一种基于三维监控和BIM的既有建筑改造工程混合模拟系统

摘要

本发明涉及一种基于三维监控和BIM的既有建筑改造工程混合模拟系统，包括中央处理器、BIM模型处理单元和联动采集控制单元，所述的中央处理器分别与BIM模型处理单元和联动采集控制单元通信连接，所述的联动采集控制单元用于获取三维监控信息，所述的中央处理器用于获取联动采集控制单元的三维监控信息并发送至BIM模型处理单元，所述的联动采集控制单元包括RFID组件、报警组件、电源组件、视频获取组件、处理组件、通信组件和流量获取组件，与现有技术相比，本发明具有提高工作效率、降低监管难度等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及既有建筑改造工程施工领域，尤其是涉及一种基于三维监控和BIM的既有建筑改造工程混合模拟系统。

背景技术

建筑信息模型(BIM,Building Information Modeling)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，通过三维建筑模型，实现工程监理、物业管理、设备管理、数字化加工、工程化管理等功能。BIM具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点，广泛应用于建筑设计领域。通过BIM可以直观、详细地了解建筑内安装的设备的位置和参数信息。

随着人口的增多和城市的发展，地铁轨道交通大力兴建，建设历程逐日增加，随着地铁的建设和发展每一个地铁站都成为城市一个区域的核心交通枢纽。为了保证交通的正常运行，并对现有的地铁站在不停运的基础上进行改造对施工和管控的要求越来越高。由于地铁站内的人、物流动性较大，所以对应的监控数据较多，在进行不停运改造时，监控人员无法根据大量的监控数据快速准确地确定对改造过程制定管控策略，这样不利于改造管控工作的进行。

综上可知，现有的监控系统存在监管困难，缺少对不停运下的建筑改造工程的集成式监控模拟框架，导致不停运下的工程施工无法精准开展、效率低，无法保证工程施工安全合理运行。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高工作效率、降低监管难度的基于三维监控和BIM的既有建筑改造工程混合模拟系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于三维监控和BIM的既有建筑改造工程混合模拟系统，包括中央处理器、BIM模型处理单元和联动采集控制单元，所述的中央处理器分别与BIM模型处理单元和联动采集控制单元通信连接，所述的联动采集控制单元用于获取三维监控信息，所述的中央处理器用于获取联动采集控制单元的三维监控信息并发送至BIM模型处理单元，所述的联动采集控制单元包括RFID组件、报警组件、电源组件、视频获取组件、处理组件、通信组件和流量获取组件。

进一步地，所述的RFID组件包括RFID标签和RFID阅读器，所述的RFID标签设置于改造工程的施工现场，用于记录施工现场的实际进度数据，所述的RFID阅读器与中央处理器通信连接，用于扫描读取RFID标签内的数据并发送至中央处理器。

进一步地，所述的视频获取组件包括工业相机和一体化球机，所述的工业相机和一体化球机分别与处理组件连接，所述的工业相机用于获取既有建筑改造时的交通流影像，所述的一体化球机用于获取既有建筑改造时的人流和环境影像。

更进一步地，所述的一体化球机通过5m高的立杆上安装于地面上。

更进一步地，所述的工业相机采用UC1400-C型千万级分辨率工业相机。

进一步地，所述的处理组件包括视频录像机、流媒体服务器、CVR视频网络存储器、核心交换机和监控显示系统，所述的监控显示系统设置于监控室内，包括控制组件和显示器，所述的视频录像机分别与工业相机和一体化球机连接，所述的核心交换机与中央处理器连接。

进一步地，所述的流量获取组件包括人流统计器和车流统计器，所述的人流统计器和车流统计器分别与中央处理器连接，分别用于获取既有建筑改造施工过程中的人流量和车流量。

更进一步地，所述的人流统计器采用RS485人流计数器，所述的车流统计器采用IRD1Tally-2车流计数器。

进一步地，所述的通信组件包括路由器和无线网桥，所述的路由器采用H.265编码标准的4G路由器。

进一步地，所述的报警组件采用声光报警器，与处理组件连接。

进一步地，所述的三维监控信息包括变形监控信息、施工监控信息、交通流线监控信息、人流监控信息和安防监控控信息。

更进一步地，所述的BIM模型处理单元包括BIM模型组件、BIM模型管理模块和存储显示模块，所述的BIM模型管理模块和存储显示模块共同构成BIM运维管理系统，所述的BIM模型组件将三维监控信息存储在BIM三维模型内，并将添加后的BIM三维模型发送至BIM运维管理系统，BIM运维管理系统通过存储显示模块存储并展示混合后的BIM三维模型。

