用于將數據鏈接到建筑信息模型的施工管理系統和方法與流程

本發明涉及用于結構的建筑工地的施工管理系統，并且涉及用于將數據鏈接到結構或建筑工地的三維模型的方法。該數據包括關于在建筑工地出現的事件的信息。特別是，三維模型是建筑信息模型(bim)的一部分或三維模型包括bim。

背景技術：

在諸如建筑施工和土木工程的常見施工工作中，規劃、進度觀測、文件、適當的記賬是重要的關鍵因素。在許多情形下，特別是由于所涉及到的多方、波動的人力和/或物的資源、最后結果的增加的復雜性、更緊湊的時間表、增加的人力資源成本等，這些方面變得越來越復雜且不斷變化。先前由單個管理者規劃和監督的工作現在對于單個人來說過于復雜，而在多人之間進行分配則由于由此增多的配合而導致常常失敗。

因此，已經嘗試在該技術領域中推廣自動化和計算機化。例如，在建筑施工的領域中，ep2629210、jp5489310、cn103886139、us2014/268064或us2014/192159給出了所謂的bim系統方法的示例。

由此帶來的技術問題是多方面的。例如：等到向執行實體發出基于紙的訂單，這些訂單可能就過時了；需要對意外情況立即響應并做出有目的地處理，其中，必須考慮所期望時間表帶來的所有后果以使影響最小化。已經創建了對已完成工作的檢測、處理和記錄，必須記錄、確定和處理與規劃的時間表的偏差。其中，現有依賴關系常常太復雜而無法立即應對，特別是對現場執行實體來說。

特別地，考慮到所期望的執行實體的靈活性和有效使用，考慮到對增加的效率和緊湊的時間表或經常實施的建筑和人力資源的實時更換和備用管理的需求，需要比計算機和移動電話的標準人力使用更進一步的提高。另外，文件需求增加，例如，由項目業主或委托人、由為了證明無瑕疵的承包商或供應商、由保險公司、由政府機構針對損害賠償的解決、針對補償要求的處理以執行適當的合同處罰、針對委托等。

技術實現要素：

因此，本發明的目的是提供一種用于結構的建筑工地的改進的施工管理系統。另一目的是用于將數據鏈接到建筑信息模型的改進的方法。

特別的目的是提供允許用戶更快速地決定對事件的正確反應的這種系統和方法。

這些目的中的至少一個由根據權利要求1所述的施工管理系統、根據本發明的權利要求7和/或從屬權利要求所述的方法來實現這些目的中的至少一個。

本發明的第一方面涉及用于結構(例如，建筑物或一個基礎設施)的施工的施工管理系統。施工管理系統包括多個傳感器裝置和中央計算單元(例如，服務器計算機)，這些傳感器裝置適于檢測在結構的建筑工地處的事件，提供包括至少建筑工地或結構的三維模型的建筑信息模型、包括結構的施工的目標狀態的施工規劃、關于結構的當前施工狀態的信息和關于結構的施工中的參與者(例如，建筑公司和工藝品企業)的信息。此外，系統包括至少一個顯示設備(例如，個人計算機或智能電話)，該顯示設備適于向用戶(例如，現場管理者)顯示三維模型。

根據本發明的此方面，多個傳感器裝置適于生成包括關于檢測到的事件的信息的數據，并且該系統包括多個通信單元，所述多個通信單元適于將包括數據和位置信息的消息(50-54、58)傳送到中央計算單元。此外，該系統適于根據位置信息來指派三維模型中的坐標，中央計算單元具有評價算法，所述評價算法適于通過分析數據來評價用于對事件做出反應的選項由此考慮來自建筑信息模型的信息。此外，為了呈現數據，至少一個顯示設備適于向用戶實時顯示與數據和經評價的選項相關的注釋，其中，注釋顯示在三維模型中所指派的坐標處。

在該施工管理系統的一個實施方式中，傳感器裝置適于自動地生成數據。在另一實施方式中，通信單元適于自動地生成消息。特別地，多個傳感器裝置中的每個傳感器裝置包括多個通信單元中的一個。

