CN112055153A - 一种智能工地3d隐患排查设备及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种智能工地3D隐患排查设备及其系统，属于工地隐患排查设备技术领域，包括底座、3D摄像头、防护罩和支撑方管，支撑方管顶部设有滑动方管，还包括角度调整机构、杂质清除机构和铰接座，铰接座上设有与其铰接的支撑条，防护罩为透明亚克力板材质制成，防护罩的一侧设有烟雾传感器，防护罩的另一侧设有PM2.5检测传感器，支撑条的顶部设有蜂鸣器。本发明的分析模块将3D图像数据与标准化图像数据进行对比分析，来判断安全隐患场景是否符合设定的标准，并且通过杂质清除机构能够对防护罩上沾附的灰尘进行有效清理，避免灰尘对3D摄像头的图像采集作业带来较大影响，提高了本发明对安全隐患场景的隐患排查精准性。

Description

一种智能工地3D隐患排查设备及其系统
技术领域
本发明涉及工地隐患排查设备技术领域，具体讲是一种智能工地3D隐患排查设备及其系统。
背景技术
目前，我国建筑施工安全监督管理水平相对滞后，施工过程中安全隐患较多，一般工地的安全隐患场景包含：砂轮机、氧气乙炔瓶、电焊机、脚手架、临边洞口、配电箱、塔吊、汽车吊、龙门吊以及移动脚手架等，一旦安全隐患未被及时发现并解决，将会造成人员伤亡、财产设备等事故后果。为此各施工企业建立了安全隐患排查制度。
传统的安全隐患排查制定都是采用巡查人员进行人工排查的，人工手动排查比较费时费力，且需要巡查人员定时对安全隐患场景隐患进行排查，为工作人员带来了较大麻烦；并且人工对安全隐患场景进行隐患排查时，需要使用摄像头采集图像来进行隐患数据对比，而工地场景中灰尘、杂质较多，灰尘和杂质覆盖在摄像头上，影响摄像头的正常图像采集功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能工地3D隐患排查设备及其系统，以解决现有技术中无法自动对安全隐患场景进行隐患排查以及无法避免灰尘对图像采集工作带来影响的技术问题。
本发明的技术方案是：包括底座、3D摄像头、防护罩和竖直设置在底座顶部的支撑方管，所述支撑方管顶部设有与其滑动配合的滑动方管，还包括角度调整机构、杂质清除机构和设置在滑动方管顶部的铰接座，所述铰接座上设有与其铰接的支撑条；
所述3D摄像头和防护罩均安装在支撑条的端部，且所述3D摄像头设置在防护罩内，所述防护罩为透明亚克力板材质制成，所述杂质清除机构设置在防护罩上，所述角度调整机构用于调整支撑条的倾斜角度；
所述防护罩的一侧设有烟雾传感器，防护罩的另一侧设有PM2.5检测传感器，所述支撑条的顶部设有蜂鸣器。
进一步的，所述角度调整机构包括传动杆、传动丝杆和设置在滑动方管右侧的安装槽，所述传动丝杆竖直设置在安装槽内，且传动丝杆的两端均与安装槽的槽壁转动连接，所述升降块上设有与传动丝杆螺纹配合的螺纹套，所述安装槽内设有与其滑动配合的升降块，所述传动杆的一端与升降块侧壁铰接，且传动杆的另一端与支撑条的底部铰接。
进一步的，所述滑动方管的右侧设有步进电机，所述传动丝杆的顶端套设有第一锥齿轮，所述步进电机的输出轴延伸至安装槽内，所述步进电机的输出轴上套设有与第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮。
进一步的，所述滑动方管的左侧设有若干个沿竖直方向等间距设置的插槽，所述支撑方管的左侧设有连接座，所述连接座上设有与其铰接的插销，所述插销与插槽插接配合，所述支撑方管上设有供插销通过的通槽。
