一种基于BIM的塔吊垂直度检测系统装置的制作方法

本发明涉及塔吊设备领域，具体涉及一种基于BIM的塔吊垂直度检测系统装置。

背景技术：

BIM的英文全称是Building Information Modeling，国内较为一致的中文翻译为：建筑信息模型，它是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。BIM涉及建筑物的整个生命周期，各个阶段的数据资料均包含在3D模型中，具有非常直观的可视化效果。

塔吊是建筑工地上最常用的一种起重设备，又名“塔式起重机”，以一节一节的接长(高)(简称“标准节”)，用来吊施工用的钢筋、木楞、混凝土、钢管等施工的原材料。作为工地上一种必不可少的设备，塔吊自身的垂直度对于施工安全起着至关重要的作用。《施工现场机械设备检查技术规程》JGJ160-2008的强制性条文6.5.7规定：塔式起重机安装到设计规定的基本高度时，在空载无风状态下，塔身轴心线对支承面的侧向垂直度偏差不应大于0.4％；附着后，最高附着点以下的垂直度偏差不应大于0.2％。

RFID(Radio Frequency Identification)技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。从概念上来讲，RFID类似于条码扫描，对于条码技术而言，它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器；而RFID则使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID标签，利用频率信号将信息由RFID标签传送至RFID读写器。

申请号为201410505434.7的专利申请文件公开了一种基于无线定位的塔吊吊装系统，系统包含的定位卡设置于吊装设备和需要吊装的位置上，定位卡、基站和吊装设备分别与终端实现无线通信，进行信号传递与接收。该系统能够精确定位吊装位置与吊装设备的吊钩在三维空间中的关系，提高了安全性。但是基于基站的无线信号传递容易被干扰，定位结果可能不准确。

CN201620067495.4的专利公开了一种用于塔吊的定位系统，包括格雷母线电缆、刻度生成仪、刻度分析仪、游尺指针、微控制器、显示屏、报警器、定位终端，通过这些装置的相互连接，进行信号传输。该系统能够使塔吊上的移动小车快速准确地移动到目标位置。但是使用的精密仪器较为敏感，对环境要求高，难以适应施工现场复杂的环境。

申请号为201310438633.6的专利申请文件公开了一种塔吊底座定位装置，包括位于正方形角部的四块方形钢板，方形钢板上设置有四个地脚螺栓孔，相对的两对方形钢板中心之间固定有位于其下端面的长角钢，短角钢的外端均固定有连接钢板。该装置主要解决了现有塔吊底座安装时存在地脚螺栓定位困难、精度差、安装效率低且成本较高的问题，但是钢板安装较为复杂，且定位的准确性很难保证。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，针对传统塔吊垂直度测量存在的上述不足，提供了一种基于BIM的塔吊垂直度检测系统装置，定位更加准确，节省劳动力，发现问题能及时采取应对措施。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种基于BIM的塔吊垂直度检测系统装置，至少包含定位芯片(装有芯片的RFID定位器)、阅读接收器、BIM集成的数据存储器、网络传输装置、中央处理器以及操作终端、安全中心、距离感应报警器，定位芯片安装在塔吊的每一标准节，定位芯片与阅读接收器的一端连接，阅读接收器的另一端连接BIM集成的数据存储器，BIM集成的数据存储器通过网络传输装置连接中央处理器以及操作终端，中央处理器及操作终端外接距离感应报警器，同时中央处理器及操作终端通过网络的信息交互与安全中心通讯连接，安全中心用于根据中央处理器及操作终端识别的信息生成相应报告，并显示出塔吊垂直偏差度数，当塔吊垂直偏差度数超出规范要求时，安全中心反馈信息至中央处理器及操作终端，中央处理器及操作终端触发距离感应报警器报警。

按上述方案，每一个标准节上定位芯片的水平坐标相同，定位芯片内存储着塔吊每一标准节的位置信息，包括水平位置信息和竖向位置信息，在塔吊没有发生偏移的情况下，各塔吊标准节水平位置信息相同，竖向位置信息相差一个塔吊标准节高度。

按上述方案，所述阅读接收器安装在工地内可接收定位芯片存储的塔吊的位置信息的位置。

按上述方案，所述距离感应警报器安装在每个塔吊底部。

本发明的工作原理：定位芯片内存储着塔吊每一标准节的位置信息，包括水平位置信息和竖向位置信息，通过BIM集成的数据存储器将数据与模型交互，中央处理器及操作终端通过模型与数据的展示来进行塔吊垂直度的检测，在BIM的可视化系统中，中央处理器及操作终端可以清晰地看到塔吊所有标准节的全部位置坐标信息，并能及时发现塔吊垂直度偏差，中央处理器及操作终端将识别的信息传送到安全中心，同时将相应数据生成报告，并显示出塔吊垂直偏差度数；当塔吊垂直偏差度数超过规范要求时，会触发距离感应报警器，以便工人及时进行检测校正，保证施工现场人员安全。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)与普通卫星定位系统或目前流行的GPS相比，RFID无线射频识别技术不易被干扰，且传播能力强，用于施工现场的定位更加准确；

