一种工程安全监控仪及监控方法技术

本发明专利技术属于工程监控技术领域，公开了一种工程安全监控仪及监控方法；通过工程模型构建及分析模块、工程模型评估模块、工程施工图像获取模块、工程图像处理模块、工程图像特征比对模块，对每隔30min经过去噪处理的图像与前一个经过去噪处理的图像进行特征比对，确定工程结构中的变化情况，如裂痕等；通过人机料危险源监控模块对人员，材料，机器的位置通过BIM模型进行监控，并对出现不安全行为或周围环境的不安全状态进行警报；本发明专利技术结果简单，涉及工程结构的变化监控及对人员、材料、机器的相对位置进行监控，监控范围大，具有实时性，并且降低了劳动强度，可推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种工程安全监控仪及监控方法
本专利技术属于工程监控
，尤其涉及一种工程安全监控仪及监控方法。
技术介绍
目前，建筑业作为我国国民经济的重要物质生产部门和支柱产业之一，建筑业安全事故频发不仅极大危害到人民和国家的生命财产安全，还不利于建筑行业及国家经济的可持续发展，建筑业作为国民经济的支柱产业，安全事故的发生仍然排在诸多行业的前列，随着建筑规模地不断扩大，技术水平也越来越高，也对安全预防及控制提出了更高的要求，传统的安全预防控制多是通过危险源清单，通过大检查式的控制方式，对施工过程并未进行及时有效地安全措施，在加上建筑施工现场具有较多的不确定性因素，涉及人员多，复杂多变，提高了安全监控的难度；现有的对建筑工程安全监控的多为巡检制，因工程安全事故的不确定性，因此现有的巡检制难以实现对工程安全的有效监控，并且实时性差，而且增加劳动强度，同时也无法有效地对人员、材料、设备等实时全方位的监控。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：(1)因工程安全事故的不确定性，现有的巡检制难以实现对工程安全的有效监控，并且实时性差；(2)加劳动强度，同时也无法有效地对人员、材料、设备等实时全方位的监控。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种工程安全监控仪及监控方法。本专利技术是这样实现的，一种工程安全监控仪及监控方法，所述工程安全监控仪具体包括：工程模型构建及分析模块，与中央控制模块连接，包括FLAC3D软件、ANSYS软件、三维快速拉格朗日分析平台，通过ANSYS软件实现工程模型的构建，并通过ANSYS、FLAC3D、三维快速拉格朗日分析平台对工程模型赋予相应的材质，并通过ANSYS、FLAC3D、三维快速拉格朗日分析平台对工程模型进行力学分析，并记录相应的力学数值及相关的应力集中点；工程模型评估模块，与中央控制模块连接，通过建立三维地层结构模型对既有地区间结构进行变形计算和应力分析，并输出相应的评估结论；工程施工图像获取模块，与中央控制模块连接，包括高清摄像头，无线信号收发器，通过工程模型构建及分析模块和工程模型评估模块所输出的应力集中点及评估结论所涉及的位置进行加装360°摄像头，并对相关位置进行图像采集，将采集的图像通过无线信号收发器传输到存储器；工程图像处理模块，与中央控制模块连接，对高清摄像头采集的工程部件图像通过滤波图像去噪处理；工程图像特征比对模块，与中央控制模块连接，对每隔30min经过去噪处理的图像与前一个经过去噪处理的图像进行特征比对；人机料危险源监控模块，与中央控制模块连接，通过采用RFID和BIM技术实现对施工现场信息化可视化的安全监控；RFID是自动识别技术，用于信息采集，可存储多种类信息且容量可达数10M以上，利用RFID技术标记重型装备和工人安全设备，当工人和设备进入危险工作区域即将触发警告并立即通知工人及相关管理者；利用BIM4D模型进行结构冲突碰撞等安全分析，可以对施工过程的安全问题进行管理和预警，针对工程安全监控管理，基于BIM4D技术和时变结构分析理论的安全分析，构建时结构安全分析模型，可解决时变结构连续动态的全过程分析问题使得分析结果三维可视化；工程施工现场监控对象被附着相应的RFID标签，标签信息随着读写器连续扫描通过网络传输到BIM并即时在BIM3D/4D模型中可视化动态呈现对象的安全状态；显示模块，与中央控制模块连接，包括显示屏，用于显示工程图像对比特征及BIM可视化模型；中央控制模块，与各模块连接，包括可编程处理器，用于控制各模块的正常运行。进一步，所述工程安全监控仪还包括：报警模块，与中央控制模块连接，包括声光报警器，用于通过声光报警器对图像特征不一致及BIM模型报警信息进行声光报警；无线信号发射模块，与中央控制模块连接，包括无线信号收发器，用于将报警信息通过无线信号收发器发送到管理人员的移动终端上。进一步，所述工程模型构建及分析模块包括：工程参数输入单元，用于将项目立项核准的工程设计参数进行录入存储；模型比例设定单元，用于通过录入的工程参数换算为三维模型的比例参数；模型构建单元，用于模型比例参数输入三维模型构建软件实现工程模型的构建，并通过ANSYS、FLAC3D、三维快速拉格朗日分析平台对工程模型赋予相应的材质；模型分析单元，通过ANSYS、FLAC3D、三维快速拉格朗日分析平台对工程模型进行力学分析，并记录相应的力学数值及相关的应力集中点。进一步，所述工程模型评估模块包括：三维地层结构模型构建单元，根据预设的单元类型、实常数和弹性模量的参数值，构建三维地层结构模型；模型划分单元，将所述三维地层结构模型划分成若干个用于计算和分析的小单元；结构变形和应力分析单元，用于对既有地区间结构的沉降变形和既有区间线路下结构变形接缝处的差异沉降变形，进行变形计算和应力分析，并输出相应的评估结论。进一步，所述人机料危险源监控模块包括：信息采集单元，通过RFID读写器采集施工现场RFID标签的信息，进行实时跟踪；信息上传单元，RFID标签扫描后信息通过互联网自动传输到BIM3D/4D模型中动态呈现时空中对象的位置、周围环境、检测参数等安全状态；警示单元，如出现不安全行为或周围环境的不安全状态，BIM模型上就会分级进行警报。