三维激光扫描技术在工程建设中的应用研究

阐述地面三维激光扫描技术原理,介绍三维点云数据采集和处理的关键进展,梳理三维扫描技术在地下空间开发利用、结构健康监测、室内工程施工、质量检测与评估、文化遗产保护传承、智慧城市应用、已有工程改造、施工进度跟踪等领域的应用现状。分析该技术应用于不同领域的优缺点及改进方向,指出三维点云数据存储管理、计算分析面临的挑战,并展望三维激光扫描与点云处理在工程中的发展趋势。

基于BIM的建筑能耗分析

自碳达峰、碳中和目标提出以来,建筑能耗领域备受重视。相较于传统的建筑能耗分析,BIM(building information modeling)技术能对建筑进行更全面、精确的能耗分析。本文以杭州某教学楼为研究对象,利用BIM分析软件Ecotect对其进行光环境与热环境方面的分析,考察其在绿色建筑评价标准下的表现,根据分析结果可以给类似建筑的设计提供一定的参考。

基于Q-con非球面的折反射式全景光学系统设计

为了获得大视场管道内壁全景成像,利用Q-type非球面中的Q-con非球面设计了一款工作在可见光波段,视场大小为(65°~115°)×360°,焦距为1.24 mm,F数为3.5,总长为100 mm的折反射式全景光学系统。该系统由1片反射镜、8片透镜组成,其中反射镜单元采用Q-con非球面面型,其余透镜均为球面。在尼奎斯特频率93 lp/mm处调制传递函数大于0.4,成像质量接近衍射极限。为验证Q-con面型相对于偶次非球面面型在折反射式光学系统设计中的优势,实际设计了一款与Q-con非球面折反射式全景系统具有相同参数的偶次非球面折反射式全景系统,对两者进行了分析比较。结果表明,相对于偶次非球面,Q-con非球面多项式系数比对应的偶次非球面的多5~17个数量级,不仅有效的提高了系统设计效率、加工与检测精度、减小成本,同时也可以实现像质更高、口径更小的设计结果。

光调制解调技术在田间杂草光谱识别中的应用

为了实现快速、无损地从作物中识别杂草,研究了基于光谱分析技术的光谱传感器.以苗期冬油菜为研究对象,根据已提取的4个特征波长(590,710,750,940 nm),设计了一套光谱传感器原型试验系统.该试验系统在传统光谱传感器的基础上,运用光调制解调技术剔除检测结果中环境杂散光的干扰,包括试验设备(光信号调制设备和光电信号采集设备)和试验数据处理LabVIEW程序.用冬油菜菜叶对试验系统4个不同波段进行了验证试验,当外界环境杂散光对应直流分量变化幅度分别为10. 00%,6. 40%,1. 17%,1. 34%,22. 60%,38. 90%,56. 00%,59. 50%时,反射率表征值一直保持稳定,表明在外界环境杂散光缓慢变化和剧烈变化时,系统可以稳定测量被测样品的反射率.该系统验证了光调制解调技术能有效提高被测样品光谱信号的测量信噪比.

基于空间光耦合系统的芯片温度传感器

研究了一种硅光子芯片空间光耦合系统,简化了集成光子芯片用光纤阵列耦合的方式,通过将1550 nm附近波段的光通过空间光学系统,经光栅耦合器垂直耦合进入集成光子芯片,经过波导与微环谐振腔实现光学传感,采用多模光纤收集出射能量,并进行温度传感测试。实验结果表明,用波长探测方式,得到自由光谱范围(FSR)为0.85 nm,Q值为16321的环形谐振腔直通端透射谱线。在温度传感测试中,其灵敏度达到127 pm/℃。通过进一步对比测试表明,空间光耦合与光纤阵列光耦合只在插入损耗方面有所差距,耦合系统可得到较好的温度传感测试结果。空间光耦合具有更换传感器芯片便捷,容易实现多通道测试等优点。

连续重整装置在线换剂技术的工业应用

中国石化荆门分公司0.6Mt?a连续重整装置采用UOP公司第三代Cyclemax技术,于2017年12月实施了国内首次连续重整装置在线换剂技术工业应用。结果表明,在线更换新催化剂后,氢气和C_5^+液体收率增加,氢气纯度提高,在线换剂达到与停工换剂基本相同的置换效果,使重整催化剂的更换不受制于计划检修时间的制约,同时装置不需要停工检修就能完成换剂。

