本申请公开了一种基于数字孪生的钻孔灌注桩施工监控方法及计算机设备。通过灌注桩施工数字孪生模型中的灌注桩施工物理实体PZPE和灌注桩施工虚拟实体PZVE，为桩基施工质量验收和进度管理提供真实可靠的数字化记录，采用灌注桩施工控制服务SCS为以灌注桩施工全过程孪生数据PDD为基础进行数据分析，对现实世界灌注桩施工质量和进度的监控，可实现灌注桩施工质量和进度信息的全面感知、真实分析和实时控制，有助于提高施工管理的数字化水平，有效降低施工过程的质量风险，板块连接CN实现了灌注桩施工数字孪生模型中各个模块的互联，实现钻孔灌注桩施工过程中的数据共享，提高了管理效率。
1.一种基于数字孪生的钻孔灌注桩施工监控方法，其特征在于，包括钻孔灌注桩施工数字孪生模型，基于所述钻孔灌注桩施工数字孪生模型对钻孔灌注桩施工质量和进度进行监控；
所述钻孔灌注桩施工数字孪生模型包括灌注桩施工物理实体PZPE，灌注桩施工虚拟实体PZVE，灌注桩施工全过程孪生数据PDD,灌注桩施工控制服务SCS和板块连接CN；
所述灌注桩施工物理实体PZPE为现实世界中待监控的灌注桩施工过程，其中，在钻机设备实体PZJPE布设物联网数据采集装置，并在所述灌注桩施工过程中，通过所述物联网数据采集装置采集钻机设备实体PZJPE的钻机监测数据DD2A；
所述灌注桩施工虚拟实体PZVE指在数字世界中以时间尺度、空间尺度描述和刻画现实世界灌注桩施工成孔和灌桩过程的虚拟模型；
其中，所述灌注桩施工虚拟实体PZVE包括桩基设计模型DZVE，桩基成孔模型KZVE、桩身建造模型SZVE，所述桩基设计模型DZVE为根据设计要求以数字化方式定义挖孔灌注桩施工信息、桩基空间、几何、物理属性和地质环境的模型；
所述桩基成孔模型KZVE对施工区域内钻机设备开挖工艺和灌注桩的成孔工艺进行仿真建模，输出随时间和工艺推进的钻机设备姿态和灌注桩成孔状态；
所述桩身建造模型SZVE通过建模数字化描述实际桩身的建成质量信息，存储于特定物理结构中，方便计算机识别和表达；其中，特定物理结构为数据存储的物理结构；
所述成孔和灌桩过程的虚拟模型包括：根据灌注桩施工工艺，建立桩基成孔模型KZVE，在钻机监测数据DD2A和桩基设计数据DD1驱动下实时仿真特定施工区域的钻机设备姿态和各灌注桩成孔状态；其中，特定施工区域为设备施工区域；
所述灌注桩施工全过程孪生数据PDD为储存在计算机上的灌注桩施工质量数字孪生的多源异构数据；
所述灌注桩施工控制服务SCS为以所述灌注桩施工全过程孪生数据PDD为基础进行数据分析，对现实世界灌注桩施工质量和进度的监控；
所述板块连接CN为所述钻孔灌注桩施工数字孪生模型中各模块的互联方式，为各模块间数据传输和共享的渠道。
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的钻孔灌注桩施工监控方法，其特征在于，所述板块连接CN包括：所述灌注桩施工物理实体PZPE与所述灌注桩施工控制服务SCS之间的连接CN1；
所述灌注桩施工物理实体PZPE与所述灌注桩施工全过程孪生数据PDD之间的连接CN2；
所述灌注桩施工物理实体PZPE与所述灌注桩施工虚拟实体PZVE之间的连接CN3；
所述灌注桩施工虚拟实体PZVE与所述灌注桩施工全过程孪生数据PDD之间的连接CN4；
所述灌注桩施工虚拟实体PZVE与所述灌注桩施工控制服务SCS之间的连接CN5；
所述灌注桩施工全过程孪生数据PDD与所述灌注桩施工控制服务SCS之间的连接CN6。
3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的钻孔灌注桩施工监控方法，其特征在于，所述连接CN1为控制信息交互；
4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的钻孔灌注桩施工监控方法，其特征在于，所述灌注桩施工控制服务SCS包括成孔和成桩报表SCS1、工艺偏差预警SCS2、质量风险评估SCS3，以及WEB端3D质量和进度信息可视化交互SCS4；
其中，所述成孔和成桩报表SCS1为根据施工质量验收要求的信息项，在软件中以图表电子文档形式自动导出挖孔灌注桩施工记录；
所述工艺偏差预警SCS2为桩孔实体PZKPE上布设预警设备，实时将桩孔质量数据DD4反馈至施工现场，对异常信息进行提示；
所述质量风险评估SCS3为统计施工区域内群桩成孔和成桩质量，判别施工操作合规性，对挖孔灌注桩施工质量进行综合分级评估；
所述WEB端3D质量和进度信息可视化交互SCS4为在Web端和手机App端以挖孔灌注桩施工3D模型为载体，可视化展示灌注桩施工全过程孪生数据PDD。
