一种多维感知的安全穿透式管理方法与系统与流程

本发明属于施工安全管理，具体涉及一种多维感知的安全穿透式管理方法与系统。

背景技术：

1、当前建筑施工安全管理普遍存在场景复杂、监管盲区多、感知维度单一、管理穿透力不足等技术痛点。现有安全管理系统多依赖单一视频监控或人工巡检，存在以下问题：

2、一是工程部位识别依赖人工标注，效率低下且易受主观因素影响，无法实现网格可视化自动定位；

3、二是现场数据采集维度有限，缺乏无人机、巡检机器人、固定摄像头等多设备协同感知能力，难以全面覆盖高空、深基坑、狭小空间等特殊施工区域；

4、三是不安全行为识别精度不足，仅能基于单视角图像分析，易因遮挡、视角偏差导致误判、漏判；

5、四是管理系统与现场感知数据脱节，缺乏穿透式界面联动能力，难以满足智能建造背景下施工安全精细化管控需求。

6、为解决上述技术瓶颈，亟需研发一种集成多维感知、网格可视化、穿透式管控的智能安全管理方法与系统，提升施工安全管理的自动化、精准化、全流程化水平。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有技术中存在的上述至少一个技术问题，提供了一种多维感知的安全穿透式管理方法与系统。

2、本发明采用如下的技术方案实现：一种多维感知的安全穿透式管理方法，包括以下步骤：

3、获取施工区域的地理空间基础数据及工程设计数据，并进行空间配准处理；基于配准后的数据，生成施工场地的三维模型；基于三维数字模型，通过框选工具划分确定目标区域，提取目标区域的边界坐标数据；基于空间拓扑关系算法，将边界坐标数据与配准后的工程设计数据进行空间关联运算，识别目标区域内包含的全部工程结构对象，提取工程结构对象的属性信息，并将属性信息与三维数字模型中的对应区域进行绑定，生成区域-结构-属性的关联映射数据；获取多源感知数据，将多源感知数据进行解码拼接处理，并与三维模型进行空间校准，生成含动态实体位置、工程部位信息以及wbs关联信息的动态三维场景模型；构建违规行为识别模型，识别安全异常事件，提取异常事件的空间位置并映射至动态三维场景模型对应区域，关联工程部位信息，生成标准化预警数据至穿透式管理界面；基于预警数据与“地理坐标-工程结构部位-wbs分解节点”关联体系实现穿透式管控及闭环管理；结合wbs分解体系及rag技术，构建动态更新的知识库体系，优化模型算法；依托动态三维场景模型、wbs分解节点数据以及违规行为识别模型挖掘风险规律并反馈优化，同步反馈至穿透式管理界面。

4、优选地，地理空间基础数据为gis地形数据，工程设计数据为cad施工图纸；

5、生成施工场地的三维模型的步骤包括：

6、获取施工区域的gis地形数据和cad施工图纸，进行解析提取各自的坐标参考信息；在gis地形和cad图纸的重叠区域内，选取不少于四对同名特征点，得到控制点对；基于空间相似变换解算对控制点对进行坐标校准，并得到变换参数；将结算得到的变换参数应用至全部的cad图纸元坐标，并将cad图纸配准到gis地形坐标系下；利用校正后的地形数据构建施工场地表面模型，读取校准后的图纸数据将关键结构图元拉伸或放样为三维实体；融合表面模型与结构实体，建立施工场地的三维模型，且三维模型节点属性中保存gis地形坐标与cad部位编码的映射关系。

7、优选地，生成区域-结构-属性的关联映射数据的步骤包括：

8、在三维场景或gis界面绘制任意多边形框选区域，作为目标区域；基于实时捕获屏幕坐标反算至地理坐标系，记录多边形框选区域顶点序列，并闭合首尾点构成多边形p；同时将多边形p投影至平面投影坐标系，得到平面多边形p′；基于已校准空间位置的cad图元，按其最小外接矩形建立r树空间索引，且每个索引节点存储cad图元id、mbr边界及所在图层信息；基于r树空间索引，快速查询所有mbr与平面多边形p′相交或包含关系的cad图元，形成候选集c；对于候选集c中每个cad图元，根据其几何类型执行空间拓扑关系判断，获取在多边形框选区域内所有相关cad图元的集合s；针对集合s中的每个cad图元，进行属性提取与语义识别，赋予每个cad图元对应的结构化属性信息；将框选多边形p′所对应的网格单元予以标识，建立网格id；并建立网格单元与集合s的多对多关联关系，存储包括但不限于该网格顶点的地理坐标、部位属性集合在内的信息，生成区域-结构-属性的关联映射数据。

9、优选地，根据候选集c中每个cad图元的几何类型执行拓扑关系判断的方法包括：

10、若cad图元的几何类型为点状图元，采用射线法判断点是否在平面多边形p′内部或边界上；若cad图元的几何类型为线状图元，若线段任意部分与平面多边形p′相交或在多边形内部，即判定为属于网格范围；若cad图元的几何类型为面状图元，判断面状图元的边界是否与平面多边形p′相交、包含或叠加，交集非空即纳入该网格的工程结构部位；最终获取在多边形框选区域内所有相关cad图元的集合s。

