一种基于多源数据的工程建设项目管理系统和方法

摘要

本发明涉及一种基于多源数据的工程建设项目管理系统和方法，包括从本地数据库和外部数据源中抽取工程建设项目相关的多源数据，在多源数据库中获取项目状态监控数据构建BIM模型；对BIM模型涉及的各项业务数据进行调用和管理；读取BIM模型信息，在显示界面上渲染展示对应的三维可视化BIM模型图像；最后根据每个项目团队的管辖范围为其分配任务目标和任务关联信息，并以三维可视化BIM模型图像的方式向不同用户对象展示个性化功能、推送代办事项、反馈任务相关数据和统计分析报表。上述方案将数据索引技术和三维可视化技术相结合，实现快速BIM快速建模和轻量化呈现；通过数据接入总线和处理中台实现异构数据的对接，解决了多源数据存储、加工和呈现的问题。

说明书

技术领域

本发明属于建筑工程领域，具体涉及一种基于多源数据的工程建设项目管理系统和方法。

背景技术

在传统项目建设中，由于数据来源繁杂，格式多元，造成项目管理系统很难对分散的、海量的、异构的数据进行收集。而在业务数据的处理过程中，越是精确的建筑工程，在数据量上也越多，从而带来了在模型存储与传输方面的障碍和瓶颈问题。

此外，在最后的信息展示阶段，一般采用二维序列图像展示项目进度，然而由于二维图像其展示的施工项目信息量有限，并且项目人员无法直观明了地了解更多项目信息的准确情况，更无法快速、精准、直观地掌握工程建设方面的进度信息，给项目的实施和管理带来了极大的困难。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种基于多源数据的工程建设项目管理系统和方法，解决了多源数据存储、加工和呈现的问题。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种基于多源数据的工程建设项目管理系统，所述系统包括：数据层、业务层、展示层和用户层；其中，

所述数据层，用于从本地数据库和外部数据源中抽取工程建设项目相关的多源数据，在多源数据形成的多源数据库中获取项目状态监控数据，构建BIM模型；

所述业务层，用于对BIM模型涉及的各项业务数据进行调用和管理；

所述展示层，用于读取BIM模型信息，并在显示界面上渲染展示对应的三维可视化BIM模型图像；

所述用户层为N级用户层，N级用户层的每一级根据用户权限划分，每级用户层包括至少一个用户节点，每个用户节点对应一个用户，每个第N-1级用户层的用户节点对应用户和其下设的第N级用户层的用户节点对应用户构成一个项目团队；所述用户层，用于为每个项目团队分配管辖范围，依据所述管辖范围为所述项目团队分配任务目标和任务关联信息，并以三维可视化BIM模型图像的方式向不同用户对象展示个性化功能、推送代办事项、反馈任务相关数据和统计分析报表。

优选的，所述数据层包括：多源数据接口、系统服务接口、系统接入接口和数据接入总线；

所述数据接入总线分别与数据接口、系统服务接口和系统接入接口连接；

所述数据接口，用于接入工程建设项目相关的多源数据；

所述系统服务接口与本地系统连接，用于维护本地数据，根据实际需求按权限共享本地数据；

所述系统接入接口连接第三方系统，用于获取外部数据源；

其中，所述工程建设项目相关的多源数据包括：BIM、GIS、CAD、视屏和政策法规数据；

所述外部数据源包括承建单位/施工方系统、监理单位系统、政府报建系统、公开招标系统、银行系统、客户系统和供应商资信系统。

优选的，所述数据层还包括：多源数据处理中台；

所述多源数据处理中台通过数据接入总线分别接收来自所述数据接口、系统服务接口和系统接入接口输入的多源数据；

所述多源数据处理中台，用于采集工程建设项目中的多源数据，并将所采集的多源数据进行数据存储、数据清洗和解析。

进一步地，所述多源数据处理中台包括：

定义模块，用于将预先采集的工程建设项目数据作为原始数据；

格式转换模块，用于将所述原始数据格式统一为预设的标准格式；

生成模块，用于生成多源数据库；

处理模块，用于按照单个监控项目执行的维度和主体，将所述多源数据库中的数据加工成项目状态监控数据；所述项目状态监控数据包括：项目涉及对象、项目名称、实施进度和时间节点；