进一步的，所述底座的顶部设有加强板，所述加强板固定在底座与支撑方管之间。
进一步的，所述底座上设有四个呈矩阵分布的安装孔。
进一步的，所述杂质清除机构包括有驱动组件、送料条和两个分别设置在防护罩前部两侧的送料组件，每个所述送料组件均包括两个间隔设置的安装座，每个所述安装座上均设有与其转动连接的同步轮，两个所述同步轮之间通过同步皮带传动连接，所述送料条固定在两个同步皮带的底部，所述送料条的底部设有清扫刷。
进一步的，所述驱动组件包括有传动轴和设置在防护罩顶部的驱动电机，所述传动轴的两端分别与两个位于最上方的同步轮同轴连接，所述传动轴的中段套设有第一皮带轮，所述驱动电机的输出轴上套设有第二皮带轮，所述第一皮带轮与第二皮带轮之间设有传送皮带。
本发明还提供了一种智能工地3D隐患排查系统，包括通信装置和上述所述的智能工地3D隐患排查设备，所述通信装置包括对比分析模块、报警装置、标准设定模块、控制器、图像存储模块和无线通信模块，所述3D摄像头、烟雾传感器、蜂鸣器、PM2.5检测传感器、报警装置、标准设定模块、分析模块、无线通信模块和图像存储模块均与控制器电性连接。
本发明通过改进在此提供一种智能工地3D隐患排查设备及其系统，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
(1)当3D摄像头所采集的图像与标准化图像差异过大时，存在灰尘对3D摄像头图像采集造成干涉的隐患，通过杂质清除机构能够对防护罩上沾附的灰尘进行有效清理，避免灰尘对3D摄像头的图像采集作业带来较大影响，提高了本发明对安全隐患场景的隐患排查精准性；具体的，是由驱动电机工作来驱动第二皮带轮转动，第二皮带轮通过传送皮带来带动第一皮带轮转动，进而使传动轴发生转动，使位于最上方的两个同步轮进行转动，进而使两个同步轮分别带动两个同步皮带发生转动，使送料条沿同步皮带的传送方向进行移动，进而使清扫刷对防护罩的表面灰尘进行擦拭，避免灰尘对图像采集工作带来影响；以解决现有技术中无法避免灰尘对图像采集工作带来影响的技术问题。
(2)3D摄像头位置调整完成后，工作者使用移动终端通过无线通信模块来与控制器连接，工作者通过标准设定模块输入安全隐患场景的标准化图像数据，标准化图像数据存储至图像存储模块内，3D摄像头对安全隐患场景实时采集3D图像数据，分析模块将3D图像数据与标准化图像数据进行对比分析，来判断安全隐患场景是否符合设定的标准，当安全隐患场景与标准化图像差异过大时，即安全隐患场景不符合设定标准，报警装置工作来发出警报提醒工作人员；以解决现有技术中无法自动对安全隐患场景进行隐患排查的技术问题。
(3)本发明能够对3D摄像头的拍摄角度进行调整，通过角度调整机构能够根据隐患场景的移动来自动调整3D摄像头的拍摄角度，以便3D摄像头能够始终对隐患场景3D图像数据进行采集，来有效对工地隐患场景进行隐患排查作业，步进电机工作来驱动第二锥齿轮发生转动，使第二锥齿轮能够带动第一锥齿轮发生转动，进而使传动丝杆沿其轴线进行转动，使传动丝杆带动与其螺纹配合的升降块移动，进而使升降块能够带动与其铰接的传动杆进行移动，使传动杆带动支撑条移动，来进一步调整支撑条的倾斜角度。
(4)本发明能够对3D摄像头的高度进行调整，工作者手动将滑动方管移动至合适的位置，手动转动插销来使插销插入至对应的插槽内，来完成滑动方管的高度调节，使3D摄像头能够在合适的高度对隐患场景3D图像数据进行采集。
