一种基于无人机的智慧工地管理系统及方法与流程

1.本发明涉及工程管理领域，特别涉及一种基于无人机的智慧工地管理系统及方法。


背景技术：

2.在各类建筑物的建造过程中，建筑工地的安全检查主要还是靠安全人员定期或不定期巡查。由于建筑工程规模越来越大，且建筑体结构越来越复杂，人员巡查很难面面到位，容易出现疏漏，导致风险的存在；很多建筑体一些部位人工不易靠近，给安全检查带来了难度。
3.随着无人机技术的发展，无人机航拍得到了越来越多的广泛应用，其具有强大的影像能力，得到高画质的影像信息。但无人机航拍在工程项目中的应用目前仍处于完善阶段，把无人机的拍摄技术应用在安全检查与项目监管上，如何有效的结合是一个难以突破的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种基于无人机的智慧工地管理系统及方法。
5.本发明的目的通过以下技术方案实现：
6.因此，根据本发明公开的一个方面，提供了一种基于无人机的智慧工地管理方法，包括以下步骤：
7.s1：确定各个无人机的拍摄位点坐标及拍摄范围；
8.s2：获取无人机拍摄的视频，识别视频中的建筑物，并与bim模型中的建筑物进行对比，确定视频中的各个关键点位的坐标；
9.s3：识别视频中的标记物的属性，并根据视频中的各个关键点位坐标来计算出各个标记物对应的实时坐标；
10.s4：根据各个标记物的属性以及对应的实时坐标在bim模型中生成对应的标记物模型；
11.s5：通过在bim模型中选定标记物模型，获取对应的视频。
12.具体的，步骤s2后还包括以下步骤：对无人机拍摄的视频按确定的显示区域进行切割，生成若干个监控视频。
13.更具体的，步骤s2包括以下步骤：
14.s21：获取无人机拍摄的视频，并进行建筑物的识别，生成第一建筑物轮廓线；
15.s22：根据确定的拍摄范围，调取对应的bim模型，并生成第二建筑物轮廓线；
16.s23：对第一建筑物轮廓线和第二建筑物轮廓线进行对比，确定第一建筑物轮廓线中的各个关键点位对应的坐标。
17.以上的，标记物的属性包括：人物、车辆、大型设备及大型物料，对应的标记物模型
包括：人物模型、车辆模型、大型设备模型及大型物料模型。
18.具体的，步骤s3包括：若识别出的标记物为人物，则通过ai人脸识别，识别出人物的身份信息；若识别出的标记物为车辆，则通过ai车牌识别，识别出对应的车牌号信息。
19.以上的，步骤s2获取的视频包括可见光视频与热成像视频。
20.根据本发明公开的另一个方面，提供了一种基于无人机的智慧工地管理装置，包括：数据采集单元和终端服务器；数据采集单元与终端服务器链接，用于采集无人机拍摄的视频，并发送到终端服务器；终端服务器包括：存储模块、视频切割模块、匹配模块、识别模块、模型生成模块和追踪模块；存储模块用于存储bim模型以及无人机拍摄的视频；视频切割模块用于对无人机拍摄的视频按显示区域进行切割，生成若干个监控视频；匹配模用于块识别视频中的建筑物，并与bim模型中的建筑物进行对比，确定视频中的各个关键点位的坐标；识别模块用于识别视频中的标记物的属性，并根据视频中的各个关键点位坐标来计算出各个标记物对应的实时坐标；模型生成模块用于根据各个标记物的属性以及对应的实时坐标在bim模型中生成对应的标记物模型；追踪模块用于根据确定的标记物的各个时间点的实时坐标生成活动轨迹，并按时间序调取对应的监控视频。
21.具体的，无人机拍摄的视频包括：可见光视频与热成像视频；
22.终端服务器还包括报警模块；报警模块用于根据获取的热成像视频，判断是否存在失火点。
23.根据本发明公开的再一方面，提供了一种计算设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机指令，所述处理器执行所述指令时实现如上所述一种基于无人机的智慧工地管理方法的步骤。
24.根据本发明公开的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如上所述一种基于无人机的智慧工地管理方法的步骤。
25.本发明的有益效果：一种基于无人机的智慧工地管理系统及方法，通过识别视频中的建筑物，并与bim模型中的建筑物进行对比，确定视频中的各个关键点位的坐标，并利用各个关键点位的坐标计算出标记物的实时坐标，从而在bim模型中生成对应的标记物模型；该系统中，无需大量安装摄像头，通过设置的各台无人机，即可拍摄监控视频；且工程管理人员可以直接调取bim模型以及实时更新的标记物模型，可视化的了解施工人员的分布，以及车辆、大型设备及大型物料的进出情况，也可选定某一标记物，快速查看对应的移动轨迹以及相关的监控视频，可大大提高管理的效率和监管效果。