基于BIM技术的施工安全管理应用体系

通过文献回顾与案例研究的方法,结合BIM技术与实际工程项目,构建一套施工安全领域的BIM应用体系,尤其针对施工安全问题整理、安全交底与安全教育、危险源动态管理3方面进行初步探讨。得到以下成果:结合Navisworks软件与云平台创建一个施工安全问题信息整合平台,在Navisworks软件上构建可视化安全交底模型,建立结合BIM与RFID传感器的危险源动态管理概念体系。

基于BIM的智慧管廊运维平台研究——以杭州市某管廊项目为例

结合综合管廊日常运维目的、运维内容、运维平台需求,阐述基于BIM的管廊运维平台设计,包括平台系统架构、运维数据库设计、平台应用模块设计,然后通过API接口将监控系统和传统运维数据库连接起来,实现平台的相关功能。最后,对基于BIM的智慧管廊运维平台的前景做出展望。

电子吊舱温度环境测试分析

目的为电子吊舱热管理系统设计提供实测数据支撑。方法在电子吊舱内部不同位置部署高精度温度传感器,并配套具有统一时标的参数采集设备,采集不同季节、不同飞行工况下电子吊舱内部的温度数据,获取舱内温度环境参数。结果当飞行工况稳定时,电子吊舱内部环境温度的稳定时间约为1200 s,稳定值与当地大气总温的差别小于3℃。在不同飞行工况下稳定飞行时,舱内温度高于当地大气静温。以高空(11 km)飞行工况为例,当地大气静温为-50~-60℃,由于舱体蒙皮受气动加热影响,舱内环境温度仍维持在-40℃以上。结论飞行工况不同,吊舱内部环境温度有显著差别,随飞行工况变化,吊舱内部环境温度的变化相对滞后,其响应速度与材料导热能力正相关。

基于轻量化BIM模型和Web的绿色建筑评价

2019版《绿色建筑评价标准》中,新增与建筑场地至公共交通和服务设施间距的有关指标。为简化这类指标的评分过程,提出更合理的方法,将BIM与绿色建筑评价相结合,即基于轻量化的Web端BIM模型,以二次开发的方式在网页中实现指标评分,规避手工评价时查阅图纸的繁琐,也无须安装建模软件或复制模型,且易于结合网络地图服务。基于Autodesk Forge和百度地图服务开发的原型工具,可对新版标准下的14个小项进行快捷评分。

电子吊舱引排气参数测试分析

文中首次详细报道了电子吊舱引排气参数相关实测结果,分析了电子吊舱引排气参数随飞行工况变化而变化的响应特性。得出主要结论:吊舱引排气压力随飞行工况的变化而同步实时变化,在相同飞行高度下,马赫数Ma越大,引气压力就越大,排气压力就越小;在飞行高度为3~5 km、Ma为0.4~0.77的飞行工况下,采用非淹没式引气结构,并将引气口布局在合适位置,则引气总压恢复系数可达到0.98~1.0;将排气结构布置在漏斗引气结构尾部时,排气口附近存在明显的尾流负压效应。文中猫耳排气口的实测排气压力低于按经验公式计算所得的排气压力,其差值随Ma增大而增大。

铁磁性材料缺陷处的磁记忆信号特征分析

为明确缺陷对试件表面磁场的影响,该文对30Cr合金钢进行了逐级加载拉伸试验,在试件表面提前人为预制了缺陷,利用TSC-1M-4型磁检测仪采集磁场信号,研究了试件表面磁记忆信号在缺陷处的特征表现。切向磁记忆信号对试件的局部屈服更敏感。对其进行分析的结果表明:试件表面的磁记忆信号在缺陷边界处有明显的变化,通过表面磁场分布可以对试件的应力集中状况进行评价。

气体泄漏对全封闭组合电器局部放电影响的仿真分析

气体泄漏对气体绝缘全封闭组合电器(gas insulated substation,GIS)局部放电的影响有待研究,但缺少相关研究手段。为此,首先提出等效相对介电常数的概念,推导等效相对介电常数与气室压强、温度、分子数等的关系,从极化原理上分析其表征气体泄露程度的可行性;然后利用XFdtd三维电磁场仿真软件建立同轴波导结构自由金属微粒缺陷下的局部放电(partial discharge,PD)模型,仿真分析发生气体泄露后的局部放电情况;通过对特高频(ultra high frequency,UHF)电磁波时域信号与放电频谱的分析,探究气体泄漏的影响。仿真结果表明,基于等效相对介电常数气体泄漏对GIS局部放电影响的分析得以实现,同时揭示了脉冲宽度、主频、信号幅值等特征量的变化规律。

