一种建筑施工安全监控系统的制作方法

本发明涉及建筑施工安全监控，具体为一种建筑施工安全监控系统。

背景技术：

1、建筑施工安全监控系统是用于对建筑施工场地中的人员、设备、作业区域和危险状态进行监测的管理系统，其通常通过定位设备、视频监控设备、传感器设备和管理平台获取施工现场数据，以辅助判断施工人员是否处于危险区域内，随着智慧工地技术的发展，建筑施工安全监控系统还可以结合施工进度、设备运行状态和现场空间信息，对塔吊、施工电梯、车辆、吊物等移动式危险源进行监测，从而提高施工现场安全管理的实时性，现有建筑施工安全监控系统在使用时，通常根据施工人员的位置是否进入预设危险区域，或者根据人员与危险源之间的距离是否小于预设阈值，向施工人员或管理人员发出报警提示。

2、但在目前技术中，报警信息通常仅表示人员处于危险状态，难以结合施工人员的实时面向方向、运动轨迹以及动态危险边界的位置变化，向施工人员给出相对于其自身朝向的明确脱离方向，尤其当移动式危险源造成危险区域动态更新，使施工人员原本所在的安全区域被新的危险单元覆盖时，施工人员难以及时判断应向何处避让，导致安全提示的可执行性不足。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种建筑施工安全监控系统，解决动态危险场景下施工人员脱离方向提示不明确的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种建筑施工安全监控系统，包括：

3、mesh网格构建模块，用于构建建筑施工场地的时空-工序mesh网格，所述时空-工序mesh网格的网格单元包括空间位置、时间片、工序状态、可通行状态和风险值；

4、风险场更新模块，用于根据建筑施工场地内移动式危险源的运动物理参数和时延补偿量，更新所述时空-工序mesh网格中对应网格单元的风险值；

5、动态危险边界提取模块，用于根据所述网格单元的风险值确定危险单元，并基于所述危险单元提取建筑施工场地内的动态危险边界；

6、人员状态映射模块，用于将建筑施工场地内施工人员的实时位置、面向方向和运动轨迹映射至所述时空-工序mesh网格，形成所述施工人员的空间行为三向量矩阵；

7、相对状态计算模块，用于根据所述空间行为三向量矩阵和所述动态危险边界，计算所述施工人员相对于所述动态危险边界的有符号距离状态和边界相对运动状态；

8、本体方向生成模块，用于基于所述施工人员的面向方向建立人员本体坐标系，并在所述人员本体坐标系下确定目标脱离方向；

9、方向化提示输出模块，用于根据所述目标脱离方向，向所述施工人员输出方向化提示信息。

10、优选的，所述mesh网格构建模块包括：

11、施工场地空间离散单元，用于根据建筑施工场地的空间地理信息，将所述建筑施工场地划分为多个三维网格单元；

12、时间片关联单元，用于将各所述三维网格单元与对应的时间片进行关联；

13、工序状态赋值单元，用于根据bim工序进度信息，确定各所述三维网格单元在对应时间片内的工序状态；

14、网格属性生成单元，用于为各所述三维网格单元生成空间位置、时间片、工序状态、可通行状态和风险值，以形成所述时空-工序mesh网格。

15、优选的，所述风险场更新模块包括：

16、危险源参数获取单元，用于获取建筑施工场地内移动式危险源的运动物理参数，所述运动物理参数包括当前转角、行程幅度、吊物载荷和运动速度；

17、时延补偿单元，用于根据所述吊物载荷、运动速度以及数据传输时延，确定所述移动式危险源对应的时延补偿量；

18、预测影响范围生成单元，用于根据所述运动物理参数和所述时延补偿量，生成所述移动式危险源的预测影响范围；

19、风险值写入单元，用于将所述预测影响范围映射至所述时空-工序mesh网格，并更新所述预测影响范围覆盖的网格单元的风险值。

20、优选的，所述时延补偿单元包括：

21、根据所述吊物载荷和所述运动速度确定所述移动式危险源的惯性响应时延；

22、根据所述数据传输时延和系统处理时延确定通信处理时延；

23、根据所述惯性响应时延和所述通信处理时延确定所述时延补偿量；

24、所述预测影响范围生成单元根据所述移动式危险源的当前转角和行程幅度生成物理投影边界，并根据所述运动速度和所述时延补偿量确定边界外扩距离，将所述物理投影边界沿所述运动速度的方向外扩所述边界外扩距离，以生成所述预测影响范围。

