一种三维数字梁场、构建方法、计算机设备及存储介质与流程

本发明涉及bim技术、信息化管理技术、设备定位技术等领域，尤其涉及一种三维数字梁场、构建方法、计算机设备及存储介质。

背景技术：

预制梁是采用工厂预制，再运至施工现场按设计要求位置进行安装固定的梁，是桥梁建设过程中的重要产品。随着工程建筑行业的发展，梁跨结构的使用越来与越频繁，并且大型工程建筑必须用到梁跨结构，如铁路、桥梁等，大量梁跨结构的使用，对梁场的制梁也带来一定的压力。

梁场作为预制梁的生产场所，其生产过程的管理和监督是预制梁质量和工期的重要保障。目前的梁场生产过程中，还是依靠人工进行制梁过程的监督，通过纸质文档记录质量、进展等过程信息，容易存在监管不到位，监督过程不可追溯，生产质量统计困难的问题，导致现场技术人员无法及时了解现场生产管理情况，影响预制梁的质量和工期。

技术实现要素：

1、要解决的问题

针对目前梁场生产过程中通过纸质文档记录管理造成的监管不到位、信息更新不及时等问题，本发明提供一种三维数字梁场、构建方法、计算机设备及存储介质，它通过bim技术、信息化技术和物联网技术，对梁场生产过程进行精确管控，在三维可视的模型中，对梁的生产工序，以及梁场架设工程信息进行展示，以便及时掌握梁场生产进度等。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种三维数字梁场的构建方法，包括：

基于gis技术构建梁场的三维地理信息gis模型；

基于bim技术构建bim模型库，所述bim模型库包括基础模型和构件模型；

将基础模型和构件模型与梁场中的基础设施、工装设备、台座、人员、构件对应关联；

采集梁场生产信息；

加载基础模型，并基于所述梁场生产信息，在三维地理信息gis模型中的对应位置加载对应构件模型，按照预设规则更新，并发送至显示终端。

本方案bim模型库中的基础模型和构件模型与现实梁场中的基础设施、工装设备、台座、人员、构件一一对应，根据现实梁场生产过程中基础设施、工装设备、台座、人员、构件状态的变化，实时调取bim模型库中对应的模型到三维地理信息gis模型相应的位置，以实现三维数字梁场与现实梁场的孪生，达到梁场管理可视化的目的，便于对梁场生产过程进行精确管控，以解决目前梁场生产过程中通过纸质文档记录管理造成的监管不到位、信息更新不及时等问题。

进一步地，所述采集梁场生产信息，包括：

接收生产排程系统发送的对应构件所处的工序信息；

接收物联网系统发送的对应工装设备、台座、人员的状态信息。

进一步地，所述接收物联网系统发送的对应构件的状态信息，包括：

基于gps卫星定位技术，接收工装设备的位置信息；

基于称重传感技术，接收台座上重量变化信息；

基于rfid技术，获取梁场中构件的身份信息、位置信息、以及生产信息；

基于基站定位技术，获取工装设备、以及人员的位置信息。

进一步地，梁的生产工序包括钢筋绑扎工序、初张拉工序、以及移梁操作，所述预设规则包括：

当钢筋绑扎工序完工后，确定对应的制梁台座，三维数字梁场中钢筋绑扎胎具模型消失，并从bim模型库中复制梁体模型到与所述制梁台座对应的制梁台座模型上；

当初张拉工序完工后，确定对应的存梁台座，三维数字梁场中对应的梁体模型消失，并从bim模型库中复制梁体模型到与所述存梁台座对应的存梁台座模型上；

当移梁操作时，确定梁体、移出存梁台座、以及移入存梁台座，三维数字梁场中对应的梁体模型消失，并从bim模型库中复制梁体模型到与所述移入存梁台座对应的移入存梁台座模型上。

