本發(fā)明涉及工程施工管理，具體為一種基于三維數(shù)字化模型的鋼筋材料管控系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、在建筑行業(yè)中，鋼筋作為重要建材，其使用量大且種類繁多，傳統(tǒng)管理方式多依賴人工記錄和紙質(zhì)文檔，存在記錄錯(cuò)誤、信息丟失、更新不及時(shí)及管理效率低下等問(wèn)題，這些問(wèn)題不僅影響了施工進(jìn)度，還可能導(dǎo)致材料浪費(fèi)和質(zhì)量隱患，隨著信息技術(shù)的進(jìn)步，如建筑信息模型（bim）等先進(jìn)技術(shù)逐步應(yīng)用于建筑行業(yè)，為鋼筋材料的精確管理提供了可能。

2、在申請(qǐng)公布號(hào)為cn109785436a的中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)中，公開(kāi)了一種基于bim技術(shù)的鋼筋信息全生命周期的管理方法，屬于bim技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，其包括以下步驟：步驟一、在bim平臺(tái)上導(dǎo)入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，建立bim三維信息模型；步驟二、在bim平臺(tái)上導(dǎo)入分析軟件，形成構(gòu)件平法配筋信息成果包，通過(guò)建立bim數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，能夠讓鋼筋信息變成一種可繼承和追溯的數(shù)據(jù)庫(kù)文件，還將業(yè)主、設(shè)計(jì)方、施工方和監(jiān)理方作為bim系統(tǒng)應(yīng)用參與方，通過(guò)web瀏覽器及移動(dòng)客戶端操作綜合項(xiàng)目管理系統(tǒng)，提升施工透明度，且業(yè)主單位、監(jiān)理單位、施工單位等可以及時(shí)準(zhǔn)確了解施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量、安全、進(jìn)度，確保工程順利進(jìn)行，并且為鋼筋的全生命周期信息管理提供信息。

3、結(jié)合以上發(fā)明申請(qǐng)，現(xiàn)有技術(shù)仍存在以下不足：

4、傳統(tǒng)管理方式無(wú)法快速響應(yīng)施工需求，導(dǎo)致物資、進(jìn)度不匹配，材料流向不明確，進(jìn)而影響整體施工效率，難以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各方的協(xié)同作業(yè)，導(dǎo)致信息傳遞不暢，決策效率低下，由于管理不善，可能導(dǎo)致鋼筋材料的不必要浪費(fèi)，同時(shí)增加質(zhì)量隱患，影響建筑結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、（一）解決的技術(shù)問(wèn)題

2、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于三維數(shù)字化模型的鋼筋材料管控系統(tǒng)和方法，將鋼筋配料單或鋼筋模型導(dǎo)入平臺(tái)，由模型輕量化系統(tǒng)處理，得到輕量化鋼筋三維模型，并進(jìn)行ai智能模型審查和基于異地協(xié)同的模型審查，通過(guò)優(yōu)化斷料計(jì)算對(duì)加工順序方案做最優(yōu)求解，生成鋼筋加工明細(xì)表，物料追蹤賦碼，根據(jù)用戶的角色和權(quán)限，將施工單據(jù)分發(fā)給相應(yīng)用戶，根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃，進(jìn)行每日施工任務(wù)派單，通過(guò)鋼筋材料管理，實(shí)時(shí)捕捉并追蹤材料，收集運(yùn)行數(shù)據(jù)與異常值記錄，進(jìn)行分析預(yù)警，解決了背景技術(shù)中提到的問(wèn)題。

3、（二）技術(shù)方案

4、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種基于三維數(shù)字化模型的鋼筋材料管控方法，包括以下步驟：

5、收集建筑項(xiàng)目所需的鋼筋配料單和鋼筋模型，經(jīng)過(guò)模型輕量化處理生成輕量化鋼筋三維模型，利用預(yù)設(shè)規(guī)則和機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)輕量化鋼筋三維模型進(jìn)行ai智能審查，并生成審查分類報(bào)告；

6、當(dāng)ai智能審查不通過(guò)時(shí)，觸發(fā)基于異地協(xié)同的審查機(jī)制；

7、預(yù)設(shè)余廢料維度、場(chǎng)地占用維度以及加工速度維度，對(duì)輕量化鋼筋三維模型各優(yōu)化維度進(jìn)行分維度計(jì)算，采用多屬性決策算法為各優(yōu)化維度分配權(quán)重，將各優(yōu)化維度的權(quán)重和分維度計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，獲得不同斷料方案的綜合評(píng)分，選擇得分最高的斷料方案作為最終優(yōu)化解；

