本發(fā)明涉及建筑信息模型相關(guān)領(lǐng)域，具體為一種基于bim的吊裝仿真施工方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著建筑工程項(xiàng)目的日益復(fù)雜，傳統(tǒng)的施工方法難以滿足高效、準(zhǔn)確、安全的要求。bim技術(shù)的引入為建筑工程帶來(lái)了革命性的變化，通過(guò)三維數(shù)字模型實(shí)現(xiàn)了建筑信息的可視化、集成化和協(xié)同化。然而，在吊裝施工過(guò)程中，如何充分利用bim技術(shù)進(jìn)行仿真分析，以提高施工效率和安全性，仍是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于bim的吊裝仿真施工方法及其系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于bim的吊裝仿真施工方法，包括以下步驟：

3、步驟s1、模型創(chuàng)建與優(yōu)化：利用bim技術(shù)創(chuàng)建建筑物三維模型，包含吊裝設(shè)備、構(gòu)件及周邊環(huán)境；對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化處理，以提高仿真精度和效率；

4、步驟s2、路徑規(guī)劃與仿真：基于優(yōu)化后的三維模型，進(jìn)行吊裝路徑的規(guī)劃；通過(guò)仿真軟件模擬吊裝過(guò)程，分析吊裝路徑的可行性及安全性；

5、步驟s3、施工方案優(yōu)化：根據(jù)仿真結(jié)果，優(yōu)化吊裝施工方案，調(diào)整吊裝路徑及施工步驟，以提高施工效率和安全性；

6、步驟s4、現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)與反饋：將優(yōu)化后的施工方案應(yīng)用于實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)傳感器和監(jiān)控設(shè)備實(shí)時(shí)反饋施工數(shù)據(jù)，對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整和優(yōu)化。

7、優(yōu)選的，所述步驟s1的模型創(chuàng)建與優(yōu)化具體步驟如下：

8、步驟s11、收集項(xiàng)目資料：收集建筑設(shè)計(jì)圖紙、施工圖紙及相關(guān)文檔資料；獲取吊裝設(shè)備的規(guī)格、性能參數(shù)及構(gòu)件的詳細(xì)信息；調(diào)查施工現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境的相關(guān)信息，具體包括地形地貌、障礙物分布；

9、步驟s12、建立三維建筑信息模型

10、步驟12.1、創(chuàng)建建筑物模型：選擇archicad的bim軟件，導(dǎo)入設(shè)計(jì)圖紙；根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在bim軟件中創(chuàng)建建筑物的三維模型，包括基礎(chǔ)、主體結(jié)構(gòu)、外墻、內(nèi)墻、屋頂構(gòu)件；檢查并修正模型中的幾何錯(cuò)誤，確保模型與設(shè)計(jì)圖紙一致；

11、步驟s12.2、添加吊裝設(shè)備模型：bim軟件中導(dǎo)入吊裝設(shè)備的三維模型，或根據(jù)設(shè)備參數(shù)自行創(chuàng)建三維模型；將吊裝設(shè)備模型放置于建筑物模型的相應(yīng)位置，確保設(shè)備與實(shí)際施工環(huán)境匹配；

12、步驟s12.3、集成周邊環(huán)境模型：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，建立施工現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境的三維模型，包括地形地貌、臨近建筑物、樹(shù)木、道路；將周邊環(huán)境模型與建筑物模型、吊裝設(shè)備模型集成在一起，形成完整的施工場(chǎng)景三維模型；

13、步驟s13、模型優(yōu)化處理

14、步驟s13.1、精度優(yōu)化：對(duì)建筑物模型進(jìn)行幾何精度優(yōu)化，確保每個(gè)構(gòu)件的位置、尺寸和形狀準(zhǔn)確無(wú)誤；對(duì)吊裝設(shè)備模型進(jìn)行精度優(yōu)化，確保設(shè)備的運(yùn)動(dòng)部件、操作范圍和承載能力準(zhǔn)確模擬；

15、步驟s13.2、效率優(yōu)化：簡(jiǎn)化不影響仿真精度的細(xì)節(jié)構(gòu)件，以減少模型的復(fù)雜度，提高仿真效率，同時(shí)使用合適的lod技術(shù)，根據(jù)仿真需求選擇合適的模型精度等級(jí)；

16、步驟s13.3、碰撞檢測(cè)與修正：在bim軟件中進(jìn)行碰撞檢測(cè)，檢查建筑物模型、吊裝設(shè)備模型及周邊環(huán)境模型之間是否存在相互干擾或碰撞現(xiàn)象，檢測(cè)到的碰撞問(wèn)題進(jìn)行修正；