本专利技术的另一目的在于提供一种工程安全监控方法具体包括：S1，依据项目立项核准的工程设计参数通过三维模型构建软件实现工程模型的构建，并对工程模型进行力学分析，并记录相应的力学数值及相关的应力集中点；S2，建立三维地层结构模型对既有地区间结构进行变形计算和应力分析，并结合应力集中点及评估结论所涉及的位置进行加装摄像设备进行影像采集；S3，对采集的工程部件图像通过滤波图像去噪处理方法进行去燥处理，对经过去噪处理的图像与前一个经过去噪处理的图像进行特征比对；S4，通过人机料危险源监控模块采用RFID和BIM技术实现对施工现场信息化可视化的安全监控，并通过显示模块显示工程图像对比特征及BIM可视化模型；S5，通过声光报警器对图像特征不一致及BIM模型报警信息进行声光报警，并将报警信息通过无线信号收发器发送到管理人员的移动终端上。进一步，对采集的工程部件图像通过滤波图像去噪处理的方法，具体如下：步骤一，设输入图像为f，其像素大小为W*H；步骤二，设定粒子数为m，空间维数为D，第i个粒子的位置用D维向量Xi＝(Xi1，XiD)表示，第i个粒子的飞翔速度用D维向量Vi＝(Vi1，ViD)表示；所述粒子的初始位置和初速度各为(0，1)之间的随机数；根据所述初始位置得到所述单位结构元素SE的大小，即得到n的初值；步骤三，用具有所述初值的单位结构元素SE对所述输入图像进行所述均衡腐蚀运算，得到大小为(W-n+1)*(H-n+1)的均衡腐蚀图像；步骤四，用具有所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工程安全监控仪，其特征在于，所述工程安全监控仪具体包括：/n工程模型构建及分析模块，与中央控制模块连接，包括FLAC3D软件、ANSYS软件、三维快速拉格朗日分析平台，通过ANSYS软件实现工程模型的构建，并通过ANSYS、FLAC3D、三维快速拉格朗日分析平台对工程模型赋予相应的材质，并通过ANSYS、FLAC3D、三维快速拉格朗日分析平台对工程模型进行力学分析，并记录相应的力学数值及相关的应力集中点；/n工程模型评估模块，与中央控制模块连接，通过建立三维地层结构模型对既有地区间结构进行变形计算和应力分析，并输出相应的评估结论；/n工程施工图像获取模块，与中央控制模块连接，包括高清摄像头，无线信号收发器，通过工程模型构建及分析模块和工程模型评估模块所输出的应力集中点及评估结论所涉及的位置进行加装360°摄像头，并对相关位置进行图像采集，将采集的图像通过无线信号收发器传输到存储器；/n工程图像处理模块，与中央控制模块连接，对高清摄像头采集的工程部件图像通过滤波图像去噪处理；/n工程图像特征比对模块，与中央控制模块连接，对每隔30min经过去噪处理的图像与前一个经过去噪处理的图像进行特征比对；/n人机料危险源监控模块，与中央控制模块连接，通过采用RFID和BIM技术实现对施工现场信息化可视化的安全监控；/n显示模块，与中央控制模块连接，包括显示屏，用于显示工程图像对比特征及BIM可视化模型；/n中央控制模块，与工程模型构建及分析模块、工程模型评估模块、工程施工图像获取模块、工程图像特征比对模块、人机料危险源监控模块、显示模块、报警模块和无线信号发射模块连接，包括可编程处理器，用于对采集信息进行处理和通过处理结果和预设参数控制各模块的正常运行；/n报警模块，与中央控制模块连接，包括声光报警器，用于通过声光报警器对图像特征不一致及BIM模型报警信息进行声光报警；/n无线信号发射模块，与中央控制模块连接，包括无线信号收发器，用于将报警信息通过无线信号收发器发送到管理人员的移动终端上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种工程安全监控仪，其特征在于，所述工程安全监控仪具体包括：
工程模型构建及分析模块，与中央控制模块连接，包括FLAC3D软件、ANSYS软件、三维快速拉格朗日分析平台，通过ANSYS软件实现工程模型的构建，并通过ANSYS、FLAC3D、三维快速拉格朗日分析平台对工程模型赋予相应的材质，并通过ANSYS、FLAC3D、三维快速拉格朗日分析平台对工程模型进行力学分析，并记录相应的力学数值及相关的应力集中点；
工程模型评估模块，与中央控制模块连接，通过建立三维地层结构模型对既有地区间结构进行变形计算和应力分析，并输出相应的评估结论；
工程施工图像获取模块，与中央控制模块连接，包括高清摄像头，无线信号收发器，通过工程模型构建及分析模块和工程模型评估模块所输出的应力集中点及评估结论所涉及的位置进行加装360°摄像头，并对相关位置进行图像采集，将采集的图像通过无线信号收发器传输到存储器；
工程图像处理模块，与中央控制模块连接，对高清摄像头采集的工程部件图像通过滤波图像去噪处理；
工程图像特征比对模块，与中央控制模块连接，对每隔30min经过去噪处理的图像与前一个经过去噪处理的图像进行特征比对；
人机料危险源监控模块，与中央控制模块连接，通过采用RFID和BIM技术实现对施工现场信息化可视化的安全监控；
显示模块，与中央控制模块连接，包括显示屏，用于显示工程图像对比特征及BIM可视化模型；
中央控制模块，与工程模型构建及分析模块、工程模型评估模块、工程施工图像获取模块、工程图像特征比对模块、人机料危险源监控模块、显示模块、报警模块和无线信号发射模块连接，包括可编程处理器，用于对采集信息进行处理和通过处理结果和预设参数控制各模块的正常运行；
报警模块，与中央控制模块连接，包括声光报警器，用于通过声光报警器对图像特征不一致及BIM模型报警信息进行声光报警；
无线信号发射模块，与中央控制模块连接，包括无线信号收发器，用于将报警信息通过无线信号收发器发送到管理人员的移动终端上。