第一定义模块，用于按照业务需求，定义各项目的状态监控数据中供应商、客户、员工、合同和付款单的关联规则；

第二定义模块，用于定义项目的状态监控数据的数据标签，包括数据类型、关键字、责任者、时间戳；

BIM模型构建模块，用于根据重要程度、检索频率将所述项目状态监控数据分类分级存储于消息队列中，生成BIM模型。

进一步地，所述生成模块包括：

存储单元，用于将统一为预设标准格式的所有工程建设项目数据存储到多源数据库中；

所述存储单元包括：

集成子单元，用于将统一存储的所有工程建设项目数据进行集成处理形成多源数据库。

进一步地，所述业务层包括：

BIM轻量化引擎接入模块，用于接收消息队列发送的通知，并加载入BIM轻量化引擎，经BIM轻量化引擎压缩处理后将BIM模型信息在BIM轻量化引擎中保存并更新该项目的BIM模型信息；

管控模块，用于对BIM模型对应的工程建设项目进行实时监控。

进一步地，所述消息队列和BIM轻量化引擎安装于服务器上。

进一步地，所述管控模块包括；

计划管控子模块，用于项目进度，以及投资与销售计划的制定和项目审批管理，通过项目进度图展示工程建设项目各节点计划及实际完成情况；

进度管理子模块，用于通过BIM模型对项目进度进行展示和演进模拟，以实现项目进度的精准管控；

过程管控子模块，用于工程项目实施过程管理，包括项目立项管理、工程合同管理和工程付款审批管理；

质量管理子模块，用于工程项目全周期的质量管控，包括工程项目质量巡检计划制定和执行，项目质量整改和项目质量验收管理；

风险管控子模块，用于对工程项目实施风险进行管控；

安全管控子模块，用于工程项目全过程安全管控；

全景展现子模块，用于工程项目全景全程展现，通过GIS地图展示工程项目分布；通过BIM模型展示工程项目实施进度，通过定制报表展示工程项目总量统计以辅助工程管理决策，包括GIS全景地图、BIM形象进度和项目总量展示；

全程监管子模块，用于工程项目全过程预警和管控；

系统管理子模块，用于系统后台管理，包括用户信息、角色管理、用户管理和日志管理。

进一步地，所述所述进度管控子模块包括：项目进度执行单元，用于通过项目实际进度与计划进度比对确定项目实施关键路径图；

项目督办单元，用于对项目节点完成状态进行维护，用于对即将超期节点进行督办；

风险管控子模块包括：现场施工风险管理单元，用于对项目现场施工风险源进行识别、提醒和管控；交叉施工风险管理单元，用于通过BIM模型直观地查看工程项目交叉施工情况，进行交叉风险点识别和管控；

安全管控子模块包括：工地安全管理单元，用于通过视频探头自动识别施工现场安全隐患；

应急预案演练单元，用于制定和执行安全应急预案演练；

现场巡查单元，用于对项目现场安全进行巡检巡查管理；

全程监管子模块包括：报警预警单元，用于通过设置规则，实现工程建设项目进度、投资、风险、安全、质量自动报警和预警管控项目实施；

报表统计单元，用于通过项目总量图表、资金报表、进度报表展示工程建设项目总体进度。

一种基于多源数据的工程建设项目管理方法，所述方法包括：

从本地数据库和外部数据源中抽取工程建设项目相关的多源数据；

在多源数据形成的多源数据库中获取项目状态监控数据，构建BIM模型；

对BIM模型涉及的各项业务数据进行调用和管理；

读取BIM模型信息，并在显示界面上渲染展示对应的三维可视化BIM模型图像；

为每个项目团队分配管辖范围，依据所述管辖范围为所述项目团队分配任务目标和任务关联信息，并以三维可视化BIM模型图像的方式向不同用户对象展示个性化功能、推送代办事项、反馈任务相关数据和统计分析报表。

与最接近的现有技术比，本发明的有益效果为：

本发明所提出的一种基于多源数据的工程建设项目管理系统和方法，将数据索引技术和三维可视化技术相结合，实现BIM快速建模和轻量化呈现；实现异构数据的对接，解决了多源数据存储、加工和呈现的问题

