CN113404318A - 基于bim、uwb和ar技术的临边洞口施工管控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于BIM、UWB和AR技术的临边洞口施工管控方法，属于建筑工程安全管理技术领域。本发明利用Revit软件进行BIM模型建立，利用AR识别功能，在作业范围内进行AR扫描，利用Revit API开发安全分析程序，进行建筑临边洞口安全分析，当发现临边洞口无临边防护时，能够做到提前分析危险源，触发广播系统警报功能，提醒作业人员进行安全防护，同时还会提示正规做法，保证施工质量。本发明还利用UWB定位技术实时定位作业人员位置，当发现作业人员靠近临边作业或出现上下层同时施工的情况时，会触发广播系统发出警报，提醒作业人员注意，保证整个施工过程更加安全可靠。
Description
技术领域
本发明属于建筑工程安全管理技术领域，尤其涉及一种基于BIM、UWB和AR技术的临边洞口施工管控方法。
背景技术
近年来，随着我国建筑业的迅速发展，大型工程建筑越来越多，建筑行业安全问题逐渐成为人们关注的重点，在注重建筑数量与质量的同时，更要保障建筑施工安全，加强安全管理。相较于其他的施工项目，临边洞口施工过程中，发生事故频率较高，施工危险性较大，突发性强，因此必须加强施工项目中的临边洞口安全管理。传统的安全管理做法是通过安全人员进行现场巡查，发现问题后及时进行整改，但是由于人为因素影响，经常会出现巡查不到位等问题，不能提前发现安全隐患，不能实现更加标准规范地预防安全事故。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种基于BIM、UWB和AR技术的临边洞口施工管控方法，通过Revit API开发安全分析程序，结合AR识别功能和UWB定位技术，提前分析临边洞口危险源，实现实时预警功能，保证施工安全，预防安全事故的发生。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种基于BIM、UWB和AR技术的临边洞口施工管控方法，包括如下步骤：
S1：利用Revit软件建立BIM建筑模型，并且设置好临边洞口过滤器；
S2：进行Revit API二次开发，获取临边洞口尺寸和位置坐标数据；
S3：提取S2中获取到的临边洞口尺寸和位置坐标数据，进行数据分类，查找相应施工规范做法，针对不同类别的数据制作对应施工规范语音文件，经由SQLite数据库数据整合后发送至AR移动端；
S4：基于Untiy 3D进行AR移动端开发：
利用Untiy 3D上的ARKit开发AR移动端应用程序，并安装于作业人员手机上，在作业人员使用的安全帽上安装AR广播系统和AR摄像头，AR广播系统和AR摄像头均与AR移动端信号连接；AR移动端控制AR摄像头扫描采集施工现场建筑物特征点，并自动判断识别出建筑物平面；
接着利用VIO和IMU计算并跟踪建筑物三维空间信息，判断出建筑物临边洞口尺寸信息，将计算出的临边洞口尺寸信息与S3中的分类数据信息进行绑定关联；当临边洞口尺寸满足S3中相应类别时，AR移动端控制AR广播系统播报报警提示，同时播报相应的规范做法语音文件，辅助作业人员按照规范要求施工作业；
S5：在施工现场布置基站；作业人员佩戴安装有UWB定位系统的设备，UWB定位系统与管理人员终端、AR移动端信号连接，通过TDOA技术定位发射UWB信号，实现定位动态和定位容量，传递作业人员位置数据；
当AR移动端分析出作业人员与临边洞口之间的距离小于设定的安全距离值或出现上下层同时施工情况时，AR移动端触发UWB定位系统告警功能，控制AR广播系统语音播报，进行报警提示，同时向管理人员终端发送警示信息；
S6：将AR移动端交付使用者使用。
进一步地，所述S3中的数据分类包括两类，具体的类别以及对应的规范做法如下所示：
建筑内水平洞口：当建筑内水平洞口短边尺寸≥ 1500mm时，规范做法为：应在临空一侧设置不小于1.2m防护栏杆、挡脚板、密目式安全立网；
建筑内垂直洞口：当建筑内垂直洞口短边尺寸≥ 500mm时，规范做法为：应在洞口作业一侧设置不小于1.2m高的防护栏杆、并采用安全平网封闭。
进一步地，所述S4中的建筑物临边洞口尺寸信息包括建筑内水平洞口的尺寸信息、建筑内垂直洞口的尺寸信息。
进一步地，所述S2中，临边洞口尺寸和位置坐标数据获取过程为：利用Revit中的Revit Loccation工具获取临边洞口尺寸数据，利用基于点族属性中的Loccation Pointip对象工具获取临边洞口点位坐标数据。
