基于BIM的混凝土浇筑辅助系统的制作方法

基于bim的混凝土浇筑辅助系统
技术领域
1.本发明涉及浇筑技术领域，具体涉及基于bim的混凝土浇筑辅助系统。

背景技术：

2.混凝土浇筑指的是将混凝土浇筑入模直至塑化的过程，在土木建筑工程中把混凝土等材料到模子里制成预定形体，混凝土浇筑时，混凝土的自由高度不宜超过2m，当超过3m时应采取相应措施。
3.碾压混凝土坝具有水泥用量少、绝热温升较低、机械化施工等优点。但因碾压混凝土大量掺用粉煤灰，且碾压混凝土重力坝通常采用大仓面、通仓、均衡连续上升的浇筑方式，导致水化热散发延迟。除此之外，施工阶段气候、浇筑季节等因素，均会影响混凝土浇筑块的温度分布，导致产生较大温度应力，破坏浇筑块的结构内应力，为大坝的安全运行埋下隐患。
4.现有的混凝土浇筑辅助系统大都只是监测浇筑时的材料温度和浇筑口的温度，不能根据当前的浇筑断面温度，对浇筑过程进行温度预测，若在浇筑前或者在浇筑过程中根据当前采集到的断面温度对浇筑块浇筑过程进行温度过程预测，可对温度做到“事前”感知，提前采取相应措施控制浇筑块温度变化，限制最高温度，降低温度裂缝产生的风险。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供基于bim的混凝土浇筑辅助系统，解决上述技术问题。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.基于bim的混凝土浇筑辅助系统，包括：主控制器、监控模块、管理模块和预警模块；
8.所述主控制器：与监控模块和控制模块连接，用于控制整个系统运行；
9.所述监控模块：与主控制器连接，用于采集混凝土浇筑过程中的相关数据；
10.所述管理模块：与主控制器连接，用于基于实测信息和设计信息，对混凝土浇筑过程进行温度预测，然后与设计标准比较；
11.所述预警模块：与主控制器连接，用于当预测到实际温度和应力不在设计标准的区间内，对工作人员进行预警。
12.通过上述技术方案，本发明的监控模块通过在关键断面埋设传感器实时监测浇筑过程中的温度和应力，管理模块将通过bim模型计算出来的理论值与实时监测的数据比较，分析浇筑过程中的温度是否满足要求，工作人员可以根据比较结果确定好浇筑材料冷却方案，预警模块根据理论值与实时监测的数据比较结果，进行不同程度的预警，工作人员可以根据预警程度不同选取不同的应急措施，提高工作效率。
13.作为本发明方案的进一步描述，所述混凝土浇筑辅助系统的工作方法包括如下步骤：
14.步骤s1、基于bim构建混凝土浇筑过程中的温度预测模型和应力分析模型，并将模
型导入混凝土浇筑辅助系统的管理模块，用户可更改输入要素以适应不同类型的混凝土浇筑块；
15.步骤s2、将混凝土浇筑块设计的相关信息录入预测模型；
16.步骤s3、通过温度预测模型得出浇筑过程中的浇筑块的内部温度变化理论曲线；
17.步骤s4、通过监控模块每隔一段时间实时采集浇筑过程中的温度数据信息，经过数据处理后写入系统数据库；
18.步骤s5、管理模块实时提取当前采集到的数据信息输入温度预测模型，预测后续浇筑过程中的内部温度变化，并生成对应的曲线保存在系统数据库；
19.步骤s6、将基于实测信息预测出的内部温度变化曲线与基于设计信息计算出的内部温度变化理论曲线比较；
20.步骤s7、工作人员根据比较结果采取相应的措施。
21.使用时，基于bim构建温度预测模型，通过输入设计信息，包括浇筑块的形状、浇筑材料的弹性模量、浇筑速度和流量等数据，计算出浇筑块的内部温度变化理论曲线，然后根据实测的信息结合设计信息预测浇筑过程中的内部温度变化，并生成对应的曲线保存在系统数据库，然后将两个曲线对比，工作人员根据比较结果采取对应的冷却方案。
22.作为本发明方案的进一步描述，所述温度信息的采集方法包括如下步骤：
23.步骤s1、温度预测模型通过录入的设计信息分析预测得出温度的变化对浇筑块影响较大的关键位置；
