一种基建项目工程施工现场安全智能监理监测分析预警系统

摘要

本发明公开了一种基建项目工程施工现场安全智能监理监测分析预警系统，包括物料检测区域模块、物料图像采集模块、物料图像处理与解析模块、人员图像初步采集模块、人员图像初步处理模块、人员姿态图像采集模块、人员姿态图像处理与分析模块、人员信息数据库、预警终端，本发明通过从利用无人机对施工现场物料和作业人员姿态进行监测与分析，实现了对施工现场安全的实时监测，有效的降低了施工现场物料高空坠物的风险并减少施工现场作业人员危险作业姿态的行为，同时保障施工现场中施工人员的安全和降低施工物料的损耗，提高了施工现场的危险预防的效果，实现了施工场地的人员和物料高空坠落危险的有效预警。

说明书

技术领域

本发明属于施工现场监管监工领域，涉及到一种基建项目工程施工现场安全智能监理监测分析预警系统。

背景技术

近年来，随着建筑行业的不断快速发展，建筑施工安全事故出现频次也在不断提高，因此，人们对施工现场安全问题的重视程度也越来越高，在此背景下，对施工现场的安全监测的重要性不言而喻。

当前对施工现场进行安全监测主要用于对施工现场中高空作业安全进行监测，如对高空作业人员对应的作业姿态进行监测，很显然，当前技术还存在以下几个方面的问题：

1、当前技术主要通过在施工区域布设摄像头，对楼体外墙进行实时的视频录像，由工作人员通过人工的方式对监控画面前进行观察，进而定位出危险人员，并对其进行预警，这种人工监测与预警方式需要消耗大量的人力成本，并且通过人工监测方式，无法实现对施工现场安全的实时监测，预警效率较差；

2、当前对施工区域安全监测属于固定视角的监测方式，存在监控盲区，无法真实的反映出施工现场中作业人员对应的作业状态，进而无法有效防止施工现场安全事故的发生；

3、高空坠物一直是施工场地一个较为频繁的安全事故，当前没有对施工场地内物料的放置情况进行监测，进而无法降低施工现场高空坠物的风险，从而无法保障施工现场中施工人员的安全，同时也无法降低施工物料的损耗。

为了解决以上问题，现设计一种基建项目工程施工现场安全智能监理监测分析预警系统。

发明内容

鉴于此，现提出一种基建项目工程施工现场安全智能监理监测分析预警系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种基建项目工程施工现场安全智能监理监测分析预警系统包括物料检测区域划分模块、物料图像采集模块、物料图像处理与解析模块、人员图像初步采集模块、人员图像初步处理模块、人员姿态图像采集模块、人员姿态图像处理与解析模块、人员信息数据库和预警终端。

所述物料检测区域划分模块用于获取指定工程施工现场中各物料对应的放置区域位置，根据各物料对应的放置区域位置，将指定工程施工现场划分为各检测区域，并将各检测区域按照预设顺序进行编号，依次标记为1,2,...,i,...,n；

所述物料图像采集模块用于通过无人机对各检测区域中物料对应的俯视图像和正视图像进行采集，得到各检测区域中物料对应的俯视图像和正视图像；

所述物料图像处理与解析模块用于将各检测区域中物料对应的俯视图像和正视图像进行降噪和滤波处理，进而对处理后的各检测区域中物料对应的俯视图像和正视图像进行解析，得到各检测区域中物料对应的放置位置综合安全影响系数，并将各检测区域中物料对应的放置位置综合安全影响系数与预设的预警物料放置安全影响系数进行对比，若某检测区域中物料对应的放置位置综合安全影响系数大于或者等于预设的预警物料放置安全影响系数，则判定该检测区域中该物料对应的放置状态为危险状态，反之则判定该检测区域中物料对应的放置状态为安全状态，若某检测区域中物料对应的放置状态为危险状态，则将该检测区域中物料记为危险放置物料，统计危险放置物料数目，并获取各危险放置物料所处检测区域对应的编号，进而将其发送至预警终端；

