基于BIM 物联网的机电施工可视化质量管理系统.pdf

物联网技术 2023年/第9期 智能处理与应用Intelligent Processing and Application1240 引 言机电施工是指给水排水管道、弱电、空调通风、防火卷闸等施工工程，其施工质量的好坏，决定了建筑整体质量的高低1。BIM 是建筑信息的信息化模型，其可以数字的形式呈现建筑目标，将目标以物的形式传递给施工方，为施工方施工提供参考。物联网则是结合红外传感技术、无线射频识别技术于一体的信息交换网络，其可实现目标的智能识别、定位依据管理等2-3。近年来，BIM 建模技术和物联网技术不断发展，在建筑工程施工过程中也会运用 BIM 建模技术和物联网技术实现施工过程可视化，用于管理其施工质量。通过对施工过程可视化，可及时发现施工过程中存在的不足，以便及时改正，保证工程施工质量4。为此，本文以 BIM 技术和物联网技术作为基础，设计基于 BIM+物联网的机电施工可视化质量管理系统，为机电施工提供指导。1 机电施工可视化质量管理系统1.1 系统总体结构以 BIM+物联网作为基础，设计机电施工可视化质量管理系统。系统总体结构如图 1 所示。机电施工可视化质量管理系统由数据层、展现层、服务层和管理层组成。数据层利用激光扫描仪和 CCD 工业相机采集机电设备激光点云图像和实景图像后，将其存储到 BIM数据库内；展现层内 BIM 模型单元调用 BIM 数据库内图像数据后，建立机电设备 BIM 模型，利用 PC 端为用户呈现机电设备 BIM 模型；利用服务层调用数据层内内存数据库信息为用户提供数据报表、机电设备统计信息、设备资料信息以及施工人员定位信息等；管理层为用户提供机电施工质量验收管理、维护管理、安全管理等功能。图 1 机电施工可视化质量管理系统总体结构1.2 系统主控硬件选取机电施工可视化质量管理系统主控硬件为 CPU，在此选择英特尔 celeron 系列 CPU 作为本文系统主控硬件，该处理器具备 2 GHz 主频，功耗较低，同时具备较强的可扩展编程信号处理能力5-6，逻辑运算较为迅速。该主控硬件结构如图 2 所示。系统主控硬件由 3 个部分组成，分别是数据处理模块、资源交换中心和外设数据传输模块，利用外设数据传输模块可连接激光扫描仪和 CCD 工业相机，获得机电设备点云和实景图像，将其传输到资源交换中心后，通过资源交换中心发送到数据处理模块，再通过数据处理模块实现数据传输以基于 BIM+物联网的机电施工可视化质量管理系统周 昊（吉林建筑科技学院 电气与机械工程学院，吉林 长春 130000）摘 要：以保障机电施工质量为目的，设计基于 BIM+物联网的机电施工可视化质量管理系统。该系统数据层利用激光扫描仪和 CCD 工业相机采集机电设备激光点云图像和实景图像后，将其存储在 BIM 数据库内；展现层通过调用 BIM 数据库内数据，建立机电施工 BIM 模型并利用 PC 端呈现给用户；展现层与管理层调用数据层内存数据库信息，为用户呈现机电施工过程中人员定位信息、机电资料信息，实现施工质量验证管理、维护管理等功能，共同构成机电施工可视化质量管理过程。实验结果表明，该系统具有较强的业务覆盖能力，构建机电设备 BIM 模型较为逼真，且可有效实现机电施工可视化治理管理。关键词：BIM 模型；物联网；机电施工；可视化；质量管理；质量验收方法中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2023）09-0124-03DOI：10.16667/j.issn.2095-1302.2023.09.032收稿日期：2023-03-08 修回日期：2023-04-06基金项目：吉林建筑科技学院校级科研中青年扶持项目（重点）：基于BIM技术的机电工程施工质量控制研究（校科字2022018ZQKJ）2023年/第9期 物联网技术智能处理与应用Intelligent Processing and Application125及程序运行的控制。图 2 主控硬件结构简图1.3 机电设备 BIM 模型构建机电施工可视化质量管理系统展现层内的 BIM 模型单元负责构建机电设备 BIM 模型，该模型构建过程如图 3 所示。将机电设备点云数据输入到 BIM 模型内，对点云数据实施去噪预处理后，对点云数据进行匹配和切割处理，得到电气设备点、线等特征，并生成机电设备二维结构图；然后结合机电设备实景图像7-8，生成机电设备 BIM 模型，实现机电施工可视化。图 3 机电设备 BIM 模型构建流程1.4 机电施工可视化质量验收方法机电施工可视化质量管理系统的管理层内质量验收管理模块依据 BIM 生成验收任务算法，实现机电施工可视化质量验收，其详细流程如图 4 所示。在进行机电施工可视化质量验收时，先遍历机电设备BIM 模型的 IFC 抽象类，再判断是否可以获取质量检验所需的层、轴线等抽象属性9。