【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及施工现场风险识别领域，尤其涉及一种基于bim模型的施工现场风险智能识别方法及系统。
技术介绍
1、目前,在建筑行业中，尤其是在大型复杂高层建筑工程中，安全管理工作仍然是重中之重。例如，建筑施工过程中往往需要使用大量移动式塔吊，移动式塔吊的安装位置及作业区域如何分配，锚固后各个移动式塔吊的高度差和锚固的时间差如何把握，都直接影响着施工的安全性；又如，随着建筑施工的进行，施工场所中存在大量危险区域，如何规避施工人员进入危险区域，也直接影响着施工的安全性。
2、bim模型是一种基于bim(building information modeling，建筑信息模型)技术的建筑安全管理模型，能够在建筑设计、施工、运营及维护的全过程中，对建筑物的安全进行全面管理和控制，辅助实现建筑施工过程中的安全分析、风险评估和安全预警，提高建筑物的安全性。
3、现有技术中，施工现场的安全管理工作大多依然采用传统方式进行，对于bim模型的利用度不高，安全隐患较多，风险识别的及时度和准确度较差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于bim模型的施工现场风险智能识别方法及系统，能够有效地对施工现场多种风险进行实时的智能识别与预警，从而杜绝施工过程中的安全隐患，提高施工现场风险识别的及时度和准确度，确保施工安全进行。
2、本专利技术采用下述技术方案：
3、基于bim模型的施工现场风险智能识别方法，依次包括以下步骤：
4、a：收集施工
5、b：根据施工场地数据、设计图纸信息及施工人员信息，利用bim软件建立施工场地和建筑物的三维模型，并设定施工人员的活动范围及工作行为标准；
6、c：利用bim软件，依据施工过程中的安全施工规定创建安全规则集，安全规则集包括防坠落安全规则和通行安全规则；
7、d：在施工场地若干固定位置点分别设置蓝牙信标和固定式图像采集设备，并在施工人员所佩戴的安全头盔上设置移动式图像采集设备和gps定位装置；
8、蓝牙信标用于和施工人员携带的电子标签进行信息交互，实现身份识别和包含高度信息的位置判定；固定式图像采集设备用于对监控场所进行实时图像采集，移动式图像采集设备用于对施工人员周边环境进行实时图像采集，固定式图像采集设备和移动式图像采集设备将采集到的图像发送至处理模块；gps定位装置用于实现施工人员实时位置判定；处理模块依据安全规则集中的防坠落安全规则和通行安全规则，基于gps定位技术和蓝牙信标定位技术对施工人员位置进行三维位置定位，同时基于图像识别技术对固定式图像采集设备和移动式图像采集设备发送的图像进行识别及分析，若施工人员位置和/或图像中出现不符合防坠落安全规则或通行安全规则的情形，则处理模块通过报警装置通知设定的主管人员。
9、施工场地数据，包括场地地形和地貌数据；设计图纸信息，包括建筑物的三维模型和结构设计信息；施工人员信息，包括施工人员的姓名、工种及施工时间安排信息。
10、步骤c中，防坠落安全规则为对应工种的施工人员禁止进入存在坠落风险的施工地点、对应工种的施工人员需距离存在坠落风险的施工地点设定距离和/或对应工种的施工人员需佩戴安全护具进入存在坠落风险的施工地点；通行安全规则为对应工种的施工人员禁止进入通行危险区域和/或需距离通行危险区域设定距离。
11、步骤d中，还利用得到的施工人员的三维位置定位信息，在bim模型中对施工人员所在的位置进行定位，并通过对应的移动式图像采集设备采集到的实时图像与bim模型进行对比，判断bim模型中具有坠落风险的施工地点所设置的安全防护装置是否在实时图像中真实存在。
12、步骤d包括以下具体步骤：
13、d1：在参与现场施工的若干移动式塔吊上分别设置gps定位装置，利用gps定位技术对移动式塔吊位置进行实时分析；然后收集移动式塔吊的设备信息，并利用bim软件建立移动式塔吊的三维模型；再通过在不同固定位置点分别设置的固定式图像采集设备，全面覆盖并监控若干移动式塔吊的工作范围，对移动式塔吊的施工过程进行全程拍摄，并将采集到的移动式塔吊施工图像分别发送至处理模块；
