基于BIM的无人机监控系统及方法技术方案

本发明专利技术提供的基于BIM的无人机监控系统及方法，该系统包括无人机、接收设备和后台服务器；所述无人机用于拍摄建筑物的视频；所述无线图像发射机用于将所述视频采集设备拍摄的视频数据传递给所述接收设备；所述接收设备上设有显示屏、存储单元和通讯模块；所述显示屏用于显示接收到的视频数据；所述通讯模块用于将接收到的视频数据传输给所述数据服务器；所述后台服务器用于对接收到的视频数据进行分析和监控。这样通过无人机拍摄建筑物的视频，并对得到的视频数据进行分析监控，实现了对建筑物的全局监控，且适合于监控建筑外立面以及不断改变结构的建筑工地。

Unmanned aerial vehicle monitoring system and method based on BIM

The invention provides a system and method for monitoring of UAV Based on BIM, the system includes a UAV, receiving equipment and back-end server; the UAV for building the shooting video; the wireless transmitter is used to image the video data captured by the video capture device to the receiving device; the receiving device a display, storage unit and communication module; the display screen is used to display the video data received; the communication module is used to transmit video data received to the data server; the background server for analysis and monitoring of the video data received. In this way, the video of buildings is captured by UAV, and the video data are analyzed and monitored. The global monitoring of buildings is realized, and it is suitable for monitoring building facades and changing construction sites.