24.步骤s2、通过预先埋设温度传感器实时采集浇筑块的内部温度；
25.步骤s3、系统通过数据处理程序直接将采集到的内部温度数据处理后打包写入系统数据库；
26.步骤s4、工作人员通过红外温度探测仪器每间隔一端时间实时采集浇筑骨料温度和出料口温度；
27.步骤s5、工作人员通过移动设备将采集到的浇筑骨料温度和出料口温度上传至服务器；
28.步骤s6、系统先提取服务器内的数据然后通过数据处理程序将采集到的浇筑骨料温度和出料口温度处理后打包写入系统数据库。
29.作为本发明方案的进一步描述，所述预先埋设传感器的方法为：选择温度预测模型基于设计信息预测出浇筑过程中浇筑材料温度对浇筑块影响较大的位置作为温度监测断面，并在每个断面布置一组温度测点，每个测点埋设一组温度传感器，且每个温度测点都配置一个地址，并根据温度测点地址不同，显示每个温度测点的温度数值。
30.使用时，工作人员基于设计信息通过温度预测模型得出温度的变化对浇筑块影响较大的关键位置，然后选择这些位置作为温度监测断面，每个测点埋设一组温度传感器，且每个温度测点都配置一个地址，当传感器不工作时，方便工作人员追溯到某个传感器，工作人员还可以通过红外温度探测仪器每间隔一端时间实时采集浇筑骨料温度和出料口温度输入预测模型，使预测模型预测出的浇筑过程中的内部温度变化曲线更加准确。
31.作为本发明方案的进一步描述，所述浇筑辅助系统在各个测点埋设的传感器连续1个小时未获取到数据，则浇筑辅助系统通过预警模块向工作人员预警，提示此测点的传感器出现故障。
32.作为本发明方案的进一步描述，基于实测信息计算出的内部温度变化理论曲线与基于设计信息预测的内部温度变化曲线比较时，提取同一时间区域内的最高温度作比较；
33.在同一时间区域内：若基于实测信息预测出的内部温度最高值低于基于设计信息计算的内部温度理论最高值，则浇筑材料温度正常；
34.若基于实测信息预测出的内部温度最高值超过基于设计信息计算的内部温度理论最高值k≤k1摄氏度，则预警模块发出黄预警；
35.若基于实测信息预测出的内部温度最高值超过基于设计信息计算的内部温度理论最高值k∈(k1,k2]摄氏度，则预警模块发出橙预警；
36.若基于实测信息预测出的内部温度最高值超过基于设计信息计算的内部温度理论最高值k＞k2摄氏度，则预警模块发出红预警；
37.工作人员根据不同的预警信息，设计不同的冷却方案，使浇筑材料温度正常。
38.使用时，基于实测信息计算出的内部温度变化理论曲线与基于设计信息预测的内部温度变化曲线比较，根据比较的结果，预警模块发出不同的预警信息，工作人员根据不同的预警信息，作出不同的应对措施，设计不同的冷却方案，可以提高工作人员的工作效率。
39.作为本发明方案的进一步描述，所述温度监测断面同为应力监测断面，在每个温度测点埋设一组温度传感器的同时，也埋设一组应变计，同时用于监测浇筑块的混凝土应力，混凝土应力应变关系的公式如下：
40.σ＝e
×
ε
41.上式中，σ表示混凝土应力值，e表示混凝土弹性模量，ε表示应变计测量的应变值，系统通过数据处理程序得到混凝土应力并储存于系统数据库。
42.作为本发明方案的进一步描述，所述应力分析模型基于设计信息计算出各个应力监测断面理论值，所述应力监测断面理论值与应变计实测出来的应力值对比，工作人员根据对比结果采取相应的措施。
43.使用时，可以通过应力监测断面理论值与应变计实测出来的应力值对比，判断浇筑块的结构应力是否合格，工作人员根据对比结果采取相应的措施。
44.本发明的有益效果：
45.1、本发明基于bim构建温度预测模型，可以在浇筑前将设计信息输入预测模型，结合设计信息计算出浇筑过程中浇筑温度变化的理论曲线，对浇筑过程进行温度计算，可对温度做到“事前”感知，提前采取相应措施控制浇筑块温度变化，限制最高温度，降低温度裂缝产生的风险。
46.2、本发明基于bim构建温度预测模型通过对浇筑过程进行温度预测，可以得出浇筑块浇筑过程中温度影响较大的断面，然后根据预测出的断面，在这些断面布置温度监测点和应力监测点，便于实时监控浇筑过程中这些地方的温度和应力变化。
