一种基于增强现实的施工进度可视化管理系统及方法与流程

本发明属于基建施工技术领域，具体地涉及一种基于增强现实的施工进度可视化管理系统及方法。

背景技术：

基建施工管理是贯穿整个建筑活动的过程的重要保障。传统的施工管理都是基于大量的图纸信息，单纯依靠人的脑力劳动，进行施工效果还原，依靠体力劳动进行各种文档、报表信息整理、归档，效率非常低，易出错，且对材料的浪费现象十分严重。这些问题归根到底就在于人脑无法完成将整个施工过程思考完备，无法将整个建筑活动的结果构思出来。因此，只能一边想一边干一边修改。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种基于增强现实的施工进度可视化管理系统及方法，从而能够使整个施工过程完全可视化，包括施工模型、施工工艺、施工参数、施工文档信息等，以三维模型为纽带，通过增强现实技术，结合施工进度管理系统，实现虚实一体。

本发明的技术方案如下：一种基于增强现实的施工进度可视化管理系统，包括：施工管控单元，用于自动采集施工现场的物联感知数据和人工录入信息，并对采集的数据进行分类归纳和整理，结合WBS将现场的施工过程分解成若干进度节点，编制成施工进度计划进行管理；虚拟建模单元，基于所述施工管控单元提供的数据，进行构建施工相关的虚拟模型；增强现实单元，用于对现实场景进行扫描和识别，并将所述虚拟建模单元提供的虚拟模型叠加到被识别的现实场景中，从而呈现或展示施工进度的增强现实效果。

优选地，所述施工管控单元包括用于采集现场数据的物联感知模块、用于进行数据传输的互联传输模块和用于进行数据分析的数据分析模块，所述物联感知模块将采集的现场数据通过所述互联传输模块发送至所述数据分析模块。

优选地，所述虚拟建模单元对虚拟的施工环境和模型进行重构、渲染和还原，并将其转换为统一的格式，以方便所述增强现实单元调取和加载。

优选地，所述增强现实单元包括用于获取现实场景的硬件模块和接收所述硬件模块获取的现实场景的软件模块，所述硬件模块包括摄像组件和与所述摄像组件相通信连接的图像处理器，所述摄像组件扫描现实场景获得所述现实场景的场景图像，并将所述场景图像发送至所述图像处理器；所述软件模块集成于所述图像处理器内，通过算法对所述场景图像进行特征识别，并将所述虚拟建模单元得到的虚拟模型的虚拟信息叠加到被识别的现实场景中。

优选地，所述虚拟信息包括虚拟场景、虚拟动画、文件、报表和统计数据。

优选地，所述虚模型包括施工模型、施工场景和施工工艺动画的虚拟模型。

一种根据上述任一所述的基于增强现实的施工进度可视化管理系统的方法包括如下步骤：

一、自动采集施工现场的物联感知数据和人工录入信息，并对采集的数据进行分类归纳和整理，结合WBS将现场的施工过程分解成若干进度节点，编制成施工进度计划进行管理；

二、基于步骤一提供的数据，进行构建施工相关的虚拟信息；

三、对现实场景进行扫描和识别，并将步骤二提供的虚拟模型叠加到被识别的现实场景中，从而呈现或展示施工进度的增强现实效果。

优选地，步骤一中，利用施工进度管控平台对基建过程编制施工进度计划表和甘特图，并对应所述甘特图的每个施工节点收集和整理对应的施工工艺流程图、施工图纸、施工清册数据以及涉及到的人、机、物、法和环的资料。

优选地，在步骤二中，对虚拟的施工环境和模型进行重构、渲染和还原，并将其转换为统一的格式。

优选地，在步骤三中具体包括如下步骤：

利用摄像组件扫描现实场景获得所述现实场景的场景图像；

通过算法对所述场景图像进行特征识别，并将所述步骤二得到的虚拟模型的虚拟信息叠加到被识别的现实场景中。

本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

所述基于增强现实的施工进度可视化管理系统及方法将建模系统创建的模型与施工管控系统的相关信息进行关联和绑定，使每一个三维模型都带有施工属性信息，然后通过增强现实系统将带有属性信息的三维模型叠加到现实的施工场景中，实现施工进度可视化管理、施工工艺可视化和施工信息可视化。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于增强现实的施工进度可视化管理系统的结构框图；

图2是图1所示基于增强现实的施工进度可视化管理系统的系统框架示意图；

图3是根据基于图1所示基于增强现实的施工进度可视化管理系统的方法的流程框图；

图4是图3所示方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

除非上下文另有特定清楚的描述，本发明中的元件和组件，数量既可以单个的形式存在，也可以多个的形式存在，本发明并不对此进行限定。本发明中的步骤虽然用标号进行了排列，但并不用于限定步骤的先后次序，除非明确说明了步骤的次序或者某步骤的执行需要其他步骤作为基础，否则步骤的相对次序是可以调整的。可以理解，本文中所使用的术语“和/或”涉及且涵盖相关联的所列项目中的一者或一者以上的任何和所有可能的组合。

请同时参阅图1和图2，本发明实施例提供的基于增强现实的施工进度可视化管理系统包括施工管控单元10、虚拟建模单元20和增强现实单元30。

其中，所述施工管控单元10在施工业务层内用于自动采集施工现场的物联感知数据和人工录入信息，并对采集的数据进行分类归纳和整理，结合WBS将现场的施工过程分解成若干进度节点，编制成施工进度计划进行管理。