速率加载历史对铁磁性材料压磁磁场演变规律的影响

以往的研究已经证明加载速率会对铁磁性材料的力学行为和周围压磁磁场产生影响,为了进一步研究历史加载速率对后续压磁磁场演变规律的作用,对Q345工程结构钢进行了一系列循环拉伸试验,采用磁通仪对试件压磁磁场进行在线监测,研究试件在经历不同的历史加载速率后,其压磁磁场的演变规律。结果表明:加载速率历史是影响压磁磁场演变的重要因素之一。

不同初始磁状态U75V钢变形阶段的磁记忆参数表征

通过对经退磁处理和未消磁的U75V钢光滑试件进行静载拉伸试验研究了初始磁状态对试件表面磁信号的影响。结果表明:消磁试件长度范围内的表面磁场在弹性阶段呈现很好的线性分布。进入塑性后,切向磁场出现局部弯曲。利用切向磁场均值和法向磁场斜率变化可以区分弹塑性阶段以及确定弹性阶段的应力幅值;未消磁试件随着载荷增加其表面磁场波动幅度减小,由初始无规律分布逐渐转向磁有序状态。利用未消磁试件长度范围外的磁记忆信号曲线的磁场均值及斜率变化可以有效表征不同的变形阶段。

基于三维激光扫描技术的墙面平整度评估方法

建筑墙面因表面处理工艺的局限性,导致表面存在凹凸、倾斜现象,为解决该问题,利用三维激光扫描技术精度高、测量速度快、测量范围广等特点,评估墙面平整度。通过计算墙面轮廓线曲率,分析曲率特征与平整度的关系,采用最小二乘法对墙面点云进行平面拟合,基于Matlab编程从墙面点云中提取表面轮廓线,计算得到曲率特征W值。通过分析不同墙面轮廓线W值分布,提出采用点估计和区间估计度量墙面平整度W值的方法。结果表明该方法能有效区分不同墙面的不平整度,具有推广应用价值。

应力加载历史对铁磁性材料压磁磁场演变规律的影响

为了进一步明确历史应力对材料疲劳性能的影响,引入了压磁磁场作为新的损伤指标,对30Cr合金钢进行了循环变幅应力逐级加载试验,采用磁通门磁通仪对试件周围磁场进行整个加载过程中的在线监测,研究了试件在经历了不同的历史最大应力后,其压磁磁场在循环应力作用下的演变规律,并且分析了压磁磁场在材料发生不同程度的疲劳损伤时的特征表现。对其进行分析的结果表明:历史最大应力使得材料内部发生位错和微裂纹,对后续的疲劳加载有明显的影响。

Characterization of Stress Concentration by Tangential Component Hp(x) of Metal Magnetic Memory Signals

The correlation between the stress concentration and the spontaneous magnetic signals of metal magnetic memory(MMM) was investigated via tensile tests. Sheet specimens of the Q235 steel were machined into standard bars with rectangular holes to obtain various stress concentration factors. The tangential component Hp(x) of MMM signals and its related magnetic characteristic parameters throughout the loading process were presented and analyzed. It is found that the tangential component Hp(x) is sensitive to the abnormal magnetic changes caused by the local stress concentration in the defect area. The minimum magnetic field is positively correlated to the magnitude of the load and the distance from the notch. The tangential magnetic stress concentration factor presents good numerical stability during the entire loading process, and can be used to evaluate the stress concentration factor. The results obtained will be a complement to the MMM technique.

BIM在建筑工业化中的应用研究

从建筑设计标准化、构件部品生产工业化、施工安装装配化、生产经营信息化和建筑项目生产集成化五个方面研究BIM理念与建筑工业化的相关性,然后系统详实地描述如何将BIM应用至建筑工业化的过程中,包括利用BIM进行装配式建筑的构件拆分、施工预演以及工程量汇总等,从而实现对装配式建筑的全寿命周期的信息化管理。最后总结出BIM在建筑工业化中的应用价值,并根据BIM应用难度大、软件不健全等现状提出切实可行的建议,以促进BIM在建筑工业化中的应用。

基于BIM技术的工程造价管理分析

根据我国工程造价管理现存的问题,文章将探讨在工程管理中引入BIM技术的可行性。在了解BIM技术原理及其优势的基础上,针对项目不同阶段的造价管理提出了相应的应用模式。随后结合地下综合管廊的案例演示,实证BIM技术在其中的作用,完成基于BIM的全生命周期造价管理。BIM在实施过程中仍有许多障碍,文章结合实际情况提出了一些对策与建议,希望能借此进一步发掘BIM技术在造价管理中的应用价值。