装配式建筑质量检测信息采集仿真研究

时间:2018-11-15 编辑整理:邱芬,彭小华,李 萍 来源:早发表网

摘要:针对装配式建筑质量检测信息采集方法进行研究,能够有效提高信息的采集效率、降低采集能耗。对建筑质量检测信 息进行采集,需要对信息进行分组,计算组内距离和组间距离,完成建筑质量检测信息的采集。传统方法采用3D激光技术 提取信息,并对信息进行整合,忽略了计算组内组间距离,导致信息采集效率低。提出基于采集树的装配式建筑质量检测信 息采集方法。将装配式建筑质量检测信息采集指标分为施工人员因素指标、机械设备因素指标、物料因素指标和环境因素 指标,得到信息采集指标集。构建建筑质量信息采集树,获取信息在整个建筑物联网的分布状况。对信息进行分组,计算影 响分组效果的组内距离与组间距离值,将所得结果代人信息采集计算中,获得装配式建筑质量检测信息采集结果。实验结 果表明,上述方法信息采集能耗平均为29J,采集效率较高。

关键词:装配式;建筑;质量检测;信息采集

1 引言

如今,装配式建筑是最具讨论性的建造形式之一。其构 建速度快且对生态环境造成的污染小,在我国发展迅速,已 逐渐普及于建筑行业。但是,在装配式建筑相关技术迅猛发 展的同时,其质量检测问题也不容小觑。如果在建筑过程 中或建筑建设结束后出现质量上的问题,将会对人民的生命 和财产造成不可估量的影响.可见装配式建筑质量对于大众 生命及安全有着非常重要的意义。如今.建筑质量检测把 控在物联网上即可实现,当前装配式建筑质量检测信息采集 方法将信息采集划分为以下环节:在物联网中找到建筑信息 节点,即建筑构造前负责对象、建筑构造过程中负责对象、建筑后期管理负责对象。将各个对象负责的具体项目罗列出 来,以此完成建筑质量检测信息采集。该方法罗列各负责对 象负责的具体项目环节耗费了大量时间.导致信息采集效率 较低,无法保障信息采集达到低能耗效果。众所周知,建筑 质量检测信息采集对建筑建设而言十分重要.这引起了广大 专家学者的重视。以下为其中比较有代表性的研究成果。

曹江红等人提出基于BIM的装配式建筑质量检测信息 采集方法。通过装配式建筑在具体施工中的不同阶段对 于建筑质量检测的需求,组建装配式建筑质量检测信息管理 体系。该体系由事前指导。过程控制与事后总结构成。对 于施工中的不同阶段利用不同质量要求对其进行约束。该 方法简单,易实现,但存在信息采集能耗高的问题。龙立等 人提出基于Android的装配式建筑质量检测信息采集方 法。以提高信息采集速度为目的,将整个方法分为需求分析模块、功能模块、数据库模块等几方面。将该方法应用至 示范区进行实验.实验结果表明。该方法大大提高了采集效 率.但存在信息采集能耗高的问题。侯杰等人提出基于 RFID和3D激光的装配式建筑质量检测信息采集方法。 根据现代信息技术提取装配式建筑质量检测信息,其中包含 通过B1M技术得到装配式建筑的实体信息,根据RFID和3D 激光技术得到施工时需要注意的建筑质量检测信息。从信 息协同的角度来看,利用数据仓库技术全面整合建筑质量检 测信息,构成建筑质量检测管理体系。该体系包含信息采集 单元、信息处理单元及信息应用单元,以此实现装配式建筑 质量检测管理体系的信息化与可视化。该方法采集到的信 息较为全面,但采集效率较低

对于当前装配式建筑质量检测信息采集相关方法中存 在的能耗高、效率低等问题。提出基于采集树的装配式建筑 质量检测信息采集方法。

2 装配式建筑质量信息采集系统原理

在装配式建筑质量检测信息采集系统原理中.利用TQM 理论实现建筑质量检测信息的采集。过程中通过问题输入 函数、问题分析函数、问题追踪函数和数据库组成装配式建 筑质量检测信息采集的先决条件。根据该条件得到信息采 集函数,实现装配式建筑质量检测信息采集。

在装配式建筑质量检测系统中.包含施工过程中存在的 问题和生产过程中存在的问题及设计过程中存在的问题 等。在问题输入函数中比较有代表性的组成元素,分别为 构件编码错误B,灌浆孑L堵塞G,铁板断裂T,则问题输人函 数f(S)可表示为

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假设O.代表因生产出现问题导致的构件编码错误,尺. 代表因设计出现问题导致构件编码错误,阢代表因施工出 现问题导致的构件编码错误。0,代表因生产出现问题导致 的灌浆孔堵塞,B代表因设计出现问题导致的灌浆孔堵塞, 职代表因施工问题导致的灌浆孔堵塞。O,代表因生产问题 导致的板面断裂,B代表因设计问题导致的板面断裂,职代 表因施工问题导致的板面断裂。基于上述参数.可得到问题 分析函数L(s)表达式