(5)工作者事先在工地隐患场地进行预置螺纹孔，通过螺栓穿过安装孔并与螺纹孔螺纹连接，来实现将底座安装在隐患场地处。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的正视图；
图3为本发明的剖视图；
图4为图3中A处放大图；
图5为本发明的局部剖视图；
图6为图5中B处放大图；
图7为本发明的局部分解图；
图8为排查系统的系统框图。
附图标记说明：
底座1，3D摄像头2，防护罩3，烟雾传感器31，PM2.5检测传感器32，支撑方管4，滑动方管41，插槽42，连接座43，插销44，通槽45，角度调整机构5，传动杆51，传动丝杆52，安装槽53，升降块54，步进电机55，第一锥齿轮56，第二锥齿轮57，杂质清除机构6，送料条61，送料组件62，安装座63，同步轮64，清扫刷65，驱动组件66，传动轴661，驱动电机662，第一皮带轮663，第二皮带轮664，传送皮带67，同步皮带68，铰接座7，支撑条71，加强板8。
具体实施方式
下面将结合附图1至图8对本发明进行详细说明，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供一种智能工地3D隐患排查设备及其系统，如图1-图8所示，包括底座1、3D摄像头2、防护罩3和竖直设置在底座1顶部的支撑方管4，所述支撑方管4顶部设有与其滑动配合的滑动方管41，还包括角度调整机构5、杂质清除机构6和设置在滑动方管41顶部的铰接座7，所述铰接座7上设有与其铰接的支撑条71；防护罩3用于对3D摄像头2进行防护，通过角度调整机构5能够根据隐患场景的移动来调整3D摄像头2的拍摄角度，以便3D摄像头2能够始终对隐患场景3D图像数据进行采集，来有效对工地隐患场景进行隐患排查作业，滑动方管41能够在支撑方管4上沿竖直方向上进行滑动，通过杂质清除机构6能够对防护罩3上沾附的灰尘进行有效清理，避免灰尘对3D摄像头2的图像采集作业带来较大影响。
所述3D摄像头2和防护罩3均安装在支撑条71的端部，且所述3D摄像头2设置在防护罩3内，所述防护罩3为透明亚克力板材质制成，所述杂质清除机构6设置在防护罩3上，所述角度调整机构5用于调整支撑条71的倾斜角度；所述防护罩3为透明亚克力板材质制成能够便于3D摄像头2进行图像采集。
所述防护罩3的一侧设有烟雾传感器31，防护罩3的另一侧设有PM2.5检测传感器32，所述支撑条71的顶部设有蜂鸣器；烟雾传感器31用于对隐患场景处的烟雾进行消防监测，避免发生火灾情况，当烟雾传感器31感应到烟雾，烟雾传感器31对控制器发出电信号，控制器控制蜂鸣器工作，使蜂鸣器发出声响来提醒工作人员，PM2.5检测传感器32的型号为OPC-R1，当隐患场景处的PM2.5浓度过高时，PM2.5检测传感器32对控制器发出电信号，控制器控制蜂鸣器工作，使蜂鸣器发出声响来提醒工作人员。
具体的，所述角度调整机构5包括传动杆51、传动丝杆52和设置在滑动方管41右侧的安装槽53，所述传动丝杆52竖直设置在安装槽53内，且传动丝杆52的两端均与安装槽53的槽壁转动连接，所述升降块54上设有与传动丝杆52螺纹配合的螺纹套，所述安装槽53内设有与其滑动配合的升降块54，所述传动杆51的一端与升降块54侧壁铰接，且传动杆51的另一端与支撑条71的底部铰接；通过角度调整机构5能够根据隐患场景的移动来调整3D摄像头2的拍摄角度，以便3D摄像头2能够始终对隐患场景3D图像数据进行采集，来有效对工地隐患场景进行隐患排查作业，具体的，是由步进电机55工作来驱动第二锥齿轮57发生转动，使第二锥齿轮57能够带动第一锥齿轮56发生转动，进而使传动丝杆52沿其轴线进行转动，使传动丝杆52带动与其螺纹配合的升降块54移动，进而使升降块54能够带动与其铰接的传动杆51进行移动，使传动杆51带动支撑条71移动，来进一步调整支撑条71的倾斜角度。
