用于将数据链接到建筑信息模型的施工管理系统和方法与流程

本发明涉及用于结构的建筑工地的施工管理系统，并且涉及用于将数据链接到结构或建筑工地的三维模型的方法。该数据包括关于在建筑工地出现的事件的信息。特别是，三维模型是建筑信息模型(bim)的一部分或三维模型包括bim。

背景技术：

在诸如建筑施工和土木工程的常见施工工作中，规划、进度观测、文件、适当的记账是重要的关键因素。在许多情形下，特别是由于所涉及到的多方、波动的人力和/或物的资源、最后结果的增加的复杂性、更紧凑的时间表、增加的人力资源成本等，这些方面变得越来越复杂且不断变化。先前由单个管理者规划和监督的工作现在对于单个人来说过于复杂，而在多人之间进行分配则由于由此增多的配合而导致常常失败。

因此，已经尝试在该技术领域中推广自动化和计算机化。例如，在建筑施工的领域中，ep2629210、jp5489310、cn103886139、us2014/268064或us2014/192159给出了所谓的bim系统方法的示例。

由此带来的技术问题是多方面的。例如：等到向执行实体发出基于纸的订单，这些订单可能就过时了；需要对意外情况立即响应并做出有目的地处理，其中，必须考虑所期望时间表带来的所有后果以使影响最小化。已经创建了对已完成工作的检测、处理和记录，必须记录、确定和处理与规划的时间表的偏差。其中，现有依赖关系常常太复杂而无法立即应对，特别是对现场执行实体来说。

特别地，考虑到所期望的执行实体的灵活性和有效使用，考虑到对增加的效率和紧凑的时间表或经常实施的建筑和人力资源的实时更换和备用管理的需求，需要比计算机和移动电话的标准人力使用更进一步的提高。另外，文件需求增加，例如，由项目业主或委托人、由为了证明无瑕疵的承包商或供应商、由保险公司、由政府机构针对损害赔偿的解决、针对补偿要求的处理以执行适当的合同处罚、针对委托等。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种用于结构的建筑工地的改进的施工管理系统。另一目的是用于将数据链接到建筑信息模型的改进的方法。

特别的目的是提供允许用户更快速地决定对事件的正确反应的这种系统和方法。

这些目的中的至少一个由根据权利要求1所述的施工管理系统、根据本发明的权利要求7和/或从属权利要求所述的方法来实现这些目的中的至少一个。

本发明的第一方面涉及用于结构(例如，建筑物或一个基础设施)的施工的施工管理系统。施工管理系统包括多个传感器装置和中央计算单元(例如，服务器计算机)，这些传感器装置适于检测在结构的建筑工地处的事件，提供包括至少建筑工地或结构的三维模型的建筑信息模型、包括结构的施工的目标状态的施工规划、关于结构的当前施工状态的信息和关于结构的施工中的参与者(例如，建筑公司和工艺品企业)的信息。此外，系统包括至少一个显示设备(例如，个人计算机或智能电话)，该显示设备适于向用户(例如，现场管理者)显示三维模型。

根据本发明的此方面，多个传感器装置适于生成包括关于检测到的事件的信息的数据，并且该系统包括多个通信单元，所述多个通信单元适于将包括数据和位置信息的消息(50-54、58)传送到中央计算单元。此外，该系统适于根据位置信息来指派三维模型中的坐标，中央计算单元具有评价算法，所述评价算法适于通过分析数据来评价用于对事件做出反应的选项由此考虑来自建筑信息模型的信息。此外，为了呈现数据，至少一个显示设备适于向用户实时显示与数据和经评价的选项相关的注释，其中，注释显示在三维模型中所指派的坐标处。

在该施工管理系统的一个实施方式中，传感器装置适于自动地生成数据。在另一实施方式中，通信单元适于自动地生成消息。特别地，多个传感器装置中的每个传感器装置包括多个通信单元中的一个。

在该施工管理系统的其他实施方式中，传感器装置适于用作或包括：照相机、测距仪、运动检测器、烟雾探测器、温度计、湿度计、和/或适于允许操作员进行输入的输入装置，该输入装置特别地包括用于输入代码或文本的键盘或用于输入语音消息的麦克风。

根据另一实施方式，传感器装置适于生成位置信息，特别是自动地生成位置信息，该位置信息包括关于事件的位置或检测事件的传感器装置的位置的信息。特别地，位置信息包括全局或本地坐标系中的坐标，特别是建筑工地的坐标系中的坐标、或者识别结构中或建筑工地处的预定位置或区域的标志符或代码，特别是建筑物的房间。

