基于BIM的建筑工程管理系统的制作方法

本发明涉及控制或调解系统领域，具体涉及一种基于bim的建筑工程管理系统。

背景技术：

bim(buildinginformationmolding)，建筑信息模型，是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，bim是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达，利用bim技术可以对工程项目进行虚拟设计、建造、维护及管理。它具有可视化、协调性、模拟性、优化性四大特点。

建筑信息模型(bim)能够在综合数字环境中保持信息不断更新并可提供访问，使建筑师、工程师、施工人员以及业主可以清楚全面地了解项目。这些信息能有效协调建筑设计、施工和管理的全过程，促使加快决策进度、提高决策质量，从而使项目质量提高，收益增加。

建筑信息模型的应用不仅仅局限于设计阶段，而是贯穿于整个项目全生命周期的各个阶段：设计、施工和运营管理。bim是项目各参与方的数据共享平台，由于建筑信息模型需要支持建筑工程全生命周期的集成管理环境，因此建筑信息模型的结构是一个包含有数据模型和行为模型的复合结构。

然而，现在的建筑信息模型只能在电脑或者手机等可视化终端上进行查看，而在实际的工地上，不可能闲暇时间供人一边看着电脑或者手机一边忙着手上的工作。因此，现有的建筑信息模型主要起到的是前期规划和后期总结的作用，对于工地上正在进行的如搬运物料、找人等操作并不具备管理和指导作用。而在工地上正在发生的各项操作，是关系到整个工程质量和工程进度的重要环节，因此有必要针对现有的建筑信息模型进行改进，提出一种能够对工地上的现场操作进行指导的基于bim建筑工程管理系统。

技术实现要素：

本发明意在提供一种能够对工地上的现场施工进行指向的基于bim的建筑工程管理系统。

本方案中的基于bim的建筑工程管理系统，包括存储在本地服务器上的本地数据库和存储在云端服务器上的云端数据库，本地数据库中设置有用来对人员、材料和机械设备进行定位和选择的定位选择模块，连接在本地服务器与云端服务器之间用来为云端服务器进行数据筛选的筛选模块，以及与云端服务器通过网络连接的客户端；还包括设置在云端服务器的位置导航模块以及设置客户端上的搜索模块和指向模块；所述定位选择模块将所有人员、材料和机械设备的位置信息实时更新至云端服务器；所述搜索模块向云端服务器发出搜索某一目标位置的位置信息搜索请求；云端服务器接收位置信息搜索请求并从该位置信息搜索请求和实时更新的位置信息中提取出目标位置信息；同时，云端服务器从发送出该位置信息搜索请求的客户端的位置信息中获取当前客户端位置；云端服务器将目标位置信息和当前客户端位置发送给位置导航模块；位置导航模块建立当前客户端位置到目标位置信息的导航路径并将导航路径发送给指向模块；指向模块用来根据导航路径向持有客户端的工作人员指出前往目标位置的方向。

目标：指需要在工地上寻找的人、材料或机械设备。

原理及效果：

当工作人员在工地上需要寻找某一个人、某种材料或者某一机械设备时，工作人员通过搜索模块向云端服务器发送搜索目标(这个人、这种材料或者这个机械设备)位置的位置信息搜索请求。云端服务器中通过定位选择模块实时更新了工地上所有人员、材料和机械设备的位置信息。云端服务器在接收到位置信息搜索请求时，从该位置信息搜索请求中提取出要寻找位置的目标，并在所有位置信息中找到该目标的位置，得到目标位置信息。同时，因为搜索模块设置在客户端上，是通过客户端来与云端服务器进行通信的。云端服务器通过定位该客户端的当前客户端位置，可以得到携带客户端的工作人员的位置。云端服务器将目标位置信息和当前客户端位置一起发送给位置导航模块。位置导航模块分别以当前客户端位置和目标位置信息作为起止位置建立当前客户端位置到目标位置信息的导航路径并将导航路径发送给指向模块；指向模块用来根据导航路径提示持有客户端的工作人员前往路径。

