一种基于点云扫描的工程建筑安全监控方法及系统与流程

1.本发明涉及建筑施工安全技术领域，具体涉及一种基于点云扫描的工程建筑安全监控方法及系统。


背景技术：

2.在大型、超高层建筑工程施工中，因构件数量多、构造复杂、光线环境差等原因，人工实测实量费时费力，无法全面地检测控制建筑精度，因此建筑可能存在质量隐患。施工现场如深基坑坍塌、支吊架受力形变等数据并不能直观的检测到，往往事故发生都是细微的形变量变产生质变导致的。
3.bim(建筑信息模型)是以三维数字技术为基础，以建筑工程各种相关信息建立三维数据模型，是对工程实体和功能特性的数字化表达。bim通过3d数字技术为运维管理提供虚拟模型，它具有可视化、协调性、模拟性等特点。三维扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构及色彩进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。三维激光扫描技术近年来得到了长足的发展，扫描精度和距离大大提高，通过建立虚拟坐标系对物体进行三维扫描，可以得到被扫描物体精确的三维数据，扫描设备也进一步提高了集成度，基于防抖云台可集成于无人机、小型仿生机器人等设备上。如何将扫描技术应用到建筑施工安全中去，以分析预警建筑施工安全是亟待解决的技术难题。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种基于点云扫描的工程建筑安全监控方法及系统，解决了以上所述的施工现场如深基坑坍塌、支吊架受力形变等数据并不能直观的检测到，往往事故发生都是细微的形变量变产生质变导致的技术问题。
5.本发明为解决上述技术问题提供了一种基于点云扫描的工程建筑安全监控方法，，包括以下步骤：
6.s1，利用三维扫描仪对施工现场危险源进行多次扫描，得到扫描点构成的点云模型，每次扫描分别编号；
7.s2，将第n 1次扫描得到的点云模型与第n次扫描得到的点云模型矢量相减，并通过得到每相邻两个点云模型的矢量差值，通过矢量差值得到变化趋势；其中，n为正整数；
8.s3，当矢量差值超过第一阈值时预警，通知管理人员人工核实。
9.可选地，所述扫描的频率为每10-20分钟一次。
10.可选地，所述扫描的精度不低于0.03mm。
11.可选地，所述s2具体包括：在点云模型的三维坐标中，通过计算相同点的多次点云信息来计算位移偏差，从而计算得到施工现场场景中发生的形变。
12.可选地，所述施工现场危险源包括深基坑及支吊架。
13.可选地，所述s2具体包括：将第n 1次扫描得到的所有点的数据赋值为向量a，第n次扫描得到的所有点的数据赋值为向量b，将向量b与向量a做矢量减法得到矢量差值。
14.可选地，所述s3之后还包括：当多次连续的趋势值不断增大且超过第二阈值时预警，通知管理人员人工核实。
15.本发明还提供了一种基于点云扫描的工程建筑安全监控系统，包括：
16.点云信息扫描设备，用于对施工现场危险源进行多次扫描，得到扫描点构成的点云模型，每次扫描分别编号；
17.计算机处理系统，用于将第n 1次扫描得到的点云模型与第n次扫描得到的点云模型矢量相减，并通过得到每相邻两个点云模型的矢量差值，通过矢量差值得到变化趋势；其中，n为正整数。
18.可选地，所述监控系统还包括预警模块，所述预警模块用于：
19.当矢量差值超过第一阈值时预警，通知管理人员人工核实；
20.或，当多次连续的趋势值不断增大且超过第二阈值时预警，通知管理人员人工核实。
21.有益效果：本发明提供了一种基于点云扫描的工程建筑安全监控方法及系统，包括以下步骤：s1，利用三维扫描仪对施工现场危险源进行多次扫描，得到扫描点构成的点云模型，每次扫描分别编号；s2，将第n 1次扫描得到的点云模型与第n次扫描得到的点云模型矢量相减，并通过得到每相邻两个点云模型的矢量差值，通过矢量差值得到变化趋势；其中，n为正整数；s3，当矢量差值超过第一阈值时预警，通知管理人员人工核实。该方案用于建筑施工现场的安全、质量监控上，如深基坑塌陷、支吊架受力变形等方面。通过对施工现场需要监控的危险源进行长期监测，超出形变阈值提前预警。该方法操作简单、实用性、对施工现场风险源有提前预警起到辅助施工管理的作用。可以节约现场施工管理成本，避免重大安全事故的发生。