14、处理模块依据移动式塔吊的设备信息中起重臂、平衡臂的长度和塔身的高度，结合工作位置处已知尺寸的移动式塔吊在不同移动式塔吊施工图像中的像素位置，确定每台固定式图像采集设备所拍摄的移动式塔吊施工图像中的移动式塔吊安全工作区域；然后处理模块根据对应位置点的固定式图像采集设备发送的移动式塔吊施工图像，创建与移动式塔吊施工图像具有相同图像尺寸和分辨率的图片作为模板图像，并利用对应移动式塔吊施工图像中的移动式塔吊安全工作区域，在模板图像中生成对应的移动式塔吊安全工作区域，并确定移动式塔吊安全工作区域在模板图像的区域范围；
15、随后处理模块依据实时接收到的移动式塔吊施工图像，利用图像识别技术进行移动式塔吊轮廓以及吊载物品的边缘识别，并判断移动式塔吊施工图像中的移动式塔吊以及吊载物品是否超出对应模板图像中的移动式塔吊安全工作区域；并实时判断接收到的移动式塔吊施工图像中，移动式塔吊安全工作区域中是否出现其他物品；若移动式塔吊或吊载物品超出对应模板图像中的移动式塔吊安全工作区域，或移动式塔吊安全工作区域中出现其他物品，则处理模块通过报警装置通知设定的主管人员和对应的施工人员；
16、d2：利用不同位置点设置的固定式图像采集设备，对通过的施工人员进行拍摄，并将采集到的包含有施工人员的人员图像发送至处理模块；处理模块依据防坠落安全规则，结合施工人员佩戴的gps定位装置和电子标签，对人员图像中施工人员身份进行识别，并对施工人员是否佩戴有安全帽或安全带进行判断，若人员图像中施工人员未佩戴安全帽或安全带，则处理模块通过报警装置通知设定的主管人员和对应的施工人员；
17、d3：在存在坠落风险的施工地点和通行危险区域分别设置固定式图像采集设备并进行实时拍摄，将采集到的风险区域图像分别发送至处理模块；处理模块创建与接收到的风险区域图像相同图像尺寸和分辨率的图片作为模板图像，依据防坠落安全规则和通行安全规则，在模板图像中生成坠落风险区域和通行风险区域，并确定坠落风险区域和通行风险区域在模板图像的区域范围；
18、随后处理模块依据实时接收到的风险区域图像，结合施工人员佩戴的gps定位装置和电子标签进行施工人员的三维位置信息及身份识别，判断通行风险区域和坠落风险区域是否出现违反防坠落安全规则和通行安全规则的行为发生；若出现违反防坠落安全规则和通行安全规则的行为发生，则处理模块通过报警装置通知设定的主管人员和对应的施工人员。
19、步骤d1中，若施工现场同时存在多台移动式塔吊，则选择不同位置处设置的多台固定式图像采集设备同时监控移动式塔吊工作，且任意一台固定式图像采集设备所采集的照片中至少同时包含两台移动式塔吊，处理模块在对应的移动式塔吊施工图像中分别确定各个移动式塔吊的安全本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于BIM模型的施工现场风险智能识别方法，其特征在于：依次包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于BIM模型的施工现场风险智能识别方法，其特征在于：所述的步骤A中，施工场地数据，包括场地地形和地貌数据；设计图纸信息，包括建筑物的三维模型和结构设计信息；施工人员信息，包括施工人员的姓名、工种及施工时间安排信息。
3.根据权利要求2所述的基于BIM模型的施工现场风险智能识别方法，其特征在于：所述的步骤C中，防坠落安全规则为对应工种的施工人员禁止进入存在坠落风险的施工地点、对应工种的施工人员需距离存在坠落风险的施工地点设定距离和/或对应工种的施工人员需佩戴安全护具进入存在坠落风险的施工地点；通行安全规则为对应工种的施工人员禁止进入通行危险区域和/或需距离通行危险区域设定距离。
