(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211250367.X (22)申请日 2022.10.13 (71)申请人 江苏航运职业技术学院 地址 226000 江苏省南 通市经济技 术开发 区通盛大道185号 (72)发明人 沈毓婷　冒小明　吴丽华　谢云飞　 张家瑞　林伟　史誉州　施峰　 戴雨　王兆能　 (74)专利代理 机构 深圳天融专利代理事务所 (普通合伙) 44628 专利代理师 张莉 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01)G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种装配式建筑预制构件智能吊装过程数 字孪生建模方法 (57)摘要 本发明公开了一种装配式建筑预制构件智 能吊装过程数字孪生建模 方法， 涉及装配式建筑 技术领域， 包括， 对吊装的装配体的构 件、 吊绳及 吊装设备进行数据采集， 建立形状模 型及运动模 型； 分别对构件、 吊装设备及吊绳的数据进行获 取， 并基于获取的数据， 分别建立构件系数、 吊装 设备系数、 吊绳系数， 并分别评估吊取过程的安 全性； 获取到吊装过程中运动模型， 在利用吊装 设备通过吊绳对构件吊取时， 输入构件、 吊绳及 吊装设备的实际参数， 获取到拟合系数； 获取到 拟合系数及吊取系数， 判断关联后的值是否超 过 阈值。 以风险评估值对整个装配体吊装过程中来 自设备装置的风险进行评价， 综合程度高， 稳定 性好， 相对于常见的数字孪生模型， 对吊装风险 进行评估。 权利要求书4页 说明书11页 附图2页 CN 115329446 A 2022.11.11 CN 115329446 A 1.一种装配式建筑预制构件智能吊装过程数字 孪生建模方法， 其特 征在于： 包括， 对吊装的装配 体的构件、 吊绳及吊装设备进行 数据采集， 建立形状模型及运动模型； 分别对构件、 吊装设备及吊绳的数据进行获取， 并基于获取的数据， 分别建立构件系 数、 吊装设备系数、 吊绳系数， 并分别评估吊取 过程的安全性； 包括： 获取吊绳的拉断力Ld、 伸长率Sl、 横截面积Jm， 建立吊绳系数LS； 获取吊装设备的能耗 数据Nh、 最大拉力Dl， 形成吊装系数DZ； 获取吊取构件的高度数据Wz， 速度数据Mv， 质量数据 Zl， 形成构件系数GJ； 其中， 通过对检测仪器对吊绳的力学性能进行检测， 获取吊绳的拉断力Ld、 伸长率Sl及 横截面积Jm， 进行汇总， 形成吊绳系数LS； 获取到吊绳系数LS后， 与相应的阈值进行对比， 判断是否在阈值之内， 如果在阈值之 外， 则形成判断信息， 由报警单 元进行接收后， 向外 部发出预警信息； 将吊绳的拉断力Ld、 伸长率Sl、 横截面积Jm进行归一化处理， 吊绳系数LS计算方式如 下： 其中， ， ， 且 ， 为权重， 其 具体值可由用户依据实际经验进行调整及修 正； 获取到吊装过程中运动模型， 在利用吊装设备通过吊绳对构件吊取时， 输入构件、 吊绳 及吊装设备的实际参数， 获取到拟合系数； 获取到拟合系数及吊取系数， 进行关联， 判断关联后的值是否超过阈值， 如果超过阈 值， 则发出 预警； 包括： 获取拟合系数NH及吊取系数DQ， 进行归一化处理后， 确定权重系数， 并进行关联， 获取 风险评估值F X； 生成风险评估值的方法如下： 获取拟合系数NH及吊取系数DQ， 进行归一化处理后， 确定权重系数后进行关联， 获取风 险评估值F X； 将获取风险评估值FX与相应阈值进行对比， 如果获取的风险评估值在范围之外， 则向 外部发出警报。 2.根据权利要求1所述的一种装配式建筑预制构件智能吊装过程数字孪生建模方法， 其特征在于： 通过扫描装置对吊装设备、 构件及吊绳进行扫描， 获取外形扫描数据； 接收外形扫描数 据， 对吊装设备、 构件及吊索进行建模， 建立形状模型； 以成像装置对吊装设备的吊装过程进行成像， 将图像数据化， 建立构件的运动模型； 获 取形状模型及运动模型， 建立初步模型， 采集吊装设备的性能数据， 及吊绳的力学性能数 据， 及实际使用过程的折旧参数， 输入至初步模型中； 以机器学习的形式进行监督学习， 多次训练之后， 完成吊装过程的数字孪生模型的构 建。 3.根据权利要求1所述的一种装配式建筑预制构件智能吊装过程数字孪生建模方法，权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115329446 A 2其特征在于： 在吊绳处于工作状态时， 沿着时间轴获取若干个吊绳系数LS数据， 基于二次平滑指数， 对下一周期的吊绳系数LS进行预测， 获取预测后的吊绳系数LS， 将预测后的吊绳系数LS与 阈值相比； 如果当前的吊绳系数LS及预测后的吊绳系数LS中至少一个高于阈值时， 形成判断信 息； 由报警单 元接收判断信息， 向外 部发出报警信息； 提醒用户进行处 理； 在吊绳属于工作状态下， 如果吊绳系数LS如果超过或者即将超过阈值时， 对吊绳的力 学性能进行检测， 判断拉断力Ld、 伸长率Sl、 横截面积Jm中的是否存在至少一个超过阈值， 如果超过阈值， 则向外 部发出预警。 4.根据权利要求3所述的一种装配式建筑预制构件智能吊装过程数字孪生建模方法， 其特征在于： 在吊装设备处于工作状态时， 记录吊装设备的能耗数据Nh、 最大拉力Dl， 两者均获取若 干组数据中的最大值； 将能耗数据Nh、 最大拉力Dl进行归一 化处理， 吊装系数DZ计算符合如下公式： 其中， ， ， 且 ， 、 为权重， 为常数修正系数， 其具体 值可由用户调整设置， 或者由分析函数拟合 生成。 5.根据权利要求1所述的一种装配式建筑预制构件智能吊装过程数字孪生建模方法， 其特征在于： 在构件由吊装设备通过吊绳 将构件吊起前， 获取构件的质量数据Zl； 在构件由吊装设备通过吊绳逐渐将构件吊起时， 以固定的时间间隔， 获取构件的高度 数据Wz及速度数据Mv； 获取构件的高度数据Wz， 速度数据Mv， 质量数据Zl， 进行归一化处理， 并生成形成构件 系数GJ， 其 生成方法 符合以下公式： 其中， ， ， 且 ， 为权 重， 其具体值可由用户依据实际经验进行调整及修 正。 6.根据权利要求5所述的一种装配式建筑预制构件智能吊装过程数字孪生建模方法， 其特征在于： 获取构件的构件系数GJ， 将构件系数GJ与相应的阈值进行对比， 判断是否在阈值之外， 如果构件系数GJ已经超过阈值， 则意味着在吊取构件时， 构件存在一定的安全隐患， 向外部 发出警报； 在构件系数GJ超过阈值时， 获取与构件相关的速度数据Mv， 质量数据Zl， 判断速度数据 Mv， 质量数据Zl是否超过阈值， 如果其中至少一个超过相应的阈值， 则向外部发出预警信权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115329446 A 3