基于智能視覺和BIM的建筑裝配過程的高精度控制

王春鵬，趙政，趙榮雪

（中建二局第一建筑工程有限公司）

1 前言

伴隨著互聯網時代的來臨，各個領域都在積極運用計算機技術實現專業領域的智能來滿足現代化的發展水平。近幾年來，國家可持續發展戰略的執行，使得環境保護和能源合理利用成為社會關注的焦點。在這一社會環境大背景下，有效節省能源，保護人類賴以生存的環境，在建筑施工時積極推廣裝配式工程建筑就發展成為環保節能的重要方法。但是，我國現階段的開展的裝配式建筑工程施工質量管理工作并不理想，尤其是成本控制方面，還存在較多的不足之處，亟待利用智能化技術進行管控，在保證建筑質量的前提下提升企業經濟效益。基于此,針對基于智能視覺和BIM的建筑裝配過程的高精度控制這一課題進行深入研究具有一定現實意義。

2 基于BIM技術的建筑裝配過程的高精度控制分析

2.1 施工場地管理

在進行裝配式建筑工程施工時，為了有效提升工程的施工管理水平,在施工現場進行的管理內容就成為重點內容，應用BIM技術進行管理時，首先需要應用計算機技術構建出建筑工程的BIM虛擬模型，然后針對整個裝配過程進行流程推進模擬[1]。該項工作開展的價值在于幫助施工設計管理者能夠提前掌握作業面積，了解建筑材料的存儲位置和施工材料的使用量大小。其目的在于杜絕施工期間出現材料二次搬運的問題,繼而避免施工材料出現浪費,保障后續施工流程的順利推進，最重要的一點是該項技術的運用，能將裝配式建筑工程節省10%的人力成本和25%的物力資源投入，達到成本控制目的。

2.2 5D動態成本管理

進行基于BIM技術的建筑裝配過程的高精度控制分析時，應用5D動態成本管理方法時，需要構建5D建筑裝配模型[2]。5D模型的構建,主要是依賴于3D模型的構建，即在原有基礎上重新加入工程的時間和成本兩種因素。具體而言，應用5D動態成本管理技術可以高精度掌握工程的施工進度、材料運用狀況以及成本投入的科學合理性，并及時發現施工不足加以解決。改模型建立之后，需要構建BIM技術虛擬模型，在虛擬模型上將所有的建筑信息輸入進去，用于檢測工程裝配的成本。另外需要注意的是，當建筑裝配過程中出現信息變更時，可以直接將BIM虛擬模型帶入信息進行關聯，整理出全新的成本管理信息。

2.3 可視化技術交底

可視化技術的交底主要是指通過前文虛擬模型的建立對整個工程施工過程的細節進行技術處理，然后利用三維圖像將其呈現出來[3]。該項管理工作的開展,能夠在很大程度上降低由于決策者、設計者、施工作業者等參與工程施工人員自身的主觀意識變化影響整個工程的正常施工流程推進，與此同時，可視化技術交底的存在，使得建筑數據的直觀理解程度得到了一定程度的提升。

3 基于智能視覺的建筑裝配過程的高精度控制分析

基于智能視覺的建筑裝配過程的高精度控制分析時，首先進行的就是安裝行為分析。在建筑裝配式工程施工中，想要確保智能視覺監控技術能夠不受諸如光線、天氣等客觀原因的影響，就需要專門針對安裝行為的內容進行詳細的分析，有效優化智能監測技術，我國現階段在裝配式建筑施工常用的兩種方法分別是背景減法和相鄰幀差法。

3.1 背景減法分析

背景減法監測的對象是建筑裝配過程中負責實際作業的建筑工人執行的施工行為，通過對施工人員的建筑行為反映出建筑的裝配成果是否滿足施工標準，具體來講，背景減法會將建筑裝配過程中實時采集到的建筑數據信息與之前存儲的標準圖像盡心相減，得出兩者之間的誤差，其公式如下：

其中，B0代表的是建筑裝配工程的初始化背景圖像，該階段中選用的背景圖像不包含在建工程I0，Bt代表的是當前時期施工中的工程背景圖，It代表的是在建工程中的背景圖，sgn（）指代的是微積分數學中的符號函數，上述兩個公式的計算結果進行圖像二值化計算時，能夠得出下列兩個公式：

在公式（4）中，t代表的是取值的范圍；Bt-1代表的是更行之前的工程建筑裝配圖；if（）代表的是判斷函數；而I代表的是之前建筑裝配工程預存的背景圖。通過對公式的計算，工程施工過程管理者能夠有效計算得出作業人員的運動圖像是否偏離施工標準要求,如果出現偏離反應了建筑質量不符合工程施工要求，如未偏離代表著建筑施工質量符合施工要求。

3.2 相鄰幀差法分析

在應用相鄰幀差法進行建筑裝配過程管理時，首先需要針對運動的建筑工人開展相應的運動圖像采集工作，采集圖像數量需要超出兩幀以上，圖像序列中的相鄰的兩幀圖像之間的間隔時間比較短，工人的動態圖像變化并不明顯。此種工程裝配過程控制方法的適應性能比較高，但是相應的特征提取并不完整，容易產生空洞現象。對于空洞現象進行處理時，應該使用累積圖像差分法，通過對歷史的累積信息的一階和二階分析，判斷建筑裝配期間實際負責裝配的作業人員動作執行狀態，找出影響建筑質量的施工運動不合理關鍵點。一般情況下，相鄰幀差法的運用時機是當裝配式建筑工程背景圖處于靜止不同的狀態下進行應用的，所以在實際的使用過程中，當建筑裝配工程的背景圖出現背景移動現象時，此時就需要針對攝像機采用同樣的背景移動進行拍攝補償。

4 總結

綜上所述，在我國現階段開展的裝配式建筑工程施工，對于過程的管理控制效果并不理想,想要充分解決這一問題,首先需要將BIM技術應用到管理過程中去，對工程的施工成本進行有效的管控,提升施工作業水平，同時也為企業成本節省奠定基礎。另一方面，還應該應用智能視覺管理方法，對裝配式建筑施工過程進行高精度控制，提升工程的系統化，優化工程的施工效率，最終為我國整體的裝配式建筑水平進一步提升貢獻一份力量。由于受到多種因素的影響，文中的內容并不全面，有待補充，希望其中的部分內容能夠為后續關于本課題的研究提供參考。