8、根據(jù)優(yōu)化后的斷料方案生成鋼筋加工明細(xì)表，為輕量化鋼筋三維模型中每根鋼筋生成唯一的追蹤碼，將追蹤碼與鋼筋加工明細(xì)表中的相應(yīng)條目關(guān)聯(lián)；

9、對(duì)用戶進(jìn)行身份驗(yàn)證，根據(jù)用戶的基礎(chǔ)信息分配對(duì)應(yīng)的角色，根據(jù)用戶的兼職情況，計(jì)算用戶的最終權(quán)限權(quán)重，當(dāng)權(quán)限的權(quán)重小于或等于用戶的最終權(quán)限權(quán)重時(shí)，將權(quán)限與用戶關(guān)聯(lián)，根據(jù)用戶的角色和權(quán)限，將施工單據(jù)分發(fā)給相應(yīng)用戶；

10、將施工進(jìn)度計(jì)劃分解成若干個(gè)施工任務(wù)，將施工任務(wù)和輕量化鋼筋三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)接，通過(guò)追蹤碼查找鋼筋加工明細(xì)表中的鋼筋項(xiàng)，若鋼筋項(xiàng)的加工狀態(tài)為待加工，生成每日任務(wù)并派單；

11、使用智能攝像頭實(shí)時(shí)捕捉并追蹤材料圖像，通過(guò)圖像識(shí)別算法對(duì)圖像進(jìn)行分析，提取材料的特征信息，將分析得到的數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)每日完成的反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，若比對(duì)通過(guò)，則更新消耗記錄，若不通過(guò)，則自動(dòng)發(fā)出預(yù)警；

12、每日定時(shí)收集運(yùn)行數(shù)據(jù)與異常值記錄，按照異常值的異常類型進(jìn)行分類，計(jì)算每種異常類型的異常趨勢(shì)值，當(dāng)異常類型的異常趨勢(shì)值超過(guò)偏差閾值時(shí)，自動(dòng)發(fā)出預(yù)警。

13、進(jìn)一步的，對(duì)于鋼筋配料單，利用第三方庫(kù)對(duì)鋼筋配料單進(jìn)行解析，通過(guò)三維重建算法進(jìn)行三維模型反建生成輕量化鋼筋三維模型；

14、對(duì)于鋼筋模型，使用bim軟件中的分析工具對(duì)第三方模型進(jìn)行掃描和識(shí)別，識(shí)別出模型中的各個(gè)組件和層次結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行幾何簡(jiǎn)化、紋理優(yōu)化以及模型分割分層處理，生成輕量化鋼筋三維模型。

15、進(jìn)一步的，使用三維建模軟件api提供的函數(shù)遍歷輕量化鋼筋三維模型中的所有鋼筋元素，對(duì)每個(gè)元素應(yīng)用之前定義的預(yù)設(shè)規(guī)則，檢查其屬性是否符合要求，對(duì)于每個(gè)違規(guī)項(xiàng)，記錄其詳細(xì)信息，包括違規(guī)類型、違規(guī)元素的id以及違規(guī)的嚴(yán)重程度；

16、對(duì)初步審查出的違規(guī)項(xiàng)進(jìn)行標(biāo)注，使用標(biāo)注的數(shù)據(jù)訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型，通過(guò)調(diào)整模型參數(shù)和增加訓(xùn)練數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行優(yōu)化；

17、啟用優(yōu)化后的機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行自主判斷，通過(guò)預(yù)設(shè)規(guī)則對(duì)新上傳的輕量化鋼筋三維模型進(jìn)行一次審查，由機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行二次審查。

18、進(jìn)一步的，基于異地協(xié)同的審查機(jī)制包括：當(dāng)ai智能審查不通過(guò)時(shí)，實(shí)時(shí)發(fā)送審查失敗的通知，并附上審查分類報(bào)告，根據(jù)審查分類報(bào)告中的違規(guī)類型確定審查方類型；從預(yù)設(shè)的審查方列表中篩選對(duì)應(yīng)類型的審查方，根據(jù)輪詢法進(jìn)行指派，并發(fā)送審查任務(wù)通知；若審查通過(guò)，則提交審查結(jié)果；若不通過(guò)，則返回調(diào)整建議至模型提交方。

19、進(jìn)一步的，根據(jù)預(yù)設(shè)的切割路徑和模式，模擬不同斷料方案下的切割過(guò)程，計(jì)算獲得原材利用率，計(jì)算公式如下：