47.3、本发明通过将实测的浇筑块温度信息输入温度预测模型结合设计信息预测出后续浇筑过程的温度变化曲线，并将该曲线与理论曲线比较，预警模块根据比较的结果进行不同程度的预警，工作人员根据不同程度的预警采取不同的措施，提高工作效率。
附图说明
48.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
49.图1是本发明提供的基于bim的混凝土浇筑辅助系统的结构示意图。
具体实施方式
50.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
51.请参阅图1，本发明为基于bim的混凝土浇筑辅助系统，包括：主控制器、监控模块、管理模块和预警模块；
52.所述主控制器：与监控模块和控制模块连接，用于控制整个系统运行；
53.所述监控模块：与主控制器连接，用于采集混凝土浇筑过程中的相关数据；
54.所述管理模块：与主控制器连接，用于基于实测信息和设计信息，对混凝土浇筑过程进行温度预测，然后与设计标准比较；
55.所述预警模块：与主控制器连接，用于当预测到实际温度和应力不在设计标准的区间内，对工作人员进行预警。
56.通过上述技术方案，本发明的监控模块通过在关键断面埋设传感器实时监测浇筑过程中的温度和应力，管理模块将通过bim模型计算出来的理论值与实时监测的数据比较，分析浇筑过程中的温度是否满足要求，工作人员可以根据比较结果确定好浇筑材料冷却方案，预警模块根据理论值与实时监测的数据比较结果，进行不同程度的预警，工作人员可以根据预警程度不同选取不同的应急措施，提高工作效率。
57.作为本发明方案的进一步描述，所述混凝土浇筑辅助系统的工作方法包括如下步骤：
58.步骤s1、基于bim构建混凝土浇筑过程中的温度预测模型和应力分析模型，并将模型导入混凝土浇筑辅助系统的管理模块，用户可更改输入要素以适应不同类型的混凝土浇筑块；
59.步骤s2、将混凝土浇筑块设计的相关信息录入预测模型；
60.步骤s3、通过温度预测模型得出浇筑过程中的浇筑块的内部温度变化理论曲线；
61.步骤s4、通过监控模块每隔一段时间实时采集浇筑过程中的温度数据信息，经过数据处理后写入系统数据库；
62.步骤s5、管理模块实时提取当前采集到的数据信息输入温度预测模型，预测后续浇筑过程中的内部温度变化，并生成对应的曲线保存在系统数据库；
63.步骤s6、将基于实测信息预测出的内部温度变化曲线与基于设计信息计算出的内部温度变化理论曲线比较；
64.步骤s7、工作人员根据比较结果采取相应的措施。
65.通过上述技术方案，基于bim构建温度预测模型，通过输入设计信息，包括浇筑块的形状、浇筑材料的弹性模量、浇筑速度和流量等数据，计算出浇筑块的内部温度变化理论曲线，然后根据实测的信息结合设计信息预测浇筑过程中的内部温度变化，并生成对应的曲线保存在系统数据库，然后将两个曲线对比，工作人员根据比较结果采取对应的冷却方案。
66.作为本发明方案的进一步描述，所述温度信息的采集方法包括如下步骤：
67.步骤s1、温度预测模型通过录入的设计信息分析预测得出温度的变化对浇筑块影响较大的关键位置；
68.步骤s2、通过预先埋设温度传感器实时采集浇筑块的内部温度；
69.步骤s3、系统通过数据处理程序直接将采集到的内部温度数据处理后打包写入系统数据库；
70.步骤s4、工作人员通过红外温度探测仪器每间隔一端时间实时采集浇筑骨料温度和出料口温度；
71.步骤s5、工作人员通过移动设备将采集到的浇筑骨料温度和出料口温度上传至服务器；
72.步骤s6、系统先提取服务器内的数据然后通过数据处理程序将采集到的浇筑骨料温度和出料口温度处理后打包写入系统数据库。
73.作为本发明方案的进一步描述，所述预先埋设传感器的方法为：选择温度预测模型基于设计信息预测出浇筑过程中浇筑材料温度对浇筑块影响较大的位置作为温度监测断面，并在每个断面布置一组温度测点，每个测点埋设一组温度传感器，且每个温度测点都配置一个地址，并根据温度测点地址不同，显示每个温度测点的温度数值。