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在基于叩肘的装配式建筑质量检测信息采集方法中, 由于中间过程比较繁琐,会出现信息采集效率低等问题。提 出基于采集树的装配式建筑质量检测信息采集方法。具体 过程如下。

3 装配式建筑质量检测信息采集方法

3.1 选取装配式建筑质量检测信息采集指标

在采集装配式建筑质量检测信息前,需要确定信息采集 指标。为使建筑质量检测信息的采集更加全面,将装配式 建筑质量检测信息采集指标分为施工人员因素、机械设备因 素、物料因素和环境因素。通过以上因素集合得到装配式建 筑质量检测信息采集指标集。

装配式建筑建设过程中,有很多因素会影响其建设质 量。在建筑质量检测时,可将建筑质检测量影响指标分为以 下方面。

施工人员因素:装配式建筑构件生产时,可能由于工人 技术水平导致预制构件尺寸和规格出现问题。无法达到检测 标准.使得坐浆和注浆出现问题。在预制构件之后浇段的过 程中,因质量控制的意识达不到标准,工人水准偏低,通常会 造成T型节点钢筋的连接出现问题。将施工人员因素当作 建筑质量检测影响指标之一,其表达式为

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其中,P(s)代表施工人员因素集合,J代表工人技术水平集 合,Q代表工人的工作经验集合。

机械设备因素:在装配式建筑预制构件中可能会出现混 凝土振捣均匀度不够、钢筋的保护层厚度不标准等问 题。注浆设备问题会导致注浆不饱满问题。混凝土浇筑 过程中,缺乏先进检测工具,会出现预制构件质量得不到保 障的问题。将机械设备因素当作建筑质量检测影响指标之 一.其表达式为

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构件质量。将环境因素当作建筑质量检测影响指标之一,其 表达式为

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根据式(10)得到的集合可作为装配式建筑质量检测信 息采集指标。以上采集指标大致分为施工人员因素、机械设 备因素、物料因素以及环境因素四个方面,以此大大减少信 息采集繁杂程度,可降低建筑质量检测信息采集耗时和能 耗

3.2 基于采集树的建筑质量检测信息采集方

3.1节中得到的信息采集指标因素中存在重叠部分,在 3.2节中将这些指标分组,并实现建筑质量检测信息采集。 过程中,通过层次聚类方式设计并构建建筑质量检测信息采 集树,获取装配式建筑质量检测信息在整个建筑物联网的分 布状况。以此对建筑质量检测信息进行分组,计算影响分组 效果的组内距离与组间距离,将所得结果代入信息采集计算 中。获得装配式建筑质量检测信息最终采集结果。详细过程 如下:

根据层次聚类方式设计并构建建筑质量检测信息采集 树。将装配式建筑物联网各单元中的信息数据传感器当作 一类信息,利用Ⅳ个单元划分出Ⅳ个信息类别。将上述类别 依据距离关系进行分层汇聚,计算式为

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4实验结果与分析

为验证基于采集树的装配式建筑质量检测信息采集方 法的有效性,进行一次实验。实验平台搭建在Simulink上, 实验数据来源于某大型装配式建筑生产有限公司。对该公 司某项目的设计到生产再到施工进行全程跟踪,获取相关数 据信息,以此验证所提方法的可行性。实验分别在采集效率 和采集能耗两方面进行。详细实验结果如图l所示。

由图1可知,基于RFID和3D激光的装配式建筑质量检 测信息采集方法随着建筑损坏面积的增加而增加。建筑损 坏面积越大,信息采集耗时越多,即采集效率越低。表明该 方法可靠性较差。基于采集树的装配式建筑质量检测信息 采集方法不随建筑损坏面积的增加而增加,建筑质量检测信 息采集耗时较少,即信息采集效率高。以上结果说明所提方 法相较当前方法更具可行性。

分析图2,不同建筑质量检测信息采集方法的信息采集 能耗相差较大。基于BIM的建筑质量检测信息采集能耗曲 线呈先上升后下降的趋势,信息采集能耗平均为75J。基于 Android的建筑质量检测信息采集能耗曲线波动较大,信息 采集能耗平均为73J。基于采集树的建筑质量检测信息采集 能耗整体较低。信息采集能耗平均为29J。通过数据对比发 现,所提方法具有明显优越性。

5结束语

当前社会,装配式建筑质量检测信息采集一直是一个比 较棘手的问题。针对当前建筑质量检测信息采集方法存在 的效率低、能耗高等问题,提出基于采集树的建筑质量检测 信息采集方法。将采集指标大致分为施工人员因素、机械设 备因素、物料因素以及环境因素四大类,以此减少质量检测 信息采集过程的繁杂程度,进而降低建筑质量检测信息采集 耗时和能耗。设置信息采集速度影响参量,进一步提升信息采集效率。根据上述过程改善当前方法中存在的问题.增强 信息采集方法运行效果。

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