本發(fā)明屬于基建施工技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種基于增強現(xiàn)實的施工進度可視化管理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

基建施工管理是貫穿整個建筑活動的過程的重要保障。傳統(tǒng)的施工管理都是基于大量的圖紙信息，單純依靠人的腦力勞動，進行施工效果還原，依靠體力勞動進行各種文檔、報表信息整理、歸檔，效率非常低，易出錯，且對材料的浪費現(xiàn)象十分嚴重。這些問題歸根到底就在于人腦無法完成將整個施工過程思考完備，無法將整個建筑活動的結(jié)果構(gòu)思出來。因此，只能一邊想一邊干一邊修改。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于增強現(xiàn)實的施工進度可視化管理系統(tǒng)及方法，從而能夠使整個施工過程完全可視化，包括施工模型、施工工藝、施工參數(shù)、施工文檔信息等，以三維模型為紐帶，通過增強現(xiàn)實技術(shù)，結(jié)合施工進度管理系統(tǒng)，實現(xiàn)虛實一體。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種基于增強現(xiàn)實的施工進度可視化管理系統(tǒng)，包括：施工管控單元，用于自動采集施工現(xiàn)場的物聯(lián)感知數(shù)據(jù)和人工錄入信息，并對采集的數(shù)據(jù)進行分類歸納和整理，結(jié)合WBS將現(xiàn)場的施工過程分解成若干進度節(jié)點，編制成施工進度計劃進行管理；虛擬建模單元，基于所述施工管控單元提供的數(shù)據(jù)，進行構(gòu)建施工相關(guān)的虛擬模型；增強現(xiàn)實單元，用于對現(xiàn)實場景進行掃描和識別，并將所述虛擬建模單元提供的虛擬模型疊加到被識別的現(xiàn)實場景中，從而呈現(xiàn)或展示施工進度的增強現(xiàn)實效果。

優(yōu)選地，所述施工管控單元包括用于采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)的物聯(lián)感知模塊、用于進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕ヂ?lián)傳輸模塊和用于進行數(shù)據(jù)分析的數(shù)據(jù)分析模塊，所述物聯(lián)感知模塊將采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過所述互聯(lián)傳輸模塊發(fā)送至所述數(shù)據(jù)分析模塊。

優(yōu)選地，所述虛擬建模單元對虛擬的施工環(huán)境和模型進行重構(gòu)、渲染和還原，并將其轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的格式，以方便所述增強現(xiàn)實單元調(diào)取和加載。

優(yōu)選地，所述增強現(xiàn)實單元包括用于獲取現(xiàn)實場景的硬件模塊和接收所述硬件模塊獲取的現(xiàn)實場景的軟件模塊，所述硬件模塊包括攝像組件和與所述攝像組件相通信連接的圖像處理器，所述攝像組件掃描現(xiàn)實場景獲得所述現(xiàn)實場景的場景圖像，并將所述場景圖像發(fā)送至所述圖像處理器；所述軟件模塊集成于所述圖像處理器內(nèi)，通過算法對所述場景圖像進行特征識別，并將所述虛擬建模單元得到的虛擬模型的虛擬信息疊加到被識別的現(xiàn)實場景中。

優(yōu)選地，所述虛擬信息包括虛擬場景、虛擬動畫、文件、報表和統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述虛模型包括施工模型、施工場景和施工工藝動畫的虛擬模型。

一種根據(jù)上述任一所述的基于增強現(xiàn)實的施工進度可視化管理系統(tǒng)的方法包括如下步驟：

一、自動采集施工現(xiàn)場的物聯(lián)感知數(shù)據(jù)和人工錄入信息，并對采集的數(shù)據(jù)進行分類歸納和整理，結(jié)合WBS將現(xiàn)場的施工過程分解成若干進度節(jié)點，編制成施工進度計劃進行管理；

二、基于步驟一提供的數(shù)據(jù)，進行構(gòu)建施工相關(guān)的虛擬信息；

三、對現(xiàn)實場景進行掃描和識別，并將步驟二提供的虛擬模型疊加到被識別的現(xiàn)實場景中，從而呈現(xiàn)或展示施工進度的增強現(xiàn)實效果。

優(yōu)選地，步驟一中，利用施工進度管控平臺對基建過程編制施工進度計劃表和甘特圖，并對應(yīng)所述甘特圖的每個施工節(jié)點收集和整理對應(yīng)的施工工藝流程圖、施工圖紙、施工清冊數(shù)據(jù)以及涉及到的人、機、物、法和環(huán)的資料。

優(yōu)選地，在步驟二中，對虛擬的施工環(huán)境和模型進行重構(gòu)、渲染和還原，并將其轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的格式。

優(yōu)選地，在步驟三中具體包括如下步驟：

利用攝像組件掃描現(xiàn)實場景獲得所述現(xiàn)實場景的場景圖像；

通過算法對所述場景圖像進行特征識別，并將所述步驟二得到的虛擬模型的虛擬信息疊加到被識別的現(xiàn)實場景中。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有如下有益效果：

