本技術(shù)實(shí)施例涉及數(shù)字地圖領(lǐng)域，尤其涉及一種基于人工智能的智慧工地施工安全監(jiān)管方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、建筑施工期間施工現(xiàn)場變化迅速、工序穿插頻繁，因此施工現(xiàn)場的安全風(fēng)險(xiǎn)也處于不斷的動(dòng)態(tài)變化中，然而當(dāng)前實(shí)際項(xiàng)目安全管理的方法和技術(shù)手段比較落后，仍然依賴傳統(tǒng)的安全管理方法，如紙質(zhì)記錄和手工檢查方式，這會(huì)導(dǎo)致信息更新不及時(shí)，無法直觀地識(shí)別施工現(xiàn)場的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域和潛在隱患，只能在事故發(fā)生后進(jìn)行被動(dòng)反應(yīng)，無法起到對(duì)施工現(xiàn)場安全風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)防作用，安全監(jiān)管效果極差。因此亟須一種方法可以對(duì)施工現(xiàn)場進(jìn)行主動(dòng)預(yù)防，提高對(duì)施工現(xiàn)場的安全監(jiān)管的效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實(shí)施例提供一種基于人工智能的智慧工地施工安全監(jiān)管方法及系統(tǒng)，用于對(duì)施工現(xiàn)場進(jìn)行主動(dòng)預(yù)防，提高對(duì)施工現(xiàn)場的安全監(jiān)管的效果。

2、為達(dá)到上述目的，本技術(shù)的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

3、第一方面，提供了一種基于人工智能的智慧工地施工安全監(jiān)管方法，應(yīng)用于智慧工地施工安全監(jiān)管系統(tǒng)，所述智慧工地施工安全監(jiān)管系統(tǒng)包括中控主機(jī)和無人機(jī)，該方法包括：

4、每相隔預(yù)設(shè)的時(shí)間段，通過所述無人機(jī)獲取施工現(xiàn)場的n個(gè)無人機(jī)航拍圖像以及所述施工現(xiàn)場的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，其中，n>2，且n為整數(shù)，所述施工現(xiàn)場包括至少兩個(gè)施工區(qū)域；

5、根據(jù)所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成所述施工現(xiàn)場的數(shù)字高程模型；

6、在所述數(shù)字高程模型中提取高程數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述高程數(shù)據(jù)生成等高線；

7、根據(jù)n個(gè)所述無人機(jī)航拍圖像生成數(shù)字正射影像，并提取所述無人機(jī)航拍圖像中的地物特征和邊緣特征；

8、對(duì)所述數(shù)字正射影像、所述地物特征和所述數(shù)字高程模型進(jìn)行整合，得到所述施工現(xiàn)場的矢量圖；

9、匹配n個(gè)所述無人機(jī)航拍圖像中重疊圖像中的所述邊緣特征，并將匹配的所述邊緣特征輸入預(yù)構(gòu)建的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，生成空中三角測量模型；

10、根據(jù)所述空中三角測量模型，創(chuàng)建立體像對(duì)，并根據(jù)所述立體像對(duì)生成實(shí)景三維模型；

11、整合所述實(shí)景三維模型和所述施工現(xiàn)場的所述矢量圖，得到施工現(xiàn)場數(shù)字地圖，所述施工現(xiàn)場數(shù)字地圖包括所述等高線；

12、通過所述施工區(qū)域中的工作人員的安全帽，獲取所述施工區(qū)域中的人員位置數(shù)據(jù)；

13、在所述施工現(xiàn)場數(shù)字地圖中，確定危險(xiǎn)因子，并根據(jù)所述危險(xiǎn)因子和所述人員位置數(shù)據(jù)進(jìn)行施工現(xiàn)場安全隱患緩沖區(qū)分析，得到施工現(xiàn)場安全隱患分析警示區(qū)，所述施工現(xiàn)場安全隱患分析警示區(qū)為具有預(yù)設(shè)危險(xiǎn)范圍的多邊形實(shí)體；

14、根據(jù)所述施工現(xiàn)場安全隱患分析警示區(qū)確定安全施工距離以及所述施工區(qū)域的施工安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)并顯示。

15、在第一方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成所述施工現(xiàn)場的數(shù)字高程模型，包括：

16、在每個(gè)所述施工區(qū)域內(nèi)構(gòu)建二維網(wǎng)格，所述二維網(wǎng)格由多個(gè)柵格單元構(gòu)成，每個(gè)所述柵格單元的區(qū)域面積一致；

17、根據(jù)每個(gè)所述柵格單元內(nèi)的所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)，計(jì)算每個(gè)所述柵格單元的平均高度值；

18、通過預(yù)設(shè)的插值算法，將所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為柵格數(shù)據(jù)，每個(gè)所述柵格單元表示所述施工區(qū)域內(nèi)的平均高度值；

