面向虚拟施工的BIM 模型组织与优化

建筑信息模型(BIM)技术的拓展应用给建筑业的发展带来了新的动力。虚拟施工 (VC)技术作为BIM 技术在施工阶段的延伸,能够更好地对施工过程进行模拟与优化,提前检测 施工过程中可能存在的问题,从而减少返工、提高施工效率。但是,大量的数据处理工作降低 了施工模拟的效率。本研究为了提高VC 过程中动态模拟、分析和渲染的效率,通过构建多层 次建模规则,首先定义了设计各专业、施工工人和机械在不同阶段相应发展程度(LOD)的BIM 模型,然后结合场景管理的理念对虚拟施工场地进行合理地划分与组织,并在不同规模的场景 中调用不同详细程度的BIM 模型加以渲染,以实现不同规模场景中施工过程的高效动态模拟与 分析。本研究期望,可为虚拟施工的有效实施提供一定参考。     

轨道交通信息模型系统的研发及其在广州地铁中的应用

为了实现广州地铁新线建设的施工管理和数字化移交需求,将4D 施工管理理念 引入到轨道交通工程建设中,通过研究多种主流建模软件成果兼容性以及信息集成技术,采用 多平台信息管理模式,建立基于建筑信息模型(BIM)的轨道交通4D 技术应用架构和信息模型结 构,开发了“轨道交通信息模型管理系统”,并应用于广佛线鹤洞站实际施工管理。该系统实现 了基于二维码的机电设备过程信息管理、基于3D 模型的“按图钉”质量安全管理以及以派工单 为核心的进度管理。同时,为了更好推动系统的落地应用,编写了BIM 标准应用指南。本系统 的应用表明：该研究有助于实现项目参与方信息共享、多专业协同、缩短施工工期、降低运维 成本,提高了地铁建设过程中施工效率以及信息化管理水平。     

基于混合模型的虚拟装配关键技术研究

针对虚拟装配中采用多边形网格模型引起的组件定位困难和碰撞检测精度低等问题,提出一种采用精确几何模型及其对应的多边形网格模型的混合模型作为底层数据,支持精确装配的虚拟装配系统构造方法,并基于Parasolid和Vir-tools平台进行了实现。基于混合模型的碰撞检测能根据计算精度和时间要求自适应求解,在速度快的同时,满足高精度碰撞检测要求;基于混合模型的组件装配,采用离散采样点定义装配路径,通过装配几何约束交互式定义限制组件的运动范围,通过自由度规约、装配约束求解实现了零部件精确定位,通过四元数插值实现装配路径中零部件位姿的平滑过渡,能满足高精度的装配要求。该方法已经在开发的多个系统中得到验证和应用。     

BIM 技术在4D 施工进度模拟的应用探讨

随着建筑施工动态管理日趋复杂,传统的进度管理方式已无法适应现代化建设 的需要,基于BIM 的施工进度模拟应运而生。4D 施工进度模拟以BIM 技术为工具,以某公 共建筑为工程背景,利用Navisworks 软件关联由Revit 建立的建筑、结构以及机电设备的BIM 模型和施工进度计划Project 文件,动态演示整体和局部的施工过程以及施工场地布置情况。 一方面可以直观地展示整个施工过程,实现施工过程的可视化管理。另一方面,有效实现了 4D 进度模拟与Project 文件中的数据对接,为工程管理者管理大型建设项目提供了新途径和 方法。     

基于BIM的5D技术在项目管理中的探究

建筑信息模型BIM(BuildingInformnationModeling)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础,进行建筑模型的建立,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点。基于BIM技术,建立5D关系数据库,以各WBS单位工程量人机料单价为主要数据进入成本BIM中,能够快速实行多维度成本分析,从而对项目成本进行动态控制。     