若不可以，则完善机电设备 BIM模型的 IFC 数据；若可以，则提取机电设备实体集合，并在该步骤添加施工流水段属性。然后按照施工质量检验批次，划分机电设备组织数据，并返回检验批次合集；再按照检验规范10，从检验批次合集内抽样并返回检查点集合后，输出机电施工质量验收结果，依据该验收结果实现机电施工可视化质量管理。图 4 机电施工可视化质量验收方法2 实验分析以某小区机电施工项目作为实验对象，使用本文系统对该机电施工项目进行质量管理，验证本文系统实际应用效果。2.1 业务覆盖程度测试一个系统的业务覆盖程度是衡量系统每个模块响应的指标之一，以业务覆盖程度作为衡量指标，测试本文系统在运行线程不同和运行环境不同的情况下，其业务覆盖的程度，测试结果如图 5 所示。图 5 系统业务覆盖程度分析图 5 可知，本文系统业务覆盖程度随着运行线程数量增加而增加，且在不同运行环境下，其业务覆盖程度相差不大。在运行线程数量少于 20 个时，本文系统运行时业务覆盖程度为 100%。当运行线程数量超过 20 个以后，本文系统运行时业务覆盖程度略微下降，但下降幅度极小。上述结果说明，本文系统具备较强的业务覆盖能力，具备良好的应用性。2.2 BIM 模型构建测试以该机电工程某一区域作为实验对象，使用本文系统构物联网技术 2023年/第9期 智能处理与应用Intelligent Processing and Application126建其可视化 BIM 模型，构建结果如图 6 所示。图 6 机电施工管道 BIM 模型分析图 6 可知，本文系统可有效建立机电施工管道 BIM模型，且模型内部机电管道分布状况清晰，机电管道零部件较为逼真。该结果表明，本文系统具备较强的机电设备 BIM模型构建能力，可呈现可视化的机电设备和施工场景，应用效果较好。2.3 机电施工可视化质量管理测试使用本文系统对该机电施工项目进行可视化质量管理，给出其可视化施工场景画面，结果如图7所示。分析图7可知，在机电施工可视化质量管理界面内，可清楚观察到当前机电工程编码、施工作业项目和施工人员数量等画面，其可有效实现机电施工可视化质量管理，应用效果较佳。图 7 机电施工可视化质量管理界面3 结 语本文设计了基于 BIM+物联网的机电施工可视化质量管理系统。该系统利用 BIM 建立机电施工设备、场景等可视化模型，利用物联网为系统信息传输提供通道，实现机电施工可视化全过程，且该系统经过实际验证，应用效果较为 显著。参考文献1 赵月平，王兴举，赵琳，等.基于 BIM+GIS 的公路工程施工预算三维地理信息管理系统 J.公路，2021，66（12）：309-312.2 徐鹏飞，李晋，孙继东.基于 BIM 技术的装配式建筑施工全过程研究和应用 J.建筑结构，2020，50（S1）：654-657.3 王乾坤，申楚雄，郭曾，等.基于 BIM 的装配式建筑施工能耗可视化模型与系统开发 J.土木工程与管理学报，2022，39（1）：50-54.4 熊琛，陈立斌，李林泽，等.基于计算机视觉与 BIM 的裂缝可视化管理方法 J.图学学报，2022，43（4）：721-728.5 王飞球，何祥平，郜辉，等.基于 BIM 的高铁连续梁桥施工过程可视化管理技术研究 J.建筑科学与工程学报，2022，39（2）：111-118.6 任晨宇，臧永立，刘珍珍.基于 Cesium 引擎铁路信号运维平台的可视化研究 J.铁道标准设计，2021，65（7）：172-178.7 黄灿新，王团乐，施炎，等.基于 BIM 的水利水电灌浆工程管理系统研发与应用 J.人民长江，2022，53（9）：209-215.8 范冰辉，王素裹，刘益宝.基于 BIM 的跨海大桥施工动态风险评估与可视化平台 J.土木工程与管理学报，2020，37（3）：73-78.9 蓝磊.基于 BIM 的施工现场质量安全动态管理 J.建筑科学，2021，37（3）：157.10 任海文，刘永强，闫文杰.基于 BIM 技术的堤防工程运维信息管理系统设计与实现 J.水电能源科学，2020，38（10）：116-120.作者简介：周 昊（1987），男，吉林长春人，硕士研究生，讲师，研究方向为控制科学与工程。物联网技术杂志投稿要求物联网技术杂志的论文格式要求如下：1.投稿的论文稿件中应具有中文标题、作者单位和署名、摘要、关键词（6 个以上），论文正文部分应具有引言和结束语，参考文献（10 条以上），文后应附主要作者简介（作者简介包括：姓名、出生年月、性别、学历、职称、研究方向）；2.稿件中的图表一般不超过 5 幅，并要求标注清楚、规范；3.稿件长度在 5 000 字以内；4.投稿稿件请用Word 文档编辑（编排格式不限）并通过网站在线投稿。地址：西安市金花北路176 号陕西省电子技术研究所东院科研生产大楼 6 层（邮编：710032）联系人：王 刚 咨询电话：[phone]投稿网址：http:/ Email：