具体的，所述滑动方管41的右侧设有步进电机55，所述传动丝杆52的顶端套设有第一锥齿轮56，所述步进电机55的输出轴延伸至安装槽53内，所述步进电机55的输出轴上套设有与第一锥齿轮56啮合的第二锥齿轮57；步进电机55工作来驱动第二锥齿轮57发生转动，使第二锥齿轮57能够带动第一锥齿轮56发生转动，进而使传动丝杆52沿其轴线进行转动，使传动丝杆52带动与其螺纹配合的升降块54移动。
具体的，所述滑动方管41的左侧设有若干个沿竖直方向等间距设置的插槽42，所述支撑方管4的左侧设有连接座43，所述连接座43上设有与其铰接的插销44，所述插销44与插槽42插接配合，所述支撑方管4上设有供插销44通过的通槽45；工作者手动将滑动方管41移动至合适的位置，手动转动插销44来使插销44插入至对应的插槽42内，来完成滑动方管41的高度调节，使3D摄像头2能够在合适的高度对隐患场景3D图像数据进行采集。
具体的，所述底座1的顶部设有加强板8，所述加强板8固定在底座1与支撑方管4之间；加强板8能够对底座1和支撑方管4进行固定，来实现稳固对支撑方管4的安装。
具体的，所述底座1上设有四个呈矩阵分布的安装孔；工作者事先在工地隐患场地进行预置螺纹孔，通过螺栓穿过安装孔并与螺纹孔螺纹连接，来实现将底座1安装在隐患场地处。
具体的，所述杂质清除机构6包括有驱动组件66、送料条61和两个分别设置在防护罩3前部两侧的送料组件62，每个所述送料组件62均包括两个间隔设置的安装座63，每个所述安装座63上均设有与其转动连接的同步轮64，两个所述同步轮64之间通过同步皮带68传动连接，所述送料条61固定在两个同步皮带68的底部，所述送料条61的底部设有清扫刷65；通过杂质清除机构6能够对防护罩3上沾附的灰尘进行有效清理，避免灰尘对3D摄像头2的图像采集作业带来较大影响，具体的，是由驱动电机662工作来驱动第二皮带轮664转动，第二皮带轮664通过传送皮带67来带动第一皮带轮663转动，进而使传动轴661发生转动，使位于最上方的两个同步轮64进行转动，进而使两个同步轮64分别带动两个同步皮带68发生转动，使送料条61沿同步皮带68的传送方向进行移动，进而使清扫刷65对防护罩3的表面灰尘进行擦拭，避免灰尘对图像采集工作带来影响。
具体的，所述驱动组件66包括有传动轴661和设置在防护罩3顶部的驱动电机662，所述传动轴661的两端分别与两个位于最上方的同步轮64同轴连接，所述传动轴661的中段套设有第一皮带轮663，所述驱动电机662的输出轴上套设有第二皮带轮664，所述第一皮带轮663与第二皮带轮664之间设有传送皮带67；驱动电机662工作来驱动第二皮带轮664转动，第二皮带轮664通过传送皮带67来带动第一皮带轮663转动，进而使传动轴661发生转动，使位于最上方的两个同步轮64进行转动，进而使两个同步轮64分别带动两个同步皮带68发生转动。
