一種基于BIM和物聯網的裝配式建筑監測方法及系統與流程

本發明涉及裝配式建筑領域，尤其是涉及一種基于bim和物聯網的裝配式建筑監測方法。

背景技術：

1、裝配式建筑是由預構件組裝而成，裝配式建筑的構件之間的連接通常采用螺栓、焊接、粘合劑或其他適當的連接方法，裝配式建筑構件之間的連接沒有傳統的一體式澆筑緊密，不同連接方法在不同環境條件下可能具有不同的性能，例如某些粘合劑可能對濕度或溫度更敏感，在裝配式建筑使用過程中，需要對建筑的各個構件，尤其是其主要作用的構件進行監測，這對于保障裝配式安全至關重要。

2、現有的裝配式建筑監測多采用傳感器的方式采集裝配式建筑的信息，然后根據采集的信息確定裝配式建筑各個構件的位移等情況，實現對裝配式建筑的監測。使用最廣泛的技術是傳感器通過zigbee網絡將采集的信息發送給網關，網關通過wifi或者4g等，將數據發生給服務器，然后將數據顯示在電腦屏幕上。但是存在以下問題：首先，在建筑物的bim模型中顯示監測數據一般是和bim模型分離的，僅僅是在bim模型上添加了圖標，當旋轉bim模型時，傳感器圖標會顯著和bim模型分離，影響視覺效果；此外，zigbee作為近距離通信方式，容易受到周圍環境的影響，特別是鋼結構的裝配式建筑。

技術實現思路

1、為了解決上述問題，本發明提供了一種基于bim和物聯網的裝配式建筑監測方法，所述方法包括以下步驟：

2、s1，獲取裝配式建筑的bim模型，創建zigbee終端圖元，在bim模型中顯示zigbee終端圖元；根據傳感器的種類和安裝位置為zigbee終端圖元設置標簽；

3、s2，協調器或網關基于所述標簽從沒有加入簇的多個zigbee終端中隨機選擇一個zigbee終端作為簇頭，獲取所述簇頭和剩余zigbee終端的通信的信噪比和rssi，根據所述信噪比和所述rssi確定加入到以所述簇頭為首的簇中的zigbee終端；重復以上過程直到所有zigbee加入簇中；

4、s3，重復執行s2多次，根據每個簇中zigbee終端與簇頭通信的信噪比和rssi，以及簇頭與協調器或網關通信的信噪比和rssi，確定最優簇劃分方式；在所述bim模型中顯示zigbee終端、簇頭，以及協調器和/或網關；

5、s4，根據所述標簽確定是否將有異常數據的zigbee終端確定為簇頭，如果是，則具有異常數據的zigbee終端向原簇頭發送數據的同時，自身作為簇頭再次向協調器或網關發送數據；在bim模型中的zigbee終端圖元中顯示zigbee終端采集的數據。

6、優選地，所述創建zigbee終端圖元，具體為：

7、根據zigbee終端的類型創建zigbee終端圖元，其中zigbee終端圖元作為訂閱者訂閱mqtt服務器中與zigbee終端圖元對應的zigbee終端的數據，將所述數據作為zigbee終端圖元的實例參數，當所述實例參數發生變化時，zigbee終端圖元發生視覺上變化；

8、其中，所述協調器或網關通過mqtt方式將zigbee終端的數據推送到mqtt服務器，zigbee終端圖元訂閱對應zigbee終端的數據。

9、優選地，所述根據所述信噪比和所述rssi確定加入到以所述簇頭為首的簇中的zigbee終端，具體為：

10、獲取能夠與所述簇頭建立連接的zigbee終端的所述標簽、信噪比和rssi，根據所述標簽中的關鍵字確定信噪比閾值和rssi閾值，若所述信噪比大于所述信噪比閾值且所述rssi大于所述rssi閾值，則將所述zigbee終端加入到以所述簇頭為首的簇中。

11、優選地，所述根據每個簇中zigbee終端與簇頭通信的信噪比和rssi，以及簇頭與協調器或網關通信的信噪比和rssi，確定最優簇劃分方式，具體為：

12、獲取每種簇劃分方式中的簇頭和每個簇頭對應的zigbee終端，根據zigbee終端的所述標簽中的關鍵字確定信噪比閾值和rssi閾值，計算簇中zigbee終端的信噪比與信噪比閾值的比值的平均值，以及rssi與rssi閾值的比值的平均值，將兩個平均值中的最小值作為第一變量；獲取所有簇的第一變量的平均值；

13、獲取所有簇頭中與協調器或網關的通信的信噪比，根據簇頭對應的信噪比與預設值的比值確定為第二變量；

14、根據所述第一變量的平均值、所述第二變量和所述簇頭的數量得到每種簇劃分方式的得分，將得分最高的簇劃分方式確定為最優簇劃分方式。

15、優選地，所述根據所述第一變量的平均值、所述第二變量和所述簇頭的數量得到每種簇劃分方式的得分，具體為：

16、預設設置三個權重k1、k2、k3，將k1*(第一變量的平均值)+k2*(第二變量)+k3*(簇頭的數量)的結果作為所述得分，其中k1>0，k2>0，k3<0；或者，

17、預先設置所述第一變量的平均值對應的評分區間、所述第二變量對應的評分區間、所述簇頭的數量對應的評分區間，根據第一變量的平均值所處的評分區間、第二變量所處的評分區間、簇頭的數量所處的評分區間得到三個得分，三個得分之和作為每種簇劃分方式的得分。