在該施工管理系統的其他實施方式中，傳感器裝置適于用作或包括：照相機、測距儀、運動檢測器、煙霧探測器、溫度計、濕度計、和/或適于允許操作員進行輸入的輸入裝置，該輸入裝置特別地包括用于輸入代碼或文本的鍵盤或用于輸入語音消息的麥克風。

根據另一實施方式，傳感器裝置適于生成位置信息，特別是自動地生成位置信息，該位置信息包括關于事件的位置或檢測事件的傳感器裝置的位置的信息。特別地，位置信息包括全局或本地坐標系中的坐標，特別是建筑工地的坐標系中的坐標、或者識別結構中或建筑工地處的預定位置或區域的標志符或代碼，特別是建筑物的房間。

根據又一實施方式，中央計算單元包括至少一個服務器計算機。特別地，該中央計算單元包括作為云系統工作的服務器計算機的集群。在該實施方式中，通信單元適于通過互聯網或內聯網連接向中央計算單元發送消息，和/或至少一個顯示設備適于通過互聯網或內聯網連接從中央計算單元接收數據。

在一個實施方式中，施工管理系統包括多個顯示設備，這些顯示設備中的每個顯示設備均適于向用戶實時顯示三維模型連同注釋，每個用戶在結構的施工中都扮演角色。在該實施方式中，評價算法適于基于所述角色來評價將在顯示設備中的哪個上顯示注釋，和/或該系統適于單獨地針對每個顯示設備向數據指派經評價選項。特別地，顯示三維模型連同注釋包括聚焦在與模型的顯示所針對的用戶的角色特別相關的那些注釋上。所述聚焦可以包括例如對注釋高亮、對模型中的注釋進行縮放或對準在模型上的視線，以使得注釋居中。

本發明的第二方面涉及特別地通過根據第一方面的施工管理系統將數據鏈接到建筑信息模型的方法。該數據包括關于出現在結構的建筑工地處的事件的信息，并且建筑信息模型包括至少建筑工地或結構的三維模型、包括結構的施工的目標狀態的用于結構的施工的施工規劃、關于結構的當前施工狀態的信息、關于結構的施工中的參與者的信息。該方法包括：

-生成包括數據和位置信息的消息；

-向中央計算單元傳送消息；

-通過分析數據來評價用于對事件做出反應的選項，由此考慮來自建筑信息模型的信息，并向數據指派經評價的選項；

-根據位置信息，向數據指派三維模型中的坐標；以及

-向至少一個用戶顯示三維模型，其中，在三維模型中被指派的坐標處實時顯示與數據和所指派的選項相關的注釋。

根據該方法的一個實施方式，通過檢測事件的傳感器裝置來自動地生成數據，特別是其中，通過傳感器裝置的通信單元來自動地生成消息，并且通過中央計算單元的評價算法來自動地評價選項。

根據另一個實施方式，位置信息包括關于事件、檢測事件的傳感器裝置或生成消息的通信單元的位置的信息。特別地，位置信息包括全局或本地坐標系中的坐標，特別是建筑工地的坐標系中的坐標、或者識別結構中或建筑工地處的預定位置或區域處的標志符或代碼，特別是房間。

在一個實施方式中，消息包括關于事件的時間或事件的檢測的信息，其中，為了評價用于做出反應的選項，還考慮關于時間的信息，和/或注釋也基于關于時間的信息。

根據其他實施方式，在多個顯示設備上向多個用戶同時顯示三維模型，每個用戶在結構的施工中具有角色，其中，顯示設備中的每個顯示設備從中央計算單元接收數據，特別是利用互聯網或內聯網連接接收數據，中央計算單元包括至少一個服務器計算機，特別是作為云系統工作的服務器計算機的集群。在該實施方式中，該方法包括基于角色來評價將在顯示設備中的哪個上顯示注釋，和/或單獨地針對每個顯示設備向數據指派經評價的選項。特別地，顯示三維模型連同注釋包括聚焦在與所述模型(35)的顯示所針對的用戶的角色特別相關的那些注釋上。