基于BIM 和挣值法的地铁车站5D 应用探讨

目前地铁工程在我国发展迅速,许多大中城市有建设地铁的需求。地铁工程成本 大、工期紧,优化进度和成本联合管理是非常必要的。BIM 技术由于其特有的优势,其在工程 项目中得到不断的研究和应用。但目前在地铁工程中,BIM 主要应用于模型建立、检查碰撞、 施工模拟等方面,在其他方面的应用研究还较少,并且各方面的应用相互独立。基于BIM 技术, 根据进度-成本的综合管理方法——挣值管理方法对某地铁车站工程进行3D+进度+成本的综合 施工管理应用,实现了施工过程的可视化管理以及进度和成本的跟踪管理,评估项目的实际实 施情况并及时调整,为计划的完成提供保障。拓展了BIM 技术在地铁工程中的应用,尝试了 BIM 技术在地铁工程中的综合管理应用。     

基于BIM技术的建筑建模与成本控制

本论文根据潍坊市寒亭区农村住宅F9C住宅楼,建筑面积195.5 m2,使用面积169.7 m2,根据住宅图纸建立模型、通过建筑建模解决问题、运用BIM建模发现的问题。建立模型当中屋顶的绘制和玻璃斜板的绘制是难点,出于图纸设计和整体美观的考虑,改变部分墙体、楼板和玻璃斜板的坡度,使屋顶更加美观,优化了玻璃斜板的施工方法。由于BIM建模处于施工阶段的前一项工作,能够全面地体现整体建筑,做好数据信息和几何信息的控制,同时可以监控施工中工程信息的变化的同时更改信息实时记录,弥补了传统成本控制中事前控制和事中控制的缺失,不仅对图纸设计进行改良避免了施工过程的损失,还对工期和质量的控制保障有所提高。对于BIM这个新兴产品,在国内没有被广泛的接受,原因不单单包括大部分人对BIM的陌生和只有少数人拥有BIM技术,还包括计算机技术的提升和投资方不愿意对该业务资金的投入,BIM在国内发展缓慢。经过时间累计,BIM对工程成本控制的优点会被越来越多的人看到,也将会带动建筑业的发展。     

基于数字孪生的航空发动机低压涡轮单元体对接技术研究

提出一种基于数字孪生的航空发动机低压涡轮单元体对接技术,以某型航空发动机总装装配的低压涡轮单元体对接安装关键过程为对象,采用数字孪生技术,通过对环境、工艺过程中的物理对象建模,并使用多传感器进行模型与物理对象之间数据映射与互联,实现航空发动机低压涡轮单元体对接工艺过程与3D虚拟对接仿真过程的物理融合、模型融合、数据融合。通过数据在虚拟仿真环境中的可视化展示与分析,实时预警及决策,并借助物理终端控制实现低压涡轮单元体对接安装过程的实时位姿调整,提高了真实对接过程的可视性、可达性、可操作性和可预测性。基于数字孪生的低压涡轮单元体对接技术可保证在复杂装配条件、高精度要求下,真实单元体装配过程的无磕碰对接,减少操作人员劳动强度。     

基于Java 3D的交互式三维动画的研究

为了建立基于工程图学的虚拟实验室,在计算机的屏幕上虚拟现实中零件的装配,笔者通过对两种虚拟语言VRML与Java 3D的分析比较,选定以Java 3D为虚拟平台,在引入.obj文件的基础上,按照现实中零件的安装和工作过程,通过设定相应的程序来实现零件的交互和装配过程,并完成了对零件交互式三维装配动画以及工作原理的论述。以压板为例,给出了一个基于Java 3D的交互式三维装配动画的例子,实现了该装配体在虚拟现实中的要求,达到了虚拟装配的目的。从而验证了该方法在现实零件装配中的预见性和优越性。     

基于情境上下文的智能虚拟装配动作预测模型

针对现有虚拟装配系统普遍缺乏对复杂情境的分析能力,难以根据上下文有效预测用户动作意图的问题,给出了虚拟装配中情境上下文的形式化定义,建立了智能虚拟装配动作预测模型.该模型通过对装配动作模式的挖掘,进行基于实例的动作意图预测,实现系统的智能虚拟装配.结合水轮发电机组的转轮体装配实例,给出了模型的实现框架.通过实验验证,该模型能够根据情境上下文准确预测用户的动作意图,实时调整零部件的动作以自动完成装配.     