本发明所提出的一种基于多源数据的工程建设项目管理系统和方法，可以将工程建设项目相关的多源数据进行整合、格式化与集成化。大大提高数据的可利用性与准确性，充分整合资源，实现了多源异构数据的接入，提高数据可利用性；从而将项目需求端、政府职能端的第三方系统数据结合起来，从时间、空间、逻辑等维度对不同来源的工程建设项目数据进行过程监管以及质量控制，完善缺失数据，大大减小了工程建设项目中造成的信息误差，提高了工程建设项目的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明具体实施方式中提供的基于多源数据的工程建设项目管理系统的总架构图；

图2为本发明具体实施方式中提供的数据层结构示意图；

图3为本发明实施例中提供的方法流程图；

图4为本发明实施例1中提供的主数据实例示意图；

图5为本发明实施例1中提供的关联项目、供应商、客户、员工、合同、付款单的关联规则示意图；

图6为本发明实施例1中提供的BIM轻量化引擎框图；

图7为本发明具体实施方式中提供的业务层功能架构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

本发明具体实施方式提供一种基于多源数据的工程建设项目管理系统，如图1所示，所述系统包括：数据层、业务层、展示层和用户层；

其中，数据层，用于从本地数据库和外部数据源中抽取工程建设项目相关的多源数据，在多源数据形成的多源数据库中获取项目状态监控数据，构建BIM模型；

业务层，用于对BIM模型涉及的各项业务数据进行调用和管理；

展示层，用于读取BIM模型信息，并在显示界面上渲染展示对应的三维可视化BIM模型图像；

用户层为N级用户层，N级用户层的每一级根据用户权限划分，每级用户层包括至少一个用户节点，每个用户节点对应一个用户，每个第N-1级用户层的用户节点对应用户和其下设的第N级用户层的用户节点对应用户构成一个项目团队；所述用户层，用于为每个项目团队分配管辖范围，依据所述管辖范围为所述项目团队分配任务目标和任务关联信息，并以三维可视化BIM模型图像的方式向不同用户对象展示个性化功能、推送代办事项、反馈任务相关数据和统计分析报表。

如图2所示，所述数据层包括：多源数据接口、系统服务接口、系统接入接口和数据接入总线；所述数据接入总线分别与数据接口、系统服务接口和系统接入接口连接；

数据接口，用于接入工程建设项目相关的多源数据；所述工程建设项目相关的多源数据包括：BIM、GIS、CAD、视屏和政策法规数据；

系统服务接口与本地系统连接，用于维护本地数据，根据实际需求按权限共享本地数据；

通过系统服务接口可以与用户现有系统实现对接，包括报批、财务、资金、档案、知识等系统，实现数据从源头维护，多层级、多系统按需按权限共享；

系统接入接口连接第三方系统，用于获取外部数据源；所述外部数据源包括承建单位/施工方系统、监理单位系统、政府报建系统、公开招标系统、银行系统、客户系统和供应商资信系统。

其中，所述数据层还包括：多源数据处理中台；如图2所示，多源数据处理中台通过数据接入总线分别接收来自所述数据接口、系统服务接口和系统接入接口输入的多源数据；

多源数据处理中台，用于采集工程建设项目中的多源数据，并将所采集的多源数据进行数据存储、数据清洗和解析。

多源数据处理中台包括：

定义模块，用于将预先采集的工程建设项目数据作为原始数据；

格式转换模块，用于将所述原始数据格式统一为预设的标准格式；

生成模块，用于生成多源数据库。其中，所述生成模块包括：存储单元，用于将统一为预设标准格式的所有工程建设项目数据存储到多源数据库中；所述存储单元又包括：集成子单元，用于将统一存储的所有工程建设项目数据进行集成处理形成多源数据库；