4.根据权利要求1所述的基于BIM模型的施工现场风险智能识别方法，其特征在于：所述的步骤D中，还利用得到的施工人员的三维位置定位信息，在BIM模型中对施工人员所在的位置进行定位，并通过对应的移动式图像采集设备采集到的实时图像与BIM模型进行对比，判断BIM模型中具有坠落
5.根据权利要求3所述的基于BIM模型的施工现场风险智能识别方法，其特征在于，所述的步骤D包括以下具体步骤：
6.根据权利要求5所述的基于BIM模型的施工现场风险智能识别方法，其特征在于：所述的步骤D1中，若施工现场同时存在多台移动式塔吊，则选择不同位置处设置的多台固定式图像采集设备同时监控移动式塔吊工作，且任意一台固定式图像采集设备所采集的照片中至少同时包含两台移动式塔吊，处理模块在对应的移动式塔吊施工图像中分别确定各个移动式塔吊的安全工作区域；当多台移动式塔吊同时工作时，若任意一幅移动式塔吊施工图像中的各个移动式塔吊的安全工作区域均不重叠，则判断该移动式塔吊施工图像中各个移动式塔吊均处于安全工作状态，不存在撞击风险。
7.根据权利要求5所述的基于BIM模型的施工现场风险智能识别方法，其特征在于，所述的步骤D1中处理模块按照下述步骤确定移动式塔吊安全工作区域：
8.根据权利要求7所述的基于BIM模型的施工现场风险智能识别方法，其特征在于：所述的步骤f中，通过获取到的吊臂和塔身轮廓在图像中的像素点坐标，首先利用计算平均斜率的方法，对吊臂的轮廓进行初次修正；再基于吊臂和塔身结合处像素点的位置信息，求取起重臂与平衡臂在图像中的像素尺寸；再根据已知真实数据的起重臂与平衡臂的长度计算出对应的变换比例并判断最优变换比例；然后依据最优变换比例计算出吊臂在图像中的优化后的工作范围的像素点区域，对获取到的图像中吊臂轮廓上的像素点位置进行二次优化；
9.根据权利要求8所述的基于BIM模型的施工现场风险智能识别方法，其特征在于：所述的步骤f包括以下具体步骤：
10.一种用于实现权利要求1至9中任意一种基于BIM模型的施工现场风险智能识别方法的系统，其特征在于：包括BIM模块、图像采集模块、信号采集模块组、处理模块、传输网络模块和报警模块；
...【技术特征摘要】
1.基于bim模型的施工现场风险智能识别方法，其特征在于：依次包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于bim模型的施工现场风险智能识别方法，其特征在于：所述的步骤a中，施工场地数据，包括场地地形和地貌数据；设计图纸信息，包括建筑物的三维模型和结构设计信息；施工人员信息，包括施工人员的姓名、工种及施工时间安排信息。
3.根据权利要求2所述的基于bim模型的施工现场风险智能识别方法，其特征在于：所述的步骤c中，防坠落安全规则为对应工种的施工人员禁止进入存在坠落风险的施工地点、对应工种的施工人员需距离存在坠落风险的施工地点设定距离和/或对应工种的施工人员需佩戴安全护具进入存在坠落风险的施工地点；通行安全规则为对应工种的施工人员禁止进入通行危险区域和/或需距离通行危险区域设定距离。
4.根据权利要求1所述的基于bim模型的施工现场风险智能识别方法，其特征在于：所述的步骤d中，还利用得到的施工人员的三维位置定位信息，在bim模型中对施工人员所在的位置进行定位，并通过对应的移动式图像采集设备采集到的实时图像与bim模型进行对比，判断bim模型中具有坠落风险的施工地点所设置的安全防护装置是否在实时图像中真实存在。
5.根据权利要求3所述的基于bim模型的施工现场风险智能识别方法，其特征在于，所述的步骤d包括以下具体步骤：
6.根据权利要求5所述的基于bim模型的施工现场风险智能识别方法，其特征在于：所述的步骤d1中，若施工现场同时存在多台移动式塔吊，则选择不同位置处...
【专利技术属性】
技术研发人员：吝健全，唐兵传，李晋鹏，魏国春，王雄，马萌，冯晓龙，张刚，任强，李海波，
申请(专利权)人：郑州宝冶钢结构有限公司，
类型：发明
国别省市：
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