长距离引调水工程建设期BIM技术应用研究

针对长距离引调水工程建设期线路长、现场监管难、参与方多、沟通难等问题,以滇中引水工程建设期为例,根据项目特点及管理要求,建立BIM标准体系,创建建设期BIM模型,实现BIM协同,进行施工模拟及可视化交底。应用BIM技术实现电子沙盘及虚拟漫游,并通过BIM模型将建设期数据整合挂接至“智慧滇中引水”建设管理信息系统,融合GIS技术,进行工程建设辅助管理及文明施工监管,从而对安全质量、投资控制、进度管控、施工形象、现场监控等工程建设期核心内容,进行协同监测及管控并实现可视化图表展示,落实工程建设期的标准化和规范化管理,为BIM技术在长距离引调水工程的应用提供参考。     

基于BIM的建筑能耗监测可视化研究

针对建筑能耗错综复杂,不易分析管理,提出一种基于BIM的能耗监测方法,在内蒙古建设大厦对暖通空调系统进行现场试验。利用现有图纸和三维激光扫描仪及高清相机进行模型数据采集,通过三维模型创建、模型变动提示、模型数据联动,实现建筑能耗监测的可视化,分析研究了过程的有效性。结果表明,将BIM技术与传感技术、工程管理技术深度融合,能够直观反映地物系统设备的真实情况,能产生数据联动变化,并辅以智能化提示等功能,大幅提高节能管理效率。从研究过程可以得出,本方法对于其他类似的复杂建筑能源消耗状况监测具有通用性和工程实用价值。     

大型水利工程建设期智慧应用探索

针对大型水利工程建设过程中协调困难、现场安全与质量难以监管到位、进度因素复杂难以控制等难题,围绕“安全、质量、成本、进度”等工程控制管理体系的建立与落地,结合工程全生命周期管理要求,对工程建设期智慧应用进行总体规划,建立统一的数据、技术及应用标准规范,利用云计算、流程引擎、物联网、大数据、BIM和GIS等关键信息技术,通过搭建所有参建单位使用的统一协同平台,部署覆盖工地现场管控的自动感知与智能预警,汇聚数据资源池,可视化数据综合分析等,实现工程建设管理流程与信息技术的深度融合,为工程的建设管理提供管理手段与辅助决策支撑工具。目前已在珠江三角洲水资源配置工程建设管理中实际应用,可有效落实对工程建设管理各环节的精细化管理,保障工程建设管理的标准化、规范化,为行业大型水利工程提供智慧水利建设的典型解决方案和实践案例。     

Automated continuous construction progress monitoring using multiple workplace real time 3D scans

In recent years, exponential growth has been detected in research efforts focused on automated construction progress monitoring. Despite various data acquisition methods and approaches, the success is limited. This paper proposes a new method, where changes are constantly perceived and as-built model continuously updated during the construction process, instead of periodical scanning of the whole building under construction. It turned out that low precision 3D scanning devices, which are closely observing active workplaces, are sufficient for correct identification of the built elements. Such scanning devices are small enough to fit onto workers’ protective helmets and on the applied machinery. In this way, workers capture all workplaces inside and outside of the building in real time and record partial point clouds, their locations, and time stamps. The partial point clouds are then registered and merged into a complete 4D as-built point cloud of a building under construction. Identification of as-designed BIM elements within the 4D as-built point cloud then results in the 4D as-built BIM. Finally, the comparison of the 4D as-built BIM and the 4D as-designed BIM enables identification of the differences between both models and thus the deviations from the time schedule. The differences are reported in virtual real-time, which enables more efficient project management.     

装配式建筑自上而下设计信息协同与模型构建

为顺应国家建筑产业化、智能化发展的政策引导,针对当前装配式建筑专业信息缺乏关联、模 型利用不充分、数据传递效率低下等问题,提出基于建筑信息模型(BIM)技术的自上而下设计方法。以装配式 建筑的设计阶段为切入点,详细阐述了基于 BIM 技术的装配式建筑自上而下设计流程。结合装配式建筑的标 准化构件设计和组装特点,提出一种基于自上而下设计的装配模型,并从层级和专业 2 个角度描述了模型的架 构。针对各专业模型传递时的数据信息标准化、一致性问题,通过工业基础类(IFC)标准对装配模型进行实体和 属性集的扩展,提出基于 IFC 标准的各专业、各阶段的自上而下设计信息协同。经实例验证了 IFC 扩展装配模 型的自上而下设计可行性,为装配式建筑的协同设计提供了有益的方法借鉴。     