本发明还提供了一种智能工地3D隐患排查系统，包括通信装置和上述所述的智能工地3D隐患排查设备，所述通信装置包括对比分析模块、报警装置、标准设定模块、控制器、图像存储模块和无线通信模块，所述3D摄像头2、烟雾传感器31、蜂鸣器、PM2.5检测传感器32、报警装置、标准设定模块、分析模块、无线通信模块和图像存储模块均与控制器电性连接；工作者使用移动终端通过无线通信模块来与控制器连接，工作者通过标准设定模块输入安全隐患场景的标准化图像数据，标准化图像数据存储至图像存储模块内，3D摄像头2对安全隐患场景实时采集3D图像数据，分析模块将3D图像数据与标准化图像数据进行对比分析，来判断安全隐患场景是否符合设定的标准，当安全隐患场景与标准化图像差异过大时，即安全隐患场景不符合设定标准，报警装置工作来发出警报提醒工作人员，当3D摄像头2所采集的图像与标准化图像差异过大时，存在灰尘对3D摄像头2图像采集造成干涉的隐患，通过杂质清除机构6能够对防护罩3上沾附的灰尘进行有效清理。
控制器的型号采用C8051F020单片机，蜂鸣器的型号为PKM11-4A11。
本发明的工作原理：工作者事先在工地隐患场地进行预置螺纹孔，通过螺栓穿过安装孔并与螺纹孔螺纹连接，来实现将底座1安装在隐患场地处，通过角度调整机构5能够根据隐患场景的移动来自动调整3D摄像头2的拍摄角度，以便3D摄像头2能够始终对隐患场景3D图像数据进行采集，来有效对工地隐患场景进行隐患排查作业，步进电机55工作来驱动第二锥齿轮57发生转动，使第二锥齿轮57能够带动第一锥齿轮56发生转动，进而使传动丝杆52沿其轴线进行转动，使传动丝杆52带动与其螺纹配合的升降块54移动，进而使升降块54能够带动与其铰接的传动杆51进行移动，使传动杆51带动支撑条71移动，来进一步调整支撑条71的倾斜角度；工作者手动将滑动方管41移动至合适的位置，手动转动插销44来使插销44插入至对应的插槽42内，来完成滑动方管41的高度调节，使3D摄像头2能够在合适的高度对隐患场景3D图像数据进行采集；
3D摄像头2位置调整完成后，工作者使用移动终端通过无线通信模块来与控制器连接，工作者通过标准设定模块输入安全隐患场景的标准化图像数据，标准化图像数据存储至图像存储模块内，3D摄像头2对安全隐患场景实时采集3D图像数据，分析模块将3D图像数据与标准化图像数据进行对比分析，来判断安全隐患场景是否符合设定的标准，当安全隐患场景与标准化图像差异过大时，即安全隐患场景不符合设定标准，报警装置工作来发出警报提醒工作人员；
当3D摄像头2所采集的图像与标准化图像差异过大时，存在灰尘对3D摄像头2图像采集造成干涉的隐患，通过杂质清除机构6能够对防护罩3上沾附的灰尘进行有效清理，避免灰尘对3D摄像头2的图像采集作业带来较大影响，提高了本发明对安全隐患场景的隐患排查精准性；具体的，是由驱动电机662工作来驱动第二皮带轮664转动，第二皮带轮664通过传送皮带67来带动第一皮带轮663转动，进而使传动轴661发生转动，使位于最上方的两个同步轮64进行转动，进而使两个同步轮64分别带动两个同步皮带68发生转动，使送料条61沿同步皮带68的传送方向进行移动，进而使清扫刷65对防护罩3的表面灰尘进行擦拭，避免灰尘对图像采集工作带来影响。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种智能工地3D隐患排查设备，包括底座(1)、3D摄像头(2)、防护罩(3)和竖直设置在底座(1)顶部的支撑方管(4)，所述支撑方管(4)顶部设有与其滑动配合的滑动方管(41)，其特征在于：还包括角度调整机构(5)、杂质清除机构(6)和设置在滑动方管(41)顶部的铰接座(7)，所述铰接座(7)上设有与其铰接的支撑条(71)；
