CN112581318A - 基于bim与定位技术集成的施工安全预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统，涉及工地现场巡检技术，能够实时进行人员、车辆、设备、物料的监测，对可能出现的不利点进行监测，并对即将发生的危险行为进行预警。所述基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统中，BIM单元根据建筑的施工图纸，建立建筑物的BIM模型，并将现场定位数据进行处理集成到BIM模型中；显示单元在BIM模型中显示出定位信息，以及各个定位目标（工地人员、工地车辆、工地设备和工地物料）之间的关系；预警单元包括测点的基础信息、测点对应的后台历史测量数据和计算数据，并根据测点预警阈值，实现测点报警时以电话报警、中心报警和/或短信报警的方式作出相应的报警反应。
Description
技术领域
本发明涉及工地现场巡检技术领域，尤其涉及一种基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统。
背景技术
目前，BIM（Building Information Modeling）技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，通过对建筑的数据化、信息化模型整合，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑、运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。
并且，本申请发明人发现，工程项目现场情况复杂，施工人员和施工机械众多，经常出现交叉工作，并且在施工过程中存在深基坑未做临边防护、电梯井未做临边防护、易燃易爆物品未做措施等问题。
因此，如何提供一种基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统，能够实时进行人员、车辆、设备、物料的监测，对可能出现的不利点进行监测，并对即将发生的危险行为进行预警，以减少施工过程中的安全风险，起到提前感知、提前预控的目的，已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统，其能够实时进行人员、车辆、设备、物料的监测，对可能出现的不利点进行监测，并对即将发生的危险行为进行预警，从而有效减少施工过程中的安全风险，起到提前感知、提前预控的目的。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统，包括：BIM单元，所述BIM单元用于根据建筑的施工图纸，建立建筑物的BIM模型，并将现场定位数据进行处理集成到所述BIM模型中；
显示单元，所述显示单元用于在所述BIM模型中显示出定位信息，以及各个定位目标之间的关系；所述定位目标包括但不限于：工地人员、工地车辆、工地设备和工地物料；
预警单元，所述预警单元包括测点的基础信息、测点对应的后台历史测量数据和计算数据，并能够用于根据测点预警阈值，实现测点报警时以电话报警、中心报警和/或短信报警的方式作出相应的报警反应。
实际应用时，所述BIM单元包括：
BIM模块，所述BIM模块能够根据建筑的施工图纸建立建筑物的三维BIM模型，且所述三维BIM模型包括几何属性信息和非几何属性信息；
GIS模块，所述GIS模块能够建立施工现场及周边环境的三维GIS模型，且所述三维GIS模型包括地上建筑物和地下地质；
GPS模块，所述GPS模块能够通过GPS定位器对所述工地人员、所述工地车辆、所述工地设备和所述工地物料进行定位；
BIM-GIS/GPS模块，所述BIM-GIS/GPS模块通过对所述三维BIM模型和所述三维GIS模型及所述GPS定位器的位置进行融合，以反映所述建筑物与所述施工现场及周边环境和所述工地人员、所述工地车辆、所述工地设备、所述工地物料的距离位置关系。
其中，所述BIM-GIS/GPS模块通过将所述三维BIM模型的IFC格式统一采用映射关系转换为所述三维GIS模型的CityGML格式，与所述GIS模块建立的施工现场及周边环境的所述三维GIS模型结合形成BIM-3DGIS模型，实现底层数据融合，使所述BIM-3DGIS模型不仅包括BIM的属性信息、而且包括所述三维BIM模型和所述三维GIS模型的几何属性信息。
具体地，所述BIM-3DGIS模型能够实现测点的批量三维定位，通过在系统中导入测点三维（x，y，z）坐标，并自动在所述BIM-3DGIS模型上生成立体测点，以实现施工测点的三维可视化定位。