基于GIS+BIM的滇中引水工程数字场景构建研究

本文以云南省滇中引水工程为例,采用GIS+BIM数字化技术,对滇中引水工程数字化场景构建技术进行探索,旨在为长距离引调水工程的数字孪生底座构建提供可行的技术路径。通过GIS三维模型构建、BIM模型构建及模型集成的研究,对比了主流的GIS三维建模高精度数据的采集和处理技术,阐明了三维GIS大场景搭建、工程实景三维模型建立、多类型引水建筑物建模的方法,同时提出了工程数字化模型集成的成套技术路线,采用新一代三维驱动引擎,通过投影变换算法实现长距离不同工程坐标系下BIM模型在标准GIS球面场景中的无缝拼接,达到全线模型的集成,构建了工程三维应用的数字化基础,可为水利工程数字孪生建设抛砖引玉,提供建设指引。     

公路立交BIM参数化快速精确建模方法研究

摘 要：公路立交工程自身空间结构复杂、曲线交叉繁杂、跨桥线路复杂、桥面高程变化 繁多等特点,给建模工作造成了极大的困难,大型立交桥的设计建模工作一直是工程界亟待解 决的问题。采用 BIM 相关软件,针对公路立交工程的特点,通过将 BIM 相关建模软件与可视 化编程插件——Dynamo 相结合的方法,详细论述了实时可编辑地形模型、主体结构精度模型 以及批量附属设施的三维模型快速搭建方法。并通过具体操作实例证明该方法能提高公路立交 BIM 模型的搭建效率,可推动 BIM 技术在公路立交工程中的应用。     

面向智能驾驶的平行视觉感知：基本概念、框架与应用

目的 视觉感知技术是智能车系统中的一项关键技术,但是在复杂挑战下如何有效提高视觉性能已经成为智能驾驶领域的重要研究内容。本文将人工社会（artificial societies）、计算实验（computational experiments）和平行执行（parallel execution）构成的ACP方法引入智能驾驶的视觉感知领域,提出了面向智能驾驶的平行视觉感知,解决了视觉模型合理训练和评估问题,有助于智能驾驶进一步走向实际应用。方法 平行视觉感知通过人工子系统组合来模拟实际驾驶场景,构建人工驾驶场景使之成为智能车视觉感知的“计算实验室”;借助计算实验两种操作模式完成视觉模型训练与评估;最后采用平行执行动态优化视觉模型,保障智能驾驶对复杂挑战的感知与理解长期有效。结果 实验表明,目标检测的训练阶段虚实混合数据最高精度可达60.9%,比单纯用KPC（包括：KITTI（Karlsruhe Institute of Technology and Toyota Technological Institute）,PASCAL VOC（pattern analysis,statistical modelling and computational learning visual object classes）和MS COCO（Microsoft common objects in context））数据和虚拟数据分别高出17.9%和5.3%;在评估阶段相较于基准数据,常规任务（-30°且垂直移动）平均精度下降11.3%,环境任务（雾天）平均精度下降21.0%,困难任务（所有挑战）平均精度下降33.7%。结论 本文为智能驾驶设计和实施了在实际驾驶场景难以甚至无法进行的视觉计算实验,对复杂视觉挑战进行分析和评估,具备加强智能车在行驶过程中感知和理解周围场景的意义。     

Studies on visual scene process system of aircraft assembly

According to the aircraft assembly worksite scene process, the hierarchical data model based on PPR (product, process, resources) was got to achieve the conversion in various types of aircraft assembly process data model. At the same time, the lightweight technology and human–computer interactive scene control technology were researched to obtain the lightweight of three-dimensional (3D) model and site scene and the human–computer real-time interaction between people and virtual environment through the computer keyboard and mouse, respectively. And then, the visual assembly sequence planning algorithm based on the parallel binary-coded was suggested to complete the aircraft assembly sequence planning. On the basis of techniques mentioned above, we developed the assembly worksite scene process system, which can be integrated with PDM system. At last, an application case of aircraft nose assembly was given, and the result was proved to be effective.