所述人员图像初步采集模块用于通过无人机对指定工程施工现场中各作业人员进行图像采集，并将采集的各作业人员对应的图像传送至人员图像初步处理模块；

所述人员图像初步处理模块用于对各作业人员对应的图像进行降噪和滤波处理，从处理后的各作业人员对应的图像中识别出各作业人员当前对应的作业区域位置，将各作业人员对应的作业区域位置与人员信息数据库中存储的各施工类型对应的作业区域位置进行匹配对比，筛选得到各作业人员对应的施工类型，进而从中提取出室外高空施工类型对应的作业人员数目，将室外高空施工类型对应的作业人员记为目标作业人员，进而对各目标作业人员进行编号，依次标记为1,2,...,j,...,m，将各目标作业人员对应的作业区域位置发送至人员姿态图像采集模块；

所述人员姿态图像采集模块用于根据各目标作业人员对应的作业区域位置，控制无人机对各目标作业人员对应的整体姿态图像和局部姿态图像进行采集；

所述人员姿态图像处理与解析模块用于对各目标作业人员对应的整体姿态图像和局部姿态图像进行降噪和滤波处理，并对处理后的各目标作业人员对应的整体姿态图像和局部姿态图像进行解析，得到各目标作业人员对应的综合安全姿态影响系数，进而将各目标作业人员对应的综合作业姿态安全影响系数与预设的预警作业姿态安全影响系数进行对比，若某目标作业人员对应的综合作业姿态安全影响系数大于或者等于预设的预警作业姿态安全影响系数，则判定该目标作业人员对应的作业状态为危险状态，反之则判定该目标作业人员对应的作业状态为安全状态，当某目标作业人员对应的作业状态为危险状态时，将该目标作业人员对应的编号发送至预警终端；

所述人员信息数据库用于存储各作业人员对应的各危险动作特征和各施工类型对应的作业区域位置；

所述预警终端用于接收物料图像处理与解析模块发送的各危险放置物料对应的各危险放置物料所处检测区域对应的编号和接收人员姿态图像处理与解析模块发送的处于危险状态的各目标作业人员对应的编号，并进行预警提示。

进一步地，所述物料图像处理与解析模块中根对处理后的各检测区域中物料对应的俯视图像进行解析，具体步骤如下：

根据处理后的各检测区域中物料对应的俯视图像，基于物料对应的轮廓，获取各检测区域中物料对应的面积，并记为S

从处理后的各检测区域中物料对应的俯视图像中定位出物料与其放置位置之间重合区域对应的轮廓，进而获取各检测区域中物料与其放置位置之间重合区域对应的面积，将该面积记为物料重合区域面积，并标记为S

从处理后的各检测区域中物料对应的俯视图像中定位出物料放置区域对应的轮廓，进而获取各检测区域中物料放置区域对应的面积，并标记为S

将各检测区域中物料对应的面积、重合区域面积、放置区域面积代入计算公式

进一步地，所述物料图像处理与解析模块中对处理后的各检测区域中物料对应的正视图像进行解析，具体步骤如下：

从处理后的各检测区域中物料对应的正视图像中提取物料对应的轮廓，基于各检测区域中物料对应的轮廓，获取各物料端点对应的位置，并从中任意筛选出一个物料端点，将该物料端点记为目标参考点，进而基于该目标参考点构建水平参考线，进而获取各检测区域中物料与其水平参考线之间的夹角，将其记为物料放置倾斜角，并标记为θ

进一步地，所述物料图像处理与解析模块中各检测区域中物料对应的放置位置综合安全影响系数具体计算公式为

进一步地，所述施工类型包括室内施工、室外地面施工和室外高空施工。

进一步地，所述人员姿态图像处理与解析模块中对各目标作业人员对应的整体姿态图像进行解析用于对各目标作业人员对应的动作安全进行解析，具体分析步骤如下：

从处理后的各目标作业人员整体姿态图像中提取出各目标作业人员对应的轮廓，进而基于各目标作业人员对应的轮廓获取各目标作业人员对应的动作特征；

若各目标作业人员对应的轮廓获取各目标作业人员对应的动作特征与人员信息数据库中存储的各作业人员对应的危险动作特征一致，则判断该目标作业人员对应的动作为危险动作，进而将该目标作业人员对应的动作安全系数记为μ′，反之则记为μ″，μ′＞μ″，以此分别得到各目标作业人员对应的作业动作安全系数γ