附图说明
26.通过结合附图对于本发明公开的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：
27.图1所示的是根据本发明公开实施例一的一种基于无人机的智慧工地管理方法示意性流程图；
28.图2所示的是根据本发明公开实施例一的基于无人机的智慧工地管理装置的程序模块示意图；
29.图3所示的是根据本发明公开实施例一的计算设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
30.以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本发明揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本发明的内容不充分。
31.除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。
32.实施例一
33.请参阅图1，本实施例提出一种基于无人机的智慧工地管理方法，包括以下步骤：
34.s1：确定各个无人机的拍摄位点坐标及拍摄范围；根据无人机的摄像头的摄像范围和拍摄精度，在建筑物的周边布置若干无人机，并确定各台无人机对应的拍摄位点的三维坐标以及拍摄范围(即对应的在bim模型中的拍摄区域)，使每一个无人机的拍摄位点都关联有对应的在bim模型中的拍摄区域，以实现无人机拍摄的视频与bim模型之间的信息。其中，为了便于后续对标记物的定位，各无人机可于设定的位置固定拍摄。
35.通过步骤s1确定每个无人机对应的拍摄位点的在bim模型中对应的拍摄区域，可有效简化后续步骤s2的对无人机的视频与bim模型进行匹配的匹配难度，和计算的复杂程度。
36.s2：获取无人机拍摄的视频，识别视频中的建筑物，并与bim模型中的建筑物进行对比，确定视频中的各个关键点位的坐标；具体的，步骤s2包括以下步骤：
37.s21：获取无人机拍摄的视频，并进行建筑物的识别，生成第一建筑物轮廓线；
38.s22：根据确定的拍摄范围，调取对应的bim模型，并生成第二建筑物轮廓线；
39.s23：对第一建筑物轮廓线和第二建筑物轮廓线进行对比，确定第一建筑物轮廓线中的各个关键点位对应的坐标。
40.上述关键点位对应建筑物的拐角点，即，通过对第一建筑物轮廓线和第二建筑物轮廓线上的各个拐角点进行识别和匹配。由于第二建筑物轮廓线上的各个拐角点的三维坐标，在bim模型中是确定的，因此，只要完成第一建筑物轮廓线和第二建筑物轮廓线上各个拐角点进行识别和匹配，既能获得第一建筑物轮廓线上各个拐角点对应的坐标。结合步骤s1中，由于每个拍摄位点的在bim模型中对应的拍摄区域是固定的，采用此方法不但计算简
单，容易实现，且能有效的保证第一建筑物轮廓线上各个拐角点的坐标的准确度。
41.进一步的，在确定第一建筑物轮廓线上各个拐角点的坐标后，也可进一步计算出第一建筑物轮廓线上各个点的坐标，以方便后续的计算。
42.s31：识别视频中的标记物的属性，并根据视频中的各个关键点位坐标来计算出各个标记物对应的实时坐标；即对每个识别的标记物在每个单位时间上，都进行坐标信息的采集，从而形成每个标记物对应的活动轨迹信息。
43.具体的，标记物的属性包括：人物、车辆、大型设备及大型物料。
44.进一步的，步骤s31包括：若识别出的标记物为人物，则通过ai人脸识别，识别出人物的身份信息；若识别出的标记物为车辆，则通过ai车牌识别，识别出对应的车牌号信息。
45.额外的，步骤s2后还包括以下步骤：
46.s32：对无人机拍摄的视频按确定的显示区域进行切割，生成若干个监控视频，并根据视频中的各个关键点位的坐标计算出各个监控视频四个角点的坐标。无人机搭载的采用超广视角的高清摄像头拍摄的视频，若通过直接显示进行查看的话，需要进行管理人员进行缩放操作，查看起来非常不变。因此通过预先设定显示的各个区域，由系统自动对监控视频进行预切割，生成监控视频，可方便管理人员进行查看。
47.s4：根据各个标记物的属性以及对应的实时坐标在bim模型中生成对应的标记物模型；即在bim模型数据中生成对应的标记物模型数据，其包括：标记物属性，模型的基本体(几何形状与颜色)和实时坐标；其中，标记物模型包括：人物模型、车辆模型、大型设备模型及大型物料模型。结合各标记物的属性对应的模型的基本体，以及其通过步骤s31获取的对应的活动轨迹信息，即可在bim模型中生成动态的，带有模型实时活动轨迹的标记物模型。
48.s5：通过在bim模型中选定标记物模型或者区域，获取对应的监控视频；