5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的钻孔灌注桩施工监控方法，其特征在于，所述灌注桩施工全过程孪生数据PDD包括桩基设计数据DD1、钻机状态数据DD2、桩体质量数据DD3、桩孔质量数据DD4、桩基进度和工程量数据DD5；
其中，桩基设计数据DD1包括灌注桩各桩体的类型、桩号、设计桩位、桩体几何信息、桩体设计属性信息和地质信息；其中，桩体设计属性信息包括混凝土强度、钢筋笼规格；
钻机状态数据DD2包括钻机监测数据DD2A和钻机行为数据DD2B；其中，钻机监测数据DD2A包括钻机位置、钻头平面位置、钻头高程、钻头垂直度、钻头力矩，钻机行为数据DD2B包括设备数量、设备施工区域、钻机姿态；
桩体质量数据DD3包括桩身完整性、桩基承载力、实际桩长、实际桩径和质量评估结果；
桩孔质量数据DD4包括桩孔实际位置、桩号、垂直度、钻孔速度、钻孔入岩深度、开孔和成孔时间和质量评估结果；
桩基进度包括桩基施工进度，工程量数据DD5包括工程量。
6.根据权利要求1所述的基于数字孪生的钻孔灌注桩施工监控方法，其特征在于，所述基于所述钻孔灌注桩施工数字孪生模型对钻孔灌注桩施工质量和进度进行监控，包括：步骤一：依据桩基施工图纸，自动获取并存储桩基设计数据DD1，通过BIM建模工具，建立所述桩基设计模型DZVE，所述桩基设计数据DD1包括灌注桩施工信息、桩基空间、几何、物理属性和地质环境信息；
步骤二：根据灌注桩施工组织设计，确定施工现场的钻机设备数量和设备施工区域，布设物联网数据采集装置于钻机设备实体PZJPE，实时感知并自动存储钻机监测数据DD2A，其中，所述钻机监测数据DD2A包括钻机和钻头的位置信息和钻头力矩；
步骤三：根据桩身建造模型SZVE，制作电子表单，在施工过程中提取灌注桩工程隐蔽验收记录信息，获取桩体质量数据；
步骤四：根据灌注桩施工工艺，建立桩基成孔模型KZVE，在钻机监测数据DD2A和桩基设计数据DD1驱动下实时仿真特定施工区域的钻机设备姿态和各灌注桩成孔状态，映射现实世界中桩孔实体PZKPE、钻机设备实体PZJPE信息，输出钻机状态数据DD2B、桩孔质量数据DD4、桩基进度和工程量数据DD5；其中，特定施工区域为设备施工区域；
步骤五：开展灌注桩施工控制服务SCS，集成灌注桩施工全过程孪生数据PDD，在多源异构数据驱动下进行质量风险评估SCS3和WEB端3D质量和进度信息可视化交互SCS4，实时将信息反馈至现实世界，对挖孔灌注桩施工过程实时开展工艺偏差预警SCS2，并在施工完成后开展成孔和成桩报表SCS1服务。
7.根据权利要求6所述的基于数字孪生的钻孔灌注桩施工监控方法，其特征在于，物联网数据采集装置包括北斗RTK装置、倾角传感器、电流互感器和无线网关。
8.根据权利要求6所述的基于数字孪生的钻孔灌注桩施工监控方法，其特征在于，所述根据灌注桩施工工艺，建立桩基成孔模型KZVE，包括：设桩基成孔模型KZVE＝(Kzve1,Kzve2),其中，Kzve1为对钻机设备实体PZJPE仿真，Kzve2为对桩孔实体PZKPE仿真，两个仿真过程同步进行；
其中，KZVE的仿真要素通过四元组(I,E,S,O)表达，其中I为输入数据；O为输出数据；E为事件集，表示多个事件；S为状态集，表示多个状态；
根据工艺逻辑以事件驱动所述状态跳转，产生所述输出数据。
9.根据权利要求8所述的基于数字孪生的钻孔灌注桩施工监控方法，其特征在于，所述桩基成孔模型KZVE＝(Kzve1,Kzve2)包括：Kzve1以钻机监测数据DD2A和桩基设计数据DD1为输入数据I，以钻机行为数据DD2B为输出数据O，以钻机设备姿态为状态S，以钻机开挖技术要求为事件E；
Kzve2以钻机监测数据DD2A和桩基设计数据DD1为输入，以桩孔质量数据DD4、桩基进度和工程量数据DD5为输出，以钻机设备姿态为状态和灌注桩成孔状态为状态，以输出数据计算要求为事件。
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至9中任一项所述的基于数字孪生的钻孔灌注桩施工监控方法的步骤。
基于数字孪生的钻孔灌注桩施工监控方法及计算机设备
技术领域
[0001] 本申请属于智慧建造领域，涉及一种基于数字孪生的钻孔灌注桩施工监控方法及计算机设备。
背景技术