19、根據(jù)所有所述柵格單元生成所述數(shù)字高程模型。

20、在第一方面的另一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述對(duì)所述數(shù)字正射影像、所述地物特征和所述數(shù)字高程模型進(jìn)行整合，得到所述施工現(xiàn)場的矢量圖，包括：

21、將所述數(shù)字正射影像的坐標(biāo)系、所述地物特征的坐標(biāo)系和所述數(shù)字高程模型的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的坐標(biāo)系，并將所述數(shù)字正射影像和所述地物特征中的共同坐標(biāo)作為控制點(diǎn)；

22、根據(jù)所述控制點(diǎn)，對(duì)所述數(shù)字正射影像和所述地物特征中的非共同坐標(biāo)進(jìn)行仿射變換，使所述數(shù)字正射影像和所述地物特征中的非共同坐標(biāo)對(duì)齊；

23、在對(duì)齊后的所述地物特征中提取每個(gè)地物的幾何特征；

24、若所述幾何特征在所述數(shù)字高程模型中存在對(duì)應(yīng)的柵格單元，則將所述柵格單元的平均高度值作為所述幾何特征的高度屬性；

25、若所述幾何特征在所述數(shù)字高程模型中不存在對(duì)應(yīng)的柵格單元，則采用高度估算公式計(jì)算得到所述幾何特征的高度屬性；

26、根據(jù)所述幾何特征和所述幾何特征的高度屬性，生成三維矢量數(shù)據(jù)；

27、整合所有所述三維矢量數(shù)據(jù)，得到所述施工現(xiàn)場的矢量圖。

28、在第一方面的另一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述控制點(diǎn)，對(duì)所述數(shù)字正射影像和所述地物特征中的非共同坐標(biāo)進(jìn)行仿射變換，使所述數(shù)字正射影像和所述地物特征中的非共同坐標(biāo)對(duì)齊，包括：

29、根據(jù)至少三個(gè)所述控制點(diǎn)，構(gòu)建仿射變換方程組；

30、使用最小二乘法求解所述仿射變換方程組，確定仿射變換參數(shù)；

31、根據(jù)所述仿射變換參數(shù)，對(duì)所述數(shù)字正射影像和所述地物特征中的非共同坐標(biāo)進(jìn)行仿射變換，使所述數(shù)字正射影像和所述地物特征中的非共同坐標(biāo)對(duì)齊。

32、在第一方面的另一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述空中三角測量模型，創(chuàng)建立體像對(duì)，并根據(jù)所述立體像對(duì)生成實(shí)景三維模型，包括：

33、根據(jù)所述空中三角測量模型，隨機(jī)選擇兩個(gè)具有重疊區(qū)域的立體影像，并計(jì)算兩個(gè)所述立體影像之間的視差；

34、通過預(yù)設(shè)的影像匹配算法，對(duì)兩個(gè)所述立體影像的所述重疊區(qū)域進(jìn)行匹配，確定兩個(gè)所述立體影像中對(duì)應(yīng)的同名點(diǎn)；

35、對(duì)匹配后的兩個(gè)所述立體影像進(jìn)行立體校正，以將所述同名點(diǎn)在兩個(gè)所述立體影像上位于同一行，得到立體像對(duì)；

36、對(duì)所述立體像對(duì)中的同名點(diǎn)進(jìn)行視差計(jì)算，得到兩個(gè)所述立體影像中每個(gè)像素點(diǎn)的三維坐標(biāo)；

37、根據(jù)所述三維坐標(biāo)，生成三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，生成實(shí)景三維模型。

38、在第一方面的另一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述整合所述實(shí)景三維模型和所述施工現(xiàn)場的所述矢量圖，得到施工現(xiàn)場數(shù)字地圖，所述施工現(xiàn)場數(shù)字地圖包括所述等高線，包括：

39、將所述矢量圖和所述等高線投影到所述實(shí)景三維模型中，得到施工現(xiàn)場數(shù)字地圖。

40、在第一方面的另一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述在所述施工現(xiàn)場數(shù)字地圖中，確定危險(xiǎn)因子，并根據(jù)所述危險(xiǎn)因子和所述人員位置數(shù)據(jù)進(jìn)行施工現(xiàn)場安全隱患緩沖區(qū)分析，得到施工現(xiàn)場安全隱患分析警示區(qū)，包括：

41、根據(jù)所述施工現(xiàn)場數(shù)字地圖中的所述施工區(qū)域預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的三維環(huán)境特征，確定危險(xiǎn)因子；