更进一步地，所述的RFID组件用于实现既有/新建结构变形监控和既有/新建结构施工监控，所述的既有/新建结构变形监控具体包括既有结构整体变形监控、既有结构构件变形监控、新建结构整体变形监控和/或新建结构构件变形监控，所述的既有/新建结构施工监控具体为：根据BIM模型内构件的相关数据制定模拟并修正施工进度计划。

进一步地，所述的通信组件包括路由器和无线网桥，所述的通信组件与处理组件连接，用于将影像信息发送至终端设备。

更进一步地，该系统的工作过程具体为：

首先所述的中央处理器将联动采集控制单元的三维监控信息发送至BIM模型组件；

然后所述的BIM模型组件将该三维监控信息添加在BIM三维模型内，并将添加后的BIM三维模型发送至BIM运维管理系统；

最后所述的BIM运维管理系统存储并展示该BIM三维模型。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明设置BIM模型处理单元和联动采集控制单元，通过联动采集控制单元的RFID组件、报警组件、电源组件、视频获取组件、处理组件、通信组件和流量获取组件分别获取并处理变形监控信息、施工监控信息、交通流线监控信息、人流监控信息和安防监控信息，存储在BIM模型处理单元与BIM三维模型融合并显示，使得工作人员及用户能够通过BIM模型处理单元，可以直观、详细地获得既有建筑改造工程施工现场的信息，降低了监管难度，提高监管效率，提高了各信息的透明化程度，从而保证不停运改造工程的安全合理运行。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明系统的功能架构示意图。

其中：1、中央处理器，2、BIM模型处理单元，21、BIM模型组件，22、BIM运维管理系统，3、联动采集控制单元，31、RFID组件，32、报警组件，33、电源组件，34、视频获取组件，35、处理组件，36、通信组件，37、流量获取组件，311、RFID标签，312、RFID阅读器，341、工业相机，342、一体化球机，351、视频录像机，352、流媒体服务器，353、CVR视频网络存储器，354、核心交换机，355、监控显示系统，361、路由器，362、无线网桥，371、人流统计器，372、车流统计器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例：

如图1和图2所示，一种基于三维监控和BIM的既有建筑改造工程混合模拟系统，包括中央处理器1、BIM模型处理单元2和联动采集控制单元3，中央处理器1分别与BIM模型处理单元2和联动采集控制单元3通信连接，联动采集控制单元3用于获取三维监控信息，中央处理器1用于获取联动采集控制单元3的三维监控信息并发送至BIM模型处理单元2，联动采集控制单元3包括RFID组件31、报警组件32、电源组件33、视频获取组件34、处理组件35、通信组件36和流量获取组件37，其中，三维监控信息包括变形监控信息、施工监控信息、交通流线监控信息、人流监控信息和安防监控信息。

联动采集控制单元3基于互联网、物联网和RFID技术，将现场施工状况实时传递到中央处理器1的工程协同管理与决策平台，实现既有/新建结构变形监控、既有/新建结构施工监控、既有/新建结构交通流线监控、既有/新建结构人流监控以及既有/新建场地周围环境及安防监控。

中央处理器1将所述联动采集控制单元3采集的三维监控信息发送至BIM模型处理单元2，BIM模型处理单元2包括BIM模型组件21、BIM模型管理模块和存储显示模块，BIM模型管理模块和存储显示模块共同构成BIM运维管理系统22，BIM模型组件21将三维监控信息存储在BIM三维模型内，并将添加后的BIM三维模型发送至BIM运维管理系统22，BIM运维管理系统通过存储显示模块存储并展示混合后的BIM三维模型。

RFID组件31主要用于实现既有/新建结构变形监控和既有/新建结构施工监控，既有/新建结构变形监控具体包括既有结构整体变形监控、既有结构构件变形监控、新建结构整体变形监控和新建结构构件变形监控中的一种或多种；既有/新建结构施工监控具体为：根据BIM模型内构件的相关数据制定模拟并修正施工进度计划。