这样，能够方便在工地上的工作人员快速地寻找到作为目标的人、材料或者机械设备，使本发明中的bim系统具有指导工厂现场操作的功能。

进一步优化，所述客户端包括用来设置指向模块的安全帽。

将指向模块设置在安全帽上，解放工作人员的双手，不会阻碍工作人员在工地上的相关操作，同时，安全帽起到了保护工作人员的作用。

进一步优化，所述定位选择模块外接有rfid阅读器和gps定位模块；所述rfid阅读器用来读取设置在材料包装上的rfid标签，所述gps定位模块用来接收工作人员牌和设备标牌的gps信号发射模块发射的位置信号。通过rfid阅读器将所有进入施工场地内的材料进行登记记录，并将材料信息传递到三维立体建筑模型中；通过gps定位模块，方便接收工作人员牌和设备标牌的位置信号，进而确定工作人员和机械设备的具体位置，方便控制系统对人员信息、材料信息和机械设备信息进行统一管理。

本文中的工作人员牌是指工作人员用来随身佩戴以辨别身份的证明卡牌。

进一步优化，所述指向模块包括用来指示方向的多个指向灯以及用来点亮指向灯的指向针。

通过指向针点亮指向灯，能够十分明确地向工作人员指明其寻找目标所在位置，方便沿着指向灯的方向去找到座位目标的人、材料或机械设备。而多个指向灯，能够被指向针点亮后指示多个不同的方向。

进一步优化，所述指向针包括用来指向目标位置方向并与各个指向灯接触点亮对应指向灯的指针，设置在指针自由端上用来表示指针自由端位置的gps信号发射模块，用来带动指针转动的电机，以及用来控制电机转动使指针自由端位置和目标位置距离最短的微控制器。

微控制器接收gps信号发射模块传递来的指针自由端位置的位置信号和由云端服务器发送给指向模块的目标位置信息，当指针在转动时，指针自由端位置和目标位置距离最短时，微控制器控制电机停止转动，使指针指向指针自由端位置到目标位置距离最短的方向，这样指针得到的指向方向，是工作人员最近距离找到目标的方向，为工作人员提供了最短的寻找路径，有利于工作人员快速找到目标。

进一步优化，所述指向模块还包括用来设置指向灯的环形架；所述环形架上周向设置有环形凹槽；每个指向灯均有用来点亮或者关闭指向灯的开关；所有开关均设置在环形架上并贯穿环形凹槽底部径向向内伸出；所述指针沿着环形凹槽转动，指针在转动过程中按压开关点亮对应的指向灯。

指针沿着环形架中的凹槽转动，在转动的过程中指针拨动从环形凹槽伸出的开关，当指针停止在某一个开关的位置处时，指针按动开关，使该开关对应的指向灯点亮，即指针指向的指向灯被点亮，为工作人员寻找目标提供了方向。通过指向灯的照亮方向，不仅起到了提示工作人员寻找方向的作用，还起到了帮助照明的作用，使工作人员能够更清楚地看清前方的情况。

附图说明

图1为本发明基于bim的建筑工程管理系统实施例的逻辑框图。

图2为本发明基于bim的建筑工程管理系统实施例中的安全帽的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：本地服务器1、云端服务器2、创建模块3、读取载入模块4、形成模块5、定位选择模块6、筛选模块7、客户端8、存储器9、选择器10、位置导航模块11、搜索模块12、指向模块13、安全帽14、环形架15、指向灯16、指针17、电机18。

如图1所示：本方案中的基于bim的建筑工程管理系统，包括存储在本地服务器1上的本地数据库和存储在云端服务器2上的云端数据库。本实施例中采用poweredge2950作为本地数据库，采用华为云端服务器2作为本实施例中的云端服务器2。本地数据库上安装有autodeskrevitarchitecture软件，通过autodeskrevitarchitecture软件创建包括人员信息、材料信息和机械设备信息在内的完整的三维立体建筑信息模型的创建模块3。