而且，所述施工管控单元10包括用于采集现场数据的物联感知模块11、用于进行数据传输的互联传输模块12和用于进行数据分析的数据分析模块13，所述物联感知模块11将采集的现场数据通过所述互联传输模块12发送至所述数据分析模块13。可选择的，所述物联感知模块11是由多个传感器组成，例如温度传感器、湿度传感器和烟雾传感器等；所述互联传输模块12可以是数据传输总线，例如RS485现场总线等，也可以是无线数据传输模块，例如蓝牙模块、WALN模块或WIFI模块等；所述数据分析模块13可以是内部设有相对应的数据处理算法的处理器，例如，可编程逻辑控制器或单片机等。

具体地，所述施工管控单元10利用施工进度管控平台对基建过程编制施工进度计划表和甘特图、对应甘特图的每个施工节点收集和整理对应的施工工艺流程图、施工图纸、施工清册数据以及涉及到的人、机、物、法、环等资料。

所述虚拟建模单元20基于所述施工管控单元10提供的数据，进行构建施工相关的虚拟模型。其中，所述虚拟模型包括但不限于施工模型、施工场景和施工工艺动画的虚拟模型。而且，所述虚拟模型内包含的虚拟信息包括但不限于虚拟场景、虚拟动画、文件、报表和统计数据。在本实施例中，所述施工管控单元10从所述施工管控单元10的数据分析模块13获取经过处理后的数据。

具体地，所述虚拟建模单元20对虚拟的施工环境和模型进行重构、渲染和还原，并将其转换为统一的格式，以方便所述增强现实单元30调取和加载。例如，利用建模工具(3dmax、UG、Revit等)按照施工进度计划表的施工节点构建对应的施工模型，结合施工图纸还原施工三维模型，根据施工工艺流程图构建相关的施工工艺动画，并把模型涉及到的施工图纸、施工清册以及人、机、物、法、环等资料信息分别以属性的方式关联到对应的模型，实现模型与信息的双向联动查询。

所述增强现实单元30用于对现实场景进行扫描和识别，并将所述虚拟建模单元20提供的虚拟模型叠加到被识别的现实场景中，从而呈现或展示施工进度的增强现实效果。

具体地，所述增强现实单元30包括用于获取现实场景的硬件模块31和接收所述硬件模块31获取的现实场景的软件模块32，所述硬件模块31包括摄像组件311和与所述摄像组件311相通信连接的图像处理器312，所述摄像组件311扫描现实场景获得所述现实场景的场景图像，并将所述场景图像发送至所述图像处理器312。可选择的，所述摄像组件311可以包括至少一个高精度摄像机。

所述软件模块32集成于所述图像处理器312内，通过算法对所述场景图像进行特征识别，并将所述虚拟建模单元20得到的虚拟模型的虚拟信息叠加到被识别的现实场景中。在本实施例中，所述增强现实单元30的图像处理器312与所述虚拟建模单元20通信连接，从而可以从所述虚拟建模单元20内调取和加载所述虚拟模型，并基于所述软件模块32的算法实现将所述虚拟建模单元20得到的虚拟模型的虚拟信息叠加到被识别的现实场景中。

在所述增强现实单元30内，基于增强现实技术层，通过所述摄像组件311扫描并识别对应的现实场景，并将其对应的虚拟现实模块叠加到现实场景中，通过语音识别技术或体感外设技术对相关的模型或者信息进行浏览和查看。

应当理解，在所述增强现实单元30内的增强现实技术层(AR技术层)包括虚实结合技术、三维注册技术和人机互动技术，三个技术相互配合从而实现所述增强现实单元30将实时施工进度以及涉及到的人、机、物、法、环等信息叠加到现实场景中，最后通过语音或体感外设技术实现人机交互，以达到管控的目标。

请再同时参阅图3和图4，一种基于图1所示基于增强现实的施工进度可视化管理系统的方法，具体包括如下步骤：

S1、自动采集施工现场的物联感知数据和人工录入信息，并对采集的数据进行分类归纳和整理，结合WBS将现场的施工过程分解成若干进度节点，编制成施工进度计划进行管理。

具体地，在步骤S1中，利用施工进度管控平台对基建过程编制施工进度计划表和甘特图，并对应所述甘特图的每个施工节点收集和整理对应的施工工艺流程图、施工图纸、施工清册数据以及涉及到的人、机、物、法和环的资料。

S2、基于步骤S1提供的数据，进行构建施工相关的虚拟信息。

具体地额，在步骤S2中，对虚拟的施工环境和模型进行重构、渲染和还原，并将其转换为统一的格式。

S3、对现实场景进行扫描和识别，并将步骤S2提供的虚拟模型叠加到被识别的现实场景中，从而呈现或展示施工进度的增强现实效果。

具体地，在步骤S3中具体包括如下步骤：

利用摄像组件扫描现实场景获得所述现实场景的场景图像；

通过算法对所述场景图像进行特征识别，并将所述步骤二得到的虚拟模型的虚拟信息叠加到被识别的现实场景中。

相较于现有技术，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

所述基于增强现实的施工进度可视化管理系统及方法将建模系统创建的模型与施工管控系统的相关信息进行关联和绑定，使每一个三维模型都带有施工属性信息，然后通过增强现实系统将带有属性信息的三维模型叠加到现实的施工场景中，实现施工进度可视化管理、施工工艺可视化和施工信息可视化。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。