RFID组件31包括RFID标签311和RFID阅读器312，RFID标签311设置于改造工程的施工现场，用于记录施工现场的实际进度数据，RFID阅读器312与中央处理器1通信连接，用于扫描读取RFID标签311内的数据并发送至中央处理器1，中央处理器1将实际进度数据与施工进度计划进行对比得到工程进度信息，发送至BIM模型处理单元2，在BIM模型中以着色方式显示。

视频获取组件34、处理组件35、通信组件36和流量获取组件37相互配合，共同实现既有/新建结构交通流线监控、既有/新建结构人流监控以及既有/新建场地周围环境及安防监控。其中，流量获取组件37包括人流统计器371和车流统计器372，人流统计器371和车流统计器372分别与中央处理器1连接，分别用于获取既有建筑改造施工过程中的人流量和车流量，中央处理器1从人流统计器371获取进出建筑的人员数量，从车流统计器372获取进出建筑的车辆数量，并将人员数量和车辆数量发送至BIM模型处理单元2的BIM模型组件，本实施例中，人流统计器371采用RS485人流计数器，车流统计器372采用IRD1Tally-2车流计数器。

视频获取组件34包括工业相机341和一体化球机342，工业相机341和一体化球机342分别与处理组件35连接，其中，工业相机341采用UC1400-C型千万级超高分辨率工业相机，用于获取既有建筑改造时的交通流影像，一体化球机342采用大变倍的200万像素一体化球机，采用5m立杆进行安装，一体化球机342支持30倍电动变焦，支持透雾和电子防抖，用于获取既有建筑改造时的人流影像和环境影像。

处理组件35包括视频录像机351、流媒体服务器352、CVR视频网络存储器353、核心交换机354和监控显示系统355，视频录像机351为包含Line NVR32H.265 2XGbLAN的视频录像机，另外对于既有/新建结构交通流线监控，还需要通过定位模块读取官方交通运行定位信息。监控显示系统355设置于监控室内，包括控制组件和显示器，视频录像机351分别与工业相机341和一体化球机342连接，视频录像机351、流媒体服务器352、CVR视频网络存储器353、核心交换机354和监控显示系统355分别与中央处理器1连接。

通信组件36包括路由器361和无线网桥362，路由器361采用H.265编码标准的4G路由器，通信组件36与处理组件35连接，主要用于将影像信息发送至终端设备。报警组件32采用现有的声光报警器，与处理组件35连接，根据处理组件35处理器发送的信号，作出声光警报。电源组件33为现有的电源装置，为联动采集控制单元3提供电源。

该系统的工作原理为：BIM建筑信息模型包括信息交互层、核心层和资源层，资源层将建筑信息资源的特征存储到相应的资源模块中，通过网络、计算机等核心技术，将信息汇总成可以交互使用的共享建筑元素，保证信息传递过程中无缺失或遗漏。同时BIM运维管理平台，将既有/新建结构变形监控子系统、既有/新建结构施工监控子系统、既有/新建结构交通流线监控模拟子系统、既有/新建结构人流监控子系统和既有/新建场地周围环境及安防监控子系统的控制管理集成在一个统一的管理界面上，能存储系统的日常监控和检修工作信息。

该系统的工作过程为：中央处理器1将联动采集控制单元3的信息发送至BIM模型组件，信息包括变形监控信息、施工监控信息、交通流线监控信息、人流监控信息、安防监控控信息；BIM模型组件21将该信息添加在BIM三维模型内，并将添加后的BIM三维模型发送至BIM运维管理系统22；BIM运维管理系统存储并展示该BIM三维模型。BIM运维管理系统可以为服务器，工作人员及用户通过访问BIM运维管理系统来查看该BIM三维模型。这样工作人员及用户通过BIM三维模型上展示的各项信息可以直观、详细的获得变形监控信息、施工监控信息、交通流线监控信息、人流监控信息、安防监控控信息以及工程项目状态等，降低了监管难度，使指导及管理工作更直观，更有效率；提高了各信息的透明化程度，从而保证不停运改造工程的安全合理运行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。