其中，材料信息包括材料的名称、规格和材料编号，人员信息包括人员名称、性别、工种、具体职位和人员编号，机械设备信息包括机械名称、型号、租赁单位和设备编号。材料编号、人员编号和设备编号都是根据该工程项目所有的材料或者人员或者设备进行排序编号得到的。

创建模块3创建的三维立体建筑模型主要包括建筑模型、结构模型和机电模型三部分。在运用基于bim的建筑工程管理系统来进行具体项目实施时，先将人员信息、材料信息和机械设备信息在内的所有信息都通过autodeskrevitarchitecture软件输入到建立的三维立体建筑模型中。该体育中心顶部为复杂的壳体结构，采用参数化建模方式，先利用autodeskrevitarchitecture软件中的rhinosp4对体育中心进行初步找形；然后用microstation对壳体进行编程划分，确定用来搭建壳体的蜂窝铝板的三维坐标和尺寸，而蜂窝铝板的规格、塑形、价格等信息都通过autodeskrevitarchitecture软件事先定义到三维立体建筑模型中。

体育中心的机电模型分为电力、电信、空调通风、给水排水及消防等项目，可以借助autodeskrevitarchitecture软件协同作业的方式分配给不同专业的工程师同步建立模型。使用magicad软件将含有本地化机电设备材料库和自动调整管道交叉功能配合起来，为体育中心的机电模型进行专业计算，在建模过程中某管线发生碰撞，利用magicad软件的交叉选项功能，调整需更改管线高度及角度至适当数值，将这些信息都用来完善三维立体建筑模型。将实际会用到的机电设备的供应商信息、规格、属性、价格、使用方法、法规等信息都通过autodeskrevitarchitecture软件定义到所建立的三维立体建筑模型中。

基于bim的建筑工程管理系统还包括用来将设计数据包读取并载入到三维立体建筑模型中的读取载入模块4，用来将本地数据库中的三维立体建筑模型完整呈现并随时根据需求进行调节的形成模块5。通过与键盘、usb接口等读取设备连接的读取载入模块4能够将由测绘院提供的设计数据包输入到三维立体建筑模型中，使建立起来的三维立体建筑模型能够满足设计要求。设计数据包中包括材料信息、混凝土配合比、建筑材料导热系数、建筑材料结构系数承重、刚度、密度、密实度和孔隙率、填充率与孔隙率、亲水性与憎水性、吸水性与吸湿性、耐水性、抗渗性、抗冻性、导热性、热容量、强度、比强度、弹性、塑性、脆性、韧性、耐久性。当在建立三维立体建筑模型运用到具体材料时，都能从三维立体建筑模型中同时获取与此材料相关的各种信息，方便相关工种的人能够及时获取完整全面的信息，方便对材料的选购、使用和监督。