17、步驟s14、模型驗(yàn)證與導(dǎo)出

18、步驟s14.1、對(duì)優(yōu)化后的三維模型進(jìn)行全面檢查，驗(yàn)證各構(gòu)件、設(shè)備和環(huán)境的幾何精度和邏輯關(guān)系是否正確；進(jìn)行仿真測(cè)試，初步驗(yàn)證吊裝路徑和施工步驟的可行性和安全性；

19、步驟s14.2、模型導(dǎo)出：將驗(yàn)證后的三維模型導(dǎo)出為適合仿真分析的軟件格式；為仿真分析提供所需的模型數(shù)據(jù)，包括構(gòu)件屬性、設(shè)備參數(shù)和環(huán)境信息。

20、優(yōu)選的，所述步驟s2中路徑規(guī)劃與仿真具體步驟如下：

21、步驟s21、路徑規(guī)劃

22、步驟s21.1、確定吊裝任務(wù)：明確吊裝的具體任務(wù)目標(biāo)，包括需要吊裝的構(gòu)件種類、數(shù)量和吊裝位置；獲取構(gòu)件的重量、體積和重心參數(shù)，作為路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；

23、步驟s21.2、選擇吊裝設(shè)備：根據(jù)吊裝任務(wù)選擇合適的吊裝設(shè)備；確定設(shè)備的工作半徑、起重能力、移動(dòng)范圍和操作限制；

24、步驟s21.3、制定初步吊裝路徑：在優(yōu)化后的三維模型中標(biāo)記吊裝起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置；結(jié)合設(shè)備的操作特性和施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，初步制定吊裝路徑，結(jié)合最短路徑、障礙物避讓、設(shè)備穩(wěn)定性因素；

25、步驟s22、路徑仿真

26、步驟s22.1、導(dǎo)入三維模型：將優(yōu)化后的三維模型導(dǎo)入仿真軟件；檢查模型的完整性和準(zhǔn)確性，確保模型與實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)一致；

27、步驟s22.2、設(shè)置仿真參數(shù)：根據(jù)吊裝任務(wù)設(shè)置仿真參數(shù)，包括吊裝設(shè)備的操作參數(shù)、構(gòu)件的物理屬性、環(huán)境條件；設(shè)置仿真過(guò)程中的時(shí)間步長(zhǎng)和仿真精度，確保仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性；

28、步驟s22.3、執(zhí)行路徑仿真：在仿真軟件中執(zhí)行吊裝路徑仿真，模擬設(shè)備的操作過(guò)程和構(gòu)件的移動(dòng)過(guò)程；監(jiān)控仿真過(guò)程中的每個(gè)步驟，記錄吊裝路徑、設(shè)備狀態(tài)和構(gòu)件狀態(tài)的變化情況；

29、步驟s23、路徑分析與優(yōu)化

30、步驟s23.1、分析吊裝路徑的可行性：分析吊裝路徑的長(zhǎng)度、時(shí)間和能耗，評(píng)估路徑的效率；檢查吊裝路徑是否存在與其他構(gòu)件或設(shè)備的碰撞情況，評(píng)估路徑的可行性；

31、步驟s23.2、分析吊裝路徑的安全性：分析設(shè)備在吊裝過(guò)程中的穩(wěn)定性和受力情況，評(píng)估設(shè)備的安全性；分析構(gòu)件在吊裝過(guò)程中的擺動(dòng)、振動(dòng)和受力情況，評(píng)估構(gòu)件的安全性；

32、步驟23.3、優(yōu)化吊裝路徑：根據(jù)仿真分析的結(jié)果，調(diào)整吊裝路徑，避免碰撞和不安全操作。

33、優(yōu)選的，所述步驟s21.3的制定初步吊裝路徑的具體步驟如下：

34、步驟1、在優(yōu)化后的三維模型中標(biāo)記吊裝起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置；

35、步驟1.1、確定吊裝起點(diǎn)：在三維模型中標(biāo)記構(gòu)件的存放位置，具體是施工現(xiàn)場(chǎng)的預(yù)定存儲(chǔ)區(qū)或倉(cāng)庫(kù)；根據(jù)存放位置，確定吊裝設(shè)備的起吊點(diǎn)，確保起吊點(diǎn)具備足夠的操作空間，不與其他構(gòu)件或設(shè)備發(fā)生干涉；

36、步驟1.2、確定吊裝終點(diǎn)：在三維模型中標(biāo)記構(gòu)件的最終安裝位置，確保位置準(zhǔn)確，符合施工圖紙要求；根據(jù)安裝位置，確定吊裝設(shè)備的放置點(diǎn)，確保放置點(diǎn)具備足夠的操作空間，便于構(gòu)件的精確安裝；

37、步驟2、結(jié)合設(shè)備的操作特性和施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，初步制定吊裝路徑