【技术实现步骤摘要】
基于BIM的无人机监控系统及方法
本专利技术属于BIM设计管理
，具体涉及基于BIM的无人机监控系统及方法。
技术介绍
BIM，即建筑信息模型。是一种建筑全生命周期信息化管理技术。将流程包含在3D模型中进行仿真模拟，让建筑整个生命周期中任何阶段的工作人员都能使用到该模型。随着无人机技术飞跃发展，自动化和智能化程度大大提升，利用无人机来代替人工监控建筑工程能够实现更精准的实景监控，并且与仿真监控相结合后使得监控工作变得更便捷实用。但是现有的无人机监控系统难以实现对建筑物进行全局监控，且不适合于监控建筑外立面以及不断改变结构的建筑工地。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供基于BIM的无人机监控系统及方法，实现了对建筑物的全局监控，且适合于监控建筑外立面以及不断改变结构的建筑工地。一种基于BIM的无人机监控系统，包括无人机、接收设备和后台服务器；所述无人机上设有视频采集设备、无线图像发射机和电源模块；所述无线图像发射机和电源模块固定在所述无人机底部；所述无线图像发射机的发射天线通过馈线安装在所述无人机尾部；所述视频采集设备用于拍摄建筑物的视频；所述无线图像发射机用于将所述视频采集设备拍摄的视频数据传递给所述接收设备；所述接收设备上设有显示屏、存储单元和通讯模块；所述显示屏用于显示接收到的视频数据；所述通讯模块用于将接收到的视频数据传输给所述数据服务器；所述存储单元用于存储接收到的视频数据；所述后台服务器用于对接收到的视频数据进行分析和监控。优选地，所述无线图像发射机包括功放电路、调制电路、压缩电路和发射电路；所述功放电路用于将接收到的视频数据进行功率放大；所述调制电路与所述功放电路电连接，用于将功率放大后的视频数据进行调制；所述压缩电路与所述调制电路电连接，用于将调制后的视频数据进行压缩；所述发射电路与所述压缩电路电连接，用于将压缩后的视频数据传递给所述接收设备。优选地，所述调制电路采用编码正交频分复用全数字调制解调技术对所述视频数据进行调制；所述压缩电路采用MPEG2、MPEG4或H.264数字压缩编码技术对视频数据进行压缩。优选地，所述后台服务器上设有土方工程量计算单元；所述土方工程量计算单元用于对接收到的视频数据进行分析，计算土方工程量；土方工程量计算单元用于接收来自无人机原始的视频数据，利用无人机航拍及点云三维成像技术构建原始地貌模型；再根据预设的设计图纸在原始地貌模型的基础上绘制基坑开挖模型；计算原始地貌模型与基坑开挖模型之间的差异体量，即得到所述土方工程量。优选地，所述无人机上还包括定位单元；所述定位单元用于对无人机的位置进行定位；所述视频采集设备包括CCD相机，CCD相机用于获得所述视频数据；所述后台服务器用于根据所述视频数据和定位数据，生成DEM、三维正射影像图、三维景观模型、三维地表模型。一种基于BIM的无人机监控方法，适用于上述基于BIM的无人机监控系统，包括：通过无人机拍摄建筑物的视频；对拍摄视频获得的视频数据依次进行功率放大、调制和压缩；其中采用编码正交频分复用全数字调制解调技术进行调制，采用MPEG2、MPEG4或H.264数字压缩编码技术进行压缩；显示并存储拍摄视频获得的视频数据；对接收到的视频数据进行分析和监控。优选地，所述对接收到的视频数据进行分析包括计算土方工程量的步骤，计算土方工程量的步骤包括：接收原始的视频数据，利用无人机航拍及点云三维成像技术构建原始地貌模型；根据预设的设计图纸在原始地貌模型的基础上绘制基坑开挖模型；计算原始地貌模型与基坑开挖模型之间的差异体量，即得到所述土方工程量。优选地，所述对接收到的视频数据进行分析包括统计施工场地破坏面积的步骤，统计施工场地破坏面积的步骤包括：预处理步骤：制定无人机测绘计划，包括测绘范围、基站布置、飞行高度及航线规划；航线规划步骤：将测绘范围分成多个测绘区域，根据不同的测绘区域设定对应的无人机飞行航线和飞行方向；像控点测量步骤：像控点采用区域网布点方案设置，利用基于JLCORS的网络PTK模式对像控点的坐标位置进行测量，并记录；采集步骤：通过无人机按照飞行航线飞行，拍摄测绘区域的视频；匹配步骤：在EV-Modeling软件自动建模系统加载拍摄获得的视频数据；设定像控点的坐标及高程后，利用空三加密技术得到地物之间的空间位置关系；利用密集匹配技术，根据影像匹配算法匹配出视频数据中所有影像的同名点；并从影像中抽取特征点构成密集点云，表达地物的细节，生成三维场景。由上述技术方案可知，本专利技术提供的基于BIM的无人机监控系统及方法，通过无人机拍摄建筑物的视频，并对得到的视频数据进行分析监控，实现了对建筑物的全局监控，且适合于监控建筑外立面以及不断改变结构的建筑工地。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。图1为基于BIM的无人机监控系统的系统框图。图2为无人机的结构框图。图3为无人机总无线图像发射机的结构框图。图4为接收设备的结构框图。图5为基于BIM的无人机监控方法的流程框图。图6为无人机监控方法中计算土方工程量的流程框图。图7为无人机监控方法中统计施工场地破坏面积的流程框图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域技术人员所理解的通常意义。实施例：一种基于BIM的无人机监控系统，如图1-7所示，包括无人机、接收设备和后台服务器；所述无人机上设有视频采集设备、无线图像发射机和电源模块；所述无线图像发射机和电源模块固定在所述无人机底部，降低无人机的重心，保证无人机稳定地飞行；所述无线图像发射机的发射天线通过-3馈线安装在所述无人机尾部；所述视频采集设备用于拍摄建筑物的视频；所述无线图像发射机用于将所述视频采集设备拍摄的视频数据传递给所述接收设备；所述接收设备上设有显示屏、存储单元和通讯模块；所述显示屏用于显示接收到的视频数据；所述通讯模块用于将接收到的视频数据传输给所述数据服务器；所述存储单元用于存储接收到的视频数据；所述后台服务器用于对接收到的视频数据进行分析和监控。BIM，即建筑信息模型。GIS，即地理信息系统。从应用的角度，地理信息系统由硬件、软件、数据和方法组成。硬件和软件为地理信息系统建设提供环境，硬件主要包括计算机，网络设备，存储设备，数据输入，显示和输出等等。软件主要包括以下几类：操作系统软件、数据库管理软件、系统开发软件、GIS软件等等。GIS软件的选型，直接影响其它软件的选择，影响系统解决方案，也影响着系统建设周期和效益。数据是GIS的重要内容。方法为GIS建设提供解决方案，方法指系统需要采用何种技术路线，采用何种解决方案来实现系统目标。方法的采用会直接影响系统性能，影响系统的可用性和可维护性。无人机是指不搭载操作人员的一种动力空中飞行器，采用空气动力为飞行器提供所需的升力，能够自动飞行或远程引导；既能一次本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于BIM的无人机监控系统，其特征在于，包括无人机、接收设备和后台服务器；所述无人机上设有视频采集设备、无线图像发射机和电源模块；所述无线图像发射机和电源模块固定在所述无人机底部；所述无线图像发射机的发射天线通过馈线安装在所述无人机尾部；所述视频采集设备用于拍摄建筑物的视频；所述无线图像发射机用于将所述视频采集设备拍摄的视频数据传递给所述接收设备；所述接收设备上设有显示屏、存储单元和通讯模块；所述显示屏用于显示接收到的视频数据；所述通讯模块用于将接收到的视频数据传输给所述数据服务器；所述存储单元用于存储接收到的视频数据；所述后台服务器用于对接收到的视频数据进行分析和监控。