本发明还提供了一种三维数字梁场，包括：

三维地理信息gis模型，用以模拟梁场；

bim模型库，用以存储基础模型和构件模型；

关联模块，用于将基础模型和构件模型与梁场中的基础设施、工装设备、台座、人员、构件对应关联

数据采集模块，用于采集梁场生产信息；

图像引擎模块，用于加载基础模型，并基于所述梁场生产信息，在三维地理信息gis模型中的对应位置加载对应构件模型，按照预设规则更新；

图像发送模块，用于将更新后的三维数字梁场发送至显示终端。

本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述三维数字梁场的构建方法的步骤。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述三维数字梁场的构建方法的步骤。

技术术语解释

工装设备：梁场生产预制梁的过程中采用的一些专用设施，包括内外模具、钢筋绑扎胎具、制梁台座、存梁台座等。

bim技术：建筑信息化模型(bim)的英文全称是buildinginformationmodeling，是一个完备的信息模型，能够将工程项目在全生命周期中各个不同阶段的工程信息、过程和资源集成在一个模型中，方便的被工程各参与方使用。通过三维数字技术模拟建筑物所具有的真实信息，为工程设计和施工提供相互协调、内部一致的信息模型，使该模型达到设计施工的一体化，各专业协同工作，从而降低了工程生产成本，保障工程按时按质完成

物联网系统：是互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能行使独立功能的普通物体实现互联互通的网络。物联网一般为无线网，在物联网上，每个人都可以应用电子标签将真实的物体上网联结，在物联网上都可以查出它们的具体位置。通过物联网可以用中心计算机对机器、设备、人员进行集中管理、控制，也可以对设备、汽车进行遥控定位，同时透过收集这些设备的数据，最后聚集成大数据，实现物和物相联。

信息化生产排程系统：将箱梁预制工序及时长嵌入数字化生产排程系统，结合生产计划，实现各班组生产任务的自动下发；生产排程系统通过物联网自动提取与生产任务相对应的工序状态、工装状态、大型专用设备状态、半成品加工状态等实时数据，通过智能分析，推算出相关工序完成时间，并对延后的工序自动推送预警信息，实现对生产工序的智慧管理。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明构建的三维地理信息gis模型能够模拟梁场的真实场景，将基础模型和构件模型与梁场中的基础设施、工装设备、台座、人员、构件对应关联，采集的梁场生产信息驱动从bim模型库中复制相应的模型到相应的位置，直观地展示对梁场现场梁的预制、工装设备作业动态，便于可视化管控。

(2)本发明通过物联网系统和生产排程系统实时采集梁场现场生产数据，用于实时驱动在三维地理信息gis模型中的对应位置加载对应构件模型，实现现实梁场与数字梁场的相互映射。

(3)本发明bim模型库内包括事先构建的模型，当梁场中各构件的位置/状态发生变化时，基于预设的关联关系以及采集的梁场生产信息，将bim模型库中对应的构件模型复制到对应的位置。

(4)本发明结合了基站定位技术、称重传感技术、rfid技术、gps卫星定位技术，实现工装设备、人员的定位，并能通过定位的数据实时驱动三维梁场bim模型的变化，实现数字孪生。

(5)本发明以“实体生产构件”为对象的管理模式，以bim模型作为承载施工过程的信息数据载体，实现bim构件模型与实体生产构件一一对应。

(6)本发明将纸质文档记录管理转移到系统软件管理，便于数据共享，有助于使企业内部和企业间的业务、管理、资源等各个环节，达到协调运转，效率优化。

附图说明

图1为一种三维数字梁场的构建方法的步骤流程图。

图2为一种三维数字梁场的构建系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步进行描述。

一种三维数字梁场的构建方法，包括：

基于gis技术构建梁场的三维地理信息gis模型；

基于bim技术构建bim模型库，所述bim模型库包括基础模型和构件模型；

将基础模型和构件模型与梁场中的基础设施、工装设备、台座、人员、构件对应关联；

采集梁场生产信息；

加载基础模型，并基于所述梁场生产信息，在三维地理信息gis模型中的对应位置加载对应构件模型，按照预设规则更新，并发送至显示终端。

本方案中的加载通过在bim模型库中复制基础模型和对应的构件模型到对应的位置上以实现。

在实施时，按照预设规则更新，包括但不限于以下方式：

本方案中的基础模型包括与梁场中基础设施、工装设备、台座、人员等对应的模型；构件模型是指与梁生产过程中的构件对应的模型，包括钢筋绑扎模型、半成品梁模型、成品梁模型(具体应用时，如何对基础模型和构件模型所包含的要素进行划分，也可以根据需要调整，例如也可以将与人员、以及可移动的工装设备相对应的模型，划分到构件模型中)。

