塔式起重機(jī)在建筑工地作業(yè)的三維可視化和模擬仿真
Integrating 3D visualization and simulation for tower crane operations on construction sites.
摘要：
大多數(shù)高層建筑工程都依賴塔式起重機(jī)來完成提升任務(wù)。在實(shí)際中對(duì)塔式起重機(jī)的操縱是根據(jù)在一段時(shí)間內(nèi)必須完成的工作任務(wù)的要求，緊迫性和先后順序來安排的。在對(duì)復(fù)雜建筑作業(yè)的建模方面，模擬仿真裝置作為一種計(jì)算機(jī)工具已經(jīng)證明了他自己的有效性，特別在幫助新手安排施工計(jì)劃方面有很大的用處。但是由于缺乏能供建筑管理人員直接使用模擬工具的合適的工具，所以對(duì)模擬器的使用沒有發(fā)揮出他最大的功能。特殊用途模擬和工作模擬三維可視化是兩種可以使在特定領(lǐng)域內(nèi)具有一定知識(shí)的專家在所熟悉的領(lǐng)域內(nèi)能很容易地模擬工作過程并分析模擬結(jié)果的方式，即使這些專家對(duì)模擬器不熟悉。本論文提出一個(gè)在塔式起重機(jī)操作過程中實(shí)現(xiàn)將三維可視化與特殊用途模擬整合的有效方法。這一集成系統(tǒng)是在3D Studio MAX（一種三維軟件）下建立的并在愛爾伯塔大學(xué)新建的民用和環(huán)境工程建筑的建造中的得到測(cè)試。這一論文將論證三維可視化技術(shù)對(duì)模擬結(jié)果的驗(yàn)證和確認(rèn)是非常有用的并能有效的顯示出一個(gè)模擬操作的本質(zhì)所以應(yīng)提高模擬技術(shù)（作為一個(gè)決策輔助者）的可實(shí)現(xiàn)性。
引論：
在建筑工地上塔式起重機(jī)是最昂貴、經(jīng)常共用的建筑工具。塔機(jī)的高效率應(yīng)用極大程度上取決于熟練的判斷，而這些判斷要解決技術(shù)、進(jìn)度安排、經(jīng)濟(jì)節(jié)約這些問題。隨著塔機(jī)工作任務(wù)數(shù)量的增多和對(duì)其不斷的苛刻要求，計(jì)劃者有可能需要在工作環(huán)境下針對(duì)特殊環(huán)境做出大膽的決定。一個(gè)差勁的決策有可能造成非常不良的影響并產(chǎn)生額外損失和可腀@魷值難游?。哉Vㄖ煊蛘攵訡YCLONE模擬語言的發(fā)展人們已經(jīng)做出了很多工作。盡管這樣，模擬器作為一種建筑施工計(jì)劃工具還是沒有發(fā)揮出他最大的作用。施工計(jì)劃者和分析人員已經(jīng)有篅@な奔潿允┕ぜ蘋媚Ｄ餛韉氖褂帽в脅煌目捶ā＞」芄芾砣嗽倍汲腥鮮褂媚Ｄ庾爸玫暮么?，但是他盟N０涯Ｄ餛骺闖梢恢種荒鼙患撲慊一蛘弒桓咝狡蓋氳墓宋適褂煤屠斫獾摹把酢?。将模拟装置的使訅?mèng)懈醫(yī)賈戮霾哂肽Ｄ夤痰姆擲?，灾q庵智榭魷戮７⑸閱Ｄ飩峁奈蠖粱蛘呶薹ㄓτ媚Ｄ飩峁?。磦蝤诊偒渣w郵┕す芾碚咧潿閱Ｄ庾爸玫惱嬲壑檔牟亂?，更柄\鄧竊謔┕ぜ蘋ǜ嬤刑峁┗皇檔哪Ｄ飩峁Ｇ懊嫠岬降奈侍庹得魑頤切枰┦┕す芾碚囈⒎掄婺Ｐ筒⒛蘢約悍治黿峁鬧С止ぞ?。单覔]猛灸Ｄ夂湍Ｄ獠僮韉娜墑踴橇街摯梢允迪忠隕夏勘甑那痹諭揪丁�
1.1. 單一用途模擬器
SPS通過建立建設(shè)環(huán)境并將其細(xì)化為某一施工范圍內(nèi)的特殊需要，從而使模擬建模變的更加簡單。在SPS環(huán)境下提供了一套用來表示目標(biāo)施工操作的真實(shí)實(shí)體部分或者邏輯部分建模元素，以致一個(gè)僅對(duì)某一領(lǐng)域熟悉的初學(xué)者（不一定對(duì)計(jì)算機(jī)模擬熟悉）的情況下也有可能在一定范圍內(nèi)對(duì)一個(gè)工程進(jìn)行建模。SPS概念的應(yīng)用導(dǎo)致許多單一用途系統(tǒng)的發(fā)展，包括在Ap2Earth [4], CSD [5], and CRUISER中的應(yīng)用和在Simphony中一種集成的單一用途模擬開發(fā)應(yīng)用環(huán)境。作為推薦系統(tǒng)中的一部分，一個(gè)SPS模型是在Simphony中建立的并協(xié)助從業(yè)者根據(jù)優(yōu)先次序概念來安排塔機(jī)的時(shí)序操作。這種SPS模型的詳細(xì)情況已經(jīng)有人描述過了，為了本論文的連貫性在本論文第三部分中對(duì)其也有簡要的提及。