[發明專利]一種基于BIM的建筑施工安全預警防護系統

有效

• 申請號: 202010717060.0
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111784967B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 王邦國;王賽;陸良兵;顧金山;時紅翔
• 申請（專利權）人: 南通市達欣工程股份有限公司
• 主分類號: G08B21/02
• 分類號: G08B21/02
• 代理公司: 蘇州廣正知識產權代理有限公司 32234
• 代理人: 李猛

1.一種基于BIM的建筑施工安全預警防護系統，其特征在于：該建筑施工安全預警防護系統包括信息輸入模塊、模型建立模塊、中央控制模塊和分析預警模塊；

所述信息輸入模塊用于將施工工地上的各項數據信息輸入該系統，所述模型建立模塊用于建立施工工地的模型，所述中央控制模塊用于對整個系統進行智能化控制，所述分析預警模塊用于根據建立的工地模型，分析施工過程中存在的各項危險行為，對危險行為進行預警和及時的制止；

所述信息輸入模塊的輸出端電性連接模型建立模塊和中央控制模塊的輸入端，所述模型建立模塊的輸出端電性連接中央控制模塊和分析預警模塊的輸入端，所述中央控制模塊的輸出端電性連接分析預警模塊的輸入端；

所述信息輸入模塊包括機器視覺識別單元、人臉信息輸入單元、工地數據輸入單元、塔吊軌跡輸入單元和塔吊施工時間單元；

所述機器視覺識別單元用于對建筑工地上的施工人員頭頂的顏色進行識別，所述人臉信息輸入單元用于將需要進入危險區域進行施工的施工人員的人臉信息輸入該系統，所述工地數據輸入單元用于輸入建筑工地的尺寸數據以及建筑物和塔吊的坐標值信息，所述塔吊軌跡輸入單元用于根據塔吊的坐標值信息輸入其施工過程中的運行軌跡信息，所述塔吊施工時間單元用于對塔吊施工的時間段進行輸入；

所述機器視覺識別單元和人臉信息輸入單元的輸出端電性連接中央控制模塊的輸入端，所述工地數據輸入單元、塔吊軌跡輸入單元和塔吊施工時間單元的輸出端電性連接模型建立模塊的輸入端；

所述模型建立模塊包括二維模型建立單元、危險區域劃分單元和坐標值賦予單元；

所述二維模型建立單元用于建立建筑工地的平面二維模型，基于二維模型進行安全施工的預警和防護，所述危險區域劃分單元用于在建立的二維模型上劃分出建筑工地施工過程中的危險區域，此危險區域為會出現施工事故的區域，所述坐標值賦予單元用于賦予建立的二維模型以平面直角坐標系；

所述二維模型建立單元輸出二維模型，所述坐標值賦予單元的輸出端電性連接二維模型的輸入端，所述二維模型的輸出端電性連接危險區域劃分單元的輸入端；

所述分析預警模塊包括行進軌跡預測單元、人臉識別單元和危險區域更新單元；

所述行進軌跡預測單元用于對建筑工地上施工人員的行進軌跡進行預測，以此來判斷施工人員是否會進入危險區域，所述人臉識別單元用于對預測即將進入危險區域的施工人員進行面部識別，以此來判斷此施工人員是否必須要進入危險區域進行施工，所述危險區域更新單元用于根據塔吊的運行軌跡以及運行的時間不斷的更新塔吊運行軌跡上的危險區域；

所述行進軌跡預測單元、人臉識別單元的輸出端電性連接中央控制模塊的輸入端，所述二維模型的輸出端電性連接危險區域更新單元的輸入端，所述危險區域更新單元的輸出端電性連接中央控制模塊的輸入端；

所述二維模型建立單元建立施工工地的二維模型之后，所述坐標值賦予單元以二維模型的一個頂角為圓心建立平面直角坐標系，使得整個二維模型都位于平面直角坐標系的第一象限，使得坐標值賦予單元賦予二維模型的坐標值都為正，便于后期的分析和計算，所述危險區域劃分單元對二維模型中的危險區域進行劃分，所述坐標值賦予單元賦予危險區域各個頂角的坐標值分別為(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃)、…、(x_n,y_n)；

所述坐標值賦予單元對平面直角坐標系中的施工人員的位置進行實時定位，所述實時定位通過安裝在安全頭盔內部的定位單元實現，最終組成施工人員坐標位置的集合P＝{P₁，P₂，P₃，…，P_m}，每一個實時定位的坐標位置P_i的坐標值為(X_i，Y_i)；

所述行進軌跡預測單元根據下列公式對施工人員的行進軌跡進行預測：

其中，θ表示施工人員行進方向與平面直角坐標系X軸或者Y軸之間夾角的銳角，X_i和X_i+1分別表示施工人員第i次位置定位和第i+1次位置定位在X軸上的坐標值，Y_i和Y_i+1分別表示施工人員第i次位置定位和第i+1次位置定位在Y軸上的坐標值；

根據下列公式對θ的具體數值進行計算：

根據下列公式對施工人員與危險區域頂角之間的角度α進行計算：

其中，α表示施工人員的位置(X_i，Y_i)與危險區域夾角的連線與平面直角坐標系X軸或者Y軸之間夾角的銳角，x_k表示危險區域的第i個頂角在X軸上的坐標值，y_k表示危險區域的第i個頂角在Y軸上的坐標值，X_i表示施工人員第i次位置定位在X軸上的坐標值，Y_i表示施工人員第i次位置定位在Y軸上的坐標值；

θ和α所參考的軸線為同一條軸線；

當θ＜α時，表明施工人員的行進軌跡不是朝向危險區域行進的，暫時不對該名施工人員的行進軌跡進行實時預測；

當θ＞α時，表明施工人員的行進軌跡為朝向危險區域行進，所述人臉識別單元對該名施工人員的人臉信息進行識別并比對；

當確定該名施工人員為必須進入危險區域進行施工時，不再繼續對該名施工人員的行進軌跡進行預測和分析；

當確定該名施工人員為非必須進入危險區域進行施工的施工人員或外來人員時，需要對該名施工人員或外來人員的行進軌跡進行進一步的預測和分析。