22.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
23.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
24.图1为本发明基于点云扫描的工程建筑安全监控方法的流程示意图。
具体实施方式
25.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
26.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直
的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
27.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
28.如图1所示，本发明提供了一种基于点云扫描的工程建筑安全监控方法及系统，包括以下步骤：s1，利用三维扫描仪对施工现场危险源进行多次扫描，得到扫描点构成的点云模型，每次扫描分别编号；s2，将第n 1次扫描得到的点云模型与第n次扫描得到的点云模型矢量相减，并通过得到每相邻两个点云模型的矢量差值，通过矢量差值得到变化趋势；其中，n为正整数；s3，当矢量差值超过第一阈值时预警，通知管理人员人工核实。该方案用于建筑施工现场的安全、质量监控上，如深基坑塌陷、支吊架受力变形等方面。通过对施工现场需要监控的危险源进行长期监测，超出形变阈值提前预警。该方法操作简单、实用性、对施工现场风险源有提前预警起到辅助施工管理的作用。可以节约现场施工管理成本，避免重大安全事故的发生。其中，施工现场危险源包括深基坑及支吊架。
29.可选的方案，所述扫描的频率为每10-20分钟一次。具体根据施工环境和精度要求可以进行实时调节频率。以满足实际工程需要为准。
30.可选的方案，所述扫描的精度不低于0.03mm。扫描精度过低则不容易及时发现质量裂变，无法提前预警与采取安全措施。
31.可选的方案，在点云模型的三维坐标中，通过计算相同点的多次点云信息来计算位移偏差，从而计算得到施工现场场景中发生的形变。三维扫描得到的点云模型与实际模型是一比一，因此通过计算点云模型的形变便可以得到实际场景的形变，直观方便。
32.可选的方案，所述s2具体包括：将第n 1次扫描得到的所有点的数据赋值为向量a，第n次扫描得到的所有点的数据赋值为向量b，将向量b与向量a做矢量减法得到矢量差值。如此便可以得到模型里每个点位的形变。且计算简单，减轻了计算负担，提高计算效率。
33.可选的方案，所述s3之后还包括：当多次连续的趋势值不断增大且超过第二阈值时预警，通知管理人员人工核实。这里的第一阈值及第二阈值均为认为设定，且可以更改。
34.在一个具体的实施场景中：
35.(1)利用三维扫描仪可对现场需要监控的场景进行每10-20分钟一次的高速扫描，并得到由无数扫描点构成的“点云”模型，分别编号为序列1，2，3
…
依次类推。
36.(2)将第n 1次扫描得到的点云模型与第n次扫描得到的点云模型矢量相减，即可理解为场景内所有构件属性一致的点信息之间的矢量相减。得到每个点的矢量差值。同时根据第n次与n 1次、n 1次与n 2次点云数据之间的矢量差值可以得到趋势值。
37.(3)矢量差值超过阈值规定则预警，通知管理人员人工核实。
38.(4)多次连续的趋势值不断增大，超过阈值则预警，通知管理人员人工核实。
39.本发明实施例还提供了一种基于点云扫描的工程建筑安全监控系统，包括：
40.点云信息扫描设备，用于对施工现场危险源进行多次扫描，得到扫描点构成的点云模型，每次扫描分别编号；
41.计算机处理系统，用于将第n 1次扫描得到的点云模型与第n次扫描得到的点云模型矢量相减，并通过得到每相邻两个点云模型的矢量差值，通过矢量差值得到变化趋势；其
中，n为正整数。
42.可选的方案，所述监控系统还包括预警模块，所述预警模块用于：
43.当矢量差值超过第一阈值时预警，通知管理人员人工核实；
44.或，当多次连续的趋势值不断增大且超过第二阈值时预警，通知管理人员人工核实。
45.该系统技术可行，使用方便，算法可控。可以节约现场施工管理成本，避免重大安全事故的发生。
46.以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。