[0002] 土建和基础设施工程中，桩基作为承重结构是工程的重要组成部分，桩基质量优劣直接影响工程整体质量。桩基属于隐蔽工程，挖孔灌注桩是桩基施工的常见方式，然而，施工过程依赖人工测量，记录孔位、入岩深度等成孔参数，辅以桩身完整性检测、地基承载力试验等手段抽样检测成桩质量。上述作业方式标准化和信息化程度不高、人为因素干扰大、施工记录的客观性、准确性难以保证，工作效率滞后，存在施工质量和成本管控风险。
[0003] 可见，上述作业方式大大降低了施工过程中的管理效率问题。
发明内容
[0004] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本申请提供了一种基于数字孪生的钻孔灌注桩施工监控方法及计算机设备，以解决目前灌注桩施工中存在施工过程中的管理效率低的问题。
[0005] 为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种基于数字孪生的钻孔灌注桩施工监控方法，包括钻孔灌注桩施工数字孪生模型，
[0006] 基于钻孔灌注桩施工数字孪生模型对钻孔灌注桩施工质量和进度进行监控；
[0007] 钻孔灌注桩施工数字孪生模型包括灌注桩施工物理实体PZPE，灌注桩施工虚拟实体PZVE，灌注桩施工全过程孪生数据PDD,灌注桩施工控制服务SCS和板块连接CN；
[0008] 灌注桩施工物理实体PZPE为现实世界中待监控的灌注桩施工过程，其中，在钻机设备实体PZJPE布设物联网数据采集装置，并在灌注桩施工过程中，通过物联网数据采集装置采集钻机设备实体PZJPE的钻机监测数据DD2A；
[0009] 灌注桩施工虚拟实体PZVE指在数字世界中以时间尺度、空间尺度描述和刻画现实世界灌注桩施工成孔和灌桩过程的虚拟模型；
[0010] 其中，灌注桩施工虚拟实体PZVE包括桩基设计模型DZVE，桩基成孔模型KZVE、桩身建造模型SZVE，
[0011] 桩基设计模型DZVE为根据设计要求以数字化方式定义挖孔灌注桩施工信息、桩基空间、几何、物理属性和地质环境的模型；
[0012] 桩基成孔模型KZVE对施工区域内钻机设备开挖工艺和灌注桩的成孔工艺进行仿真建模，输出随时间和工艺推进的钻机设备姿态和灌注桩成孔状态；
[0013] 桩身建造模型SZVE通过建模数字化描述实际桩身的建成质量信息，存储于特定物理结构中，方便计算机识别和表达；
[0014] 成孔和灌桩过程的虚拟模型包括：根据灌注桩施工工艺，建立桩基成孔模型KZVE，在钻机监测数据DD2A和桩基设计数据DD1驱动下实时仿真特定施工区域的钻机设备姿态和各灌注桩成孔状态；
[0015] 灌注桩施工全过程孪生数据PDD为储存在计算机上的灌注桩施工质量数字孪生的多源异构数据；
[0016] 灌注桩施工控制服务SCS为以灌注桩施工全过程孪生数据PDD为基础进行数据分析，对现实世界灌注桩施工质量和进度的监控；
[0017] 板块连接CN为钻孔灌注桩施工数字孪生模型中各模块的互联方式，为各模块间数据传输和共享的渠道。
[0018] 本申请为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述钻孔灌注桩施工监控方法的步骤。
[0019] 本申请实施例与相关技术相比存在的有益效果是：
[0020] 通过灌注桩施工数字孪生模型中的灌注桩施工物理实体PZPE和灌注桩施工虚拟实体PZVE，为桩基施工质量验收和进度管理提供真实可靠的数字化记录，采用灌注桩施工控制服务SCS为以灌注桩施工全过程孪生数据PDD为基础进行数据分析，对现实世界灌注桩施工质量和进度的监控，可实现灌注桩施工质量和进度信息的全面感知、真实分析和实时控制，有助于提高施工管理的数字化水平，有效降低施工过程的质量风险，板块连接CN实现了灌注桩施工数字孪生模型中各个模块的互联，实现钻孔灌注桩施工过程中的数据共享，提高了管理效率。
附图说明
[0021] 图1是本申请可以应用于其中的示例性系统架构图；
[0022] 图2是本申请提供的基于钻孔灌注桩施工数字孪生模型对钻孔灌注桩施工质量和进度进行监控的流程示意图；
[0023] 图3是本申请提供的钻孔灌注桩施工数字孪生模型的示例图；
[0024] 图4是本申请提供的桩基成孔模型仿真的状态图；
[0025] 图5是本申请提供的计算机设备的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0026] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