2.如权利要求1所述的工程安全监控仪，其特征在于，所述工程模型构建及分析模块包括：
工程参数输入单元，用于将项目立项核准的工程设计参数进行录入存储；
模型比例设定单元，用于通过录入的工程参数换算为三维模型的比例参数；
模型构建单元，用于模型比例参数输入三维模型构建软件实现工程模型的构建，并通过ANSYS、FLAC3D、三维快速拉格朗日分析平台对工程模型赋予相应的材质；
模型分析单元，通过ANSYS、FLAC3D、三维快速拉格朗日分析平台对工程模型进行力学分析，并记录相应的力学数值及相关的应力集中点。


3.如权利要求1所述的工程安全监控仪，其特征在于，所述工程模型评估模块包括：
三维地层结构模型构建单元，根据预设的单元类型、实常数和弹性模量的参数值，构建三维地层结构模型；
模型划分单元，将所述三维地层结构模型划分成若干个用于计算和分析的小单元；
结构变形和应力分析单元，用于对既有地区间结构的沉降变形和既有区间线路下结构变形接缝处的差异沉降变形，进行变形计算和应力分析，并输出相应的评估结论。


4.如权利要求1所述的工程安全监控仪，其特征在于，所述人机料危险源监控模块包括：
信息采集单元，通过RFID读写器采集施工现场RFID标签的信息，进行实时跟踪；
信息上传单元，RFID标签扫描后信息通过互联网自动传输到BIM3D/4D模型中动态呈现时空中对象的位置、周围环境、检测参数等安全状态；
警示单元，如出现不安全行为或周围环境的不安全状态，BIM模型上就会分级进行警报。


5.一种基于权利要求1-4任意一项所述的工程安全监控仪的工程安全监控方法，其特征在于，所述工程安全监控方法具体包括：
S1，依据项目立项核准的工程设计参数通过三维模型构建软件实现工程模型的构建，并对工程模型进行力学分析，并记录相应的力学数值及相关的应力集中点；...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚彬彬，叶安，
申请(专利权)人：湖南城市学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43