基于bim的建筑工程管理系统还包括与本地服务器1连接的定位选择模块6，连接在本地服务器1与云端服务器2之间的筛选模块7，以及与云端服务器2通过网络连接的客户端8。定位选择模块6外接有gps定位模块和至少三个rfid阅读器；在进入施工现场的材料上都贴有rfid标签，rfid阅读器可以读取在施工现场范围内的rfid标签信息。至少三个rfid阅读器根据三点确定一个平面的原理能够通过读取设置在材料包装上的rfid标签信息来确定粘贴有rfid标签的材料的具体位置，实现材料定位。定位选择模块6将材料及其位置信息传输到三维立体建筑模型中，使项目中的相关工种的人员能够实时掌握施工现场内的材料及其位置信息，方便对材料的监控和合理利用。参与体育中心建设的工作人员的工作牌和运用到体育中心建设的机械设备的设备标牌中都安装有gps信号发射模块。gps定位模块通过接收工作人员牌和机械设备标牌中gps信号发射模块发射的位置信号来确定具体人员和机械设备的位置。通过rfid阅读器将所有进入施工场地内的材料进行登记记录，并将材料信息传递到三维立体建筑模型中；因为材料只需要在施工现场的范围内进行定位，所以使用定位较精确但定位范围较窄的rfid标签进行定位。通过gps定位模块，方便接收工作人员牌和设备标牌的位置信号，进而确定工作人员和机械设备的具体位置，方便控制系统对人员信息、材料信息和机械设备信息进行统一管理。因为人员和机械设备都是可以大范围活动的，因此用定位范围广泛的gps信号发射模块来进行定位。其中gps信号发射模块采用中国航天科工信息技术研究院研发出的第四代高性能北斗/gps导航芯片，该芯片定位精度为2.5米，可以在大范围定位的基础上有效增加定位的精确性。通过对工作人员和机械设备的定位，可以方便在施工现场或者其它地方根据其位置的不同，以就近原则合理单排工作人员和机械设备去完成相应的工作，提高工作效率。

不同工种的工作人员具有不同的客户端8，而客户端8可以是手机终端或者个人电脑端，其中手机终端和云端数据库之间连接有gsm模块。云端数据库可以将信息传递到各个工作人员的手机终端和个人电脑端中，其中通过gsm模块将信息传递至手机终端，可以使工作人员随时随地都能接收到与本职工作相适应的信息，使整个体育中心建设项目中不同工种的工作人员沟通起来更加及时方便。而本文中的客户端8是可以与手机终端或者个人电脑端通信连接或者直接与云端服务器2通信连接的安全帽14。

连接在云端服务器2和本地服务器1中的筛选模块7包括多个存储器9和与存储器9连接的选择器10，选择器10与本服务器连接，存储器9与云端服务器2连接。其中存储器9的数量与工作人员的工种数量相等。当某种工种的工作人员通过客户端8访问云端服务器2时，云端服务器2向与之连接的某一个存储器9发送信息，选择器10接收到从存储器9传递来的信息后从本地服务器1的本地数据库中筛选出相应信息存储到该存储器9中，云端服务器2将该存储器9中的信息接收到云端数据库进行存储并传递给客户端8。因为有云端数据库的先一步存储，所以客户端8能够比较快速地接收所需要的完整信息。通过筛选模块7对本地数据库中的信息进行筛选后再传递到云端数据库，使传输内容有效减少，避免传输信息冗长造成的各种问题，方便信息从本地服务器1快速传至云端服务器2，又从云端服务器2快速传至客户端8。

基于bim的建筑工程管理系统，还包括设置在云端服务器2的位置导航模块11以及设置客户端8上的搜索模块12和指向模块13；所述定位选择模块6将所有人员、材料和机械设备的位置信息实时更新至云端服务器2；所述搜索模块12向云端服务器2请求搜索某一人员、材料或机械设备的位置信息；在搜索模块12中通过搜索某一人员、材料或机械设备的名称、型号或代号即可，具体的搜索规则按照预先设置在云端服务器2中的搜索规则表进行。而筛选模块7针对不同类型的搜索对象运用现有技术进行了分类，方便搜索模块12快速地搜索到相应的目标位置。

当工作人员在工地上需要寻找某一个人、某种材料或者某一机械设备时，工作人员通过搜索模块12向云端服务器2发送搜索目标(这个人、这种材料或者这个机械设备)位置的位置信息搜索请求。云端服务器2中通过定位选择模块6实时更新了工地上所有人员、材料和机械设备的位置信息。云端服务器2在接收到位置信息搜索请求时，从该位置信息搜索请求中提取出要寻找位置的目标，并在所有位置信息中找到该目标的位置，得到目标位置信息，即得到目标的经纬度位置。同时，因为搜索模块12设置在客户端8上，是通过客户端8来与云端服务器2进行通信的。云端服务器2通过定位该客户端8的当前客户端8位置，可以得到携带客户端8的工作人员的位置。云端服务器2将目标位置信息和当前客户端8位置一起发送给位置导航模块11。位置导航模块11分别以当前客户端8位置和目标位置信息作为起止位置建立当前客户端8位置到目标位置信息的导航路径并将导航路径发送给指向模块13；指向模块13用来根据导航路径提示持有客户端8的工作人员前往路径。

