一种基于物联网的智慧工地管理方法和系统技术方案

本发明专利技术提出了一种基于物联网的智慧工地管理方法和系统，该方法包括如下步骤：根据工地区域，规划无人机航线，利用无人机倾斜摄影采集航测数据；通过便携摄像机和/或地面采集车，获得工地现场的摄像数据；结合所述航测数据和摄像数据，构建三维实景模型；采集工地区域的多维数据；对所述多维数据分析处理后，通过物联网将其发送至实景管理平台；根据所述多维数据的标签在三维实景模型中标注，以对工地现场进行管理和展示。本发明专利技术实现了工地的智能化管理和立体展示，提高了三维实景模型的完整度和精细度，通过压缩感知方法对大量无线信号进行压缩采样，可以大大减少数据传输量，有效的提升了传输速度，降低了能量消耗。降低了能量消耗。降低了能量消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的智慧工地管理方法和系统


[0001]本专利技术涉及智慧工地领域，具体而言，涉及一种基于物联网的智慧工地管理方法和系统。

技术介绍

[0002]建筑业是支撑社会经济发展的重要产业，也是典型的劳动力密集的粗放生产行业，目前施工及相关管理活动依然主要采用人工完成。与其它行业相比，建筑业在智能化、科学化、精益化、人性化等方面存在明显不足。随着经济全球化和社会快速发展，建筑业迫切需要升级产业结构和变革建造模式，提高管理和生产效率。与此同时，人工智能、无线传感网络等现代技术发展为建筑业转型升级提供了前提支撑。在此背景下，探索运用新技术变革传统施工管理方式，构建智慧工地系统，具有显著的先导意义和实践价值。
[0003]针对建筑业生产效率较低、管理形式粗放等问题，不少专业人士都将“智慧工地”作为一种系统化的创新解决方案加以研究和探索，并通过云计算、物联网、人工智能、BIM等先进信息技术与建造技术的深度融合，打造智慧工地。
[0004]然而，目前的智慧工地方案中仍存在如下缺陷：（1）现有智慧工地未根据工地项目构建对应的三维实景模型，无法将采集数据进行形象展示；（2）由于工地区域存在多种无线传输设备，如WIFI模块、ZigBee模块和蓝牙模块等，且这些无线模块的频段都在2.4GHz上，在通讯过程中存在信号干扰，而且由于采集多种监测数据，需要传输的数据量大，易造成能量消耗大、传输速度慢、信号丢包严重的问题；（3）现有安全检查普遍采用安全员巡检方式，检查效率低，且易受主观因素影响。