38、步驟2.1、分析施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況：在三維模型中查看施工場(chǎng)地布置情況，包括施工道路、臨時(shí)設(shè)施、其他設(shè)備和構(gòu)件的分布；考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件，具體為地形地貌、天氣情況、周邊建筑物，對(duì)路徑規(guī)劃的影響；

39、步驟2.2、初步制定吊裝路徑：選擇起點(diǎn)到終點(diǎn)之間的最短路徑，減少吊裝時(shí)間和能耗；在路徑規(guī)劃中避開(kāi)施工現(xiàn)場(chǎng)的障礙物，如其他構(gòu)件、設(shè)備、臨時(shí)設(shè)施，確保吊裝過(guò)程順暢；確保吊裝設(shè)備在路徑規(guī)劃中始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，避免過(guò)大擺動(dòng)和傾斜；

40、步驟2.3、路徑分段：將吊裝路徑分為若干關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表路徑中的一個(gè)重要位置或操作步驟，具體包括起吊點(diǎn)、轉(zhuǎn)彎點(diǎn)、放置點(diǎn)。

41、優(yōu)選的，所述步驟s3的施工方案優(yōu)化的具體步驟如下：

42、步驟s31、分析仿真結(jié)果

43、步驟s31.1、數(shù)據(jù)收集：在仿真過(guò)程中，記錄吊裝設(shè)備的操作數(shù)據(jù)、構(gòu)件的移動(dòng)軌跡、時(shí)間消耗、能耗；記錄仿真過(guò)程中發(fā)生的碰撞和干涉情況，包括發(fā)生的時(shí)間、位置和原因；

44、步驟s31.2、結(jié)果分析：分析吊裝路徑的長(zhǎng)度、時(shí)間消耗和能耗，評(píng)估路徑的效率；分析吊裝設(shè)備在操作過(guò)程中的受力情況、穩(wěn)定性和工作狀態(tài)，評(píng)估設(shè)備的安全性；分析構(gòu)件在吊裝過(guò)程中的擺動(dòng)、振動(dòng)和受力情況，評(píng)估構(gòu)件的安全性；

45、步驟s32、優(yōu)化吊裝路徑

46、步驟s32.1、路徑調(diào)整：根據(jù)仿真結(jié)果，調(diào)整吊裝路徑，選擇更短、更直的路徑，減少時(shí)間和能耗；調(diào)整路徑，避開(kāi)施工現(xiàn)場(chǎng)的障礙物，確保吊裝過(guò)程順暢無(wú)阻；調(diào)整路徑中的轉(zhuǎn)彎和高度變化，確保吊裝設(shè)備和構(gòu)件在操作過(guò)程中的穩(wěn)定性；

47、步驟s32.2、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)優(yōu)化：起吊點(diǎn)優(yōu)化：根據(jù)仿真數(shù)據(jù)，調(diào)整起吊點(diǎn)的位置和高度，確保設(shè)備在起吊時(shí)的穩(wěn)定性和安全性；轉(zhuǎn)彎點(diǎn)優(yōu)化：調(diào)整路徑中的轉(zhuǎn)彎點(diǎn)，減少轉(zhuǎn)彎次數(shù)和角度，避免設(shè)備在轉(zhuǎn)彎時(shí)的不穩(wěn)定；放置點(diǎn)優(yōu)化：根據(jù)構(gòu)件的最終安裝位置，優(yōu)化放置點(diǎn)的高度和角度，確保構(gòu)件的精確安裝；

48、步驟s33、實(shí)施優(yōu)化方案

49、步驟s33.1、方案驗(yàn)證：將優(yōu)化后的吊裝路徑和施工步驟導(dǎo)入仿真軟件，進(jìn)行再次仿真，驗(yàn)證優(yōu)化方案的可行性和安全性；記錄優(yōu)化后的仿真數(shù)據(jù)，生成仿真報(bào)告，供施工團(tuán)隊(duì)參考；

50、步驟s33.2、將優(yōu)化后的吊裝路徑和施工步驟應(yīng)用于實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)，確保施工按優(yōu)化方案進(jìn)行；通過(guò)傳感器和監(jiān)控設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控吊裝過(guò)程，確保優(yōu)化方案的實(shí)施效果；

51、步驟s33.3、收集實(shí)際施工過(guò)程中遇到的問(wèn)題和反饋，分析原因，記錄數(shù)據(jù)；根據(jù)實(shí)際情況和反饋數(shù)據(jù)，進(jìn)一步優(yōu)化吊裝路徑和施工方案，不斷改進(jìn)和提升施工效率和安全性。