49.具体的，根据标记物的实时坐标，以及各个监控视频四个角点的坐标，可对监控视频进行匹配(判断标记物的实时坐标属于哪个监控视频的四个角点的坐标范围内)，并根据其实时坐标对应的活动轨迹，调取对应的监控视频并进行拼接。管理人员可通过选定标记物，快速查看与该标记物相关的活动轨迹的监控视频。
50.额外的，步骤s2获取的视频包括可见光视频与热成像视频；若为夜间施工，或者下雨、大雾天气，在步骤s3至s5中，使用热成像视频替代可见光视频。
51.请继续参阅图2，示出了一种基于无人机的智慧工地管理，在本实施例中，基于无人机的智慧工地管理可以包括或被分割成一个或多个程序模块，一个或者多个程序模块被存储于存储介质中，并由一个或多个处理器所执行，以完成本发明，并可实现上述一种基于无人机的智慧工地管理方法。本发明所称的程序模块是指能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，比程序本身更适合于描述基于无人机的智慧工地管理在存储介质中的执行过程。以下描述将具体介绍本实施例各程序模块的功能：
52.一种基于无人机的智慧工地管理装置，包括：数据采集单元和终端服务器；
53.数据采集单元与终端服务器链接，用于采集无人机拍摄的视频，并发送到终端服务器；终端服务器包括：存储模块、信息交互模块、视频切割模块、匹配模块、识别模块、模型生成模块和追踪模块。
54.信息交互模块用于与各个用户端进行信息交互。
55.存储模块用于存储bim模型以及无人机拍摄的视频。具体的，无人机设置有主摄像
头和热成像摄像头，分别用于拍摄可见光视频与热成像视频。
56.匹配模用于块识别视频中的建筑物，并与bim模型中的建筑物进行对比，确定视频中的各个关键点位的坐标。
57.视频切割模块用于对无人机拍摄的视频按显示区域进行切割，生成若干个监控视频，并根据视频中的各个关键点位的坐标计算出各个监控视频四个角点的坐标。工程管理人员需要查看监控视频时，仅需在bim模型选取对应的显示区域，即可调取对应区域的监控视频，而无需人工进行缩放。
58.识别模块用于识别视频中的标记物的属性，并根据视频中的各个关键点位坐标来计算出各个标记物对应的实时坐标。其中，识别模块包括ai人脸识别单元和ai车牌识别，分别用于识别人物的身份信息以及车辆的车牌号信息。
59.模型生成模块用于根据各个标记物的属性以及对应的实时坐标在bim模型中生成对应的标记物模型。
60.追踪模块用于根据确定的标记物的各个时间点的实时坐标生成活动轨迹，并按时间序调取对应的监控视频。根据标记物的实时坐标，以及各个监控视频四个角点的坐标，可对监控视频进行匹配(判断标记物的实时坐标属于哪个监控视频的四个角点的坐标范围内)，并根据其实时坐标对应的活动轨迹，调取对应的监控视频并进行拼接，即可实现自动对某一标记物进行自动视频追踪。
61.进一步的，若识别模块识别出大型设备或者大型物料，则自动根据对应的实时坐标生成活动轨迹，以及按时间序调取对应的监控视频进行剪切和拼接。
62.终端服务器还包括报警模块；报警模块用于根据获取的热成像视频，判断是否存在失火点。具体的，在报警模块中，可设置对应的温度阈值，时间阈值，以及范围阈值，来识别视频中是否存在失火点，若判断为失火点，可在值班人员对应的用户端生成报警弹窗。
63.具体使用使，管理人员可通过用户端，从终端服务器调取bim模型数据以及各个标记物对应模型与实时数据，并通过用户端进行显示。管理人员可通过用户端，在显示的三维立体的bim模型中看到具体的人物、车辆、大型设备、大型物料的实时分布。同时，可通过点击bim模型中具体的某一区域，来获取对应的实时监控视频，也可观看对应的监控视频回放。
64.额外的，管理人员可通过用户端录入其管核的施工人员的身份信息；进而，可根据确定的施工人员的身份信息，对被标记的人物进行筛选，可快速且精确获知其管核范围内的各个施工人员当前是否进入工地施工，以及位于哪个建筑部位进行施工。进一步的，可通过选定某一施工人员进行活动轨迹的追踪，快速获取相关的监控视频，从而获知其工作效率、工作状态以及方便管理人员及时查看或回看施工人员的施工过程，即时和及时的判断工作是否符合规范要求，是否存在违规的操作等；当管理人员在某一建筑区域进行现场施工指导时，也可同时对另外距离较远的施工区域进行实时监控，不必把大量时间浪费在在工地中的奔走，可大大提高管理人员的施工管理效率，以及管理质量。
65.本实施例还提供一种计算机设备，如可以执行程序的智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、机架式服务器、刀片式服务器、塔式服务器或机柜式服务器(包括独立的服务器，或者多个服务器所组成的服务器集群)等。本实施例的计算机设备20至少包括但不限于：可通过系统总线相互通信连接的存储器21、处理器22，如图3所示。需要指出的是，图3