进一步地，所述S5中，基站布置方式为：利用TDOA定位方式，确保基站数量大于四个，基于X轴、Y轴、Z轴形成的三维空间进行基站的布置，基站架设时，拉开Z轴上的高度差以确保在Z轴上的精确度。
进一步地，所述S5中，UWB定位系统利用UWB无线载波通信技术传递作业人员所处的平面位置数据以及空间位置数据至管理人员终端，供管理人员查看、管理。
进一步地，所述S5中，作业人员佩戴的设备为智能手表，智能手表中安装有UWB定位系统。
本发明具有如下有益效果：
本发明所提供的临边洞口施工管控方法，利用BIM、UWB以及AR技术进行施工现场安全作为的监控，实现实时预警以及施工规范指导，能够最大程度减少安全事故的发生。
本发明利用Revit软件进行模型建立，利用AR识别功能，在作业范围内进行AR扫描，利用Revit API开发安全分析程序，进行建筑临边洞口安全分析，当发现临边洞口如无临边防护时，能够做到提前分析危险源，触发广播系统警报功能，提醒作业人员进行安全防护，同时还会提示正规做法，保证施工质量。另外，本发明还利用UWB定位技术实时定位作业人员位置，当发现作业人员靠近临边作业或出现上下层同时施工的情况时，会触发广播系统发出警报，提醒作业人员注意，保证整个施工过程更加安全可靠。
附图说明
图1为本发明所述临边洞口的施工管控示意图；
图2为本发明所述步骤S1至S3示意图；
图3为本发明所述AR移动端开发示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“连接”等应做广义理解，例如，可以是一体的连接，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明所述的基于BIM、UWB和AR技术的临边洞口施工管控方法如图1所示，具体包括如下步骤：
S1：利用Revit软件建立BIM建筑模型，并且设置好临边洞口过滤器，用于后续的临边洞口数据分析；
S2：如图2所示，进行Revit API二次开发，利用Revit中的Revit Loccation工具获取临边洞口尺寸数据，利用基于点族属性中的Loccation Point ip对象工具获取临边洞口点位坐标数据；
S3：如图2所示，提取S2中获取到的临边洞口尺寸和位置坐标数据，进行数据分类，查找相应施工规范做法，针对不同类别的数据制作对应施工规范语音文件，经由SQLite数据库数据整合后发送至AR移动端；
本实施中的数据分类优选分为两类，具体的类别以及对应的规范做法包括如下所示：
建筑内水平洞口：当建筑内水平洞口短边尺寸≥ 1500mm时，规范做法为：应在临空一侧设置不小于1.2m防护栏杆、挡脚板、密目式安全立网；
建筑内垂直洞口：当建筑内垂直洞口短边尺寸≥ 500mm时，规范做法为：应在洞口作业一侧设置不小于1.2m高的防护栏杆、并采用安全平网封闭；
S4：基于Untiy 3D进行AR移动端开发：
如图3所示，利用Untiy 3D上的ARKit开发AR移动端应用程序，并安装于作业人员手机上，在作业人员使用的安全帽上安装AR广播系统和AR摄像头，AR广播系统和AR摄像头均与AR移动端信号连接；AR移动端控制AR摄像头扫描采集施工现场建筑物特征点，并自动判断识别出建筑物平面；
接着利用视觉惯性里程计（Visual-Inertial Odometry，VIO）和惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，IMU）计算并跟踪建筑物三维空间信息，判断出建筑物临边洞口尺寸信息，包括建筑内水平洞口、建筑内垂直洞口的尺寸信息，将计算出的临边洞口尺寸信息与S3中的分类数据信息进行绑定关联；当临边洞口尺寸过大或无防护，即临边洞口尺寸满足S3中相应类别时，AR移动端控制AR广播系统播报报警提示，同时播报相应的规范做法语音文件，辅助作业人员根据实际情况按照规范要求施工作业；
S5：在施工现场布置基站：利用TDOA定位方式，确保基站数量大于四个，基于X轴、Y轴、Z轴形成的三维空间进行基站的布置，基站架设时，需拉开Z轴上的高度差，以确保在Z轴上的精确度；
作业人员佩戴安装有UWB定位系统的智能手表，UWB定位系统与管理人员终端、AR移动端信号连接，通过TDOA技术定位发射UWB信号，实现定位动态和定位容量，传递作业人员位置数据；
