[發明專利]施工現場的人機碰撞預警方法及系統

有效

• 申請號: 202010970370.3
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN111931706B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 方東平;古博韜;吳言坤;張頂立;郭紅領;黃玥誠;苗春剛;陳健正;周予啟
• 申請（專利權）人: 清華大學;中鐵十四局集團有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/40;G06K9/46;G06K9/62;G08B21/02
• 代理公司: 北京中和立達知識產權代理事務所(普通合伙) 11756
• 代理人: 張攀

本公開是關于一種施工現場的人機碰撞預警方法及系統，系統包括：數據采集模塊，通過設置在施工現場的移動式機械設備上的多個雙目攝像頭和多個傳感器分別采集施工現場的當前圖像數據、深度圖像數據和機械設備的運動數據；處理模塊，對每個當前圖像數據進行分析處理，以確定每個當前圖像數據中的工人輪廓像素坐標，根據工人輪廓像素坐標、深度圖像數據和對應的機械設備的運動數據確定每個當前圖像數據中工人與機械設備之間的距離和工人的安全帽顏色組合；風險識別模塊，根據每個當前圖像數據中工人與機械設備之間的距離和工人的安全帽顏色組合，識別當前圖像數據對應的風險等級；預警模塊，根據風險等級，確定對應的人機碰撞預警提示方式進行提示。

技術領域

本公開涉及施工現場的安全監測技術領域，尤其涉及一種施工現場的人機碰撞預警方法及系統。

背景技術

隨著建筑業施工技術的發展，越來越多的移動式施工機械被運用在作業現場，例如挖掘機、鏟車、起重機等等。移動式施工機械的運用為工地現場引入了人機碰撞的風險。施工現場與碰撞相關的事故占總體事故的22%，人機碰撞逐漸成為工地事故的主要原因之一。

施工現場人機碰撞事故發生的原因在于以下兩點原因。第一是機械由于工作任務的需要可能處于整體或部分運動的狀態，如鏟車在鏟土時整體前進或后退、吊車在吊裝時伸長吊臂或旋轉吊機；第二是工人由于工作任務需要或場地條件限制件在機械附近進行工作，如繩索工捆綁吊車吊裝的物料、工人和機械同時在狹小的場地內工作。當工人與機械在同一時空范圍內相互接近并小于一定閾值時即工人進入機械危險區域形成人機碰撞風險。

施工現場機械在正常作業時涉及大量整體或部分運動的情況，所以控制移動式機械人機碰撞風險的核心在于控制在危險區作業人員的數量與種類構成的組合。作業工人的種類由安全帽的顏色進行區分，紅色安全帽代表技術人員和管理人員，黃色安全帽代表普通工人，藍色安全帽代表技術人員，白色安全帽代表監理或甲方。每種機械在作業時對應所需的工人人員組合各不相同，當作業機械與其對應的工作人員組合為常見工況，則代表此時人機碰撞風險較低，反之當作業機械與工作人員組合無法匹配時，則代表出現了高風險工況，需要預警提示。高風險工況有以下五種情況：

1）作業機械與工作人員組合匹配但不常見，代表低頻正確作業，由于相對低頻，工人和管理人員熟練度相對較低，需要預警提高工作人員的注意力；

2）存在視覺盲區，此時需要預警提示盲區的存在；

3）非作業區工人進入，由于移動式機械作業相對靈活，存在非作業區工人進入作業區的情況，此時需要預警驅趕非作業區工人；

4）缺少作業區工人或監管人員，此時需要預警提示高風險作業

5）監管人員數量過多，監管人員有時會聚集在風險區域，帶來不必要的風險，此時需要預警驅趕非必要監管人員。

目前施工現場缺乏有效的技術或管理手段對于移動式機械相關的高風險工況的識別與預警。

近年來人工智能技術高速發展，在圖像識別，語義分析、數據挖掘等多領域成績斐然。人工智能技術可以為識別施工現場高風險工況提供支撐，但是人工智能技術依賴硬件設備強大的算力，而碰撞事故要求事故風險識別不超過1s。此外，因為工地條件復雜，難以容納大體積大功率嵌入式設備，所以需要在小體積嵌入式邊緣計算平臺中，實現施工現場移動式機械人機碰撞事故識別與預警系統。

發明內容

為克服相關技術中存在的問題，本公開提供一種施工現場的人機碰撞預警方法及系統。

根據本公開實施例的第一方面，提供一種基于嵌入式邊緣計算平臺的施工現場的人機碰撞預警系統，包括：

數據采集模塊，用于通過設置在施工現場的移動式機械設備上的多個雙目攝像頭和多個傳感器分別采集施工現場的當前圖像數據、深度圖像數據和機械設備的運動數據；