[0027] 在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0028] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0029] 如图1所示，系统架构100可以包括终端设备101、102、103，网络104和服务器105。网络104用以在终端设备101、102、103和服务器105之间提供通信链路的介质。网络104可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。
[0030] 用户可以使用终端设备101、102、103通过网络104与服务器105交互，以接收或发送消息等。终端设备101、102、103上可以安装有各种通讯客户端应用，例如网页浏览器应用、购物类应用、搜索类应用、即时通信工具、邮箱客户端、社交平台软件等。
[0031] 终端设备101、102、103可以是具有显示屏并且支持网页浏览的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、电子书阅读器、MP3播放器(Moving Picture Experts Group Audio Layer III，动态影像专家压缩标准音频层面3)、MP4(Moving Picture Experts Group Audio Layer IV，动态影像专家压缩标准音频层面4)播放器、膝上型便携计算机和台式计算机等等。
[0032] 服务器105可以是提供各种服务的服务器，例如对终端设备101、102、103上显示的页面提供支持的后台服务器。
[0033] 需要说明的是，本申请实施例所提供的钻孔灌注桩施工监控方法一般由服务器/终端设备执行，相应地，钻孔灌注桩施工监控系统一般设置于服务器/终端设备中。
[0034] 应该理解，图1中的终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。
[0035] 根据本申请实施例提供一种基于数字孪生的钻孔灌注桩施工监控方法，包括钻孔灌注桩施工数字孪生模型，基于钻孔灌注桩施工数字孪生模型对钻孔灌注桩施工质量和进度进行监控；
[0036] 钻孔灌注桩施工数字孪生模型包括灌注桩施工物理实体PZPE，灌注桩施工虚拟实体PZVE，灌注桩施工全过程孪生数据PDD,灌注桩施工控制服务SCS和板块连接CN；
[0037] 灌注桩施工物理实体PZPE为现实世界中待监控的灌注桩施工过程，其中，在钻机设备实体PZJPE布设物联网数据采集装置，并在灌注桩施工过程中，通过物联网数据采集装置采集钻机设备实体PZJPE的钻机监测数据DD2A；
[0038] 灌注桩施工虚拟实体PZVE指在数字世界中以时间尺度、空间尺度描述和刻画现实世界灌注桩施工成孔和灌桩过程的虚拟模型；
[0039] 其中，灌注桩施工虚拟实体PZVE包括桩基设计模型DZVE，桩基成孔模型KZVE、桩身建造模型SZVE，
[0040] 桩基设计模型DZVE为根据设计要求以数字化方式定义挖孔灌注桩施工信息、桩基空间、几何、物理属性和地质环境的模型；
[0041] 桩基成孔模型KZVE对施工区域内钻机设备开挖工艺和灌注桩的成孔工艺进行仿真建模，输出随时间和工艺推进的钻机设备姿态和灌注桩成孔状态；
[0042] 桩身建造模型SZVE通过建模数字化描述实际桩身的建成质量信息，存储于特定物理结构中，方便计算机识别和表达；
[0043] 成孔和灌桩过程的虚拟模型包括：根据灌注桩施工工艺，建立桩基成孔模型KZVE，在钻机监测数据DD2A和桩基设计数据DD1驱动下实时仿真特定施工区域的钻机设备姿态和各灌注桩成孔状态；
[0044] 灌注桩施工全过程孪生数据PDD为储存在计算机上的灌注桩施工质量数字孪生的多源异构数据；
[0045] 灌注桩施工控制服务SCS为以灌注桩施工全过程孪生数据PDD为基础进行数据分析，对现实世界灌注桩施工质量和进度的监控；
[0046] 板块连接CN为钻孔灌注桩施工数字孪生模型中各模块的互联方式，为各模块间数据传输和共享的渠道。
[0047] 通过灌注桩施工数字孪生模型中的灌注桩施工物理实体PZPE和灌注桩施工虚拟实体PZVE，为桩基施工质量验收和进度管理提供真实可靠的数字化记录，采用灌注桩施工控制服务SCS为以灌注桩施工全过程孪生数据PDD为基础进行数据分析，对现实世界灌注桩施工质量和进度的监控，可实现灌注桩施工质量和进度信息的全面感知、真实分析和实时控制，有助于提高施工管理的数字化水平，有效降低施工过程的质量风险，板块连接CN实现了灌注桩施工数字孪生模型中各个模块的互联，实现钻孔灌注桩施工过程中的数据共享，提高了管理效率。