这样，能够方便在工地上的工作人员快速地寻找到作为目标的人、材料或者机械设备，使本发明中的bim系统具有指导工厂现场操作的功能。

如图2所示，客户端8包括用来设置指向模块13的安全帽14。将指向模块13设置在安全帽14上，解放工作人员的双手，不会阻碍工作人员在工地上的相关操作，同时，安全帽14起到了保护工作人员的作用。

安全帽14具有一个平顶，指向模块13安装在这个平顶上。所述指向模块13包括焊接在安全帽14平顶行的环形架15；用来指示方向的均匀分布的8个指向灯16以及用来点亮指向灯16的指向针。

指向针包括用来指向目标位置方向并与各个指向灯16接触点亮对应指向灯16的指针17，镶嵌在指针17自由端上用来表示指针17自由端位置的gps信号发射模块，用来带动指针17转动的电机18，以及用来控制电机18转动使指针17自由端位置和目标位置距离最短的微控制器。gps信号发射模块就采用一个能够测量并发送所在位置经纬度信号的一个gps芯片，微控制器就采用一个具有基本控制功能的单片机即可，如stm32等。指针17固接在电机18的输出轴上，电机18带动指针17转动。

所述环形架15上周向设置有环形凹槽；每个指向灯16均有用来点亮或者关闭指向灯16的开关；所有开关均设置在环形架15上并贯穿环形凹槽底部径向向内伸出；所述指针17沿着环形凹槽转动，指针17在转动过程中按压开关点亮对应的指向灯16。

微控制器接收gps信号发射模块传递来的指针17自由端位置的位置信号和由云端服务器2发送给指向模块13的目标位置信息，当指针17在转动时，指针17自由端位置和目标位置距离最短时，微控制器控制电机18停止转动，使指针17指向指针17自由端位置到目标位置距离最短的方向，这样指针17得到的指向方向，是工作人员最近距离找到目标的方向，为工作人员提供了最短的寻找路径，有利于工作人员快速找到目标。

指针17沿着环形架15中的凹槽转动，在转动的过程中指针17拨动从环形凹槽伸出的开关，当指针17停止在某一个开关的位置处时，指针17按动开关，使该开关对应的指向灯16点亮，即指针17指向的指向灯16被点亮，为工作人员寻找目标提供了方向。通过指向灯16的照亮方向，不仅起到了提示工作人员寻找方向的作用，还起到了帮助照明的作用，使工作人员能够更清楚地看清前方的情况。

工作时，首先包括人员信息、材料信息、机械设备信息在内的所有信息创建完整的三维立体建筑模型。然后，将由测绘院提供的设计数据包输入到三维立体建筑模型中。手动输入工作人员牌和机械设备标牌中gps信号发射端信息输入到三维立体建筑模型中，并将gps信号发射端的信息和其对应的人员信息或者机械设备信息进行匹配。通过在三维立体建筑模型中对不同工种的人员或者不同种类的机械设备进行不同颜色的标记，在三维立体建筑模型中能够快速地区分不同工种的人员或者不同种类的机械设备。输入材料的限制条件来对材料的合规性进行把控，对不符合相关规定的材料拒绝在该工程中进行使用。定位选择模块6接收rfid标签信息的位置信息并将其输入到三维立体建筑模型中。载入各种数据信息的三维立体建筑模型形成一个完整的三维立体建筑模型呈现出来。可以根据实际需求对进入施工场地的人员、材料和机械设备进行选择和分配。

