配式建筑的运营期间预制构件的内力变化过程、交通运行情况和附属设备的工作性能状态并在装备式建筑预制构件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。
S14、基于S13，所述运营健康预警模块，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***置和具体数值标识在BIM模型对应位置以辅助决策者选择适宜的运营维护手段；
S15、基于S13，所述交通运行情况监控模块，监控记录装配式建筑（如桥梁、隧道工程结构）内的实时交通运行情况并在预制构件BIM模型上实时显示，相关信息和数据可以对装配式建筑运营期阶段的内力状态预测和使用年限估计进行更新，进一步的，还能储存运营期交通事故的成因、过程和处理结果，对事故引起的装配式建筑结构病害进行分析和归因。
S16、基于S13，所述附属设备工作状态监控模块，用于实时监控装配式建筑内各种附属设备的工作运行状态、包括电气化设备、通风设备和通讯设备等，一旦附属设备工作异常则发出警报并在预制构件BIM模型对应位置进行标识；
S17、基于以上所有步骤，所述VR交互模块，实现将装配式建筑预制构件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。
综述，通过本发明的实施，能够为装配式建筑（如隧道结构和桥梁结构）施工及运营阶段进行实时监控，并在出现施工问题或运营病害时归因制定防治和处理措施，以保证装配式建筑的正常运行。
本实施例中涉及到的相关模块均为硬件***模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块，该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，其不是本***的改进之处；本***的改进为各模块之间的相互作用关系或连接关系，即为对***的整体的构造进行改进，以解决本***所要解决的相应技术问题。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种装配式建筑施工和服役阶段监控***，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***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手段；
所述交通运行情况监控模块，用于监控记录装配式建筑内的实时交通运行情况并在预制构件BIM模型上实时显示，相关信息和数据对装配式建筑运营阶段的内力状态预测和使用年限估计进行更新，且储存运营期交通事故的成因、过程和处理结果，对事故引起的装配式建筑结构病害进行分析和归因；
所述附属设备工作状态监控模块，用于实时监控装配式建筑内各种附属设备的工作运行状态，附属设备包括但不限于电气化设备、通风设备和通讯设备，一旦附属设备工作异常则发出警报并在预制构件BIM模型对应位置进行标识。
2.一种装配式建筑施工和服役阶段监控方法，其特征在于，使用如权利要求1所述的装配式建筑施工和服役阶段监控***进行监控，具体步骤如下：
S1、通过BIM施工运营控制模块，获取根据设计图纸所成的预制构件BIM模型，并通过所述预制构件监控模块将模型具体质量要求、尺寸和预拼装精度要求传输至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；
S2、基于S1所提供的预制构件质量要求，通过构件质量预警模块，获取预制构件的物理参数并在预制构件BIM模型上标识，然后，与设计要求和相关规范要求进行对比分析，发现预制构件质量不满足设计要求和相关规范时，发出预警并及时上传；
S3、基于S1所提供的预制构件BIM模型，通过构件尺寸预警模块获取装配式建筑预制构件实际尺寸，并结合允许偏差要求进行对比分析，发现预制构件尺寸不满足设计要求时，发出预警并及时上传；
S4、基于S1所提供的构件预拼装要求，通过构件预拼装精度预警模块，分析预制构件BIM模型的预拼装结果，当预拼装精度不满足规范要求时发出预警上传至所述预制构件监控模块；
S5、基于S1、S2、S3和S4所上传的预制构件相关信息，汇集于预制构件监控模块并在各预制构件BIM模型上进行标识，通过所述预制构件监控模块对预制构件进行评级，决定出厂、整改或者返工，并将处理结果储存和上传至所述BIM施工运营控制模块；
S6、基于S5，通过现场施工监控模块接受并储存所述BIM施工运营控制模块提供的预制构件的出厂信息并在各预制构件BIM模型上进行标识和储存；
S7、基于S5提供的装配式建筑预制构件的出厂信息，所述文件资料管理模块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；
S8、基于S5步骤，所述传感器模块记录储存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；
S9、基于S5步骤，通过视频监控与施工进度监控模块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，然后，将相关信息上传至所述现场数据采集与传输模块；
S10、基于S8和S9，通过现场数据采集与传输模块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，然后，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；
S11、基于S10和S1，通过服务器模块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；
S12、基于S11，通过运维数据分析预测模块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；
S13、基于S12，通过运营维护监控管理模块监视并储存装配式建筑的运营期间的预制构件的内力变化过程、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；
S14、基于S13，通过运营健康预警模块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***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手段；
S15、基于S13，由交通运行情况监控模块，监控记录装配式建筑内的实时交通运行情况并在预制构件BIM模型上实时显示，相关信息和数据可以对装配式建筑运营期阶段的内力状态预测和使用年限估计进行更新，进一步的，还能储存运营期交通事故的成因、过程和处理结果，对事故引起的装配式建筑结构病害进行分析和归因；
S16、基于S13，由附属设备工作状态监控模块，实时监控装配式建筑内各种附属设备的工作运行状态、包括电气化设备、通风设备和通讯设备等，一旦附属设备工作异常则发出警报并在预制构件BIM模型对应位置进行标识；
S17、基于以上所有步骤，由VR交互模块，实现将装配式建筑预制构件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。
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