[0048] 在一些实施方式中，上述板块连接CN包括：
[0049] 灌注桩施工物理实体PZPE与灌注桩施工控制服务SCS之间的连接CN1；
[0050] 灌注桩施工物理实体PZPE与灌注桩施工全过程孪生数据PDD之间的连接CN2；
[0051] 灌注桩施工物理实体PZPE与灌注桩施工虚拟实体PZVE之间的连接CN3；
[0052] 灌注桩施工虚拟实体PZVE与灌注桩施工全过程孪生数据PDD之间的连接CN4；
[0053] 灌注桩施工虚拟实体PZVE与灌注桩施工控制服务SCS之间的连接CN5；
[0054] 灌注桩施工全过程孪生数据PDD与灌注桩施工控制服务SCS之间的连接CN6。
[0055] 具体地，连接CN1为控制信息交互；连接CN2为数据采集与反馈；连接CN3为信息交互和虚拟建模；连接CN4为模型仿真信息交互；连接CN5为成孔和成桩信息交互；连接CN6为数据处理与信息展示，实现了灌注桩施工数字孪生模型中各个模块的互联，实现钻孔灌注桩施工过程中的数据共享。
[0056] 在一些实施方式中，灌注桩施工控制服务SCS包括成孔和成桩报表SCS1、工艺偏差预警SCS2、质量风险评估SCS3，以及WEB端3D质量和进度信息可视化交互SCS4。其中，成孔和成桩报表SCS1为根据施工质量验收要求的信息项，在软件中以图表电子文档形式自动导出挖孔灌注桩施工记录；工艺偏差预警SCS2为桩孔实体PZKPE上布设预警设备，实时将桩孔质量数据DD4反馈至施工现场，对异常信息进行提示；质量风险评估SCS3为统计施工区域内群桩成孔和成桩质量，判别施工操作合规性，对挖孔灌注桩施工质量进行综合分级评估；WEB端3D质量和进度信息可视化交互SCS4为在Web端和手机App端以挖孔灌注桩施工3D模型为载体，可视化展示灌注桩施工全过程孪生数据PDD。
[0057] 在一些实施方式中，灌注桩施工全过程孪生数据PDD包括桩基设计数据DD1、钻机状态数据DD2、桩体质量数据DD3、桩孔质量数据DD4、桩基进度和工程量数据DD5。其中，桩基设计数据DD1包括灌注桩各桩体的类型、桩号、设计桩位、桩体几何信息、桩体设计属性信息和地质信息；其中，桩体设计属性信息包括混凝土强度、钢筋笼规格；钻机状态数据DD2包括钻机监测数据DD2A和钻机行为数据DD2B；其中，钻机监测数据DD2A包括钻机位置、钻头平面位置、钻头高程、钻头垂直度、钻头力矩，钻机行为数据DD2B包括设备数量、设备施工区域、钻机姿态；桩体质量数据DD3包括桩身完整性、桩基承载力、实际桩长、实际桩径和质量评估结果；桩孔质量数据DD4包括桩孔实际位置、桩号、垂直度、钻孔速度、钻孔入岩深度、开孔和成孔时间和质量评估结果；桩基进度包括桩基施工进度，工程量数据DD5包括工程量。
[0058] 具体地，根据灌注桩施工组织设计，确定施工现场的钻机设备数量和设备施工区域，在钻机设备上布设置北斗实时动态定位技术(Real Time Kinematic，RTK)装置和倾角传感器实时感知钻孔实体在施工过程中的现场监测信息变化，例如钻机和钻头的位置信息和钻头垂直度，通过电流互感器钻头力矩(电流)，通过无线网关等将从上述传感器获取的钻机监测信息自动存储在预设数据库中。其中，表1为部分钻机状态数据的描述。
[0059] 表1钻机状态数据描述
[0060]
[0061] 由于桩基属于隐蔽工程，挖孔灌注桩是桩基施工的常见方式，然而，施工过程依赖人工测量，记录孔位、入岩深度等成孔参数，辅以桩身完整性检测、地基承载力试验等手段抽样检测成桩质量。为解决上述因人工操作问题影响桩质量监测的问题，且结合建模具有描述系统的因果关系或相互关系的过程，即本申请通过将现场的钻机监测数据DD2A和桩基设计数据DD1进行仿真，以反馈灌注桩施工过程中桩孔入岩的变化，同时仅通过输入现场监测信息即可实现自动仿真，避免人工操作的干扰，提高桩质量检测的准确率和效率。
[0062] 在一些实施方式中，参考图2，图2是本申请提供的基于钻孔灌注桩施工数字孪生模型对钻孔灌注桩施工质量和进度进行监控的流程示意图，具体包括：
[0063] S201：依据桩基施工图纸，自动获取并存储桩基设计数据DD1，通过BIM建模工具，建立桩基设计模型DZVE。
[0064] 其中，桩基设计数据DD1包括灌注桩施工信息、桩基空间、几何、物理属性和地质环境信息。