本方案中，首先加载所有的基础模型，例如首先加载房屋模型、制梁台座、存梁台座、提梁机、起重架、拌合站、运输车、料仓、运梁车等基础模型。当梁的生产位于不同的节点，通过物联网系统等方式采集梁场生产信息，该信息包括对应构件的状态信息及所处的工序信息、生产数据信息、位置信息、身份信息。再基于梁场生产信息，在bim构件库中，调取相应的模型，复制到三维地理信息gis模型对应位置上，并基于该生产信息更新已加载构件模型的位置，以达到实时化、可视化、形象化的目的。

具体地，当工序变化时，例如钢筋绑扎完成，由钢筋绑扎模型变为半成品梁模型；如初张拉完成时，由半成品梁模型转变为成品梁模型；位置变化导致模型变更只会涉及成品梁：成品梁的位置变化时，如移梁操作，从一个台座转移到另外一个台座。

结合以上过程(梁的工序信息、位置信息变化时)，清除原来台座上的梁模型，重新从构件库中复制新的模型到对应的位置上，且将原对应构件模型的生产信息挂接到新的构件模型中。

本实施例构建的三维地理信息gis模型能够模拟梁场的真实场景以及所处的地理环境，使得梁场空间信息的展示更为直观，本方案将三维地理信息gis模型各点的坐标与梁场中各位置点对应关联，具体实施时，通过选取关键点，使得三维地理信息gis模型各关键点的坐标与梁场中各关键点的坐标对应关联，确保真实梁场中各关键点相对于地理环境的空间位置关系，与在三维地理信息gis模型中对应关键点相对于模型中地理环境的空间位置关系相一致。将基础模型和构件模型与梁场中的基础设施、工装设备、台座、人员、构件对应关联，采集的梁场生产信息驱动从bim模型库中复制相应的模型到相应的位置，直观地展示对梁场现场梁的预制、工装设备作业动态，便于可视化管控。

本实施例bim模型库内包括事先构建的模型，当梁场中各构件的位置/状态发生变化时，基于预设的关联关系以及采集的梁场生产信息，将bim模型库中对应的模型复制到对应的位置。

进一步地，

所述采集梁场生产信息，包括：

接收生产排程系统发送的对应构件所处的工序信息；

接收物联网系统发送的对应工装设备、台座、人员的状态信息。

通过物联网系统和生产排程系统实时采集梁场现场生产数据，用于实时驱动在三维地理信息gis模型中的对应位置加载对应构件模型，实现现实梁场与数字梁场的相互映射。

本实施例以“实体生产构件”为对象的管理模式，以bim模型作为承载施工过程的信息数据载体，实现bim构件模型与实体生产构件一一对应

本实施例将纸质文档记录管理转移到系统软件管理，便于数据共享，有助于使企业内部和企业间的业务、管理、资源等各个环节，达到协调运转，效率优化。

进一步地，所述接收物联网系统发送的对应构件的状态信息，包括：

基于gps卫星定位技术，接收工装设备的位置信息；

基于称重传感技术，接收台座上重量变化信息；

基于rfid技术，获取梁场中构件的身份信息、位置信息、以及生产信息；

基于基站定位技术，获取工装设备、以及人员的位置信息。

本实施例结合了基站定位技术、称重传感技术、rfid技术、gps卫星定位技术，实现工装设备、人员的定位，并能通过定位的数据实时驱动三维梁场bim模型的变化，实现数字孪生。