在該方法的一個實施方式中，在三維模型中顯示注釋包括向用戶呈現數據和經評價的選項。

在另一實施方式中，在三維模型中顯示注釋包括在所指派的坐標處使圖標實時可視化，其中，圖標是用戶能選擇的，并且在用戶選擇了圖標時，基于消息使通知可視化。特別是，

-連同使圖標可視化，播放通知聲音信號，聲音信號取決于數據的種類，特別是檢測到的事件的種類；

-根據數據或消息的種類，為圖標指派設計并使用所指派的設計使圖標可視化；

-用戶選擇圖標包括將鼠標光標指在圖標上，或者觸摸觸摸板；

-評價用于對事件做出反應的選項包括選擇用于對事件做出反應的推薦選項，并且使通知可視化包括向用戶呈現至少一個推薦選項；和/或

-在所指派的坐標處使通知可視化。

根據一個實施方式，數據包括圖片數據和/或音頻數據，特別是其中，

-顯示注釋包括基于圖片數據來顯示圖像；

-數據包括視頻數據，并且在用戶選擇了相應的注釋時，顯示基于視頻數據的視頻；和/或

-生成消息包括由操作員來記錄語音消息或視頻消息，該語音消息或該視頻消息在用戶選擇了相應的注釋時由顯示單元來重新播放。

本發明的第三方面涉及一種包括程序代碼的計算機程序產品，程序代碼被存儲在計算機可讀介質上，或者由包括程序代碼段的電磁波來實施，并且具有計算機可執行指令，該計算機可執行指令用于執行根據第二方面的方法的至少以下步驟，特別是在根據本發明的第一方面的施工管理系統的計算裝置上運行時：

-通過分析數據來評價用于對事件做出反應的選項，由此考慮來自建筑信息模型的信息，并且向數據指派經評價的選項；

-根據位置信息，向數據指派三維模型中的坐標；以及

-顯示三維模型，其中，在三維模型中所指派的坐標處實時顯示與所述數據和所指派的選項相關的注釋。

附圖說明

將參照附有附圖的示例性實施方式來詳細描述下面的本發明，在附圖中：

圖1示出了根據本發明的施工管理系統的示例性實施方式的組件；

圖2示出了將包括關于事件的信息的數據鏈接到三維模型的方法的示例性實施方式；

圖3示出了第一示例性事件檢測和將包括事件數據的消息發送到服務器計算機；

圖4a至圖4d例示了三維模型中的數據可視化；

圖5示出了利用濕度計進行的第二示例性事件檢測；

圖6示出了利用自主測距儀進行的第三示例性事件檢測；

圖7示出了利用手持測距儀進行的第四示例性事件檢測；

圖8示出了利用照相機和運動傳感器進行的第五示例性事件檢測；

圖9示出了利用具有用于記錄語音消息的麥克風的用戶輸入設備進行的第六示例性事件檢測；

圖10例示出語音消息的可視化和重新播放；

圖11示出了利用煙霧探測器進行的第七示例性事件檢測；

圖12例示出火災警報的可視化；以及

圖13例示出具有多個顯示單元的施工管理系統的示例性實施方式。

具體實施方式

圖1中描述了根據本發明的施工管理系統1的示例性實施方式。

系統包括計算機系統2，該計算機系統2包括利用互聯網連接26進行連接的一個或更多個顯示單元20和服務器計算機25。在所示出的示例中，顯示單元20是包括顯示器21(輸出設備)和鼠標22(輸入設備)的便攜型電腦。在顯示器21上，圖形用戶界面(gui)與鼠標光標23和多個按鈕24a-24c一起顯示。在gui中，建筑物30的三維模型35被可視化。便攜型電腦的用戶(未示出)能夠通過將光標23在gui按鈕24a-24c中的一個上移動并且點擊鼠標22的按鍵(例如，旋轉模型、放大或縮小)來改變模型35上的視圖。