74.通过上述技术方案，工作人员基于设计信息通过温度预测模型得出温度的变化对浇筑块影响较大的关键位置，然后选择这些位置作为温度监测断面，每个测点埋设一组温度传感器，且每个温度测点都配置一个地址，当传感器不工作时，方便工作人员追溯到某个传感器，工作人员还可以通过红外温度探测仪器每间隔一端时间实时采集浇筑骨料温度和出料口温度输入预测模型，使预测模型预测出的浇筑过程中的内部温度变化曲线更加准确。
75.作为本发明方案的进一步描述，所述浇筑辅助系统在各个测点埋设的传感器连续1个小时未获取到数据，则浇筑辅助系统通过预警模块向工作人员预警，提示此测点的传感器出现故障。
76.作为本发明方案的进一步描述，基于实测信息计算出的内部温度变化理论曲线与基于设计信息预测的内部温度变化曲线比较时，提取同一时间区域内的最高温度作比较；
77.在同一时间区域内：若基于实测信息预测出的内部温度最高值低于基于设计信息计算的内部温度理论最高值，则浇筑材料温度正常；
78.若基于实测信息预测出的内部温度最高值超过基于设计信息计算的内部温度理论最高值k≤k1摄氏度，则预警模块发出黄预警；
79.若基于实测信息预测出的内部温度最高值超过基于设计信息计算的内部温度理论最高值k∈(k1,k2]摄氏度，则预警模块发出橙预警；
80.若基于实测信息预测出的内部温度最高值超过基于设计信息计算的内部温度理论最高值k＞k2摄氏度，则预警模块发出红预警；
81.工作人员根据不同的预警信息，设计不同的冷却方案，使浇筑材料温度正常。
82.通过上述计算方案，基于实测信息计算出的内部温度变化理论曲线与基于设计信息预测的内部温度变化曲线比较，根据比较的结果，预警模块发出不同的预警信息，工作人员根据不同的预警信息，作出不同的应对措施，设计不同的冷却方案，可以提高工作人员的
工作效率。
83.作为本发明方案的进一步描述，所述温度监测断面同为应力监测断面，在每个温度测点埋设一组温度传感器的同时，也埋设一组应变计，同时用于监测浇筑块的混凝土应力，混凝土应力应变关系的公式如下：
84.σ＝e
×
ε
85.上式中，σ表示混凝土应力值，e表示混凝土弹性模量，ε表示应变计测量的应变值，系统通过数据处理程序得到混凝土应力并储存于系统数据库。
86.作为本发明方案的进一步描述，所述应力分析模型基于设计信息计算出各个应力监测断面理论值，所述应力监测断面理论值与应变计实测出来的应力值对比，工作人员根据对比结果采取相应的措施。
87.通过上述技术方案，可以通过应力监测断面理论值与应变计实测出来的应力值对比，判断浇筑块的结构应力是否合格，工作人员根据对比结果采取相应的措施。
88.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

技术特征：

1.基于bim的混凝土浇筑辅助系统，其特征在于，包括：主控制器、监控模块、管理模块和预警模块；所述主控制器：与监控模块和控制模块连接，用于控制整个系统运行；所述监控模块：与主控制器连接，用于采集混凝土浇筑过程中的相关数据；所述管理模块：与主控制器连接，用于基于实测信息和设计信息，对混凝土浇筑过程进行温度预测，然后与设计标准比较；所述预警模块：与主控制器连接，用于当预测到实际温度和应力不在设计标准的区间内，对工作人员进行预警。2.根据权利要求1所述的基于bim的混凝土浇筑辅助系统，其特征在于，所述混凝土浇筑辅助系统的工作方法包括如下步骤：步骤s1、基于bim构建混凝土浇筑过程中的温度预测模型和应力分析模型，并将模型导入混凝土浇筑辅助系统的管理模块，用户可更改输入要素以适应不同类型的混凝土浇筑块；步骤s2、将混凝土浇筑块设计的相关信息录入预测模型；步骤s3、通过温度预测模型得出浇筑过程中的浇筑块的内部温度变化理论曲线；步骤s4、通过监控模块每隔一段时间实时采集浇筑过程中的温度数据信息，经过数据处理后写入系统数据库；步骤s5、管理模块实时提取当前采集到的数据信息输入温度预测模型，预测后续浇筑过程中的内部温度变化，并生成对应的曲线保存在系统数据库；步骤s6、将基于实测信息预测出的内部温度变化曲线与基于设计信息计算出的内部温度变化理论曲线比较；步骤s7、工作人员根据比较结果采取相应的措施。