裝配式建筑質量檢測信息采集仿真研究

              時間:2018-11-15 編輯整理:邱芬,彭小華,李 萍 來源:早發表網

              摘要:針對裝配式建筑質量檢測信息采集方法進行研究,能夠有效提高信息的采集效率、降低采集能耗。對建筑質量檢測信 息進行采集,需要對信息進行分組,計算組內距離和組間距離,完成建筑質量檢測信息的采集。傳統方法采用3D激光技術 提取信息,并對信息進行整合,忽略了計算組內組間距離,導致信息采集效率低。提出基于采集樹的裝配式建筑質量檢測信 息采集方法。將裝配式建筑質量檢測信息采集指標分為施工人員因素指標、機械設備因素指標、物料因素指標和環境因素 指標,得到信息采集指標集。構建建筑質量信息采集樹,獲取信息在整個建筑物聯網的分布狀況。對信息進行分組,計算影 響分組效果的組內距離與組間距離值,將所得結果代人信息采集計算中,獲得裝配式建筑質量檢測信息采集結果。實驗結 果表明,上述方法信息采集能耗平均為29J,采集效率較高。

              關鍵詞:裝配式;建筑;質量檢測;信息采集

              1 引言

              如今,裝配式建筑是最具討論性的建造形式之一。其構 建速度快且對生態環境造成的污染小,在我國發展迅速,已 逐漸普及于建筑行業。但是,在裝配式建筑相關技術迅猛發 展的同時,其質量檢測問題也不容小覷。如果在建筑過程 中或建筑建設結束后出現質量上的問題,將會對人民的生命 和財產造成不可估量的影響.可見裝配式建筑質量對于大眾 生命及安全有著非常重要的意義。如今.建筑質量檢測把 控在物聯網上即可實現,當前裝配式建筑質量檢測信息采集 方法將信息采集劃分為以下環節:在物聯網中找到建筑信息 節點,即建筑構造前負責對象、建筑構造過程中負責對象、建筑后期管理負責對象。將各個對象負責的具體項目羅列出 來,以此完成建筑質量檢測信息采集。該方法羅列各負責對 象負責的具體項目環節耗費了大量時間.導致信息采集效率 較低,無法保障信息采集達到低能耗效果。眾所周知,建筑 質量檢測信息采集對建筑建設而言十分重要.這引起了廣大 專家學者的重視。以下為其中比較有代表性的研究成果。

              曹江紅等人提出基于BIM的裝配式建筑質量檢測信息 采集方法。通過裝配式建筑在具體施工中的不同階段對 于建筑質量檢測的需求,組建裝配式建筑質量檢測信息管理 體系。該體系由事前指導。過程控制與事后總結構成。對 于施工中的不同階段利用不同質量要求對其進行約束。該 方法簡單,易實現,但存在信息采集能耗高的問題。龍立等 人提出基于Android的裝配式建筑質量檢測信息采集方 法。以提高信息采集速度為目的,將整個方法分為需求分析模塊、功能模塊、數據庫模塊等幾方面。將該方法應用至 示范區進行實驗.實驗結果表明。該方法大大提高了采集效 率.但存在信息采集能耗高的問題。侯杰等人提出基于 RFID和3D激光的裝配式建筑質量檢測信息采集方法。 根據現代信息技術提取裝配式建筑質量檢測信息,其中包含 通過B1M技術得到裝配式建筑的實體信息,根據RFID和3D 激光技術得到施工時需要注意的建筑質量檢測信息。從信 息協同的角度來看,利用數據倉庫技術全面整合建筑質量檢 測信息,構成建筑質量檢測管理體系。該體系包含信息采集 單元、信息處理單元及信息應用單元,以此實現裝配式建筑 質量檢測管理體系的信息化與可視化。該方法采集到的信 息較為全面,但采集效率較低

              對于當前裝配式建筑質量檢測信息采集相關方法中存 在的能耗高、效率低等問題。提出基于采集樹的裝配式建筑 質量檢測信息采集方法。

              2 裝配式建筑質量信息采集系統原理

              在裝配式建筑質量檢測信息采集系統原理中.利用TQM 理論實現建筑質量檢測信息的采集。過程中通過問題輸入 函數、問題分析函數、問題追蹤函數和數據庫組成裝配式建 筑質量檢測信息采集的先決條件。根據該條件得到信息采 集函數,實現裝配式建筑質量檢測信息采集。

              在裝配式建筑質量檢測系統中.包含施工過程中存在的 問題和生產過程中存在的問題及設計過程中存在的問題 等。在問題輸入函數中比較有代表性的組成元素,分別為 構件編碼錯誤B,灌漿孑L堵塞G,鐵板斷裂T,則問題輸人函 數f(S)可表示為

               

              假設O.代表因生產出現問題導致的構件編碼錯誤,尺. 代表因設計出現問題導致構件編碼錯誤,阢代表因施工出 現問題導致的構件編碼錯誤。0,代表因生產出現問題導致 的灌漿孔堵塞,B代表因設計出現問題導致的灌漿孔堵塞, 職代表因施工問題導致的灌漿孔堵塞。O,代表因生產問題 導致的板面斷裂,B代表因設計問題導致的板面斷裂,職代 表因施工問題導致的板面斷裂。基于上述參數.可得到問題 分析函數L(s)表達式