进一步地，所述工地人员、所述工地车辆、所述工地设备和所述工地物料分别配置有RFID芯片，所述RFID芯片用于向RFID定位基站发出射频信号、并报告其相应位置信息，且所述RFID定位基站将所述位置信息发送到所述BIM-GIS/GPS模块；
所述BIM-GIS/GPS模块通过将RFID定位数据与RFID芯片信息进行自动识别匹配，并通过所述显示单元呈现出所述工地人员、所述工地车辆、所述工地设备和所述工地物料的位置信息及各个定位目标之间的关系；
当所述定位目标位置移动时，所述BIM-GIS/GPS模块将自动切换相应区域并实现联动，同时能够保存位置移动轨迹。
更进一步地，所述显示单元与所述BIM-GIS/GPS模块的数据互联互通，所述BIM-GIS/GPS模块的数据能够在所述显示单元中实时对应查看，并且所述BIM-GIS/GPS模块的数据还能够在PC网页端和移动终端实时显示。
再进一步地，所述显示单元采用AR增强现实技术，结合现场视频监控，融合所述BIM-GIS/GPS模块，将各数据上传至项目级层面，从项目部视角查看操作人员、机械设备、生产物料及施工环境的管理数据，且所述管理数据能够直接在视频影像中展示。
又进一步地，所述预警单元通过预设的报警等级，在对应测点上传监测数据后进行自动计算，若超过预警界限，系统则在所述BIM-3DGIS模型中三维定位预报警测点，并以电话报警、中心报警和/或短信报警的方式作出相应的报警反应；同时，点击报警测点能够查看报警情况及历史测量数据，直观展示施工现场安全风险隐患，为管理人员提供决策支持。
相对于现有技术，本发明所述的基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统具有以下优势：
本发明提供的基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统中，由于BIM单元能够用于根据建筑的施工图纸、建立建筑物的BIM模型、并将现场定位数据进行处理集成到BIM模型中，显示单元能够用于在BIM模型中显示出定位信息、以及各个定位目标（该定位目标包括但不限于：工地人员、工地车辆、工地设备和工地物料）之间的关系，预警单元包括测点的基础信息、测点对应的后台历史测量数据和计算数据，并能够用于根据测点预警阈值，实现测点报警时以电话报警、中心报警和/或短信报警的方式作出相应的报警反应，因此本发明提供的基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统，能够利用BIM模型结合现场定位技术，实时进行人员、车辆、设备、物料的监测，对可能出现的不利点（重点区域、施工人员、施工车辆）进行监测，并对即将发生的危险行为进行预警，从而有效减少施工过程中的安全风险，起到提前感知、提前预控的目的。
具体实施方式
为了便于理解，下面对本发明实施例提供的基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统进行详细描述。
本发明实施例提供一种基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统，包括：BIM单元，该BIM单元能够用于根据建筑的施工图纸，建立建筑物的BIM模型，并将现场定位数据进行处理集成到BIM模型中；
显示单元，该显示单元能够用于在上述BIM模型中显示出定位信息，以及各个定位目标之间的关系；具体地，所述定位目标包括但不限于：工地人员、工地车辆、工地设备和工地物料；
预警单元，该预警单元包括测点的基础信息、测点对应的后台历史测量数据和计算数据，并能够用于根据测点预警阈值，实现测点报警时以电话报警、中心报警和/或短信报警的方式作出相应的报警反应。
相对于现有技术，本发明实施例所述的基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统具有以下优势：
本发明实施例提供的基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统中，由于BIM单元能够用于根据建筑的施工图纸、建立建筑物的BIM模型、并将现场定位数据进行处理集成到BIM模型中，显示单元能够用于在BIM模型中显示出定位信息、以及各个定位目标（该定位目标包括但不限于：工地人员、工地车辆、工地设备和工地物料）之间的关系，预警单元包括测点的基础信息、测点对应的后台历史测量数据和计算数据，并能够用于根据测点预警阈值，实现测点报警时以电话报警、中心报警和/或短信报警的方式作出相应的报警反应，因此本发明实施例提供的基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统，能够利用BIM模型结合现场定位技术，实时进行人员、车辆、设备、物料的监测，对可能出现的不利点（重点区域、施工人员、施工车辆）进行监测，并对即将发生的危险行为进行预警，从而有效减少施工过程中的安全风险，起到提前感知、提前预控的目的。