3.根据权利要求2所述的基于bim的混凝土浇筑辅助系统，其特征在于，所述温度信息的采集方法包括如下步骤：步骤s1、温度预测模型通过录入的设计信息分析预测得出温度的变化对浇筑块影响较大的关键位置；步骤s2、通过预先埋设温度传感器实时采集浇筑块的内部温度；步骤s3、系统通过数据处理程序直接将采集到的内部温度数据处理后打包写入系统数据库；步骤s4、工作人员通过红外温度探测仪器每间隔一端时间实时采集浇筑骨料温度和出料口温度；步骤s5、工作人员通过移动设备将采集到的浇筑骨料温度和出料口温度上传至服务器；步骤s6、系统先提取服务器内的数据然后通过数据处理程序将采集到的浇筑骨料温度和出料口温度处理后打包写入系统数据库。4.根据权利要求3所述的基于bim的混凝土浇筑辅助系统，其特征在于，所述预先埋设传感器的方法为：选择温度预测模型基于设计信息预测出浇筑过程中浇筑材料温度对浇筑块影响较大的位置作为温度监测断面，并在每个断面布置一组温度测点，每个测点埋设一组温度传感器，且每个温度测点都配置一个地址，并根据温度测点地址不同，显示每个温度
测点的温度数值。5.根据权利要求1所述的基于bim的混凝土浇筑辅助系统，其特征在于，所述浇筑辅助系统在各个测点埋设的传感器连续1个小时未获取到数据，则浇筑辅助系统通过预警模块向工作人员预警，提示此测点的传感器出现故障。6.根据权利要求2所述的基于bim的混凝土浇筑辅助系统，其特征在于，基于实测信息计算出的内部温度变化理论曲线与基于设计信息预测的内部温度变化曲线比较时，提取同一时间区域内的最高温度作比较；在同一时间区域内：若基于实测信息预测出的内部温度最高值低于基于设计信息计算的内部温度理论最高值，则浇筑材料温度正常；若基于实测信息预测出的内部温度最高值超过基于设计信息计算的内部温度理论最高值k≤k1摄氏度，则预警模块发出黄预警；若基于实测信息预测出的内部温度最高值超过基于设计信息计算的内部温度理论最高值k∈(k1,k2]摄氏度，则预警模块发出橙预警；若基于实测信息预测出的内部温度最高值超过基于设计信息计算的内部温度理论最高值k＞k2摄氏度，则预警模块发出红预警；工作人员根据不同的预警信息，设计不同的冷却方案。7.根据权利要求3所述的基于bim的混凝土浇筑辅助系统，其特征在于，所述温度监测断面同为应力监测断面，在每个温度测点埋设一组温度传感器的同时，也埋设一组应变计，同时用于监测浇筑块的混凝土应力，混凝土应力应变关系的公式如下：σ＝e
×
ε上式中，σ表示混凝土应力值，e表示混凝土弹性模量，ε表示应变计测量的应变值，系统通过数据处理程序得到混凝土应力并储存于系统数据库。8.根据权利要求2所述的基于bim的混凝土浇筑辅助系统，其特征在于，所述应力分析模型基于设计信息计算出各个应力监测断面理论值，所述应力监测断面理论值与应变计实测出来的应力值对比，工作人员根据对比结果采取相应的措施。

技术总结

本发明涉及浇筑技术领域，公开了基于BIM的混凝土浇筑辅助系统，本发明基于BIM构建温度预测模型，可以在浇筑前将设计信息输入预测模型，结合设计信息计算出浇筑过程中浇筑温度变化的理论曲线，对浇筑过程进行温度计算，可以得出浇筑块浇筑过程中温度影响较大的断面，然后根据预测出的断面，在这些断面布置温度监测点和应力监测点，便于实时监控浇筑过程中这些地方的温度和应力变化，通过将实测的浇筑块温度信息输入温度预测模型结合设计信息预测出后续浇筑过程的温度变化曲线，并将该曲线与理论曲线比较，预警模块根据比较的结果进行不同程度的预警，提前采取相应措施控制浇筑块温度变化，限制最高温度，降低温度裂缝产生的风险。险。险。