所述基于增強現(xiàn)實的施工進度可視化管理系統(tǒng)及方法將建模系統(tǒng)創(chuàng)建的模型與施工管控系統(tǒng)的相關(guān)信息進行關(guān)聯(lián)和綁定，使每一個三維模型都帶有施工屬性信息，然后通過增強現(xiàn)實系統(tǒng)將帶有屬性信息的三維模型疊加到現(xiàn)實的施工場景中，實現(xiàn)施工進度可視化管理、施工工藝可視化和施工信息可視化。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的基于增強現(xiàn)實的施工進度可視化管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是圖1所示基于增強現(xiàn)實的施工進度可視化管理系統(tǒng)的系統(tǒng)框架示意圖；

圖3是根據(jù)基于圖1所示基于增強現(xiàn)實的施工進度可視化管理系統(tǒng)的方法的流程框圖；

圖4是圖3所示方法的流程示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

除非上下文另有特定清楚的描述，本發(fā)明中的元件和組件，數(shù)量既可以單個的形式存在，也可以多個的形式存在，本發(fā)明并不對此進行限定。本發(fā)明中的步驟雖然用標號進行了排列，但并不用于限定步驟的先后次序，除非明確說明了步驟的次序或者某步驟的執(zhí)行需要其他步驟作為基礎(chǔ)，否則步驟的相對次序是可以調(diào)整的。可以理解，本文中所使用的術(shù)語“和/或”涉及且涵蓋相關(guān)聯(lián)的所列項目中的一者或一者以上的任何和所有可能的組合。

請同時參閱圖1和圖2，本發(fā)明實施例提供的基于增強現(xiàn)實的施工進度可視化管理系統(tǒng)包括施工管控單元10、虛擬建模單元20和增強現(xiàn)實單元30。

其中，所述施工管控單元10在施工業(yè)務(wù)層內(nèi)用于自動采集施工現(xiàn)場的物聯(lián)感知數(shù)據(jù)和人工錄入信息，并對采集的數(shù)據(jù)進行分類歸納和整理，結(jié)合WBS將現(xiàn)場的施工過程分解成若干進度節(jié)點，編制成施工進度計劃進行管理。

而且，所述施工管控單元10包括用于采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)的物聯(lián)感知模塊11、用于進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕ヂ?lián)傳輸模塊12和用于進行數(shù)據(jù)分析的數(shù)據(jù)分析模塊13，所述物聯(lián)感知模塊11將采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過所述互聯(lián)傳輸模塊12發(fā)送至所述數(shù)據(jù)分析模塊13。可選擇的，所述物聯(lián)感知模塊11是由多個傳感器組成，例如溫度傳感器、濕度傳感器和煙霧傳感器等；所述互聯(lián)傳輸模塊12可以是數(shù)據(jù)傳輸總線，例如RS485現(xiàn)場總線等，也可以是無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，例如藍牙模塊、WALN模塊或WIFI模塊等；所述數(shù)據(jù)分析模塊13可以是內(nèi)部設(shè)有相對應(yīng)的數(shù)據(jù)處理算法的處理器，例如，可編程邏輯控制器或單片機等。

具體地，所述施工管控單元10利用施工進度管控平臺對基建過程編制施工進度計劃表和甘特圖、對應(yīng)甘特圖的每個施工節(jié)點收集和整理對應(yīng)的施工工藝流程圖、施工圖紙、施工清冊數(shù)據(jù)以及涉及到的人、機、物、法、環(huán)等資料。

所述虛擬建模單元20基于所述施工管控單元10提供的數(shù)據(jù)，進行構(gòu)建施工相關(guān)的虛擬模型。其中，所述虛擬模型包括但不限于施工模型、施工場景和施工工藝動畫的虛擬模型。而且，所述虛擬模型內(nèi)包含的虛擬信息包括但不限于虛擬場景、虛擬動畫、文件、報表和統(tǒng)計數(shù)據(jù)。在本實施例中，所述施工管控單元10從所述施工管控單元10的數(shù)據(jù)分析模塊13獲取經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)。

具體地，所述虛擬建模單元20對虛擬的施工環(huán)境和模型進行重構(gòu)、渲染和還原，并將其轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的格式，以方便所述增強現(xiàn)實單元30調(diào)取和加載。例如，利用建模工具(3dmax、UG、Revit等)按照施工進度計劃表的施工節(jié)點構(gòu)建對應(yīng)的施工模型，結(jié)合施工圖紙還原施工三維模型，根據(jù)施工工藝流程圖構(gòu)建相關(guān)的施工工藝動畫，并把模型涉及到的施工圖紙、施工清冊以及人、機、物、法、環(huán)等資料信息分別以屬性的方式關(guān)聯(lián)到對應(yīng)的模型，實現(xiàn)模型與信息的雙向聯(lián)動查詢。