20、；

21、其中，表示原材利用率，表示原材料總面積，表示第i種鋼筋的面積，表示第i種鋼筋的數(shù)量；

22、根據(jù)不同的斷料方案，模擬物料在場(chǎng)地上的堆放情況，計(jì)算獲得空間利用率，計(jì)算公式如下：

23、；

24、其中，表示空間利用率，表示實(shí)際使用空間，表示總空間。

25、進(jìn)一步的，模擬不同斷料方案下的每種鋼筋的加工時(shí)間，結(jié)合設(shè)備的啟動(dòng)時(shí)間、加工時(shí)間和換刀時(shí)間因素，預(yù)測(cè)每種方案的加工時(shí)間，計(jì)算獲得加工速度，計(jì)算公式如下：

26、；

27、其中，表示加工速度，表示第i種鋼筋的數(shù)量，表示加工一個(gè)第i種鋼筋所需的時(shí)間，c表示換刀時(shí)間，s表示設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間。

28、進(jìn)一步的，為每個(gè)角色設(shè)定一個(gè)基礎(chǔ)權(quán)重，為每個(gè)兼職角色設(shè)定一個(gè)兼職加成系數(shù)，當(dāng)用戶只擔(dān)任一個(gè)角色時(shí)，其最終權(quán)限權(quán)重等于該角色的基礎(chǔ)權(quán)重；當(dāng)用戶擔(dān)任若干個(gè)角色時(shí)，其最終權(quán)限權(quán)重為：

29、；

30、其中，表示最終權(quán)限權(quán)重，表示第k個(gè)角色的基礎(chǔ)權(quán)重，表示第k個(gè)角色的兼職加成系數(shù)，，k表示用戶擔(dān)任角色的數(shù)量；

31、為每個(gè)角色設(shè)置一個(gè)包含若干個(gè)權(quán)限的權(quán)限集，并為每個(gè)權(quán)限分配一個(gè)固定的權(quán)重值，遍歷權(quán)限集，將用戶的最終權(quán)限權(quán)重與每個(gè)權(quán)限的權(quán)重進(jìn)行比較，當(dāng)權(quán)限的權(quán)重小于或等于用戶的最終權(quán)限權(quán)重時(shí)，將該權(quán)限與用戶賬戶關(guān)聯(lián)，反之，不作任何操作。

32、進(jìn)一步的，將施工任務(wù)和輕量化鋼筋三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)接，通過(guò)施工任務(wù)的任務(wù)編號(hào)、施工區(qū)域、施工內(nèi)容、所需鋼筋型號(hào)以及數(shù)量，與輕量化鋼筋三維模型中的鋼筋元素一一對(duì)應(yīng)，通過(guò)輕量化鋼筋三維模型中每個(gè)鋼筋元素的追蹤碼，查找鋼筋加工明細(xì)表中已加工或待加工的鋼筋項(xiàng)。

33、進(jìn)一步的，對(duì)分類后的異常值進(jìn)行趨勢(shì)分析，計(jì)算每種異常類型的異常趨勢(shì)值，預(yù)先設(shè)置偏差閾值，當(dāng)異常類型的異常趨勢(shì)值超過(guò)偏差閾值時(shí)，對(duì)異常類型的異常值數(shù)據(jù)進(jìn)行列表，并發(fā)出預(yù)警，反之，不作任何操作，異常趨勢(shì)值的計(jì)算公式如下：

34、；

35、其中，表示第個(gè)月的異常趨勢(shì)值，表示月份編號(hào)，，t為正整數(shù)，表示第個(gè)月的異常值數(shù)量。

36、一種基于三維數(shù)字化模型的鋼筋材料管控系統(tǒng)，包括：

37、模型輕量化模塊，收集建筑項(xiàng)目所需的鋼筋配料單和鋼筋模型，經(jīng)過(guò)模型輕量化處理生成輕量化鋼筋三維模型；

38、智能審查模塊，利用預(yù)設(shè)規(guī)則和機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)輕量化鋼筋三維模型進(jìn)行ai智能審查，并生成審查分類報(bào)告；

39、基于異地協(xié)同的審查模塊，當(dāng)ai智能審查不通過(guò)時(shí)，觸發(fā)基于異地協(xié)同的審查機(jī)制；

40、優(yōu)化斷料算法模塊，預(yù)設(shè)余廢料維度、場(chǎng)地占用維度以及加工速度維度，對(duì)輕量化鋼筋三維模型各優(yōu)化維度進(jìn)行分維度計(jì)算，采用多屬性決策算法為各優(yōu)化維度分配權(quán)重，將各優(yōu)化維度的權(quán)重和分維度計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，獲得不同斷料方案的綜合評(píng)分，選擇得分最高的斷料方案作為最終優(yōu)化解；