各个不同工种的工作人员通过客户端8访问云端数据库，不同工种的工作人员具有不同的客户端8。选择器10通过访问云端服务器2的客户端8的不同，有选择地接收本地服务器1中的建筑信息模型的信息，并将其传递到对应工种的存储器9。云端数据库从对应的存储器9中接收信息。客户端8通过访问云端数据库接收信息。这使得呈现在不同工种人员客户端8上的信息不同。既避免了现有建筑信息模型传输信息冗长易导致死机或传输信息时间较长的问题，又解决了对信息的差异推送，使在同一个建筑项目的各工种人员能够及时快速地获取与己有关的信息。

而在工地中的工作人员，通过带上安全帽14来获得便于操作的客户端8。当需要寻找某一具体的人员、材料或机械设备而不知道位置的时候，通过搜索模块12向云端服务器2输入寻找目标的名称或者型号、代号，云端服务器2将找到的目标位置信息以及客户端8的当前客户端8位置一起发送给位置导航模块11，位置导航模块11将导航路径发送个指向模块13。指向模块13中接收到导航路径，并按照导航路径使指针17指向目标位置，使被指针17按动的指向灯16点亮光线照向前往目标位置的方向。指导带着安全帽14的工作人员朝着指向灯16照射的前方形成的前往路径前去找到目标。而当工作人员带着安全帽14偏离了导航路径时，通过指针17自由端上安装的gps芯片传递回来的指针17自由端的位置信号，微控制器通过判断指针17自由端位置与目标位置距离最短的方向为前往路径的方向，使电机18带动指针17指向该方向，使该方向上对应的指向灯16被指针17点亮，提示工作人员王这个方向前进。

此外，建筑行业具有特殊性，在建设项目的时候必须要满足相关国家规定、行业规定或者是地方规定。在本地服务器1内设有规则检查模块和与规则检测模块连接的网络连接模块。网络连接模块通过无线或者有线上网的方式连接因特网，并从因特网中实时更新各种行业规则，并将这些规则传递至规则检查模块。规则检查模块通过提取这些规则中的关键数据，对预先设置在规则检查模块中的建立规则约束的参数项进行修正。这些参数项包括尺度信息、面积信息、数量信息和其他信息。其中，尺度信息包括构件的长宽高(如楼梯、坡道、门、窗)，空间的净高(如空间净高、楼梯净高)，空间净宽(如走廊宽度、楼梯净宽)，距离(如功能空间距离、疏散距离、构件距离)。面积信息包括楼层面积(如最大面积、最小面积)，空间面积(如最大面积、最小面积)，窗地面积比，防火分区面积。数量信息包括功能空间个数、楼梯踏步个数、疏散门个数。其他信息主要包括门开启方向、无障碍回转半径等。

规则检查模块在创建模块3和读取载入模块4向本地数据库输入数据后，会从本地数据库中调取这些输入数据，并将这些数据与存储在规则检查模块中预先设定并实时修正的参数项进行对比，如果输入信息不满足参数项设定的范围，则设置在本地服务器1中的控制模块会发送一个信号给与控制器连接的闪光灯或者是蜂鸣器等报警装置使其发出声光报警，同时直接将不符合参数项的输入信息传递至与控制模块连接的显示屏，使进行输入操作的工作人员能够直观地看到是哪些设计不满足相关规则。方便对设计进行针对性修改。

通过规则检测模块和与规则检测模块连接的对规则检测模块中的参数项进行实时更新的网络连接模块，解决了设计是否符合国家地区规范条文的问题。整个建筑项目功能多、流线复杂，对于其功能和流线的检查依托于建筑设计规范的条文规定，人工检查虽然可以检查出问题，但是耗时耗力，而且必须要求审图人认真仔细，不能出现半点遗漏，对于如此复杂的项目实行规范检查，无疑是相当苛刻的要。而通过采用在规则检测模块预先输入统一范围的参数项，可以将书面的文字转换成检查时调用的数据库，实现信息化检查，解决人工存在的问题。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。