25、优选的，所述动态危险边界提取模块包括：

26、危险单元确定单元，用于将所述时空-工序mesh网格中风险值满足危险判定条件的网格单元确定为危险单元；

27、危险区域融合单元，用于根据所述危险单元之间的空间邻接关系，将相邻的所述危险单元融合形成动态危险区域；

28、危险边界提取单元，用于根据所述动态危险区域中危险单元与非危险单元之间的邻接关系，提取所述动态危险区域对应的动态危险边界。

29、优选的，所述人员状态映射模块包括：

30、人员位置映射单元，用于获取建筑施工场地内施工人员的实时位置，并将所述实时位置映射至所述时空-工序mesh网格，以确定所述施工人员对应的人员所在网格单元；

31、人员面向方向获取单元，用于获取所述施工人员佩戴终端采集的姿态数据，并根据所述姿态数据确定所述施工人员的面向方向；

32、人员运动轨迹生成单元，用于根据所述施工人员在连续时间片内对应的人员所在网格单元，生成所述施工人员的运动轨迹；

33、三向量矩阵构建单元，用于根据所述实时位置、所述面向方向和所述运动轨迹，构建所述施工人员的空间行为三向量矩阵。

34、优选的，所述相对状态计算模块包括：

35、有符号距离状态生成单元，用于根据所述空间行为三向量矩阵中的实时位置和所述动态危险边界，计算所述施工人员相对于所述动态危险边界的有符号距离状态；

36、边界相对运动状态生成单元，用于根据所述空间行为三向量矩阵中的运动轨迹、所述动态危险边界在连续时间片内的位置变化，生成所述施工人员相对于所述动态危险边界的边界相对运动状态；

37、行为状态标记单元，用于根据所述有符号距离状态、所述边界相对运动状态以及所述空间行为三向量矩阵中的面向方向，对所述施工人员的危险趋近行为进行标记。

38、优选的，所述行为状态标记单元包括：

39、根据所述有符号距离状态的正负号确定所述施工人员相对于所述动态危险边界的越界状态，其中正值表示未越界，负值表示已越界；

40、根据所述有符号距离状态在连续时间片内的变化以及所述边界相对运动状态，确定所述施工人员是否具有向所述动态危险边界趋近的趋势；

41、根据所述运动轨迹与所述面向方向之间的夹角，对所述危险趋近行为进行区分；

42、当所述运动轨迹指向动态危险区域内部，且所述面向方向与所述运动轨迹相反时，将所述危险趋近行为标记为倒退盲视越界；

43、当所述运动轨迹指向动态危险区域内部，且所述面向方向与所述运动轨迹一致时，将所述危险趋近行为标记为正面误入倾向。

44、优选的，所述本体方向生成模块包括：

45、人员本体坐标系生成单元，用于以所述施工人员的实时位置为原点，并以所述施工人员的面向方向为基准方向，建立人员本体坐标系；

46、候选脱离方向生成单元，用于在所述人员本体坐标系下，围绕所述施工人员的实时位置生成多个候选脱离方向；

47、目标脱离方向确定单元，用于根据各所述候选脱离方向对应的未来网格单元序列中的风险值、可通行状态、边界相对运动状态以及相对于所述面向方向的偏航角，从多个所述候选脱离方向中确定目标脱离方向。

48、优选的，所述方向化提示输出模块包括：

49、方向化提示信息生成单元，用于根据所述目标脱离方向生成相对于所述施工人员面向方向的方向化提示信息；

50、智能终端驱动单元，用于将所述方向化提示信息转换为智能终端的触觉提示、语音提示或视觉提示中的至少一种；

51、提示反馈更新单元，用于根据所述施工人员的实时位置、所述动态危险边界和所述目标脱离方向的变化，周期性更新所述方向化提示信息，并在所述施工人员脱离所述动态危险区域后停止输出所述方向化提示信息。

52、本发明提供了一种建筑施工安全监控系统。具备以下有益效果：

53、1、本发明通过人员实时位置、面向方向和运动轨迹形成空间行为三向量矩阵，并结合动态危险边界确定目标脱离方向，能够向施工人员输出相对于其面向方向的方向化提示信息，提高人员避险提示的准确性和可执行性。

54、2、本发明通过移动式危险源的运动物理参数和时延补偿量更新网格单元风险值，并提取动态危险边界，使塔吊、吊物、施工电梯和车辆等动态风险能够及时反映到施工人员提示过程中。

55、3、本发明通过有符号距离状态、边界相对运动状态以及面向方向与运动轨迹夹角，区分正面误入倾向、倒退盲视越界和动态覆盖越界状态，提高危险行为判断的针对性。