通过IR-UWB信号，不需要产生连续的高频载波，仅仅需要产生一个时间短至nS级以下的脉冲，便可通过手表内置天线进行发送，以确定作业人员位置，同时还能便于实现心率检测、一健SOS紧急呼救等功能。
利用UWB无线载波通信技术能够传递作业人员所处的平面位置数据以及空间位置数据至管理人员终端，供管理人员查看、管理；
当AR移动端分析出作业人员与临边洞口之间的距离小于设定的安全距离值或出现上下层同时施工情况时，AR移动端触发UWB定位系统告警功能，控制AR广播系统语音播报，进行报警提示，同时向管理人员终端发送警示信息，能够有效保障施工过程中的人员安全；
S6：将AR移动端交付使用者使用。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于BIM、UWB和AR技术的临边洞口施工管控方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：利用Revit软件建立BIM建筑模型，并且设置好临边洞口过滤器；
S2：进行Revit API二次开发，获取临边洞口尺寸和位置坐标数据；
S3：提取S2中获取到的临边洞口尺寸和位置坐标数据，进行数据分类，查找相应施工规范做法，针对不同类别的数据制作对应施工规范语音文件，经由SQLite数据库数据整合后发送至AR移动端；
S4：基于Untiy 3D进行AR移动端开发：
利用Untiy 3D上的ARKit开发AR移动端应用程序，并安装于作业人员手机上，在作业人员使用的安全帽上安装AR广播系统和AR摄像头，AR广播系统和AR摄像头均与AR移动端信号连接；AR移动端控制AR摄像头扫描采集施工现场建筑物特征点，并自动判断识别出建筑物平面；
接着利用VIO和IMU计算并跟踪建筑物三维空间信息，判断出建筑物临边洞口尺寸信息，将计算出的临边洞口尺寸信息与S3中的分类数据信息进行绑定关联；当临边洞口尺寸满足S3中相应类别时，AR移动端控制AR广播系统播报报警提示，同时播报相应的规范做法语音文件，辅助作业人员按照规范要求施工作业；
S5：在施工现场布置基站；作业人员佩戴安装有UWB定位系统的设备，UWB定位系统与管理人员终端、AR移动端信号连接，通过TDOA技术定位发射UWB信号，实现定位动态和定位容量，传递作业人员位置数据；
当AR移动端分析出作业人员与临边洞口之间的距离小于设定的安全距离值或出现上下层同时施工情况时，AR移动端触发UWB定位系统告警功能，控制AR广播系统语音播报，进行报警提示，同时向管理人员终端发送警示信息；
S6：将AR移动端交付使用者使用。
2.根据权利要求1所述的基于BIM、UWB和AR技术的临边洞口施工管控方法，其特征在于，所述S3中的数据分类包括两类，具体的类别以及对应的规范做法如下所示：
建筑内水平洞口：当建筑内水平洞口短边尺寸≥ 1500mm时，规范做法为：应在临空一侧设置不小于1.2m防护栏杆、挡脚板、密目式安全立网；
建筑内垂直洞口：当建筑内垂直洞口短边尺寸≥ 500mm时，规范做法为：应在洞口作业一侧设置不小于1.2m高的防护栏杆、并采用安全平网封闭。
3.根据权利要求2所述的基于BIM、UWB和AR技术的临边洞口施工管控方法，其特征在于，所述S4中的建筑物临边洞口尺寸信息包括建筑内水平洞口的尺寸信息、建筑内垂直洞口的尺寸信息。
4.根据权利要求1所述的基于BIM、UWB和AR技术的临边洞口施工管控方法，其特征在于，所述S2中，临边洞口尺寸和位置坐标数据获取过程为：利用Revit中的Revit Loccation工具获取临边洞口尺寸数据，利用基于点族属性中的Loccation Point ip对象工具获取临边洞口点位坐标数据。
5.根据权利要求1所述的基于BIM、UWB和AR技术的临边洞口施工管控方法，其特征在于，所述S5中，基站布置方式为：利用TDOA定位方式，确保基站数量大于四个，基于X轴、Y轴、Z轴形成的三维空间进行基站的布置，基站架设时，拉开Z轴上的高度差以确保在Z轴上的精确度。
6.根据权利要求1所述的基于BIM、UWB和AR技术的临边洞口施工管控方法，其特征在于，所述S5中，UWB定位系统利用UWB无线载波通信技术传递作业人员所处的平面位置数据以及空间位置数据至管理人员终端，供管理人员查看、管理。
7.根据权利要求1所述的基于BIM、UWB和AR技术的临边洞口施工管控方法，其特征在于，所述S5中，作业人员佩戴的设备为智能手表，智能手表中安装有UWB定位系统。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210917 |