根据又一实施方式，中央计算单元包括至少一个服务器计算机。特别地，该中央计算单元包括作为云系统工作的服务器计算机的集群。在该实施方式中，通信单元适于通过互联网或内联网连接向中央计算单元发送消息，和/或至少一个显示设备适于通过互联网或内联网连接从中央计算单元接收数据。

在一个实施方式中，施工管理系统包括多个显示设备，这些显示设备中的每个显示设备均适于向用户实时显示三维模型连同注释，每个用户在结构的施工中都扮演角色。在该实施方式中，评价算法适于基于所述角色来评价将在显示设备中的哪个上显示注释，和/或该系统适于单独地针对每个显示设备向数据指派经评价选项。特别地，显示三维模型连同注释包括聚焦在与模型的显示所针对的用户的角色特别相关的那些注释上。所述聚焦可以包括例如对注释高亮、对模型中的注释进行缩放或对准在模型上的视线，以使得注释居中。

本发明的第二方面涉及特别地通过根据第一方面的施工管理系统将数据链接到建筑信息模型的方法。该数据包括关于出现在结构的建筑工地处的事件的信息，并且建筑信息模型包括至少建筑工地或结构的三维模型、包括结构的施工的目标状态的用于结构的施工的施工规划、关于结构的当前施工状态的信息、关于结构的施工中的参与者的信息。该方法包括：

-生成包括数据和位置信息的消息；

-向中央计算单元传送消息；

-通过分析数据来评价用于对事件做出反应的选项，由此考虑来自建筑信息模型的信息，并向数据指派经评价的选项；

-根据位置信息，向数据指派三维模型中的坐标；以及

-向至少一个用户显示三维模型，其中，在三维模型中被指派的坐标处实时显示与数据和所指派的选项相关的注释。

根据该方法的一个实施方式，通过检测事件的传感器装置来自动地生成数据，特别是其中，通过传感器装置的通信单元来自动地生成消息，并且通过中央计算单元的评价算法来自动地评价选项。

根据另一个实施方式，位置信息包括关于事件、检测事件的传感器装置或生成消息的通信单元的位置的信息。特别地，位置信息包括全局或本地坐标系中的坐标，特别是建筑工地的坐标系中的坐标、或者识别结构中或建筑工地处的预定位置或区域处的标志符或代码，特别是房间。

在一个实施方式中，消息包括关于事件的时间或事件的检测的信息，其中，为了评价用于做出反应的选项，还考虑关于时间的信息，和/或注释也基于关于时间的信息。

根据其他实施方式，在多个显示设备上向多个用户同时显示三维模型，每个用户在结构的施工中具有角色，其中，显示设备中的每个显示设备从中央计算单元接收数据，特别是利用互联网或内联网连接接收数据，中央计算单元包括至少一个服务器计算机，特别是作为云系统工作的服务器计算机的集群。在该实施方式中，该方法包括基于角色来评价将在显示设备中的哪个上显示注释，和/或单独地针对每个显示设备向数据指派经评价的选项。特别地，显示三维模型连同注释包括聚焦在与所述模型(35)的显示所针对的用户的角色特别相关的那些注释上。

在该方法的一个实施方式中，在三维模型中显示注释包括向用户呈现数据和经评价的选项。

在另一实施方式中，在三维模型中显示注释包括在所指派的坐标处使图标实时可视化，其中，图标是用户能选择的，并且在用户选择了图标时，基于消息使通知可视化。特别是，

-连同使图标可视化，播放通知声音信号，声音信号取决于数据的种类，特别是检测到的事件的种类；

-根据数据或消息的种类，为图标指派设计并使用所指派的设计使图标可视化；

-用户选择图标包括将鼠标光标指在图标上，或者触摸触摸板；

-评价用于对事件做出反应的选项包括选择用于对事件做出反应的推荐选项，并且使通知可视化包括向用户呈现至少一个推荐选项；和/或

-在所指派的坐标处使通知可视化。

根据一个实施方式，数据包括图片数据和/或音频数据，特别是其中，

-显示注释包括基于图片数据来显示图像；

-数据包括视频数据，并且在用户选择了相应的注释时，显示基于视频数据的视频；和/或

-生成消息包括由操作员来记录语音消息或视频消息，该语音消息或该视频消息在用户选择了相应的注释时由显示单元来重新播放。

本发明的第三方面涉及一种包括程序代码的计算机程序产品，程序代码被存储在计算机可读介质上，或者由包括程序代码段的电磁波来实施，并且具有计算机可执行指令，该计算机可执行指令用于执行根据第二方面的方法的至少以下步骤，特别是在根据本发明的第一方面的施工管理系统的计算装置上运行时：