[0065] 具体地，从桩基施工CAD图纸获取桩基设计数据DD1(即桩身实体的设计数据)，其中，桩基设计数据DD1可以包括但不限于灌注桩各桩体的空间分区、构件族、族类型、构件编号、设计桩号、设计桩位坐标、桩基几何信息(例如直径和深度)、桩体设计属性信息(例如混凝土强度、钢筋笼规格)和地质信息等。将桩基设计数据DD1输入到BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)建模工具中，明确灌注桩施工信息、桩基空间、几何、物理属性和地质环境信息，建立桩桩基设计模型DZVE。
[0066] 在一些实施方式中，将桩基设计数据以电子表单的形式进行自动存储。如表2所示，表2为部分桩基设计数据描述。
[0067] 表2桩基设计数据描述
[0068]数据项名称 类型
空间分区 文本
构件族 文本
族类型 文本
构件编号 文本
设计桩号 文本
设计桩位坐标 浮点
直径 浮点
深度 浮点
分区号 文本
混凝土强度 文本
[0069] S202：：根据灌注桩施工组织设计，确定施工现场的钻机设备数量和设备施工区域，布设物联网数据采集装置于钻机设备实体PZJPE，实时感知并自动存储钻机监测数据DD2A。
[0070] 其中，钻机监测数据DD2A包括钻机和钻头的位置信息和钻头力矩。
[0071] 其中，物联网数据采集装置包括北斗RTK装置、倾角传感器、电流互感器和无线网关。
[0072] S203：：根据桩身建造模型SZVE，制作电子表单，在施工过程中提取灌注桩工程隐蔽验收记录信息，获取桩体质量数据。
[0073] 在一些实施方式中，可以根据桩身建造模型SZVE制作电子表单，在灌注桩施工过程中提取灌注桩工程隐蔽验收记录信息，获取桩体质量数据。其中，桩体质量数据包括桩身完整性、桩基承载力、实际桩长、实际桩径和质量评估结果等。其中，表3为部分桩体质量数据描述。
[0074] 表3桩体质量数据描述
[0075] 数据项名称 类型桩身完整性 文本
桩基承载力 浮点
实际桩长 浮点
实际桩径 浮点
灌注方量 浮点
坍落度 浮点
浇筑桩顶标高 浮点
充盈系数 浮点
有效桩长 浮点
成桩状态 浮点
[0076] S204：根据灌注桩施工工艺，建立桩基成孔模型KZVE，在钻机监测数据DD2A和桩基设计数据DD1驱动下实时仿真特定施工区域的钻机设备姿态和各灌注桩成孔状态，映射现实世界中桩孔实体PZKPE、钻机设备实体PZJPE信息，输出钻机状态数据DD2B、桩孔质量数据DD4、桩基进度和工程量数据DD5。
[0077] 其中，上述的仿真特定施工区域的钻机设备姿态和各灌注桩成孔状态为灌注桩施工工艺仿真。根据灌注桩施工工艺，建立桩基成孔模型KZVE，对钻机设备和桩孔实体进行同步化的离散事件仿真，在钻机监测数据和桩基设计数据驱动下动态仿真，输出钻机状态数据DD2B、桩孔质量数据DD4、桩基进度和工程量数据DD5。
[0078] 通过仿真方式实时反馈了钻孔灌注桩施工过程中钻机设备姿态和灌注桩成孔状态，从而可以直观的展示钻孔灌注桩施工过程，便于监测和管理施工过程。
[0079] S205：开展灌注桩施工控制服务SCS，集成灌注桩施工全过程孪生数据PDD，在多源异构数据驱动下进行质量风险评估SCS3和WEB端3D质量和进度信息可视化交互SCS4，实时将信息反馈至现实世界，对挖孔灌注桩施工过程实时开展工艺偏差预警SCS2，并在施工完成后开展成孔和成桩报表SCS1服务。
[0080] 具体地，质量风险评估SCS3为统计施工区域内群桩成孔和成桩质量，判别施工操作合规性，对挖孔灌注桩施工质量进行综合分级评估，即可以根据钻机状态数据、桩孔质量数据、桩基进度和工程量数据的质量分析结果进行分级评估。例如，可以采用一级表示质量分析结果为优，二级表示质量分析结果为良好，三级表示质量分析结果为一般等，此处不做限定。
[0081] 具体地，可视化交互SCS4可以在Web端和手机App端以挖孔灌注桩施工3D模型为载体，可视化展示灌注桩施工全过程的桩基设计数据、钻机状态数据、桩体质量数据、桩孔质量数据和桩基进度、工程量数据以及质量分析结果所涉及的分级评估、异常提示信息等预警。
[0082] 具体地，当存在工艺偏差时，可以进行工艺偏差预警SCS2，该预警可以在桩孔实体上布设预警设备，实时将桩孔质量数据反馈至施工现场，并发送异常提示信息到终端。