【技术特征摘要】
1.一种基于BIM的无人机监控系统，其特征在于，包括无人机、接收设备和后台服务器；所述无人机上设有视频采集设备、无线图像发射机和电源模块；所述无线图像发射机和电源模块固定在所述无人机底部；所述无线图像发射机的发射天线通过馈线安装在所述无人机尾部；所述视频采集设备用于拍摄建筑物的视频；所述无线图像发射机用于将所述视频采集设备拍摄的视频数据传递给所述接收设备；所述接收设备上设有显示屏、存储单元和通讯模块；所述显示屏用于显示接收到的视频数据；所述通讯模块用于将接收到的视频数据传输给所述数据服务器；所述存储单元用于存储接收到的视频数据；所述后台服务器用于对接收到的视频数据进行分析和监控。2.根据权利要求1所述基于BIM的无人机监控系统，其特征在于，所述无线图像发射机包括功放电路、调制电路、压缩电路和发射电路；所述功放电路用于将接收到的视频数据进行功率放大；所述调制电路与所述功放电路电连接，用于将功率放大后的视频数据进行调制；所述压缩电路与所述调制电路电连接，用于将调制后的视频数据进行压缩；所述发射电路与所述压缩电路电连接，用于将压缩后的视频数据传递给所述接收设备。3.根据权利要求2所述基于BIM的无人机监控系统，其特征在于，所述调制电路采用编码正交频分复用全数字调制解调技术对所述视频数据进行调制；所述压缩电路采用MPEG2、MPEG4或H.264数字压缩编码技术对视频数据进行压缩。4.根据权利要求1所述基于BIM的无人机监控系统，其特征在于，所述后台服务器上设有土方工程量计算单元；所述土方工程量计算单元用于对接收到的视频数据进行分析，计算土方工程量；土方工程量计算单元用于接收来自无人机原始的视频数据，利用无人机航拍及点云三维成像技术构建原始地貌模型；再根据预设的设计图纸在原始地貌模型的基础上绘制基坑开挖模型；计算原始地貌模型与基坑开挖模型之间的差异体量，即得到所述土方工程量。5.根据权利要求1所述基于BIM的无人机监控系统，其特征在于，所述无人机上还包括定位单元；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞文欢，
申请(专利权)人：湖南茂劲信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43