系統還包括位于由三維模型35表示的建筑物30的建筑工地3處的至少一個傳感器單元(未示出)。傳感器單元可以被安裝在建筑物30中，以在建筑工地處自主工作或由操作員4操作。

顯示單元20的用戶對于施工而言具有特定角色，例如是施工工地3的現場管理者。

作為建筑物的替代，施工當然還可以是諸如道路或鐵路的基礎設施或者包括諸如道路或鐵路的基礎設施。另外，作為單個服務器計算機25的替代，可使用服務器的集群、云或類似裝置。

圖2是例示出用于將包括關于發生在建筑物工地的事件的信息的數據鏈接到三維模型的根據本發明的方法100的流程圖。虛線表示發生在建筑工地3的線左側的那些方法步驟和發生在計算機系統2中的線右側的那些方法步驟之間的虛擬邊界(參見圖1)。

方法100開始于事件的檢測110。通過多種傳感器單元在建筑工地檢測事件。在建筑工地出現大量傳感器裝置和可檢測事件可以想象的。例如，傳感器單元可以包括用于檢測建筑物的某個房間內的溫度和濕度的溫度計和濕度計、用于檢測施工的不期望移動的高精度測距儀、用于檢測工作進度或未授權人員的運動檢測器和照相機或用于檢測火災的煙霧探測器。傳感器單元還可以包括允許這些單元的操作員進行輸入的輸入裝置。例如，這些輸入裝置包括用于輸入代碼或文本的鍵盤、用于記錄語音消息的麥克風或用于記錄視頻消息的照相機。該用戶輸入是當時由該單元檢測到的事件。

當檢測到事件時，在步驟120中生成數據，特別是由傳感器單元自動地生成數據。例如，數據可以包括測量值、已到達預定閾值的信息、視頻數據或用戶輸入

此外，在步驟130中確定位置。取決于傳感器的種類，位置可以是傳感器單元本身的位置，也可以是所確定事件的位置。另選地，操作員可輸入事件的精確位置。位置可以是針對某個房間或區域的一組坐標或代碼。

接下來，在步驟140中生成消息。該消息包括至少來自步驟120的數據和步驟130中的位置信息。另外，可以自動地添加時間信息。

在步驟150中，經由互聯網或內聯網連接將消息傳送到具有在其上存儲建筑工地或結構的模型的存儲器的計算機(例如，遠程服務器計算機)。為此，傳感器單元可以包括合適的通信裝置或者連接到合適的通信裝置，該合適的通信裝置通過線纜或無線地(例如，通過藍牙、wifi或移動通信網絡)來發送消息。可選地，在傳送消息之前，可以對數據編碼或壓縮。

由遠程服務器計算機(流程圖的右側)來接收消息。如有必要，對數據解碼或解壓縮。

在步驟160中，由關于是否有必要對事件做出反應的計算機的算法來分析與消息一起接收的數據。算法考慮到bim數據庫可用數據(即，施工規劃)，包括建筑工地處的結構的施工的目標狀態、關于(竣工的)結構的當前施工狀態的信息和關于結構的施工中的參與方的信息。基于該信息，評價事件是否對施工有影響以及達到什么程度。如有必要，通過算法來評價用于對事件做出反應的選項，并且如果適用，選擇用于對事件做出反應的推薦選項并將該推薦選項指派給數據。

在步驟170中，讀出位置信息，并且消息(或其各自的數據)被指派給三維模型中的對應坐標系。

數據被發送到在其上顯示三維模型的顯示單元。根據所指派的坐標，在步驟170中，在模型中的事件的位置處顯示通知，該通知包括來自消息的數據。由于通知在與事件的位置對應的模型的位置處的可視化并且由于所附的自動生成的推薦，用戶能夠掌握所呈現數據的背景并且決定如何更快速地做出反應。