处理模块，用于按照单个监控项目执行的维度，将多源数据库中的数据加工成项目状态监控数据；所述项目状态监控数据包括：项目名称、实施进度和时间节点；

第一定义模块，用于按照业务需求，定义各项目的状态监控数据中供应商、客户、员工、合同和付款单的关联规则；

第二定义模块，用于定义项目的状态监控数据的数据标签，包括数据类型、关键字、责任者、时间戳；

BIM模型构建模块，用于根据重要程度、检索频率将所述项目状态监控数据分类分级存储于消息队列中，生成BIM模型。

实施例1：在数据层中加入多源数据处理中台，其目标在于解决多源数据存储、加工和呈现的问题。

根据上述内容，本实施例1中提供的多源数据处理中台还具体包括：主数据管理、数据标签和快速检索、BIM轻量化引擎。

其中，主数据管理包括：主数据实例和关联规则。

(1)主数据实例：项目(项目ID、项目名称、项目负责人、计划投资、计划开工日期、计划竣工日期、实际开工日期、实际竣工日期、当前进度)、供应商(供应商名称、社会统一信用证代码、供应商等级、供应商类型、注册地址、经营地址、联系人、联系方式)、员工(员工ID、姓名、性别、手机号码、身份证号码)、合同(合同类型、合同编号、合同名称、合同相对方、合同金额、合同状态)、客户(客户名称、客户编码、客户类型(VIP、A类、B类…)、所属行业、联系人、联系方式、客户标签)、支付申请单(申请人ID、申请部门、不含税金额、税额、审批状态、支付状态、支付日期)

(2)关联规则：各数据之间的关联项目、供应商、客户、员工、合同、付款单的关联规则如下：

数据标签和快速检索包括：通过数据识别和标注(数据类型、关键字、责任者、时间戳)；根据重要程度、检索频率对数据分类分级存储，最常用文件放到消息缓存中。

如图6所示，BIM轻量化引擎，辅以数据索引技术和三维可视化技术，可实现快速BIM快速建模和轻量化呈现，具体包括：

(1)BIM模型信息提取：快速建模。

1.1BIM模型信息提取技术

管廊设施设备信息是BIM模型中的基本信息，通过提取设施设备所有的层信息、族信息以及元信息，作为设施管理的数据基础。

设施管理的核心是对信息的管理，其前提是对设施信息进行分类、定义和赋值。源于信息的复杂性和交叉性，信息的分类标准各有不同，根据BIM模型所包含的信息特点及设施管理的内容划分，信息可以分为四大类:实体属性信息、阶段属性信息、是否随时间变化需要重新赋值的信息、内容属性信息。建立这样的信息分类系统，目的是将BIM模型与设施管理紧密结合，以便在初期BIM建模的过程中完备相关设施的管理信息，对于模型中无法提供的、需要在后期补充的动态信息如维修历史、运营成本费用等在导出模型数据的基础上，在相应的数据库管理系统中进行完善。

在对设施信息分类、定义和赋值的基础上，利用Revit插件将BIM模型中所携带的有效信息导入到MongoDB数据库，在数据库系统中通过对动态信息的定义和赋值，开发设施数据库管理系统，实现相关的管理功能。设施管理能够与云技术、大数据、物联网等创新技术紧密结合，实现设施管理智能化、可视化、集约化的管理要求。凭借先进的技术支持，进行复杂的数据计算和实施动态模拟，为设施管理的科学性和合理性提供保障。

为便于BIM模型的信息提取，同时提升BIM建模的效率，研发了BIM设计辅助工具，如表1所示的BIM设计辅助工具表。

表1

(2)BIM模型轻量化显示：轻量化显示。

模型轻量化显示解决的问题有：场景空间划分、增量绘制、绘制对象内存池和图元合并。

·场景空间划分

场景划分的目的是高效的组织三维空间数据，快速剔除不可见图元，减少进入渲染区域的绘制对象。常见的方法有平面网格、空间八叉树等。

·对象增量绘制

绘制效率跟场景中绘制对象的数量紧密相关。对象越多，绘制效率越低。而绘制效率又会影响用户的交互体验。因此，在绘制图元达到一定数量的时候，使用增量绘制技术，减少等待时间，提高交互响应速度。

·绘制对象内存池

浏览器分配给Javascript虚拟机的内存是有限的，当内存超出限制，整个页面就会崩溃。这是由于Javascript是一种运行时解释性语言，自身具有垃圾回收机制，当分配的Javascript对象过多，垃圾回收会占用大量时间，影响浏览器响应。使用对象池可以最大限度的减少对象分配，降低内存使用，从而减少垃圾回收产生的负担。

·图元合并

图元个数越多，显示效率越低。这是由于每绘制一个图元就会进行一次drawcall。而在浏览器端的draw call比在桌面端draw call的调用代价更大。合并图元可以减少draw call，从而提示显示效率。