所述3D摄像头(2)和防护罩(3)均安装在支撑条(71)的端部，且所述3D摄像头(2)设置在防护罩(3)内，所述防护罩(3)为透明亚克力板材质制成，所述杂质清除机构(6)设置在防护罩(3)上，所述角度调整机构(5)用于调整支撑条(71)的倾斜角度；
所述防护罩(3)的一侧设有烟雾传感器(31)，防护罩(3)的另一侧设有PM2.5检测传感器(32)，所述支撑条(71)的顶部设有蜂鸣器。
2.根据权利要求1所述的智能工地3D隐患排查设备，其特征在于：所述角度调整机构(5)包括传动杆(51)、传动丝杆(52)和设置在滑动方管(41)右侧的安装槽(53)，所述传动丝杆(52)竖直设置在安装槽(53)内，且传动丝杆(52)的两端均与安装槽(53)的槽壁转动连接，所述升降块(54)上设有与传动丝杆(52)螺纹配合的螺纹套，所述安装槽(53)内设有与其滑动配合的升降块(54)，所述传动杆(51)的一端与升降块(54)侧壁铰接，且传动杆(51)的另一端与支撑条(71)的底部铰接。
3.根据权利要求2所述的智能工地3D隐患排查设备，其特征在于：所述滑动方管(41)的右侧设有步进电机(55)，所述传动丝杆(52)的顶端套设有第一锥齿轮(56)，所述步进电机(55)的输出轴延伸至安装槽(53)内，所述步进电机(55)的输出轴上套设有与第一锥齿轮(56)啮合的第二锥齿轮(57)。
4.根据权利要求1所述的智能工地3D隐患排查设备，其特征在于：所述滑动方管(41)的左侧设有若干个沿竖直方向等间距设置的插槽(42)，所述支撑方管(4)的左侧设有连接座(43)，所述连接座(43)上设有与其铰接的插销(44)，所述插销(44)与插槽(42)插接配合，所述支撑方管(4)上设有供插销(44)通过的通槽(45)。
5.根据权利要求1所述的智能工地3D隐患排查设备，其特征在于：所述底座(1)的顶部设有加强板(8)，所述加强板(8)固定在底座(1)与支撑方管(4)之间。
6.根据权利要求1所述的智能工地3D隐患排查设备，其特征在于：所述底座(1)上设有四个呈矩阵分布的安装孔。
7.根据权利要求1所述的智能工地3D隐患排查设备，其特征在于：所述杂质清除机构(6)包括有驱动组件(66)、送料条(61)和两个分别设置在防护罩(3)前部两侧的送料组件(62)，每个所述送料组件(62)均包括两个间隔设置的安装座(63)，每个所述安装座(63)上均设有与其转动连接的同步轮(64)，两个所述同步轮(64)之间通过同步皮带(68)传动连接，所述送料条(61)固定在两个同步皮带(68)的底部，所述送料条(61)的底部设有清扫刷(65)。
8.根据权利要求6所述的智能工地3D隐患排查设备，其特征在于：所述驱动组件(66)包括有传动轴(661)和设置在防护罩(3)顶部的驱动电机(662)，所述传动轴(661)的两端分别与两个位于最上方的同步轮(64)同轴连接，所述传动轴(661)的中段套设有第一皮带轮(663)，所述驱动电机(662)的输出轴上套设有第二皮带轮(664)，所述第一皮带轮(663)与第二皮带轮(664)之间设有传送皮带(67)。
9.一种智能工地3D隐患排查系统，其特征在于：包括通信装置和如权利要求1-8任一项所述的智能工地3D隐患排查设备，所述通信装置包括对比分析模块、报警装置、标准设定模块、控制器、图像存储模块和无线通信模块，所述3D摄像头(2)、烟雾传感器(31)、蜂鸣器、PM2.5检测传感器(32)、报警装置、标准设定模块、分析模块、无线通信模块和图像存储模块均与控制器电性连接。
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