所述增強現(xiàn)實單元30用于對現(xiàn)實場景進行掃描和識別，并將所述虛擬建模單元20提供的虛擬模型疊加到被識別的現(xiàn)實場景中，從而呈現(xiàn)或展示施工進度的增強現(xiàn)實效果。

具體地，所述增強現(xiàn)實單元30包括用于獲取現(xiàn)實場景的硬件模塊31和接收所述硬件模塊31獲取的現(xiàn)實場景的軟件模塊32，所述硬件模塊31包括攝像組件311和與所述攝像組件311相通信連接的圖像處理器312，所述攝像組件311掃描現(xiàn)實場景獲得所述現(xiàn)實場景的場景圖像，并將所述場景圖像發(fā)送至所述圖像處理器312?？蛇x擇的，所述攝像組件311可以包括至少一個高精度攝像機。

所述軟件模塊32集成于所述圖像處理器312內(nèi)，通過算法對所述場景圖像進行特征識別，并將所述虛擬建模單元20得到的虛擬模型的虛擬信息疊加到被識別的現(xiàn)實場景中。在本實施例中，所述增強現(xiàn)實單元30的圖像處理器312與所述虛擬建模單元20通信連接，從而可以從所述虛擬建模單元20內(nèi)調(diào)取和加載所述虛擬模型，并基于所述軟件模塊32的算法實現(xiàn)將所述虛擬建模單元20得到的虛擬模型的虛擬信息疊加到被識別的現(xiàn)實場景中。

在所述增強現(xiàn)實單元30內(nèi)，基于增強現(xiàn)實技術(shù)層，通過所述攝像組件311掃描并識別對應(yīng)的現(xiàn)實場景，并將其對應(yīng)的虛擬現(xiàn)實模塊疊加到現(xiàn)實場景中，通過語音識別技術(shù)或體感外設(shè)技術(shù)對相關(guān)的模型或者信息進行瀏覽和查看。

應(yīng)當(dāng)理解，在所述增強現(xiàn)實單元30內(nèi)的增強現(xiàn)實技術(shù)層(AR技術(shù)層)包括虛實結(jié)合技術(shù)、三維注冊技術(shù)和人機互動技術(shù)，三個技術(shù)相互配合從而實現(xiàn)所述增強現(xiàn)實單元30將實時施工進度以及涉及到的人、機、物、法、環(huán)等信息疊加到現(xiàn)實場景中，最后通過語音或體感外設(shè)技術(shù)實現(xiàn)人機交互，以達到管控的目標。

請再同時參閱圖3和圖4，一種基于圖1所示基于增強現(xiàn)實的施工進度可視化管理系統(tǒng)的方法，具體包括如下步驟：

S1、自動采集施工現(xiàn)場的物聯(lián)感知數(shù)據(jù)和人工錄入信息，并對采集的數(shù)據(jù)進行分類歸納和整理，結(jié)合WBS將現(xiàn)場的施工過程分解成若干進度節(jié)點，編制成施工進度計劃進行管理。

具體地，在步驟S1中，利用施工進度管控平臺對基建過程編制施工進度計劃表和甘特圖，并對應(yīng)所述甘特圖的每個施工節(jié)點收集和整理對應(yīng)的施工工藝流程圖、施工圖紙、施工清冊數(shù)據(jù)以及涉及到的人、機、物、法和環(huán)的資料。

S2、基于步驟S1提供的數(shù)據(jù)，進行構(gòu)建施工相關(guān)的虛擬信息。

具體地額，在步驟S2中，對虛擬的施工環(huán)境和模型進行重構(gòu)、渲染和還原，并將其轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的格式。

S3、對現(xiàn)實場景進行掃描和識別，并將步驟S2提供的虛擬模型疊加到被識別的現(xiàn)實場景中，從而呈現(xiàn)或展示施工進度的增強現(xiàn)實效果。

具體地，在步驟S3中具體包括如下步驟：

利用攝像組件掃描現(xiàn)實場景獲得所述現(xiàn)實場景的場景圖像；

通過算法對所述場景圖像進行特征識別，并將所述步驟二得到的虛擬模型的虛擬信息疊加到被識別的現(xiàn)實場景中。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有如下有益效果：

所述基于增強現(xiàn)實的施工進度可視化管理系統(tǒng)及方法將建模系統(tǒng)創(chuàng)建的模型與施工管控系統(tǒng)的相關(guān)信息進行關(guān)聯(lián)和綁定，使每一個三維模型都帶有施工屬性信息，然后通過增強現(xiàn)實系統(tǒng)將帶有屬性信息的三維模型疊加到現(xiàn)實的施工場景中，實現(xiàn)施工進度可視化管理、施工工藝可視化和施工信息可視化。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。