进一步地，所述人员姿态图像处理与解析模块中对各目标作业人员对应的整体姿态图像进行解析还用于对目标作业人员对应的姿态安全进行解析，具体步骤如下：

根据提取的各目标作业人员对应的轮廓，进而获取各目标作业人员对应的轮廓形状；

根据各目标作业人员对应的轮廓形状，获取各目标作业人员轮廓形状对应的中心点位置，由此基于各目标作业人员对应的中心点位置，按照头部到脚部的方向构建各目标作业人员对应的中心线，同时根据各目标作业人员对应的轮廓，提取各目标作业人员头部对应的位置，并以头部位置为基点构建各目标作业人员对应的垂直参考线，进而获取各目标作业人员对应中心线与其垂直参考线之间的夹角，将该夹角记为姿态倾斜角，并标记为

将各目标人员对应的姿态倾斜角代入计算公式

进一步地，所述人员姿态图像处理与解析模块中对各目标作业人员对应的局部姿态图像进行解析用于对各目标作业人员对应的支撑安全进行解析，具体步骤如下：

从处理后的各目标作业人员局部姿态图像中定位出各目标作业人员对应的脚部轮廓，进而获取各目标作业人员对应的脚部面积，记为M

从处理后的各目标作业人员局部姿态图像中定位出各目标作业人员脚部与其支撑区域之间重合区域对应的轮廓，进而获取各检测区域中各目标作业人员脚部与其支撑区域之间重合区域对应的面积，由此将其记为脚部支撑重合区域面积，并标记为M

从处理后的各目标作业人员局部姿态图像中定位出各目标作业人员脚部支撑区域对应的轮廓，进而获取各目标作业人员脚部支撑区域对应的面积，并标记为M

根据各目标作业人员对应的脚部面积、脚部支撑重合区域面积、脚部支撑区域面积代入计算公式

进一步地，所述各目标作业人员对应的综合作业姿态安全影响系数公式为：

相较于现有技术，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过使用无人机对施工区域进行全方位实时监测，这种监测方式有效的消除监控盲区，进而真实的反映出施工现场中作业人员的作业状态，有效的防止施工现场安全事故的发生，大大的提高了施工现场施工作业的安全性。

2、本发明通过无人机获取的作业人员整体姿态图像信息和局部姿态图像信息进行分析和解析，进而获得目标作业人员对应的综合作业姿态安全影响系数，基于目标作业人员对应的综合作业姿态安全影响系数对目标作业人员对应的作业安全进行判断，进而对处于危险状态的目标作业人员进行预警，通过这种智能化监测方式不仅可以减少人力成本，并且能够准确快速的获取危险信号，进而提高预警效率。

3、本发明还提供了一种预防高空坠落的监测方法，通过对施工现场地内物料的放置情况进行监测和解析，并获取施工现场的危险放置物料的区域位置信息，并进行预警，进而降低施工现场物料高空坠落的风险，同时保障施工现场中施工人员的安全和降低施工物料的损耗。

4、本发明通过从物料和作业人员两个维度施工现场的施工安全进行监测与预警，一方面实现了施工现场的多维度检测，提高了危险事故的监测力度，进而提高了施工现场的危险预防的效果，另一方面通过从多个角度进行数据解析，增加了施工安全监测结果真实性和科学性，实现了施工场地的人员和物料高空坠落危险的有效预警。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统各模块连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例如图1所示，一种基建项目工程施工现场安全智能监理监测分析预警系统，该系统包括物料检测区域划分模块、物料图像采集模块、物料图像处理与解析模块、人员图像初步采集模块、人员图像初步处理模块、人员姿态图像采集模块、人员姿态图像处理与解析模块、人员信息数据库和预警终端；

物料图像采集模块分别与物料检测区域模块和物料图像处理与解析模块连接，人员图像初步处理模块分别与人员图像初步采集和人员姿态图像采集模块连接，人员姿态图像处理与解析模块分别与人员姿态图像采集模块和人员作业危险姿态数据库连接，预警终端分别与物料图像处理与解析模块和人员姿态图像处理与解析模块连接；

物料检测区域划分模块用于获取指定工程施工现场中各物料对应的放置区域位置，根据各物料对应的放置区域位置，将指定工程施工现场划分为各检测区域，并将各检测区域按照预设顺序进行编号，依次标记为1,2,...,i,...,n。

物料图像采集模块用于通过无人机对各检测区域中物料对应的俯视图像和正视图像进行采集，得到各检测区域中物料对应的俯视图像和正视图像，并将采集的各检测区域中物料对应的俯视图像和正视图像传送至物料图像处理与解析模块。