圖3例示出在建筑工地3檢測到事件并將包括關于該事件的數據的消息發送到遠程服務器計算機25。

在結構30的建筑工地3中，移動設備41的操作員4位于該結構的房間31內。移動設備41包括輸入裝置，諸如鍵盤或觸摸屏。操作員4(例如，施工人員或技工)使用移動設備41的輸入裝置來寫文本或鍵入其他數據。該文本或其他數據可以與例如他的工作進度、測量結果、缺失部分或與該房間31相關的其他觀測相關。

移動設備41配備有用于確定它在建筑工地3上的位置的裝置和用于確定時間的裝置。移動設備41生成消息50，該消息50包括文本或其他數據、位置信息(例如，一組坐標)和時間信息。

移動設備41還包括適于通過無線數據連接27向遠程服務器計算機25傳送消息的通信裝置。雖然這里示出直接數據連接27，但與服務器25的連接當然還可以是間接的，例如，經由互聯網26或移動通信網絡。然后，消息50例如可以作為電子郵件或sms文本被發送。服務器25可以經由互聯網26連接到一個或更多個顯示單元(這里未示出)。

圖4a至圖4d中例出圖3的數據在三維模型35中的可視化。圖4a示出具有顯示器21和鼠標22的便攜型電腦20。示出了在發送包含數據的消息之前具有三維模型35的gui。

在圖4b中，由便攜型電腦20接收根據相對于建筑工地的位置信息已被指派給三維模型35中的一組坐標的傳送數據。這導致在顯示器21上的圖標6的可視化。根據本發明，在模型35中的正確位置處自動顯示圖標6。在這種情況下，它突然在其中生成消息的圖3的房間的位置處彈出。連同圖標6的可視化，通知信號61可以發出聲音，以讓用戶知道已有新消息到來。

在圖4c中，用戶將鼠標光標23移動到圖標6上并且點擊鼠標22的按鍵來選擇消息。如圖4d中示出的，這樣打開了通知窗口60，該通知窗口60包括消息的數據和針對繼續進行的事項的推薦。可選地，推薦部分可以包括快捷鏈接。

例如，圖標6可以是根據事件的種類或反應的優先級而著色的通知60或符號的微縮版。圖標6可以被可視化為三維模型35中的二維或三維對象。可選地，為了不隱藏模型35，可以半透明地顯示圖標6和/或通知60。

下面的附圖示出建筑工地處的傳感器單元的示例，傳感器單元生成并傳送能在建筑工地的三維模型中可視化的消息。

在圖5中，濕度計單元43設置在建筑物30的房間31內。除濕器33被放置在該房間內，以降低該房間中的濕度。一旦房間足夠干燥，即，濕度降至一定閾值以下，就可繼續工作。因此，濕度計單元43被編程為一旦達到預定的濕度水平就發送消息。所生成的房間干燥到足以繼續工作的消息51與位置信息(例如，房間編號)一起被發送到中央計算機單元(這里未示出)。

在圖6的示例中，大地測量設備44位于在房間31內，并以高精度持續測量到遠處墻壁的距離，以確定結構30的穩定度。按預定間隔，自動地生成并傳送消息52，該消息52包括本地坐標系中的設備44的一個或更多個測量值、精確時間和坐標。

在圖7的示例中，操作員4操作手持式基于激光的測距設備45，以測量房間31中的點之間(例如，拐角點之間)的距離。在測量之后，操作員4通過設備45來啟動消息52的生成和發射，該消息包括相關結果以及通過設備確定的坐標或操作員4鍵入的房間編號。

在圖8的示例中，大量照相機單元46a、46b、46c位于建筑工地3上，各個照相機單元包括運動傳感器和監控照相機。

這里，照相機單元46a檢測運動并開始記錄視頻。包括帶有視頻數據的文件56的消息53被生成并將該消息傳送到服務器。然后，如圖4b中所示，圖標可以在顯示器上、在建筑工地3的三維模型中與建筑工地3處的照相機單元46a的現實位置對應的模型坐標處被可視化。當用戶選擇了圖標時，在顯示器上重播視頻。