实际应用时，上述BIM单元可以包括：BIM模块，GIS模块，GPS模块，以及BIM-GIS/GPS模块；
该BIM模块能够根据建筑的施工图纸建立建筑物的三维BIM模型，且三维BIM模型可以包括几何属性信息和非几何属性信息；
该GIS模块能够建立施工现场及周边环境的三维GIS模型，且三维GIS模型可以包括地上建筑物和地下地质；
该GPS模块能够通过GPS定位器对工地人员、工地车辆、工地设备和工地物料进行定位；
该BIM-GIS/GPS模块通过对三维BIM模型和三维GIS模型及GPS定位器的位置进行融合，以反映建筑物与施工现场及周边环境和工地人员、工地车辆、工地设备、工地物料的距离位置关系。
其中，上述BIM-GIS/GPS模块可以通过将三维BIM模型的IFC格式统一采用映射关系转换为三维GIS模型的CityGML格式，与GIS模块建立的施工现场及周边环境的三维GIS模型结合形成BIM-3DGIS模型，从而实现底层数据融合，使BIM-3DGIS模型不仅可以包括BIM的属性信息、而且可以包括三维BIM模型和三维GIS模型的几何属性信息。
具体地，上述BIM-3DGIS模型能够实现测点的批量三维定位，通过在系统中导入测点三维（x，y，z）坐标，并自动在BIM-3DGIS模型上生成立体测点，以实现施工测点的三维可视化定位。
进一步地，上述工地人员、工地车辆、工地设备和工地物料可以分别配置有RFID芯片，该RFID芯片能够用于向RFID定位基站发出射频信号、并报告其相应位置信息，且RFID定位基站能够将该位置信息发送到BIM-GIS/GPS模块；
上述BIM-GIS/GPS模块能够通过将RFID定位数据与RFID芯片信息进行自动识别匹配，并通过显示单元呈现出工地人员、工地车辆、工地设备和工地物料的位置信息及各个定位目标之间的关系；
当定位目标位置移动时，上述BIM-GIS/GPS模块将自动切换相应区域并实现联动，同时能够保存位置移动轨迹。
更进一步地，上述显示单元与BIM-GIS/GPS模块的数据互联互通， BIM-GIS/GPS模块的数据能够在显示单元中实时对应查看，并且BIM-GIS/GPS模块的数据还能够在PC网页端和移动终端（例如：手机、平板电脑等）实时显示。
再进一步地，上述显示单元可以采用AR增强现实技术，结合现场视频监控，融合BIM-GIS/GPS模块，将各数据上传至项目级层面，实现从项目部视角查看操作人员、机械设备、生产物料及施工环境的管理数据，且该管理数据能够直接在视频影像中展示。
又进一步地，上述预警单元通过预设的报警等级，在对应测点上传监测数据后进行自动计算，若超过预警界限，系统则在BIM-3DGIS模型中三维定位预报警测点，并以电话报警、中心报警和/或短信报警的方式作出相应的报警反应；同时，点击报警测点能够查看报警情况及历史测量数据，直观展示施工现场安全风险隐患，为管理人员提供决策支持。
此处需要补充说明的是，地理信息系统（Geographic Information System或Geo－Information system，GIS）有时又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
位置与地理信息既是LBS的核心，也是LBS的基础。一个单纯的经纬度坐标只有置于特定的地理信息中，代表为某个地点、标志、方位后，才会被用户认识和理解。用户在通过相关技术获取到位置信息之后，还需要了解所处的地理环境，查询和分析环境信息，从而为用户活动提供信息支持与服务。
此外，GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，简称GPS。GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息，是卫星通信技术在导航领域的应用典范，它极大地提高了地球社会的信息化水平，有力地推动了数字经济的发展。
射频识别（RFID）是 Radio Frequency Identification 的缩写。其原理为阅读器与标签之间进行非接触式的数据通信，达到识别目标的目的。RFID 的应用非常广泛，典型应用有动物晶片、汽车晶片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。
CityGML是一种用于虚拟三维城市模型数据交换与存储的格式，是用以表达三维城市模板的通用数据模型。它定义了城市和区域中最常见的地表目标的类型及相互关系，并顾及了目标的几何、拓扑、语义、外观等方面的属性，包括专题类型之间的层次、聚合、目标间的关系以及空间属性等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统，其特征在于，包括：