仅示出了具有组件21-22的计算机设备20，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
66.本实施例中，存储器21(即可读存储介质)包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，sd或dx存储器等)、随机访问存储器(ram)、静态随机访问存储器(sram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可编程只读存储器(prom)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，存储器21可以是计算机设备20的内部存储单元，例如该计算机设备20的硬盘或内存。在另一些实施例中，存储器21也可以是计算机设备20的外部存储设备，例如该计算机设备20上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。当然，存储器21还可以既包括计算机设备20的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，存储器21通常用于存储安装于计算机设备20的操作系统和各类应用软件，例如实施例一的一种基于无人机的智慧工地管理装置的程序代码等。此外，存储器21还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
67.处理器22在一些实施例中可以是中央处理器(central processing unit，cpu)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器22通常用于控制计算机设备20的总体操作。本实施例中，处理器22用于运行存储器21中存储的程序代码或者处理数据，例如运行一种基于无人机的智慧工地管理装置，以实现实施例一的一种基于无人机的智慧工地管理方法。
68.本实施例还提供一种计算机可读存储介质，如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，sd或dx存储器等)、随机访问存储器(ram)、静态随机访问存储器(sram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可编程只读存储器(prom)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、app应用商城等等，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现相应功能。本实施例的计算机可读存储介质用于存储一种基于无人机的智慧工地管理装置，被处理器执行时实现实施例一的一种基于无人机的智慧工地管理方法。
69.综上所述，一种基于无人机的智慧工地管理系统及方法，通过识别视频中的建筑物，并与bim模型中的建筑物进行对比，确定视频中的各个关键点位的坐标，并利用各个关键点位的坐标计算出标记物的实时坐标，从而在bim模型中生成对应的标记物模型；该系统中，无需大量安装摄像头，通过设置的各台无人机，即可拍摄监控视频；且工程管理人员可以直接调取bim模型以及实时更新的标记物模型，可视化的了解施工人员的分布，以及车辆、大型设备及大型物料的进出情况，也可选定某一标记物，快速查看对应的移动轨迹以及相关的监控视频，管理人可同时对多个施工区域进行实时监控，不必把大量时间浪费在在工地中的奔走，可大大提高管理人员的施工管理效率以及管理质量。
70.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
71.流程图中或在此以其它方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
72.本技术领域的普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法携带的全部或部分步
骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
73.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
74.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。
75.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。