本方案中针对不同规格的梁、以及不同状态的梁(例如成品、半成品状态)均有不同的构件模型对应表征，例如：针对不同规格尺寸的箱梁、t梁、板梁，分别有相对应规格尺寸的箱梁模型、t梁模型、板梁模型与其一一对应用以表征。

进一步地，梁的生产作业包括钢筋绑扎作业、初张拉作业、以及转移作业，所述预设规则包括：

当钢筋绑扎工序完工后，确定对应的制梁台座，三维数字梁场中钢筋绑扎胎具模型消失，并从bim模型库中复制梁体模型到与所述制梁台座对应的制梁台座模型上；

当初张拉工序完工后，确定对应的存梁台座，三维数字梁场中对应的梁体模型消失，并从bim模型库中复制梁体模型到与所述存梁台座对应的存梁台座模型上；

当移梁操作时，确定梁体、移出存梁台座、以及移入存梁台座，三维数字梁场中对应的梁体模型消失，并从bim模型库中复制梁体模型到与所述移入存梁台座对应的移入存梁台座模型上。

本实施例通过在bim模型库内事先构建的模型(例如，针对32米梁构建一个对应的构件模型，针对24米梁构建一个对应的构件模型，针对钢筋绑扎胎具构建一个对应的钢筋绑扎胎具模型，针对制梁台座构建对应的制梁台座模型，针对存梁台座构建对应的存梁台座模型)，当现实梁场中某构件的位置/状态发生变化时，通过在bim模型库中复制与该构件对应的构件模型到相应的位置。其好处在于：加载时不需要加载所有的bim模型，只需要加载与该构件对应的构件模型，因此大大提高了加载速度。

本实施例中，当钢筋绑扎胎具模型消失，加载出对应的梁体模型，系统中储存的该钢筋绑扎胎具模型的生产信息(如工序信息、状态信息、时间变化等信息)即与对应的梁体模型关联对应。当进行移梁作业时，即将对应梁从制梁台座移动到存梁台座时，三维数字梁场中制梁台座模型上的梁体模型消失，存梁台座模型上加载梁体模型，且系统中储存的对应制梁台座模型上梁体模型的生产信息(如工序信息、状态信息、时间变化等信息)即与存梁台座模型上加载的梁体模型关联对应。存梁台座到存梁台座之间的移梁作业也是如此，即将对应梁从原存梁台座移动到新存梁台座时，三维数字梁场中原存梁台座模型上的梁体模型消失，新存梁台座模型上加载梁体模型，且系统中储存的原存梁台座模型上梁体模型的生产信息(如工序信息、状态信息、时间变化等信息)即与新存梁台座模型上加载的梁体模型关联对应。

本实施例，还包括：

接收构件信息查询请求；

查询系统中对应构件的状态信息，以及与该构件相关的工序信息；

发送至显示端。

本实施例基于物联网系统采集对应构件的状态信息，基于生产排程系统采集对应构件的工序信息，系统存储有不同构件的历史信息，根据构件信息查询请求，将查询到的信息发送至显示端，在具体实施时，通过点击bim模型上的模型构件，可直接展示该构件的所有的施工生产过程中采集的数据，实现每片预制梁在生产过程的材料消耗情况、位置信息和状态信息变化可追踪，极大地方便了数据的展示与可视化追溯。

本实施例还提供了一种三维数字梁场，包括：

三维地理信息gis模型，用以模拟梁场；

bim模型库，用以存储基础模型和构件模型；

关联模块，用于将模型与梁场中的基础设施、工装设备、台座、人员、构件对应关联

数据采集模块，用于采集梁场生产信息；

图像引擎模块，用于加载基础模型，并基于所述梁场生产信息，在三维地理信息gis模型中的对应位置加载对应构件模型，按照预设规则更新；

图像发送模块，用于将更新后的三维数字梁场发送至显示终端。

本实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述三维数字梁场的构建方法的步骤。

本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述三维数字梁场的构建方法的步骤。