另選地或另外地，每個照相機單元46a、46b、46c可以按預定間隔生成并傳送消息，該消息包括由監控照相機取得的圖像。圖像可以在三維模型中與建筑工地3處的相應照相機單元46a、46b、46c的現實位置對應的模型坐標處被實時可視化。

在圖9的示例中，操作員4操作包括麥克風的手持傳感器單元47，該麥克風適于記錄語音消息并且將該語音消息傳送到服務器計算機。位于建筑物30的房間31處的操作員4向麥克風說出他的觀察或報告。例如，操作員可以報告出現的問題，諸如缺少材料或材料有缺陷、準備工作不好或其他意外狀況。在該示例中，操作員4僅僅報告他在房間31內的任務已完成。傳感器單元47生成包括音頻文件57的消息54并且將該消息54傳送到遠程計算機。

另選地，音頻文件中的說出的話可以被轉換成被傳送到遠程計算機的文本，或者該轉換在遠程計算機處執行。

圖10例示出將圖9所記錄的消息輸出到用戶。在便攜型電腦20的顯示器21上顯示結構的三維模型35。圖標6突然在三維模型35中的正確位置彈出。通過用鼠標光標23點擊圖標6，由便攜型電腦20的揚聲器系統來播放具有所記錄的語音消息67的音頻文件。

可選地，例如，如果比預期更早地完成了任務，則同樣可以在顯示器21上打開帶有推薦的窗口(如參照圖4d示出的)，例如，建議進行該房間的其他工作。

在圖11的示例中，煙霧探測器48位于建筑工地3上待施工的建筑物30的房間31內。如果該煙霧探測器48檢測到煙霧38，則生成消息58并將該消息58傳送到遠程服務器計算機。圖12中例示出對用戶的輸出。因為在對事件數據的分析中已經被評價為緊急，連同圖標6在模型35中的煙霧探測器位置處被可視化一起，火災警報信號68在用戶不必點擊圖標6的情況下發出聲音。

圖13示出施工管理系統的另一個示例性實施方式的計算機系統2，該計算機系統2包括在其上設置有建筑信息模型(bim)的服務器計算機25。在該實施方式中，計算機系統2包括多個顯示設備20、20'、20”。這些顯示設備經由互聯網26連接到服務器計算機25。在顯示器21上，呈現待施工建筑物的三維模型35，其中，在與建筑物的施工工地處出現的事件的位置對應的模型坐標處顯示多個圖標6。用戶通過使用鼠標光標點擊圖標中的一個來選擇該圖標，以使得顯示包括關于事件的信息的通知60。可選地，該通知還包括用于對事件做出反應的推薦選項。

因為大量人員可以訪問bim，所以結構的三維模型35可以同時在多個顯示設備20、20'、20”上顯示。這些設備包括臺式計算機、便攜型電腦和諸如平板計算機或智能電話的手持設備。所有這些設備被連接到中央服務器計算機25，例如通過互聯網。

每個用戶可以被指派一定的角色。例如，bim的用戶可以是建筑工地的現場管理者、建筑物的建筑師、建筑物的業主、建筑物項目合作方、分包商、工地工長和官方施工檢查員。

優選地，中央服務器計算機25的評價算法適于評價哪個用戶、用戶組或角色需要了解哪個事件，并由此向顯示設備20、20'、20”中的哪個提供數據。此外，評價算法可適于獨立地針對每個用戶、用戶組或角色來評價用于對事件做出反應的選項，以使得關于相同事件的數據可被設置成具有向顯示設備20、20'、20”中的每個顯示設備的不同的指派選項。

系統可以被設置成離線工作，并且當顯示設備20、20'、20”在線時，只在顯示設備20、20'、20”上同步。這特別適用于移動設備。可選地，新通知也可作為推送通知被發送到移動設備。

可選地，所有檢測到的事件和生成的消息可被記錄并存儲在服務器上或云中，直到施工項目結束或者甚至更長時間，例如，用于保存證據。

雖然以上參照一些優選實施方式部分地例示了本發明，但必須理解，可以對實施方式的不同特征進行眾多修改和組合。這些修改全部落入隨附權利要求書的范圍內。