[发明专利]一种装配式建筑智能感知虚实交互实训系统及方法

说明书

本发明公开了一种装配式建筑智能感知虚实交互实训系统及方法，用于装配式建筑专业人才培养领域。该系统包括装配式建筑实训专用构件和工器具、实训专用吊装设备、传感检测模块、虚拟现实通信模块、三维数字虚拟现实系统。基于数字孪生理念，依托UNITY 3D平台，运用物联网技术、互联网技术、大数据和云服务等，实现装配式建筑施工实训的物理实体场景，与三维数字虚拟场景实时同步映射和互动，对实训过程实时同步智能感知、检测和反馈，融教学、实训和考评于一体，实训参与者在虚拟和现实两个场景中，同步进行理论学习和实践，智能化、低成本、无风险、经济高效的完成教学、实训和考评。

技术领域

本发明涉及装配式建筑智能感知虚实交互实训系统，具体涉及一种装配式建筑智能感知虚实交互实训系统及方法。

背景技术

装配式建筑相较于传统建筑生产组织方式的优点，一是现场浇筑作业大幅减少，大量建筑部件部品由车间生产，节约劳动力，工程进度受气象影响较小；二是采用建筑、装修一体化设计和施工；三是设计的标准化和管理的信息化，生产效率高、成本低；四是符合绿色建筑的要求，资源消耗少，节能环保。装配式建筑的发展是建筑史上的一次深刻革命,新形势下装配式建筑对建筑施工技术提出了更高的标准，大力发展装配式建筑，首先要加大对装配式建筑施工专业人才的培养，实现“农民工”向“产业工人”转变。

目前，我国高校和培训机构现有装配式建筑施工专业人才的培养实训方式有两种，一种是搭建装配式建筑真实场地，采用真实构件和工器具。部件部品重量大，存实训安全隐患，实训学员操作难度大，实训场地使用率低；部分学员参与实训时，其他学员只能等待，理论学习和实践结合不紧密，实训效率低；教师考评难度大，实训学员是否真正按照标准作业，教师无法全面、细致和准确考评，实训整体有缺陷、效果差。另一种是单纯虚拟环境实训系统。实训学员在完全虚拟环境中学习，无法实际操作，只能感性认知，导致实际动手能力有限，不能完全掌握施工中所需要的复杂施工技术和要领，更不能直接实际施工作业，不能完全达到学习和实训的目的。这两种实训方式，在互动性、实践性、智能化、综合性和高效能等方面严重不足和存有弊端，无法适应和满足装配式建筑对高水平专业人才的需要。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述装配式建筑实训方式的不足和弊端，提供一种装配式建筑虚实交互智能感知实训系统及方法，基于数字孪生理念，依托UNITY 3D平台，通过综合运用物联网技术、互联网技术、大数据和云服务等智能化手段，实现装配式建筑施工实训的物理实体场景，与三维数字虚拟场景实时映射和互动，虚实融合交互，并汇聚丰富的装配式建筑教学资源，让实训参与者在虚拟和现实两个场景中，智能交互的进行理论学习和实践活动，智能化、低成本、无风险的经济高效完成教学、实训和考评目的。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

1. 一种装配式建筑智能感知虚实交互实训系统，其特征在于，包括：

（1）物理实体场景R：

①装配式建筑实训专用构件A：代指装配式建筑领域常用的多种构件的集合，采用轻量化高强度材质制作，空腔化结构设计，用于在物理实体场景中进行装配式建筑施工操作和实训，各种构件内置多种多个传感检测设备；

②实训专用吊装设备B：采用轻量化高强度材质制作，内置多种传感检测设备，用于将装配式建筑实训专用构件A从放置区起吊运至装配区，以及在装配区参与完成装配式建筑实训专用构件A的装配工作；

③实训专用工器具C：代指装配式建筑施工常用到的多种工器具的集合，包含平铲、鼓风机、钢丝刷、锤子、錾子、卷尺、墨斗、钢筋定位板、钢筋扳手、水准仪、靠尺、密封条、牵引绳等，依据系统需要而专门定制，用于实训中的施工操作，各种工器具内置传感检测设备；