-通过分析数据来评价用于对事件做出反应的选项，由此考虑来自建筑信息模型的信息，并且向数据指派经评价的选项；

-根据位置信息，向数据指派三维模型中的坐标；以及

-显示三维模型，其中，在三维模型中所指派的坐标处实时显示与所述数据和所指派的选项相关的注释。

附图说明

将参照附有附图的示例性实施方式来详细描述下面的本发明，在附图中：

图1示出了根据本发明的施工管理系统的示例性实施方式的组件；

图2示出了将包括关于事件的信息的数据链接到三维模型的方法的示例性实施方式；

图3示出了第一示例性事件检测和将包括事件数据的消息发送到服务器计算机；

图4a至图4d例示了三维模型中的数据可视化；

图5示出了利用湿度计进行的第二示例性事件检测；

图6示出了利用自主测距仪进行的第三示例性事件检测；

图7示出了利用手持测距仪进行的第四示例性事件检测；

图8示出了利用照相机和运动传感器进行的第五示例性事件检测；

图9示出了利用具有用于记录语音消息的麦克风的用户输入设备进行的第六示例性事件检测；

图10例示出语音消息的可视化和重新播放；

图11示出了利用烟雾探测器进行的第七示例性事件检测；

图12例示出火灾警报的可视化；以及

图13例示出具有多个显示单元的施工管理系统的示例性实施方式。

具体实施方式

图1中描述了根据本发明的施工管理系统1的示例性实施方式。

系统包括计算机系统2，该计算机系统2包括利用互联网连接26进行连接的一个或更多个显示单元20和服务器计算机25。在所示出的示例中，显示单元20是包括显示器21(输出设备)和鼠标22(输入设备)的便携型电脑。在显示器21上，图形用户界面(gui)与鼠标光标23和多个按钮24a-24c一起显示。在gui中，建筑物30的三维模型35被可视化。便携型电脑的用户(未示出)能够通过将光标23在gui按钮24a-24c中的一个上移动并且点击鼠标22的按键(例如，旋转模型、放大或缩小)来改变模型35上的视图。

系统还包括位于由三维模型35表示的建筑物30的建筑工地3处的至少一个传感器单元(未示出)。传感器单元可以被安装在建筑物30中，以在建筑工地处自主工作或由操作员4操作。

显示单元20的用户对于施工而言具有特定角色，例如是施工工地3的现场管理者。

作为建筑物的替代，施工当然还可以是诸如道路或铁路的基础设施或者包括诸如道路或铁路的基础设施。另外，作为单个服务器计算机25的替代，可使用服务器的集群、云或类似装置。

图2是例示出用于将包括关于发生在建筑物工地的事件的信息的数据链接到三维模型的根据本发明的方法100的流程图。虚线表示发生在建筑工地3的线左侧的那些方法步骤和发生在计算机系统2中的线右侧的那些方法步骤之间的虚拟边界(参见图1)。

方法100开始于事件的检测110。通过多种传感器单元在建筑工地检测事件。在建筑工地出现大量传感器装置和可检测事件可以想象的。例如，传感器单元可以包括用于检测建筑物的某个房间内的温度和湿度的温度计和湿度计、用于检测施工的不期望移动的高精度测距仪、用于检测工作进度或未授权人员的运动检测器和照相机或用于检测火灾的烟雾探测器。传感器单元还可以包括允许这些单元的操作员进行输入的输入装置。例如，这些输入装置包括用于输入代码或文本的键盘、用于记录语音消息的麦克风或用于记录视频消息的照相机。该用户输入是当时由该单元检测到的事件。

当检测到事件时，在步骤120中生成数据，特别是由传感器单元自动地生成数据。例如，数据可以包括测量值、已到达预定阈值的信息、视频数据或用户输入

此外，在步骤130中确定位置。取决于传感器的种类，位置可以是传感器单元本身的位置，也可以是所确定事件的位置。另选地，操作员可输入事件的精确位置。位置可以是针对某个房间或区域的一组坐标或代码。

接下来，在步骤140中生成消息。该消息包括至少来自步骤120的数据和步骤130中的位置信息。另外，可以自动地添加时间信息。

在步骤150中，经由互联网或内联网连接将消息传送到具有在其上存储建筑工地或结构的模型的存储器的计算机(例如，远程服务器计算机)。为此，传感器单元可以包括合适的通信装置或者连接到合适的通信装置，该合适的通信装置通过线缆或无线地(例如，通过蓝牙、wifi或移动通信网络)来发送消息。可选地，在传送消息之前，可以对数据编码或压缩。