技术实现思路
/>[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于物联网的智慧工地管理方法和系统。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于物联网的智慧工地管理方法，包括如下步骤：根据工地区域，规划无人机航线，利用无人机倾斜摄影采集航测数据；通过便携摄像机和/或地面采集车，获得工地现场的摄像数据；结合所述航测数据和摄像数据，构建三维实景模型；采集工地区域的多维数据，所述多维数据包括监测数据、监控数据、电气数据；对所述多维数据分析处理后，通过物联网将其发送至实景管理平台；根据所述多维数据的标签在三维实景模型中标注，以对工地现场进行管理和展示。
[0007]作为优选方案，所述利用无人机倾斜摄影采集航测数据，包括：在工地区域上布设多个控制点，并采用无人机在控制点上拍摄，获得带有定位坐标的控制点摄像；从所述控制点摄像中提取控制点的地理坐标；根据控制点的地理坐标，构造拟合面对工地区域进行拟合，并根据拟合面的向量角度和设定的拍摄参数计算获得无人机的拍摄姿态和三维航迹；根据拍摄姿态和三维航迹，控制无人机拍摄，获得航测数据。
[0008]作为优选方案，所述在工地区域上布设多个控制点，包括：在凹角和/或凸角转折处布设控制点，在航线内每 3条基线布设一个控制点。
[0009]作为优选方案，所述获得工地现场的摄像数据，包括：采用多个 CCD 相机组成面阵或者线阵相机进行360度环视，采集目标多角度的纹理信息，同时记录每个时刻系统的姿态和位置信息。
[0010]作为优选方案，所述航测数据包括全景影像和点云数据，所述摄像数据包括单片影像，则所述结合航测数据和摄像数据，构建三维实景模型，包括：根据全景影像和点云数据，利用空中三角测量算法生成三维实景模型；若三维实景模型中存在遮挡部分，则对遮挡部分进行处理，具体为：将航测数据和摄像数据统一到相同坐标系下；在全景影像上选取测量点，并根据位置信息映射到单片影像中的对应点；建立对应点至测量点之间的射线，获取射线与点云数据相交的最近邻点；根据所述最近邻点数据和对应点影像，构建遮挡部分的三维实景模型。
[0011]作为优选方案，所述将航测数据和摄像数据统一到相同坐标系下，包括：设航测数据和摄像数据的坐标系分别为和，则坐标系A中任一点P的坐标向量为：P点转换为坐标系B的坐标向量为：其中，为旋转矩阵，为点P在坐标系A中的向量，即，为原点在坐标系B中的向量，x、y、Z分别为坐标系A中单位向量i、j、k的系数。
[0012]作为优选方案，所述对多维数据分析处理，包括：利用采样矩阵对原始信号进行压缩采样，获得感知信号，并在所述感知信号的数据包中嵌入序号；将相邻数据包对应的数据进行异或运算处理，并添加标识生成冗余包，所述标识由相邻数据包的序号构成；将所述冗余包放入信道，打乱数据包和冗余包顺序进行传输；接收到所有数据后，根据序号和标识重新排序，判断是否发生丢包，若发生丢包，则根据冗余包进行数据恢复，获得感知信号；采用近似梯度下降算法对感知信号进行重构，恢复原始信号。
[0013]作为优选方案，在采集工地区域的多维数据之前，还包括检测是否存在信号干扰，若存在，则根据评价表的信道评分跳频至未受干扰的信道，所述评价表由通信系统更新维护。
[0014]作为优选方案，还包括对工地区域的施工人员进行安全检查，具体为:通过巡检无人机拍摄施工人员的图像信息；接收所述图像信息，并对所述图像信息进行解码并提取，获得人脸图片和着装图片；将所述着装图片与数据库中数据进行匹配，判断是否存在违规行为；若存在违规行为，则根据人脸图片确认对应的施工人员。
[0015]本专利技术还提供了一种基于物联网的智慧工地管理系统，包括：航测模块，用于根据工地区域，规划无人机航线，利用无人机倾斜摄影采集航测数据；摄像模块，用于通过便携摄像机和/或地面采集车，获得工地现场的摄像数据；构建模块，用于结合所述航测数据和
摄像数据，构建三维实景模型；采集模块，用于采集工地区域的多维数据，所述多维数据包括监测数据、监控数据、电气数据；传输模块，用于对所述多维数据分析处理后，通过物联网将其发送至实景管理平台；标注模块，用于根据所述多维数据的标签在三维实景模型中标注，以对工地现场进行管理和展示。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：利用无人机低空倾斜影像构建三维实景模块，将采集到的数据在模型中标注出来，实现了工地的智能化管理和立体展示。并且将航测数据和地面影像数据进行联合配准，解决了模型中存在遮挡物的问题，提高了三维实景模型的完整度和精细度。通过压缩感知方法对大量无线信号进行压缩采样，可以大大减少数据传输量，有效的提升了传输速度，降低了能量消耗。
附图说明
[0017]参照附图来说明本专利技术的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本专利技术的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：图1为本专利技术实施例基于物联网的智慧工地管理方法的实施环境图；图2为本专利技术实施例基于物联网的智慧工地管理方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例的生成冗余包的流程示意图；图4为本专利技术实施例基于物联网的智慧工地管理系统的结构示意图。
具体实施方式
[0018]容易理解，根据本专利技术的技术方案，在不变更本专利技术实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本专利技术的技术方案的示例性说明，而不应当视为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的智慧工地管理方法，其特征在于，包括如下步骤：根据工地区域，规划无人机航线，利用无人机倾斜摄影采集航测数据；通过便携摄像机和/或地面采集车，获得工地现场的摄像数据；结合所述航测数据和摄像数据，构建三维实景模型；采集工地区域的多维数据，所述多维数据包括监测数据、监控数据、电气数据；对所述多维数据分析处理后，通过物联网将其发送至实景管理平台；根据所述多维数据的标签在三维实景模型中标注，以对工地现场进行管理和展示。2.根据权利要求1所述的基于物联网的智慧工地管理方法，其特征在于，所述利用无人机倾斜摄影采集航测数据，包括：在工地区域上布设多个控制点，并采用无人机在控制点上方拍摄，获得带有定位坐标的控制点摄像；从所述控制点摄像中提取控制点的地理坐标；根据控制点的地理坐标，构造拟合面对工地区域进行拟合，并根据拟合面的向量角度和设定的拍摄参数计算获得无人机的拍摄姿态和三维航迹；根据拍摄姿态和三维航迹，控制无人机拍摄，获得航测数据。3.根据权利要求2所述的基于物联网的智慧工地管理方法，其特征在于：所述在工地区域上布设多个控制点，包括：在凹角和/或凸角转折处布设控制点，在航线内每间隔3条基线布设一个控制点。4.根据权利要求1所述的基于物联网的智慧工地管理方法，其特征在于，所述获得工地现场的摄像数据，包括：采用多个 CCD 相机组成面阵或者线阵相机进行360度环视，采集目标多角度的纹理信息，同时记录每个时刻相机的姿态和位置信息。5.根据权利要求1所述的基于物联网的智慧工地管理方法，其特征在于，所述航测数据包括全景影像和点云数据，所述摄像数据包括单片影像，则所述结合航测数据和摄像数据，构建三维实景模型，包括：根据全景影像和点云数据，利用空中三角测量算法生成三维实景模型；若三维实景模型中存在遮挡部分，则对遮挡部分进行处理，具体为：将航测数据和摄像数据统一到相同坐标系下；在全景影像上选取测量点，并根据位置信息映射到单片影像中的对应点；建立对应点至测量点之间的射线，获取射线与点云数据相交的最近邻点；根据所述最近邻点数据和对应点影像，构建遮挡部分的三维实景模型。6.根据权利要求5所述的基于物联网的智慧工地管理方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤百川，刘苏，毕道坤，
申请(专利权)人：南京精筑智慧科技有限公司，
类型：发明
国别省市：