[0083] 参考图3，图3是本申请提供的钻孔灌注桩施工数字孪生模型的示例图。灌注桩施工虚拟实体2为灌注桩施工物理实体1的数字孪生体，多尺度描述现实世界中灌注桩施工成孔和灌桩过程。灌注桩施工虚拟实体2指在数字世界中以时间尺度、空间尺度描述和刻画现实世界灌注桩施工成孔和灌桩过程的虚拟模型。灌注桩施工虚拟实体2包含桩基成孔模型8、桩基BIM模型9和桩身建造模型10。桩基成孔模型8通过施工工艺仿真21，以状态图建模方式，对施工区域内钻机设备5和桩孔实体6的开挖和成孔工艺和进行离散事件仿真，在桩基设计数据11和钻机状态数据12驱动下实时仿真输出随时间和工艺推进的钻机设备姿态(钻机移动、钻头就位、挖孔、钻头入岩、提钻和收回钻头等)和灌注桩成孔状态(确定桩位、成孔过程和终孔等)。桩基BIM模型9根据桩基设计和施工要求，通过桩基BIM建模22方式建立，包含桩基空间(设计桩号、桩位)、几何(设计桩长、设计桩径)、物理属性(桩号、设计混凝土强度、钢筋笼规格等)和地质环境等信息。桩身建造模型10通过语义模型描述实际桩身的建成质量信息，以电子表单形式存储于数据库中，方便计算机调用和储存。
[0084] 灌注桩施工全过程孪生数据3为过物联网自动采集20、模型仿真、数据调用和存储24得到，以数据库形式储存的灌注桩施工质量数字孪生的多源异构数据。数据类型包括桩基设计数据11、钻机状态数据12、桩体质量数据13、桩孔质量数据14和桩基进度和工程量数据15。桩基设计数据11来源于桩基BIM模型9，灌注桩施工控制服务4针对灌注桩施工过程，以B/S架构搭建的手机APP端和Web端的系统平台，对灌注桩施工全过程孪生数据进行数据调用和实时分析26，评定灌注桩施工质量偏差，识别动态进度和工程量状态，实现对现实世界灌注桩施工质量的实时监控。通过控制信息交互19，将施工决策信息反馈到施工现场，并通过成孔和成桩过程展示25，将桩基BIM模型9和动态仿真信息在Web端动态可视化展示。数字孪生模型包含以下功能模块：质量监控16、施工进度和工程量管理17、数据3D可视化18。
质量监控16实现对灌注桩施工定位、开挖、成孔确认、混凝土灌注和成桩检测等工艺的实时监控；施工进度和工程量管理17实现各施工区域成孔开始和结束时间的实时统计和工程量计算；数据3D可视化18基于WebGL技术，实现桩基BIM模型9与仿真信息在Web端实时展示。本申请能够实现灌注桩施工质量和进度的自动感知和智能决策。
[0085] 在一些实施方式中，桩基成孔模型通过灌注桩施工工艺仿真，以状态图建模方式，对施工区域内钻机设备和桩孔实体的开挖和成孔工艺进行离散事件模拟仿真。其中，可通过有限状态机、佩特里(Petri)网态图等离散事件对桩孔实体和钻机设备实体进行模拟仿真。
[0086] 在一些实施方式中，根据灌注桩施工工艺，建立桩基成孔模型KZVE，包括：
[0087] 设桩基成孔模型KZVE＝(Kzve1,Kzve2),其中，Kzve1为对钻机设备实体PZJPE仿真，Kzve2为对桩孔实体PZKPE仿真，两个仿真过程同步进行；
[0088] 其中，KZVE的仿真要素通过四元组(I,E,S,O)表达，其中I为输入数据；O为输出数据；E为事件集，表示多个事件；S为状态集，表示多个状态；
[0089] 根据输入数据生成事件；
[0090] 根据工艺逻辑以事件驱动状态跳转，产生输出数据。
[0091] 在一些实施方式中，桩基成孔模型KZVE＝(Kzve1,Kzve2)包括：
[0092] Kzve1以钻机监测数据DD2A和桩基设计数据DD1为输入数据I，以钻机行为数据DD2B为输出数据O，以钻机设备姿态为状态S，以钻机开挖技术要求为事件E；
[0093] Kzve2以钻机监测数据DD2A和桩基设计数据DD1为输入，以桩孔质量数据DD4、桩基进度和工程量数据DD5为输出，以钻机设备姿态为状态和灌注桩成孔状态为状态，以输出数据计算要求为事件。
[0094] 其中，对钻机设备仿真，以钻机监测数据和桩基设计数据为数据输入，以钻机行为数据为输出数据。如图4所示，图4是本申请提供的桩基成孔模型仿真的状态图，其中，图中的Sz0、Sz1、……、Sz7表示钻机设备仿真的离散状态；Sk0、Sz1、……、Sz3表示桩孔仿真的离散状态；E1、E2、……、E14表示仿真的离散事件。例如，当钻机设备仿真的离散状态为Sz4钻头入岩的离散状态时，将Sz3的输出事件输入到Sz4以作为Sz4的输入事件，即Sz4的输入事件为钻头到达设计高程且钻头力矩达标后，输出事件为E5钻头高程提高。接着，以E5作为Sz5的输入事件，得到E6钻头到达初始高度的输出事件，以此规律进行仿真。具体的仿真状态集和关联事件见表4，表4为钻机设备仿真状态和事件集。
[0095] 表4钻机设备仿真状态和事件集
[0096]
[0097]
[0098] 对桩孔实体仿真，以钻机监测数据和桩基设计数据为输入数据，以桩孔质量数据、桩基进度和工程量数据为输出，仿真状态集和关联事件见表5，表5为桩孔设备仿真状态和事件集。
