[发明专利]一种基于DT-BIM的装配式预制构件信息融合管理系统及方法

权利要求书

1.一种基于DT-BIM的装配式预制构件信息融合管理系统，其特征在于，包括BIM建模服务子系统(1)、利用数字孪生技术，通过多维建模，形成与传统的物理车间镜像映射的虚拟车间的DT生产管理子系统(2)、大数据联合子系统(3)、跟踪定位子系统(4)；

所述BIM建模服务子系统(1)包括构件建模模块(10)、优化调整模块(11)、动态模拟模块(12)、模型输出模块(13)，所述构件建模模块(10)用于使用BIM技术对预制构件进行三维建模；所述优化调整模块(11)用于对所述预制构件的三维模型进行碰撞检测；所述动态模拟模块(12)用于使用BIM技术对预制构件进行施工动态模拟；所述模型输出模块(13)用于将预制构件的几何尺寸和物料信息进行匹配，并输出预制构件模型信息；

所述DT生产管理子系统(2)包括物理车间模块(20)、虚拟车间模块(21)、车间服务模块(22)，所述物理车间模块(20)包括物理车间单元(200)和数据通信与转换单元(201)，所述物理车间单元(200)用于对预制构件进行实际加工；所述数据通信与转换单元(201)安装在物理车间单元(200)内，用于在实际加工中感知、接入、融合异构多源实时数据；所述虚拟车间模块(21)包括多维模型构建单元(210)、多维模型验证单元(211)、多维模型映射单元(212)，所述多维模型构建单元(210)通过虚拟现实、增强现实、三维建模及仿真技术构建车间多维模型；所述多维模型验证单元(211)用于对车间多维模型的有效性和正确性进行多项验证；所述多维模型映射单元(212)用于对车间各维模型间的关联与映射关系进行研究与分析，使各模型具备评估、演化、推理能力；所述车间服务模块(22)与模型输出模块(13)之间通过单向数据连接，用于接收模型输出模块(13)输出的预制构件模型信息，生成初始生产计划；车间服务模块(22)还分别与物理车间模块(20)、虚拟车间模块(21)之间通过双向数据连接，生成的孪生数据用于实现物理车间和虚拟车间的虚实映射和实时交互，对生产计划进行仿真、修正和优化，最终生产出预制构件实体；

所述大数据联合子系统(3)包括数据接入模块(30)、数据融合模块(31)、数据统计模块(32)，所述数据接入模块(30)用于接入和存储预制构件的物料信息，为模型输出模块(13)提供数据支撑；所述数据融合模块(31)用于将预制构件生产资料数据及预制构件的模型信息进行融合，生成终极生产计划，并通过数据通信与转换单元(201)传输至物理车间单元(200)；所述数据统计模块(32)用于对所有数据进行存储、分类和更新；

所述管理系统还包括跟踪定位子系统(4)，所述跟踪定位子系统(4)包括信息编码模块(40)、标签生成模块(41)、信息追踪模块(42)，所述信息编码模块(40)用于将预制构件模型信息进行编码；所述标签生成模块(41)用于将编码后的预制构件模型信息生成唯一的身份标签，所述身份标签被结合在相应预制构件实体上；所述信息追踪模块(42)通过对预制构件实体上的身份标签进行跟踪定位，并将动态数据反馈至所述数据统计模块(32)进行实时更新。

2.如权利要求1所述的一种基于DT-BIM的装配式预制构件信息融合管理系统，其特征在于，所述多项验证为对模型演绎过程中的输入/输出准确度、仿真置信度、灵敏度与仿真精度的验证。

3.如权利要求1所述的一种基于DT-BIM的装配式预制构件信息融合管理系统，其特征在于，所述车间各维模型包括几何维度模型、行为维度模型和规则维度模型。

4.如权利要求1所述的一种基于DT-BIM的装配式预制构件信息融合管理系统，其特征在于，所述物料信息包括物料清单、物料单价、物料成本、物料成分、物料性能。

5.如权利要求1所述的一种基于DT-BIM的装配式预制构件信息融合管理系统，其特征在于，所述身份标签为RFID标签或二维码标签。

6.一种基于DT-BIM的装配式预制构件信息融合管理方法，使用权利 要求1-5中任意所述的 一种基于DT-BIM的装配式预制构件信息融合管理系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：

S10：利用BIM技术对预制构件进行三维建模；

S11：在对预制构件进行实际加工的所述物理车间单元(200)内，装入能够自实际加工中感知、接入、融合异构多源实时数据的数据通信与转换单元(201)；

S12：利用所述多维模型构建单元(210)以物理车间单元(200)为模板，通过虚拟现实、增强现实、三维建模及仿真技术构建车间多维模型；

步骤2：

S20：利用软件内部的检测碰撞功能对S10得到预制构件三维模型进行检测，如检测有碰撞情况，则对其进行优化调整与改进，再重复检测碰撞的过程，直到检测碰撞的结果为零时，检测合格；

S21：利用所述多维模型验证单元(211)对车间多维模型的有效性和正确性进行多项验证；

步骤3：

S30：利用BIM技术对S20得到的合格预制构件三维模型进行施工动态模拟；

S31：利用所述多维模型映射单元(212)对车间各维模型间的关联与映射关系进行研究与分析，使车间各模型具备评估、演化、推理能力；

步骤4：

S40：模型输出模块(13)从所述数据接入模块(30)内导出预制构件的物料信息，结合预制构件的几何尺寸，整合匹配后输出预制构件模型信息至所述车间服务模块(22)，并生成初始生产计划；

S41：利用所述数据融合模块(31)将预制构件生产资料数据及预制构件的模型信息进行融合，生成终极生产计划，并通过数据通信与转换单元(201)传输至物理车间单元(200)；

步骤5：利用车间服务模块(22)分别与物理车间模块(20)、虚拟车间模块(21)之间建立双向数据连接通道，生成的孪生数据用于实现物理车间和虚拟车间的虚实映射和实时交互，对生产计划进行仿真、修正和优化，最终生产出预制构件实体；

步骤6：

S60：对所述预制构件实体验收合格后，利用上述信息编码模块(40)将预制构件模型信息进行编码；

S61：利用所述标签生成模块(41)将编码后的预制构件模型信息生成唯一的身份标签，并被结合在相应预制构件实体上；

步骤7：当预制构件实体需要被运输至施工现场，通过所述信息追踪模块(42)对预制构件实体上的身份标签进行跟踪定位，并将动态数据反馈至所述数据统计模块(32)进行实时更新。