(3)BIM模型文件转换：快速加载。

模型文件转换基于桌面的三维模型大多数采用单文件或几个文件来存储模型信息，比如几何信息、材质信息、纹理贴图及属性。这样的组织方式便于桌面程序管理，也便于用户之间以文件的方式传输数据。但单个大文件却不利于网络端传输，尤其是从服务器端下载一个三维模型，使其在浏览器中显示。大的文件传输需要更多的等待时间，用户需等待模型下载完成后才能解析显示。因此，需要定义适合网络传输的大模型组织方式，把原始的模型文件转换为适合网络传输和轻量化显示的文件格式。

·构建模型流

以模型流的方式，用户可以实时看到已经下载的部分，对显示影响较大的部分先下载先显示，细节部分可以后显示。

·几何唯一性表达

在模型转换过程中，把具有相同形状的几何对象进行唯一性表达。大的模型一般会存在相同几何的多份拷贝，而实际上可以用相同的几何描述不同的构件。使用相似体的识别算法可以大大减少几何体的数量，减少模型的大小，也能减少显示时GPU的占用。

·模型数据压缩

数据压缩可以大大减少网络传输时间，尤其对于json和几何数据，gz算法可以达到几倍的压缩率。

如图6所示，本发明具体实施方式中提供的一种基于多源数据的工程建设项目管理系统包含的业务层包括：BIM轻量化引擎接入模块，用于接收消息队列发送的通知，并加载入BIM轻量化引擎，经BIM轻量化引擎压缩处理后将BIM模型信息在BIM轻量化引擎中保存并更新该项目的BIM模型信息；其中，消息队列和BIM轻量化引擎安装于服务器上。

管控模块，用于对BIM模型对应的工程建设项目进行实时监控；其包括；

计划管控子模块，用于项目进度，以及投资与销售计划的制定和项目审批管理，通过项目进度图展示工程建设项目各节点计划及实际完成情况；

进度管理子模块，用于通过BIM模型对项目进度进行展示和演进模拟，以实现项目进度的精准管控；

所述进度管控子模块包括：项目进度执行单元，用于通过项目实际进度与计划进度比对确定项目实施关键路径图；

项目督办单元，用于对项目节点完成状态进行维护，用于对即将超期节点进行督办；

过程管控子模块，用于工程项目实施过程管理，包括项目立项管理、工程合同管理和工程付款审批管理；

质量管理子模块，用于工程项目全周期的质量管控，包括工程项目质量巡检计划制定和执行，项目质量整改和项目质量验收管理；

风险管控子模块，用于对工程项目实施风险进行管控；

安全管控子模块，用于工程项目全过程安全管控；

安全管控子模块包括：工地安全管理单元，用于通过视频探头自动识别施工现场安全隐患；

应急预案演练单元，用于制定和执行安全应急预案演练；

现场巡查单元，用于对项目现场安全进行巡检巡查管理；

全景展现子模块，用于工程项目全景全程展现，通过GIS地图展示工程项目分布；通过BIM模型展示工程项目实施进度，通过定制报表展示工程项目总量统计以辅助工程管理决策，包括GIS全景地图、BIM形象进度和项目总量展示；

全程监管子模块，用于工程项目全过程预警和管控；

全程监管子模块包括：报警预警单元，用于通过设置规则，实现工程建设项目进度、投资、风险、安全、质量自动报警和预警管控项目实施；

报表统计单元，用于通过项目总量图表、资金报表、进度报表展示工程建设项目总体进度；

系统管理子模块，用于系统后台管理，包括用户信息、角色管理、用户管理和日志管理。

基于同一技术构思，本发明还提供了一种基于多源数据的工程建设项目管理方法，如图3所示，包括：

S1从本地数据库和外部数据源中抽取工程建设项目相关的多源数据；

在多源数据形成的多源数据库中获取项目状态监控数据，构建BIM模型；

S3对BIM模型涉及的各项业务数据进行调用和管理；

S3读取BIM模型信息，并在显示界面上渲染展示对应的三维可视化BIM模型图像；

S4为每个项目团队分配管辖范围，依据所述管辖范围为所述项目团队分配任务目标和任务关联信息，并以三维可视化BIM模型图像的方式向不同用户对象展示个性化功能、推送代办事项、反馈任务相关数据和统计分析报表。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，这些变更、修改或者等同替换，其均在其申请待批的权利要求范围之内。