[0099] 表5桩孔设备仿真状态和事件集
[0100]
[0101] 其中，桩孔质量数据包括桩孔实际位置、桩号、垂直度、钻孔速度、钻孔入岩深度、开孔和成孔时间和质量评估结果等。桩基进度即为桩基施工进度，工程量数据即为工程量等。
[0102] 桩孔质量数据通过桩基成孔模型对钻孔实体仿真得到，部分桩孔质量数据项见下表6。
[0103] 表6桩孔质量数据描述
[0104]数据项名称 类型
桩号 文本
桩孔实际位置 浮点
提钻速度 浮点
下钻速度 浮点
钻孔垂直度 浮点
钻孔入岩深度 浮点
开孔时间 日期
成孔时间 日期
[0105] 桩基进度和工程量数据通过桩基成孔模型和桩孔质量数据进行仿真得到，部分桩基进度和工程量数据见下表7。
[0106] 表7桩基进度和工程量数据描述
[0107]
[0108]
[0109] 数据报表可以是成孔和成桩的报表。可以根据施工质量验收要求的信息项，在软件中以图表电子文档形式自动导出包括桩孔质量数据的挖孔灌注桩施工记录，使得在工艺偏差时根据该数据报表可以定位到工艺存在偏差的关键因素，以便于追踪。
[0110] 为解决上述技术问题，本申请实施例还提供计算机设备。具体请参阅图5，图5为本实施例计算机设备基本结构框图。
[0111] 所述计算机设备5包括通过系统总线相互通信连接存储器51、处理器52、网络接口53。需要指出的是，图中仅示出了具有组件51‑53的计算机设备5，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。其中，本技术领域技术人员可以理解，这里的计算机设备是一种能够按照事先设定或存储的指令，自动进行数值计算和/或信息处理的设备，其硬件包括但不限于微处理器、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、数字处理器(Digital Signal Processor，DSP)、嵌入式设备等。
[0112] 所述计算机设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述计算机设备可以与用户通过键盘、鼠标、遥控器、触摸板或声控设备等方式进行人机交互。
[0113] 所述存储器51至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或D钢结构形变定位存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，所述存储器51可以是所述计算机设备5的内部存储单元，例如该计算机设备5的硬盘或内存。在另一些实施例中，所述存储器51也可以是所述计算机设备5的外部存储设备，例如该计算机设备5上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。当然，所述存储器51还可以既包括所述计算机设备5的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，所述存储器51通常用于存储安装于所述计算机设备5的操作系统和各类应用软件，例如钢结构形变定位方法的程序代码等。此外，所述存储器51还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
[0114] 所述处理器52在一些实施例中可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器52通常用于控制所述计算机设备5的总体操作。本实施例中，所述处理器52用于运行所述存储器51中存储的程序代码或者处理数据，例如运行所述钢结构形变定位方法的程序代码。
[0115] 所述网络接口53可包括无线网络接口或有线网络接口，该网络接口53通常用于在所述计算机设备5与其他电子设备之间建立通信连接。
[0116] 本申请还提供了另一种实施方式，即提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有钢结构形变定位程序，所述钢结构形变定位程序可被至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如上述的钢结构形变定位方法的步骤。
[0117] 通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。
[0118] 显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。