由远程服务器计算机(流程图的右侧)来接收消息。如有必要，对数据解码或解压缩。

在步骤160中，由关于是否有必要对事件做出反应的计算机的算法来分析与消息一起接收的数据。算法考虑到bim数据库可用数据(即，施工规划)，包括建筑工地处的结构的施工的目标状态、关于(竣工的)结构的当前施工状态的信息和关于结构的施工中的参与方的信息。基于该信息，评价事件是否对施工有影响以及达到什么程度。如有必要，通过算法来评价用于对事件做出反应的选项，并且如果适用，选择用于对事件做出反应的推荐选项并将该推荐选项指派给数据。

在步骤170中，读出位置信息，并且消息(或其各自的数据)被指派给三维模型中的对应坐标系。

数据被发送到在其上显示三维模型的显示单元。根据所指派的坐标，在步骤170中，在模型中的事件的位置处显示通知，该通知包括来自消息的数据。由于通知在与事件的位置对应的模型的位置处的可视化并且由于所附的自动生成的推荐，用户能够掌握所呈现数据的背景并且决定如何更快速地做出反应。

图3例示出在建筑工地3检测到事件并将包括关于该事件的数据的消息发送到远程服务器计算机25。

在结构30的建筑工地3中，移动设备41的操作员4位于该结构的房间31内。移动设备41包括输入装置，诸如键盘或触摸屏。操作员4(例如，施工人员或技工)使用移动设备41的输入装置来写文本或键入其他数据。该文本或其他数据可以与例如他的工作进度、测量结果、缺失部分或与该房间31相关的其他观测相关。

移动设备41配备有用于确定它在建筑工地3上的位置的装置和用于确定时间的装置。移动设备41生成消息50，该消息50包括文本或其他数据、位置信息(例如，一组坐标)和时间信息。

移动设备41还包括适于通过无线数据连接27向远程服务器计算机25传送消息的通信装置。虽然这里示出直接数据连接27，但与服务器25的连接当然还可以是间接的，例如，经由互联网26或移动通信网络。然后，消息50例如可以作为电子邮件或sms文本被发送。服务器25可以经由互联网26连接到一个或更多个显示单元(这里未示出)。

图4a至图4d中例出图3的数据在三维模型35中的可视化。图4a示出具有显示器21和鼠标22的便携型电脑20。示出了在发送包含数据的消息之前具有三维模型35的gui。

在图4b中，由便携型电脑20接收根据相对于建筑工地的位置信息已被指派给三维模型35中的一组坐标的传送数据。这导致在显示器21上的图标6的可视化。根据本发明，在模型35中的正确位置处自动显示图标6。在这种情况下，它突然在其中生成消息的图3的房间的位置处弹出。连同图标6的可视化，通知信号61可以发出声音，以让用户知道已有新消息到来。

在图4c中，用户将鼠标光标23移动到图标6上并且点击鼠标22的按键来选择消息。如图4d中示出的，这样打开了通知窗口60，该通知窗口60包括消息的数据和针对继续进行的事项的推荐。可选地，推荐部分可以包括快捷链接。

例如，图标6可以是根据事件的种类或反应的优先级而着色的通知60或符号的微缩版。图标6可以被可视化为三维模型35中的二维或三维对象。可选地，为了不隐藏模型35，可以半透明地显示图标6和/或通知60。

下面的附图示出建筑工地处的传感器单元的示例，传感器单元生成并传送能在建筑工地的三维模型中可视化的消息。

在图5中，湿度计单元43设置在建筑物30的房间31内。除湿器33被放置在该房间内，以降低该房间中的湿度。一旦房间足够干燥，即，湿度降至一定阈值以下，就可继续工作。因此，湿度计单元43被编程为一旦达到预定的湿度水平就发送消息。所生成的房间干燥到足以继续工作的消息51与位置信息(例如，房间编号)一起被发送到中央计算机单元(这里未示出)。

在图6的示例中，大地测量设备44位于在房间31内，并以高精度持续测量到远处墙壁的距离，以确定结构30的稳定度。按预定间隔，自动地生成并传送消息52，该消息52包括本地坐标系中的设备44的一个或更多个测量值、精确时间和坐标。

在图7的示例中，操作员4操作手持式基于激光的测距设备45，以测量房间31中的点之间(例如，拐角点之间)的距离。在测量之后，操作员4通过设备45来启动消息52的生成和发射，该消息包括相关结果以及通过设备确定的坐标或操作员4键入的房间编号。