11、优选地，针对集合s中的每个cad图元，进行属性提取与语义识别的步骤为：

12、基于cad图层命名标准，解析图层字符串，拆分出包括但不限于专业、部位类型、子类别在内的信息，自动映射为标准化工程部位名称；若cad图元为带属性的块参照，读取属性标签，属性标签包括但不限于“wbs编码”“部位名称”“设计强度”，直接获取结构化部位属性；对于无明确语义标注的cad图元，提取其几何特征并结合相邻图元空间关系，与内置的“工程部位语义特征库”进行模糊匹配，确定最可能的工程部位类型。

13、优选地，多源感知数据包括但不限于集成无人机航拍视频流、机器人实时巡检画面以及固定摄像头监控视频流数据；

14、通过边缘计算节点对三视角视频流数据进行实时解码、帧提取及坐标同步，筛选清晰、无遮挡且坐标匹配有效的人员图像帧；采用基于sift特征点匹配的图像拼接算法，对不同视角的人员图像帧进行融合对齐；结合点云数据进行点云分类和去噪处理，将拼接后的图像、点云数据与三维模型进行坐标校准，生成含人员位置、工程部位及wbs关联信息的动态三维场景模型。

15、优选地，违规行为识别模型基于深度学习yolov8架构构建，并融入施工场景特征迁移训练；

16、违规行为识别模型内置施工场景不安全行为特征库，并基于不同违规行为类型设置差异化识别阈值；当检测到不安全行为时，同步提取该行为对应的人员位置坐标，结合三维模型及坐标映射关系，定位至具体网格单元，并关联对应工程部位信息，生成标准化预警数据，预警数据包含但不限于行为类型、发生时间、地理坐标、对应cad结构部位、wbs编码、关联图像帧及点云截图；穿透式管理界面标注不安全行为发生的wbs节点及工程部位，同时自动关联该wbs节点下的历史安全数据；同时可将处置指令自动关联对应wbs节点及工程部位。

17、优选地，结合wbs分解体系及rag技术，构建动态更新的知识库体系，优化模型算法的步骤包括：

18、定期采集系统核心指标数据及用户反馈数据，形成迭代优化数据集；结合施工场景特性与wbs管控需求，采用分层存储架构构建知识库体系，建立“风险源-控制措施-法规依据”的关联映射；配置违规行为识别模型的角色定义、职责边界及多维度约束指令；基于迭代优化数据集及外部实时抓取的数据源，按预设周期动态更新知识库体系；结合知识库体系中的场景经验调整图像拼接算法的特征点匹配策略，增加冗余检测机制；优化点云分类模型，通过聚类分析剔除干扰数据，强化目标实体与环境区分度，确保点云数据与动态三维场景模型及wbs节点的关联。

19、优选地，基于三维场景模型、wbs分解节点数据以及违规行为识别模型识别结果，采用决策树、关联规则挖掘的算法，挖掘风险分布规律，并结合知识库体系案例制定优化措施的步骤包括：

20、以三维网格模型划分的最小网格单元为空间基准，以wbs节点为工程部位关联纽带，构建融合时间、空间、行为、设备与环境五维特征的风险事件数据集；采用cart决策树以“是否触发紧急预警”为二分类目标变量，分析高风险行为的组合诱因；同时，引入加权fp-growth算法，在传统支持度-置信度框架中融入网格风险暴露权重，挖掘频繁行为-环境共生模式；基于上述挖掘结果，通过rag检索知识库中相似风险组合的处置案例，并引入案例相似度加权融合推荐，得到对应的优化措施。

21、本发明第二方面，还提供一种多维感知的安全穿透式管理系统，包括：

22、数据采集层，集成无人机、巡检机器人、固定高清摄像头、人员定位终端，实现空中、地面、固定视角三维度视频流及人员位置数据的实时采集；模型支撑层，以gis地理信息系统与cad施工图纸为双底座，构建施工场地动态三维场景模型，并实现工程部位的网格划分与可视化标注；智能分析层，部署图像拼接算法、点云分类模型、违规行为识别模型，实现多视角图像融合、三维建模及违规行为的识别；穿透式管理界面，作为预警推送、处置跟踪、层级穿透查看的界面；应用输出层，实现移动端与pc端协同，并支持预警推送、报表生成、历史回溯。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、1.通过gis+cad双模型底座与网格坐标的匹配，实现工程部位与网格关系的自动快速关联，提高网格化管理的精准度；2.融合无人机、机器人、摄像头三视角数据，结合图像拼接与点云分类技术，消除监管盲区，提升不安全行为识别精度，降低隐患误判、漏判风险；3.通过穿透式管理界面实现整体-局部-细节的层级穿透查看，联动预警处置全流程，提升管理穿透力与处置效率；4.基于知识库检索能力和模型优化反馈机制，实现项目数据的资产化价值提升，满足项目不安全行为的自动识别和预警处置。