18、優選地，所述預設值與簇頭對應的簇中zigbee終端的種類相關，具體地：

19、獲取簇頭對應的簇中zigbee終端的標簽，根據標簽的關鍵詞確定zigbee終端的種類；計算預設種類與簇頭對應的簇中zigbee終端的占比，所述預設值與所述占比成正比。

20、此外，本發明還提供了一種基于bim和物聯網的裝配式建筑監測系統，所述系統包括以下模塊：

21、bim模型構建模塊，用于獲取裝配式建筑的bim模型，創建zigbee終端圖元，在bim模型中顯示zigbee終端圖元；根據傳感器的種類和安裝位置為zigbee終端圖元設置標簽；

22、簇劃分模塊，用于協調器或網關基于所述標簽從沒有加入簇的多個zigbee終端中隨機選擇一個zigbee終端作為簇頭，獲取所述簇頭和剩余zigbee終端的通信的信噪比和rssi，根據所述信噪比和所述rssi確定加入到以所述簇頭為首的簇中的zigbee終端；重復以上過程直到所有zigbee加入簇中；

23、最優簇確定模塊，用于重復執行所述簇劃分模塊多次，根據每個簇中zigbee終端與簇頭通信的信噪比和rssi，以及簇頭與協調器或網關通信的信噪比和rssi，確定最優簇劃分方式；在所述bim模型中顯示zigbee終端、簇頭，以及協調器和/或網關；

24、監測模塊，用于根據所述標簽確定是否將有異常數據的zigbee終端確定為簇頭，如果是，則具有異常數據的zigbee終端向原簇頭發送數據的同時，自身作為簇頭再次向協調器或網關發送數據；在bim模型中的zigbee終端圖元中顯示zigbee終端采集的數據。

25、優選地，所述創建zigbee終端圖元，具體為：

26、根據zigbee終端的類型創建zigbee終端圖元，其中zigbee終端圖元作為訂閱者訂閱mqtt服務器中與zigbee終端圖元對應的zigbee終端的數據，將所述數據作為zigbee終端圖元的實例參數，當所述實例參數發生變化時，zigbee終端圖元發生視覺上變化；

27、其中，所述協調器或網關通過mqtt方式將zigbee終端的數據推送到mqtt服務器，zigbee終端圖元訂閱對應zigbee終端的數據。

28、優選地，所述根據所述信噪比和所述rssi確定加入到以所述簇頭為首的簇中的zigbee終端，具體為：

29、獲取能夠與所述簇頭建立連接的zigbee終端的所述標簽、信噪比和rssi，根據所述標簽中的關鍵字確定信噪比閾值和rssi閾值，若所述信噪比大于所述信噪比閾值且所述rssi大于所述rssi閾值，則將所述zigbee終端加入到以所述簇頭為首的簇中。

30、優選地，所述根據每個簇中zigbee終端與簇頭通信的信噪比和rssi，以及簇頭與協調器或網關通信的信噪比和rssi，確定最優簇劃分方式，具體為：

31、獲取每種簇劃分方式中的簇頭和每個簇頭對應的zigbee終端，根據zigbee終端的所述標簽中的關鍵字確定信噪比閾值和rssi閾值，計算簇中zigbee終端的信噪比與信噪比閾值的比值的平均值，以及rssi與rssi閾值的比值的平均值，將兩個平均值中的最小值作為第一變量；獲取所有簇的第一變量的平均值；

32、獲取所有簇頭中與協調器或網關的通信的信噪比，根據簇頭對應的信噪比與預設值的比值確定為第二變量；

33、根據所述第一變量的平均值、所述第二變量和所述簇頭的數量得到每種簇劃分方式的得分，將得分最高的簇劃分方式確定為最優簇劃分方式。

34、優選地，所述根據所述第一變量的平均值、所述第二變量和所述簇頭的數量得到每種簇劃分方式的得分，具體為：

35、預設設置三個權重k1、k2、k3，將k1*(第一變量的平均值)+k2*(第二變量)+k3*(簇頭的數量)的結果作為所述得分，其中k1>0，k2>0，k3<0；或者，

36、預先設置所述第一變量的平均值對應的評分區間、所述第二變量對應的評分區間、所述簇頭的數量對應的評分區間，根據第一變量的平均值所處的評分區間、第二變量所處的評分區間、簇頭的數量所處的評分區間得到三個得分，三個得分之和作為每種簇劃分方式的得分。

37、優選地，所述預設值與簇頭對應的簇中zigbee終端的種類相關，具體地：

38、獲取簇頭對應的簇中zigbee終端的標簽，根據標簽的關鍵詞確定zigbee終端的種類；計算預設種類與簇頭對應的簇中zigbee終端的占比，所述預設值與所述占比成正比。

39、最后，本發明還提供了一種計算機可讀存儲介質，所述可讀存儲介質上存儲有計算機程序，所述計算機程序在被計算機執行時，實現如上所述的方法。

40、針對現有技術中，裝配式建筑bim模型和基于物聯網的建筑監測系統融合度不高的問題，本發明將在bim模型中加入zigbee終端圖元，zigbee終端圖元作為圖元的一種，可以很好的和適用于bim模型，而且zigbee終端圖元的實例參數獲取自裝配式建筑的zigbee終端，使得監測系統和bim模型作為一個整體。此外，裝配式建筑尤其是鋼結構裝配式建筑中鋼結構材料較多，zigbee網絡容易受到干擾，本發明提出了一種自動進行簇劃分的方法，能夠有效提高了zigbee網絡的抗干擾能力。