52、優(yōu)選的，一種基于bim的吊裝仿真施工方法，包括：

53、bim模型創(chuàng)建模塊：用于創(chuàng)建并優(yōu)化建筑物三維模型；

54、仿真分析模塊：用于進(jìn)行吊裝路徑的規(guī)劃和仿真；

55、方案優(yōu)化模塊：用于根據(jù)仿真結(jié)果優(yōu)化施工方案；

56、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控模塊：用于實(shí)時(shí)監(jiān)控施工過(guò)程并反饋數(shù)據(jù)。

57、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

58、1.提高施工效率

59、縮短施工時(shí)間：優(yōu)化路徑規(guī)劃：通過(guò)仿真分析，選擇最短且最有效的吊裝路徑，減少了吊裝過(guò)程中的時(shí)間消耗。簡(jiǎn)化施工步驟：合并和優(yōu)化施工步驟，減少不必要的操作，提高了施工流程的連貫性和流暢性。

60、提高操作效率：精確操作指導(dǎo)：通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控和反饋，確保操作人員按照最優(yōu)方案進(jìn)行操作，減少誤操作和停工時(shí)間；設(shè)備性能優(yōu)化：調(diào)整吊裝設(shè)備的操作參數(shù)和配置，確保設(shè)備在最佳狀態(tài)下工作，提高了設(shè)備的利用率。

61、2.增強(qiáng)施工安全性

62、降低事故風(fēng)險(xiǎn)：障礙物避讓：通過(guò)優(yōu)化路徑，避開(kāi)施工現(xiàn)場(chǎng)的障礙物，減少了吊裝過(guò)程中碰撞和干涉的風(fēng)險(xiǎn)；穩(wěn)定性提升：調(diào)整路徑中的轉(zhuǎn)彎和高度變化，確保設(shè)備和構(gòu)件在吊裝過(guò)程中的穩(wěn)定性，減少了傾覆和擺動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

63、實(shí)時(shí)監(jiān)控與反饋：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：通過(guò)傳感器和監(jiān)控設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)控吊裝設(shè)備和構(gòu)件的狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在問(wèn)題；動(dòng)態(tài)調(diào)整：根據(jù)實(shí)時(shí)反饋的數(shù)據(jù)，迅速調(diào)整施工方案和操作步驟，避免安全隱患的積累和擴(kuò)大。

64、3.提升施工質(zhì)量

65、準(zhǔn)確安裝：精確定位：通過(guò)優(yōu)化放置點(diǎn)和起吊點(diǎn)，確保構(gòu)件在吊裝過(guò)程中的準(zhǔn)確定位，提高了安裝精度。減少誤差：優(yōu)化后的路徑和步驟減少了人為操作的誤差，提高了施工質(zhì)量的一致性和可靠性。

66、施工質(zhì)量控制：數(shù)據(jù)分析與評(píng)估：通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析和評(píng)估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正施工中的質(zhì)量問(wèn)題，確保施工質(zhì)量達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)；持續(xù)改進(jìn)：將施工過(guò)程中的反饋和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)應(yīng)用于后續(xù)施工，持續(xù)優(yōu)化施工方案，不斷提高施工質(zhì)量。

67、4.節(jié)約施工成本

68、降低能耗：路徑優(yōu)化：通過(guò)選擇最短路徑和優(yōu)化操作步驟，減少吊裝設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間和能耗，降低了施工成本；設(shè)備維護(hù)：優(yōu)化設(shè)備的操作參數(shù)，減少設(shè)備的磨損和故障率，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低了維護(hù)成本。

69、減少材料浪費(fèi)：精準(zhǔn)施工：優(yōu)化方案提高了施工的精準(zhǔn)度，減少了材料的浪費(fèi)和損壞，節(jié)約了施工材料成本。

70、5.改善施工管理

71、提高管理效率：實(shí)時(shí)監(jiān)控與反饋：通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)反饋，管理人員可以實(shí)時(shí)掌握施工進(jìn)度和狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化施工方案，提高了管理效率；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策：通過(guò)數(shù)據(jù)分析和評(píng)估，管理人員可以做出更加科學(xué)和合理的決策，提升了施工管理的水平。

72、增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作：經(jīng)驗(yàn)分享：通過(guò)優(yōu)化方案的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)分享，提高了施工團(tuán)隊(duì)的整體水平和協(xié)作能力；培訓(xùn)與指導(dǎo)：通過(guò)對(duì)施工團(tuán)隊(duì)的培訓(xùn)和指導(dǎo)，確保每個(gè)成員熟悉和掌握優(yōu)化方案，提高了團(tuán)隊(duì)的執(zhí)行力和工作效率。

73、綜上所述，優(yōu)化后的施工方案通過(guò)一系列的仿真分析、現(xiàn)場(chǎng)反饋和動(dòng)態(tài)調(diào)整，顯著提升了施工效率和安全性，降低了施工成本，提高了施工質(zhì)量，為項(xiàng)目的順利完成提供了堅(jiān)實(shí)的保障。