在图8的示例中，大量照相机单元46a、46b、46c位于建筑工地3上，各个照相机单元包括运动传感器和监控照相机。

这里，照相机单元46a检测运动并开始记录视频。包括带有视频数据的文件56的消息53被生成并将该消息传送到服务器。然后，如图4b中所示，图标可以在显示器上、在建筑工地3的三维模型中与建筑工地3处的照相机单元46a的现实位置对应的模型坐标处被可视化。当用户选择了图标时，在显示器上重播视频。

另选地或另外地，每个照相机单元46a、46b、46c可以按预定间隔生成并传送消息，该消息包括由监控照相机取得的图像。图像可以在三维模型中与建筑工地3处的相应照相机单元46a、46b、46c的现实位置对应的模型坐标处被实时可视化。

在图9的示例中，操作员4操作包括麦克风的手持传感器单元47，该麦克风适于记录语音消息并且将该语音消息传送到服务器计算机。位于建筑物30的房间31处的操作员4向麦克风说出他的观察或报告。例如，操作员可以报告出现的问题，诸如缺少材料或材料有缺陷、准备工作不好或其他意外状况。在该示例中，操作员4仅仅报告他在房间31内的任务已完成。传感器单元47生成包括音频文件57的消息54并且将该消息54传送到远程计算机。

另选地，音频文件中的说出的话可以被转换成被传送到远程计算机的文本，或者该转换在远程计算机处执行。

图10例示出将图9所记录的消息输出到用户。在便携型电脑20的显示器21上显示结构的三维模型35。图标6突然在三维模型35中的正确位置弹出。通过用鼠标光标23点击图标6，由便携型电脑20的扬声器系统来播放具有所记录的语音消息67的音频文件。

可选地，例如，如果比预期更早地完成了任务，则同样可以在显示器21上打开带有推荐的窗口(如参照图4d示出的)，例如，建议进行该房间的其他工作。

在图11的示例中，烟雾探测器48位于建筑工地3上待施工的建筑物30的房间31内。如果该烟雾探测器48检测到烟雾38，则生成消息58并将该消息58传送到远程服务器计算机。图12中例示出对用户的输出。因为在对事件数据的分析中已经被评价为紧急，连同图标6在模型35中的烟雾探测器位置处被可视化一起，火灾警报信号68在用户不必点击图标6的情况下发出声音。

图13示出施工管理系统的另一个示例性实施方式的计算机系统2，该计算机系统2包括在其上设置有建筑信息模型(bim)的服务器计算机25。在该实施方式中，计算机系统2包括多个显示设备20、20'、20”。这些显示设备经由互联网26连接到服务器计算机25。在显示器21上，呈现待施工建筑物的三维模型35，其中，在与建筑物的施工工地处出现的事件的位置对应的模型坐标处显示多个图标6。用户通过使用鼠标光标点击图标中的一个来选择该图标，以使得显示包括关于事件的信息的通知60。可选地，该通知还包括用于对事件做出反应的推荐选项。

因为大量人员可以访问bim，所以结构的三维模型35可以同时在多个显示设备20、20'、20”上显示。这些设备包括台式计算机、便携型电脑和诸如平板计算机或智能电话的手持设备。所有这些设备被连接到中央服务器计算机25，例如通过互联网。

每个用户可以被指派一定的角色。例如，bim的用户可以是建筑工地的现场管理者、建筑物的建筑师、建筑物的业主、建筑物项目合作方、分包商、工地工长和官方施工检查员。

优选地，中央服务器计算机25的评价算法适于评价哪个用户、用户组或角色需要了解哪个事件，并由此向显示设备20、20'、20”中的哪个提供数据。此外，评价算法可适于独立地针对每个用户、用户组或角色来评价用于对事件做出反应的选项，以使得关于相同事件的数据可被设置成具有向显示设备20、20'、20”中的每个显示设备的不同的指派选项。

系统可以被设置成离线工作，并且当显示设备20、20'、20”在线时，只在显示设备20、20'、20”上同步。这特别适用于移动设备。可选地，新通知也可作为推送通知被发送到移动设备。

可选地，所有检测到的事件和生成的消息可被记录并存储在服务器上或云中，直到施工项目结束或者甚至更长时间，例如，用于保存证据。

虽然以上参照一些优选实施方式部分地例示了本发明，但必须理解，可以对实施方式的不同特征进行众多修改和组合。这些修改全部落入随附权利要求书的范围内。