               

               

              在基于叩肘的裝配式建筑質量檢測信息采集方法中, 由于中間過程比較繁瑣,會出現信息采集效率低等問題。提 出基于采集樹的裝配式建筑質量檢測信息采集方法。具體 過程如下。

              3 裝配式建筑質量檢測信息采集方法

              3.1 選取裝配式建筑質量檢測信息采集指標

              在采集裝配式建筑質量檢測信息前,需要確定信息采集 指標。為使建筑質量檢測信息的采集更加全面,將裝配式 建筑質量檢測信息采集指標分為施工人員因素、機械設備因 素、物料因素和環境因素。通過以上因素集合得到裝配式建 筑質量檢測信息采集指標集。

              裝配式建筑建設過程中,有很多因素會影響其建設質 量。在建筑質量檢測時,可將建筑質檢測量影響指標分為以 下方面。

              施工人員因素:裝配式建筑構件生產時,可能由于工人 技術水平導致預制構件尺寸和規格出現問題。無法達到檢測 標準.使得坐漿和注漿出現問題。在預制構件之后澆段的過 程中,因質量控制的意識達不到標準,工人水準偏低,通常會 造成T型節點鋼筋的連接出現問題。將施工人員因素當作 建筑質量檢測影響指標之一,其表達式為

               

              其中,P(s)代表施工人員因素集合,J代表工人技術水平集 合,Q代表工人的工作經驗集合。

              機械設備因素:在裝配式建筑預制構件中可能會出現混 凝土振搗均勻度不夠、鋼筋的保護層厚度不標準等問 題。注漿設備問題會導致注漿不飽滿問題。混凝土澆筑 過程中,缺乏先進檢測工具,會出現預制構件質量得不到保 障的問題。將機械設備因素當作建筑質量檢測影響指標之 一.其表達式為

               

              構件質量。將環境因素當作建筑質量檢測影響指標之一,其 表達式為

               

              根據式(10)得到的集合可作為裝配式建筑質量檢測信 息采集指標。以上采集指標大致分為施工人員因素、機械設 備因素、物料因素以及環境因素四個方面,以此大大減少信 息采集繁雜程度,可降低建筑質量檢測信息采集耗時和能 耗

              3.2 基于采集樹的建筑質量檢測信息采集方

              3.1節中得到的信息采集指標因素中存在重疊部分,在 3.2節中將這些指標分組,并實現建筑質量檢測信息采集。 過程中,通過層次聚類方式設計并構建建筑質量檢測信息采 集樹,獲取裝配式建筑質量檢測信息在整個建筑物聯網的分 布狀況。以此對建筑質量檢測信息進行分組,計算影響分組 效果的組內距離與組間距離,將所得結果代入信息采集計算 中。獲得裝配式建筑質量檢測信息最終采集結果。詳細過程 如下:

              根據層次聚類方式設計并構建建筑質量檢測信息采集 樹。將裝配式建筑物聯網各單元中的信息數據傳感器當作 一類信息,利用Ⅳ個單元劃分出Ⅳ個信息類別。將上述類別 依據距離關系進行分層匯聚,計算式為

               

               

              4實驗結果與分析

              為驗證基于采集樹的裝配式建筑質量檢測信息采集方 法的有效性,進行一次實驗。實驗平臺搭建在Simulink上, 實驗數據來源于某大型裝配式建筑生產有限公司。對該公 司某項目的設計到生產再到施工進行全程跟蹤,獲取相關數 據信息,以此驗證所提方法的可行性。實驗分別在采集效率 和采集能耗兩方面進行。詳細實驗結果如圖l所示。

              由圖1可知,基于RFID和3D激光的裝配式建筑質量檢 測信息采集方法隨著建筑損壞面積的增加而增加。建筑損 壞面積越大,信息采集耗時越多,即采集效率越低。表明該 方法可靠性較差。基于采集樹的裝配式建筑質量檢測信息 采集方法不隨建筑損壞面積的增加而增加,建筑質量檢測信 息采集耗時較少,即信息采集效率高。以上結果說明所提方 法相較當前方法更具可行性。

              分析圖2,不同建筑質量檢測信息采集方法的信息采集 能耗相差較大。基于BIM的建筑質量檢測信息采集能耗曲 線呈先上升后下降的趨勢,信息采集能耗平均為75J。基于 Android的建筑質量檢測信息采集能耗曲線波動較大,信息 采集能耗平均為73J。基于采集樹的建筑質量檢測信息采集 能耗整體較低。信息采集能耗平均為29J。通過數據對比發 現,所提方法具有明顯優越性。

              5結束語

              當前社會,裝配式建筑質量檢測信息采集一直是一個比 較棘手的問題。針對當前建筑質量檢測信息采集方法存在 的效率低、能耗高等問題,提出基于采集樹的建筑質量檢測 信息采集方法。將采集指標大致分為施工人員因素、機械設 備因素、物料因素以及環境因素四大類,以此減少質量檢測 信息采集過程的繁雜程度,進而降低建筑質量檢測信息采集 耗時和能耗。設置信息采集速度影響參量,進一步提升信息采集效率。根據上述過程改善當前方法中存在的問題.增強 信息采集方法運行效果。

               

               

               


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