本发明实施例通过利用无人机对各检测区域中物料进行俯视图像和正视图像采集，提供了更多的有效数据信息，从而提高分析结果的可靠性，进而提高了对施工现场危险预警的真实性。

物料图像处理与解析模块用于将各检测区域中物料对应的俯视图像和正视图像进行降噪和滤波处理，进而对处理后的各检测区域中物料对应的俯视图像和正视图像进行解析，得到各检测区域中物料对应的放置位置综合安全影响系数，并将各检测区域中物料对应的放置位置综合安全影响系数与预设的预警物料放置安全影响系数进行对比，若某检测区域中物料对应的放置位置综合安全影响系数大于或者等于预设的预警物料放置安全影响系数，则判定该检测区域中该物料对应的放置状态为危险状态，反之则判定该检测区域中物料对应的放置状态为安全状态，若某检测区域中物料对应的放置状态为危险状态，则将该检测区域中物料记为危险放置物料，统计危险放置物料数目，并获取各危险放置物料所处检测区域对应的编号，进而将其发送至预警终端；

上述中对处理后的各检测区域中物料对应的俯视图像进行解析，具体解析步骤为：

根据处理后的各检测区域中物料对应的俯视图像，基于物料对应的轮廓，获取各检测区域中物料对应的面积，并记为S

从处理后的各检测区域中物料对应的俯视图像中定位出物料与其放置位置之间重合区域对应的轮廓，进而获取各检测区域中物料与其放置位置之间重合区域对应的面积，将该面积记为物料重合区域面积，并标记为S

从处理后的各检测区域中物料对应的俯视图像中定位出物料放置区域对应的轮廓，进而获取各检测区域中物料放置区域对应的面积，并标记为S

将各检测区域中物料对应的面积、重合区域面积、放置区域面积代入计算公式

若ε

进一步地，所述对处理后的各检测区域中物料对应的正视图像进行解析，具体解析方式为：

从处理后的各检测区域中物料对应的正视图像中提取物料对应的轮廓，基于各检测区域中物料对应的轮廓，获取各物料端点对应的位置，并从中任意筛选出一个物料端点，将该物料端点记为目标参考点，进而基于该目标参考点构建水平参考线，进而获取各检测区域中物料与其水平参考线之间的夹角，将其记为物料放置倾斜角，并标记为θ

若ν

上述中物料对应的放置位置综合安全影响系数具体计算公式为

若κ

本发明实施例通过对施工现场地内物料的放置情况进行监测和解析，并获取施工现场的危险放置物料的区域位置信息，并进行预警，进而降低施工现场物料高空坠落的风险，同时保障施工现场中施工人员的安全和降低施工物料的损耗，实现了施工场地高空坠物的实时监测和高效预警。

人员图像初步采集模块用于通过无人机对指定工程施工现场中各作业人员进行图像采集，并将采集的各作业人员对应的图像传送至人员图像初步处理模块。

本发明通过使用无人机对施工区域进行全方位实时监测，这种监测方式有效的消除监控盲区，进而真实的反映出施工现场中作业人员的作业状态，有效的防止施工现场安全事故的发生，大大的提高了施工现场施工作业的安全性。

人员图像初步处理模块用于对各作业人员对应的图像进行降噪和滤波处理，从处理后的各作业人员对应的图像中识别出各作业人员当前对应的作业区域位置，将各作业人员对应的作业区域位置与人员信息数据库中存储的各施工类型对应的作业区域位置进行匹配对比，筛选得到各作业人员对应的施工类型，进而从中提取出室外高空施工类型对应的作业人员数目，将室外高空施工类型对应的作业人员记为目标作业人员，进而对各目标作业人员进行编号，依次标记为1,2,...,j,...,m，将各目标作业人员对应的作业区域位置发送至人员姿态图像采集模块。

人员姿态图像采集模块用于根据各目标作业人员对应的作业区域位置，控制无人机对各目标作业人员对应的整体姿态图像和局部姿态图像进行采集。

所述人员姿态图像处理与解析模块用于对各目标作业人员对应的整体姿态图像和局部姿态图像进行降噪和滤波处理，并对处理后的各目标作业人员对应的整体姿态图像和局部姿态图像进行解析，得到各目标作业人员对应的综合安全姿态影响系数，进而将各目标作业人员对应的综合作业姿态安全影响系数与预设的预警作业姿态安全影响系数进行对比，若某目标作业人员对应的综合作业姿态安全影响系数大于或者等于预设的预警作业姿态安全影响系数，则判定该目标作业人员对应的作业状态为危险状态，反之则判定该目标作业人员对应的作业状态为安全状态，当某目标作业人员对应的作业状态为危险状态时，将该目标作业人员对应的编号发送至预警终端；