42、根據(jù)所述危險(xiǎn)因子的圖層，設(shè)定安全隱患緩沖區(qū)半徑，并生成安全隱患緩沖區(qū)圖層；

43、將所述安全隱患緩沖區(qū)圖層與所述人員位置疊加，確定人員是否位于安全隱患緩沖區(qū)內(nèi)；

44、若人員位于所述安全隱患緩沖區(qū)內(nèi)，則確定所述安全隱患緩沖區(qū)為安全隱患分析警示區(qū)。

45、在第一方面的另一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述危險(xiǎn)因子包括地形風(fēng)險(xiǎn)、高空墜物風(fēng)險(xiǎn)和機(jī)械操作風(fēng)險(xiǎn)，所述三維環(huán)境特征包括坡度特征、建筑物特征和大型設(shè)備特征，所述根據(jù)所述施工現(xiàn)場數(shù)字地圖中的所述施工區(qū)域預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的三維環(huán)境特征，確定危險(xiǎn)因子，包括：

46、根據(jù)所述坡度特征確定是否存在積水風(fēng)險(xiǎn)和/或地形突變風(fēng)險(xiǎn)；

47、在存在所述積水風(fēng)險(xiǎn)和/或所述地形突變風(fēng)險(xiǎn)的情況下，確定危險(xiǎn)因子為所述地形風(fēng)險(xiǎn)；

48、根據(jù)所述建筑物特征計(jì)算建筑物周圍的墜物風(fēng)險(xiǎn)范圍，在所述墜物風(fēng)險(xiǎn)范圍與所述施工區(qū)域預(yù)設(shè)范圍的重疊區(qū)域占所述施工區(qū)域預(yù)設(shè)范圍的百分比大于預(yù)設(shè)百分比的情況下，確定所述危險(xiǎn)因子為所述高空墜物風(fēng)險(xiǎn)；

49、根據(jù)所述大型設(shè)備特征，確定所述大型設(shè)備類型，并根據(jù)所述大型設(shè)備類型獲取所述大型設(shè)備的操作半徑，并對(duì)所述操作半徑與所述建筑物特征進(jìn)行沖突檢測，以確定所述大型設(shè)備在操作過程中是否與所述建筑物特征對(duì)應(yīng)的建筑物存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)；

50、若所述大型設(shè)備在操作過程中與所述建筑物特征對(duì)應(yīng)的建筑物存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)，確定危險(xiǎn)因子為機(jī)械操作風(fēng)險(xiǎn)。

51、在第一方面的另一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述施工現(xiàn)場安全隱患分析警示區(qū)確定安全施工距離以及所述施工區(qū)域的施工安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，包括：

52、確定所述危險(xiǎn)因子的影響范圍，并根據(jù)所述影響范圍和所述施工現(xiàn)場安全隱患分析警示區(qū)確定安全施工距離；

53、確定每個(gè)所述施工區(qū)域的所述危險(xiǎn)因子的數(shù)量、類型和預(yù)設(shè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并根據(jù)所述危險(xiǎn)因子的數(shù)量、類型和預(yù)設(shè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)計(jì)算所述施工區(qū)域的施工安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

54、第二方面，本技術(shù)提供一種智慧工地施工安全監(jiān)管系統(tǒng)，包括：

55、中控主機(jī)；

56、無人機(jī)，與所述中控主機(jī)連接。

57、通過上述技術(shù)方案，通過無人機(jī)定期獲取施工現(xiàn)場的航拍圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可以持續(xù)監(jiān)測施工現(xiàn)場的變化，通過點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成數(shù)字高程模型，并結(jié)合無人機(jī)航拍圖像生成數(shù)字正射影像，能夠構(gòu)建詳細(xì)的施工現(xiàn)場三維模型，施工現(xiàn)場三維模型不僅包括地物特征和邊緣特征，還可以通過空中三角測量模型精確確定每個(gè)施工區(qū)域的三維空間位置。結(jié)合等高線和矢量圖，可以詳細(xì)反映施工現(xiàn)場的地形、建筑物以及施工進(jìn)展情況。實(shí)景三維模型和矢量圖的整合，生成的施工現(xiàn)場數(shù)字地圖不僅精確，還能動(dòng)態(tài)反映現(xiàn)場的實(shí)際情況。通過施工人員安全帽的位置數(shù)據(jù)獲取施工區(qū)域內(nèi)的人員位置，結(jié)合施工現(xiàn)場數(shù)字地圖中的危險(xiǎn)因子識(shí)別，可以自動(dòng)進(jìn)行安全隱患緩沖區(qū)分析，以實(shí)時(shí)檢測并預(yù)警施工人員進(jìn)入高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，從而可以顯著降低事故發(fā)生的概率。通過施工現(xiàn)場數(shù)字地圖中的安全隱患分析警示區(qū)，可以自動(dòng)確定安全施工距離，并計(jì)算出施工區(qū)域的施工安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)并直觀地顯示在系統(tǒng)中，安全施工距離可以有效防止人員和設(shè)備進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，施工安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)可以量化施工現(xiàn)場的風(fēng)險(xiǎn)水平，有利于進(jìn)行安全預(yù)警。

58、本技術(shù)實(shí)施例的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。