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    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?;谏鲜鰠担傻玫絾栴} 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?;炷翝仓?/span> 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?;诓杉瘶涞难b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?;贐IM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?;?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?;诓杉瘶涞慕ㄖ|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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