41、加工明細(xì)模塊，根據(jù)優(yōu)化后的斷料方案生成鋼筋加工明細(xì)表，為輕量化鋼筋三維模型中每根鋼筋生成唯一的追蹤碼，將追蹤碼與鋼筋加工明細(xì)表中的相應(yīng)條目關(guān)聯(lián)；

42、人員管理模塊，對(duì)用戶進(jìn)行身份驗(yàn)證，根據(jù)用戶的基礎(chǔ)信息分配對(duì)應(yīng)的角色，根據(jù)用戶的兼職情況，計(jì)算用戶的最終權(quán)限權(quán)重，當(dāng)權(quán)限的權(quán)重小于或等于用戶的最終權(quán)限權(quán)重時(shí)，將權(quán)限與用戶關(guān)聯(lián)，根據(jù)用戶的角色和權(quán)限，將施工單據(jù)分發(fā)給相應(yīng)用戶；

43、施工計(jì)劃管理模塊，將施工進(jìn)度計(jì)劃分解成若干個(gè)施工任務(wù)，將施工任務(wù)和輕量化鋼筋三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)接，通過(guò)追蹤碼查找鋼筋加工明細(xì)表中的鋼筋項(xiàng)，若鋼筋項(xiàng)的加工狀態(tài)為待加工，生成每日任務(wù)并派單；

44、鋼筋材料管理模塊，使用智能攝像頭實(shí)時(shí)捕捉并追蹤材料圖像，通過(guò)圖像識(shí)別算法對(duì)圖像進(jìn)行分析，提取材料的特征信息，將分析得到的數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)每日完成的反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果作出相應(yīng)措施；

45、分析預(yù)警模塊，每日定時(shí)收集運(yùn)行數(shù)據(jù)與異常值記錄，按照異常值的異常類型進(jìn)行分類，計(jì)算每種異常類型的異常趨勢(shì)值，當(dāng)異常類型的異常趨勢(shì)值超過(guò)偏差閾值時(shí)，自動(dòng)發(fā)出預(yù)警。

46、（三）有益效果

47、本發(fā)明提供了一種基于三維數(shù)字化模型的鋼筋材料管控系統(tǒng)和方法，具備以下有益效果：

48、（1）根據(jù)ai審查分類報(bào)告中的違規(guī)類型，將模型指派給擅長(zhǎng)處理該類違規(guī)的審查方，實(shí)現(xiàn)了審查方的專業(yè)化分工，這不僅可以提高審查效率，還能使審查方在各自擅長(zhǎng)的領(lǐng)域發(fā)揮最大作用，優(yōu)化了人力資源的配置。

49、（2）分維度計(jì)算允許對(duì)每個(gè)關(guān)鍵方面進(jìn)行單獨(dú)評(píng)估，從而確保評(píng)估過(guò)程覆蓋了所有重要方面，避免了單一維度評(píng)估可能帶來(lái)的片面性，每個(gè)維度都有具體的計(jì)算方法和標(biāo)準(zhǔn)，這使得評(píng)估結(jié)果更加客觀、準(zhǔn)確，同時(shí)，通過(guò)加權(quán)計(jì)算各維度的得分，可以綜合考慮不同維度的重要性，進(jìn)一步提高評(píng)估的準(zhǔn)確性。

50、（3）通過(guò)追蹤碼查找鋼筋加工明細(xì)表中的鋼筋項(xiàng)，確保每個(gè)施工任務(wù)所需的鋼筋都能準(zhǔn)確無(wú)誤地分配到位，減少了因材料不匹配導(dǎo)致的返工和延誤，通過(guò)追蹤碼追溯到鋼筋的來(lái)源、加工過(guò)程以及使用情況，有助于在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)進(jìn)行源頭追溯，確保施工質(zhì)量。

51、（4）實(shí)時(shí)捕捉和追蹤材料圖像，確保了對(duì)鋼筋材料的即時(shí)監(jiān)控，將圖像分析得到的數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)每日完成的反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)差異，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，有助于快速識(shí)別并解決材料管理中的問(wèn)題。

52、（5）通過(guò)將輕量化三維鋼筋模型、優(yōu)化斷料、加工明細(xì)、施工進(jìn)度以及鋼筋材料進(jìn)行整合，避免了傳統(tǒng)管理方式中信息分散、難以協(xié)調(diào)的問(wèn)題，顯著提升了管理效率，減少了人工操作中的記錄錯(cuò)誤和信息丟失問(wèn)題，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。