示例性地，所述对各目标作业人员对应的整体姿态图像进行解析用于对各目标作业人员对应的动作安全进行解析，具体分析步骤如下：

从处理后的各目标作业人员整体姿态图像中提取出各目标作业人员对应的轮廓，进而基于各目标作业人员对应的轮廓获取各目标作业人员对应的动作特征；

若各目标作业人员对应的轮廓获取各目标作业人员对应的动作特征与人员信息数据库中存储的各作业人员对应的危险动作特征一致，则判断该目标作业人员对应的动作为危险动作，进而将该目标作业人员对应的动作安全影响系数记为μ′，反之则记为μ″，μ′＞μ″，以此分别得到各目标作业人员对应的作业动作安全影响系数γ

示例性地，所述对各目标作业人员对应的整体姿态图像进行解析还用于对目标作业人员对应的姿态安全进行解析，具体分析如下：

根据提取的各目标作业人员对应的轮廓，进而获取各目标作业人员对应的轮廓形状；

根据各目标作业人员对应的轮廓形状，获取各目标作业人员轮廓形状对应的中心点位置，由此基于各目标作业人员对应的中心点位置，按照头部到脚部的方向构建各目标作业人员对应的中心线，同时根据各目标作业人员对应的轮廓，提取各目标作业人员头部对应的位置，并以头部位置为基点构建各目标作业人员对应的垂直参考线，进而获取各目标作业人员对应中心线与其垂直参考线之间的夹角，将该夹角记为姿态倾斜角，并标记为

将各目标人员对应的姿态倾斜角代入计算公式

若ψ

又一示例性地，所述对各目标作业人员对应的局部姿态图像进行解析用于对各目标作业人员对应的支撑安全进行解析，具体步骤如下：

从处理后的各目标作业人员局部姿态图像中定位出各目标作业人员对应的脚部轮廓，进而获取各目标作业人员对应的脚部面积，记为M

从处理后的各目标作业人员局部姿态图像中定位出各目标作业人员脚部与其支撑区域之间重合区域对应的轮廓，进而获取各检测区域中各目标作业人员脚部与其支撑区域之间重合区域对应的面积，由此将其记为脚部支撑重合区域面积，并标记为M

从处理后的各目标作业人员局部姿态区域图像中定位出各目标作业人员脚部支撑区域对应的轮廓，进而获取各目标作业人员脚部支撑区域对应的面积，并标记为M

根据各目标作业人员对应的脚部面积、脚部支撑重合区域面积、脚部支撑区域面积代入计算公式

若δ

上述中目标作业人员对应的综合作业姿态安全影响系数公式为：

若ω

本发明实施例通过无人机获取的作业人员整体姿态图像信息和局部姿态图像信息进行分析和解析，进而获得目标作业人员对应的综合作业姿态安全影响系数，基于目标作业人员对应的综合作业姿态安全影响系数对目标作业人员对应的作业安全进行判断，进而对处于危险状态的目标作业人员进行预警，通过这种智能化监测方式不仅可以减少人力成本，并且能够准确快速的获取危险信号，进而提高预警效率。

人员信息数据库用于存储各作业人员对应的危险动作特征和各施工类型对应的作业区域位置；

上述中施工类型包括室内施工、室外地面施工和室外高空施工。

所述预警终端用于接收物料图像处理与解析模块发送的各危险放置物料对应的各危险放置物料所处检测区域对应的编号和接收人员姿态图像处理与解析模块发送的处于危险状态的各目标作业人员对应的编号，并进行预警提示。

本发明通过从物料和作业人员两个维度施工现场的施工安全进行监测与预警，一方面实现了施工现场的多维度检测，提高了危险事故的监测力度，进而提高了施工现场的危险预防的效果，另一方面通过从多个角度进行数据解析，增加了施工安全监测结果真实性和科学性，实现了施工场地的人员和物料高空坠落危险的有效预警。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。