BIM单元，所述BIM单元用于根据建筑的施工图纸，建立建筑物的BIM模型，并将现场定位数据进行处理集成到所述BIM模型中；
显示单元，所述显示单元用于在所述BIM模型中显示出定位信息，以及各个定位目标之间的关系；所述定位目标包括但不限于：工地人员、工地车辆、工地设备和工地物料；
预警单元，所述预警单元包括测点的基础信息、测点对应的后台历史测量数据和计算数据，并能够用于根据测点预警阈值，实现测点报警时以电话报警、中心报警和/或短信报警的方式作出相应的报警反应。
2.根据权利要求1所述的基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统，其特征在于，所述BIM单元包括：
BIM模块，所述BIM模块能够根据建筑的施工图纸建立建筑物的三维BIM模型，且所述三维BIM模型包括几何属性信息和非几何属性信息；
GIS模块，所述GIS模块能够建立施工现场及周边环境的三维GIS模型，且所述三维GIS模型包括地上建筑物和地下地质；
GPS模块，所述GPS模块能够通过GPS定位器对所述工地人员、所述工地车辆、所述工地设备和所述工地物料进行定位；
BIM-GIS/GPS模块，所述BIM-GIS/GPS模块通过对所述三维BIM模型和所述三维GIS模型及所述GPS定位器的位置进行融合，以反映所述建筑物与所述施工现场及周边环境和所述工地人员、所述工地车辆、所述工地设备、所述工地物料的距离位置关系。
3.根据权利要求2所述的基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统，其特征在于，所述BIM-GIS/GPS模块通过将所述三维BIM模型的IFC格式统一采用映射关系转换为所述三维GIS模型的CityGML格式，与所述GIS模块建立的施工现场及周边环境的所述三维GIS模型结合形成BIM-3DGIS模型，实现底层数据融合，使所述BIM-3DGIS模型不仅包括BIM的属性信息、而且包括所述三维BIM模型和所述三维GIS模型的几何属性信息。
4.根据权利要求3所述的基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统，其特征在于，所述BIM-3DGIS模型能够实现测点的批量三维定位，通过在系统中导入测点三维（x，y，z）坐标，并自动在所述BIM-3DGIS模型上生成立体测点，以实现施工测点的三维可视化定位。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统，其特征在于，所述工地人员、所述工地车辆、所述工地设备和所述工地物料分别配置有RFID芯片，所述RFID芯片用于向RFID定位基站发出射频信号、并报告其相应位置信息，且所述RFID定位基站将所述位置信息发送到所述BIM-GIS/GPS模块；
所述BIM-GIS/GPS模块通过将RFID定位数据与RFID芯片信息进行自动识别匹配，并通过所述显示单元呈现出所述工地人员、所述工地车辆、所述工地设备和所述工地物料的位置信息及各个定位目标之间的关系；
当所述定位目标位置移动时，所述BIM-GIS/GPS模块将自动切换相应区域并实现联动，同时能够保存位置移动轨迹。
6.根据权利要求5所述的基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统，其特征在于，所述显示单元与所述BIM-GIS/GPS模块的数据互联互通，所述BIM-GIS/GPS模块的数据能够在所述显示单元中实时对应查看，并且所述BIM-GIS/GPS模块的数据还能够在PC网页端和移动终端实时显示。
7.根据权利要求6所述的基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统，其特征在于，所述显示单元采用AR增强现实技术，结合现场视频监控，融合所述BIM-GIS/GPS模块，将各数据上传至项目级层面，从项目部视角查看操作人员、机械设备、生产物料及施工环境的管理数据，且所述管理数据能够直接在视频影像中展示。
8.根据权利要求3所述的基于BIM与定位技术集成的施工安全预警系统，其特征在于，所述预警单元通过预设的报警等级，在对应测点上传监测数据后进行自动计算，若超过预警界限，系统则在所述BIM-3DGIS模型中三维定位预报警测点，并以电话报警、中心报警和/或短信报警的方式作出相应的报警反应；同时，点击报警测点能够查看报警情况及历史测量数据，直观展示施工现场安全风险隐患，为管理人员提供决策支持。
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