2)BIM技术以三维数字信息技术为基础，具有强的大可视化功能，同时连接有距离感应报警器，施工现场管理人员能根据其精确完整的数据及时作出正确有效的决策；

3)RFID的定位技术与BIM技术完美的结合，可以准确无误地检测塔吊的垂直度，同时能及时发现偏差，进行校正，保证施工现场人员的安全；

4)与传统塔吊垂直度测量方法相比，节省劳动力，并且距离感应警报器能及时发现垂直度偏差超过可控范围之内，及时发出警报信号，发现问题并能及时采取应对措施。

附图说明

图1是本发明基于BIM的塔吊垂直度检测系统装置的结构示意图；

图2是本发明塔吊垂直偏差度数、塔吊垂直度偏差距离以及-塔吊标准节高度的示意图；

图中，1-定位芯片，2-阅读接收器，3-BIM集成的数据存储器，4-网络传输装置，5-中央处理器及操作终端，6-安全中心，7-距离感应报警器，8-塔吊垂直偏差度数，9-塔吊标准节高度，10-塔吊垂直度偏差距离。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明技术方案进行详细的描述。

如图1所示，本发明所述的基于BIM的塔吊垂直度检测系统装置，至少包含定位芯片(装有芯片的RFID定位器)1、阅读接收器2、BIM集成的数据存储器3、网络传输装置4、中央处理器以及操作终端5、安全中心6、距离感应报警器7，定位芯片1安装在塔吊的每一标准节，定位芯片1与阅读接收器2的一端连接，阅读接收器2的另一端连接BIM集成的数据存储器3，BIM集成的数据存储器3通过网络传输装置4连接中央处理器以及操作终端5，中央处理器及操作终端5外接距离感应报警器7，同时中央处理器及操作终端5通过网络的信息交互与安全中心6通讯连接，安全中心6用于根据中央处理器及操作终端5识别的信息生成相应报告，并显示出塔吊垂直偏差度数，当塔吊垂直偏差度数超出规范要求时，安全中心6反馈信息至中央处理器及操作终端5，中央处理器及操作终端5触发距离感应报警器7报警。

每一个标准节上定位芯片1的水平坐标相同，定位芯片1内存储着塔吊每一标准节的位置信息，包括水平位置信息和竖向位置信息，在塔吊没有发生偏移的情况下，各塔吊标准节水平位置信息相同，竖向位置信息相差一个塔吊标准节高度9。

阅读接收器2安装在工地内可接收定位芯片1存储的塔吊的位置信息的位置。

距离感应警报器7安装在每个塔吊底部。

本发明实施方案和工作流程：

1)在施工现场，当塔吊安装以及后期正常使用时，塔吊的每一标准节均安装有定位芯片1，且每一个标准节上定位芯片的水平坐标相同，这样定位芯片1内便存储着塔吊每一标准节的位置信息，包括水平位置信息和竖向位置信息，在塔吊没有发生偏移的情况下，各塔吊标准节水平位置信息相同，竖向位置信息相差一个塔吊标准节高度9；

2)在建筑工地内适当的位置安装阅读接收器2，保证定位芯片1的位置在阅读接收器2所接收的信号范围之内；在施工现场阅读接收器2的位置是固定不变的，这样才能实时有效的接收到所有定位芯片1所发出的全部信号；

3)随着塔吊安装工作的进行，当装有定位芯片1的塔吊标准节进入阅读接收器2可以识别的范围内后，定位芯片1存储的塔吊的位置信息立即被阅读接收器2识别，并将塔吊的位置信息传入到BIM集成的数据存储器3；

4)随后，通过网络传输装置4，BIM集成的数据存储器3内塔吊的位置信息传输到中央处理器及操作终端5，最后通过系统网络的信息交互，将识别的位置信息传送到安全中心6，安全中心6同时将相应信息数据生成报告，并显示出塔吊垂直偏差度数8；

5)在整个检测系统装置中各个塔吊的位置与施工现场是真实对应的，BIM集成的数据存储器3在运行时不停地接收阅读接收器2传输的定位芯片1存储的塔吊的位置信息。阅读接收器2的数据与BIM集成的数据存储器3中信息唯一对应，将阅读接收器2中数据与BIM集成的数据存储器3中塔吊布置模型交互，在BIM集成的数据存储器3中通过模型与数据的展示可以模拟塔吊标准节的定位情况，通过BIM集成的数据存储器3的展示能准确地反映出每个塔吊每节标准节的实时变化情况，现场施工管理人员通过查看BIM集成的数据存储器3中塔吊布置模型和生成的报告对比分析便掌握现场塔吊的垂直度偏差是否在可控范围之内，是否需要采取应急措施；

6)在安全中心6生成的报告中可以清晰地查看塔吊所有竖向标准节的全部位置信息，根据相关规定，如图2所示，塔吊垂直偏差度数8(a)、塔吊标准节高度9(h)和塔吊垂直度偏差距离10(b)满足a＝arctanb/h，塔式起重机安装到设计规定的基本高度时，在空载无风状态下，塔身轴心线对支承面的侧向垂直度偏差即塔吊垂直偏差度数a不应大于0.4％；附着后，最高附着点以下的垂直度偏差a不应大于0.2％；

7)同时，在每个塔吊底部安装距离感应警报器7，当塔吊垂直度偏差距离10超过规范要求时，即在安全中心6生成的报告中塔吊垂直偏差度数8一旦不符合要求便会触发距离感应报警器7，施工现场管理人员能及时接收到警报，并立即采取措施进行垂直度校正，以保证施工现场施工安全。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。