CN113435855B - 一种基于5g通信的施工信息管理系统 - Google Patents

一种基于5g通信的施工信息管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于5G通信的施工信息管理系统，包括RFID电子标签卡、RFID阅读器、无人机、数据处理终端和显示终端；所述RFID电子标签卡用于存储施工现场人员或设备的基本信息；所述RFID阅读器用于与所述RFID电子标签进行通信，获取所述基本信息；所述无人机用于获取施工现场的巡视画面；所述数据处理终端用于对所述基本信息和所述巡视画面进行处理，获得处理结果；所述显示终端用于显示所述处理结果。本发明可有效实现对施工现场及相关各项信息的可视化管理，使现场管理更规范且高效便捷。

Description

一种基于5G通信的施工信息管理系统
技术领域
本发明涉及管理领域，尤其涉及一种基于5G通信的施工信息管理系统。
背景技术
目前用于工程建设项目的施工管理信息系统一般针对于某特定的方面，如材料设备管理、安全管理、人员信息管理等，特化性强，但不能做到有机结合，综合性较低。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种基于5G通信的施工信息管理系统，包括RFID电子标签卡、RFID阅读器、无人机、数据处理终端和显示终端；
所述RFID电子标签卡用于存储施工现场人员或设备的基本信息；
所述RFID阅读器用于与所述RFID电子标签进行通信，获取所述基本信息，以及用于将所述基本信息发送至所述数据处理终端；
所述无人机用于获取施工现场的巡视画面，并将所述巡视画面传输至所述数据处理终端；
所述数据处理终端用于对所述基本信息和所述巡视画面进行处理，获得处理结果；
所述显示终端用于显示所述处理结果。
优选地，所述RFID阅读器包括设置在工地入口的阅读器和设置在无人机上的阅读器。
优选地，所述基本信息包括编号和坐标。
优选地，所述基于5G通信的施工信息管理系统还包括信标节点；
所述信标节点用于获取施工现场的环境数据；
所述无人机用于与所述信标节点进行通信，获取所述环境数据，以及用于将所述环境数据传输至所述数据处理终端；
所述数据处理终端用于判断所述环境数据是否超出预设的阈值，获得判断结果。
优选地，所述数据处理终端中存有工程整体及分部分项工程信息表单、管理人员信息表单、安全管理信息表单、质量管理信息表单、材料信息管理表单、设备管理信息表单和作业人员信息管理表单；
所述工程整体及分部分项工程信息表单包括分部分项工程的名称和特征信息、工程类型、施工方案及审批进度、使用的材料、材料尺寸、cad矢量图、像素图和BIM模型；
所述管理人员信息表单包括管理人员的照片、姓名、年龄、职务、职称、执业资格证、办公电话、面纹编码、编号；
所述安全管理信息表单包括临时用电方案、分部分项工程安全三级交底记录、每日各作业面班前教育记录、项目自检记录、配电箱的位置信息和自检记录；
所述质量管理信息表单包括分部分项工程的施工图、材料批次号、施工日期、作业班组、材料质量信息、验收时间；
所述材料信息管理表单包括材料名称、规格、单位、数量、单价、金额、采购时间、验收时间；
所述设备管理信息表单包括施工现场使用的设备的型号、牌照、进场时间、使用者、使用者操作许可证、作业时间、设备保养记录、位置信息和编号。
所述作业人员信息表单包括施工人员的姓名、年龄、病史、所属作业班组、三级交底信息、编号、班前教育记录，每日作业分部分项工程位置、名称和作业时间。
优选地，所述施工现场人员包括管理人员和施工人员；
RFID电子标签中存储的施工现场人员的编号用于将所述施工现场人员与所述管理人员信息表单或作业人员信息表单进行关联；
RFID电子标签中存储的施工现场的设备的编号用于将所述设备与所述设备管理信息表单进行关联。
优选地，所述无人机包括摄像头和扩音喇叭，所述摄像头用于获取施工现场的巡视画面；
所述扩音喇叭用于播放数据处理终端的使用者远程对施工现场进行指挥的语音信息。
本发明的施工管理信息系统服务于5G通信体系下的工程建设项目，是施工项目标准化建设的创新尝试，具有信息统合能力强、传输速度快、数据关联能力强等优点，通过对人、材、机配置唯一身份标识并读写信息可有效实施施工现场的全方位透明化管理；通过对现场视频图像的高质量实时传输可有效实现对施工现场及相关各项信息的可视化管理，使现场管理更规范且高效便捷。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1，为本发明一种基于5G通信的施工信息管理系统的一种示例性实施例图。
图2，为本发明一种基于5G通信的施工信息管理系统的RFID阅读器的一种示例性实施例图。
图3，为本发明一种基于5G通信的施工信息管理系统的另一种示例性实施例图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示的一种实施例，本发明提供了一种基于5G通信的施工信息管理系统，包括RFID电子标签卡、RFID阅读器、无人机、数据处理终端和显示终端；
所述RFID电子标签卡用于存储施工现场人员或设备的基本信息；
所述RFID阅读器用于与所述RFID电子标签进行通信，获取所述基本信息，以及用于将所述基本信息发送至所述数据处理终端；
所述无人机用于获取施工现场的巡视画面，并将所述巡视画面传输至所述数据处理终端；
所述数据处理终端用于对所述基本信息和所述巡视画面进行处理，获得处理结果；
所述显示终端用于显示所述处理结果。
具体地，所述RFID阅读器和所述数据处理终端之间通过5G网络进行通信；所述无人机和所述数据处理终端之间也是通过5G网络进行通信。
优选地，如图2所示，所述RFID阅读器包括设置在工地入口的阅读器和设置在无人机上的阅读器。
具体地，施工现场入口设置的RFID阅读器，用于对进入施工现场的人员、设备所携带的电子标签信息进行读取或修改。人员进场前要通过门岗关卡，进行人脸识别并识别是否正确佩戴劳保用品，如符合要求则允许进入现场，并对电子标签写入入场记录，离场则写入离场记录，并关联到相应的表单；设备进入、离开现场均会被阅读器写入信息，并关联到设备管理信息表单。
优选地，所述基本信息包括编号和坐标。
具体地，记录在RFID电子标签上的各项信息均使用阅读器进行读取或修改，如非直接使用阅读器修改，可将信息录入汇总至信息处理终端，由信息处理终端将修改命令统一发送至各阅读器，下次RFID电子标签接触阅读器时即可修改信息。
优选地，所述数据处理终端中存有工程整体及分部分项工程信息表单、管理人员信息表单、安全管理信息表单、质量管理信息表单、材料信息管理表单、设备管理信息表单和作业人员信息管理表单；
所述工程整体及分部分项工程信息表单包括分部分项工程的名称和特征信息、工程类型、施工方案及审批进度、使用的材料、材料尺寸、cad矢量图、像素图和BIM模型；
所述管理人员信息表单包括管理人员的照片、姓名、年龄、职务、职称、执业资格证、办公电话、面纹编码、编号；
所述安全管理信息表单包括临时用电方案、分部分项工程安全三级交底记录、每日各作业面班前教育记录、项目自检记录、配电箱的位置信息和自检记录；
所述质量管理信息表单包括分部分项工程的施工图、材料批次号、施工日期、作业班组、材料质量信息、验收时间；
所述材料信息管理表单包括材料名称、规格、单位、数量、单价、金额、采购时间、验收时间；
所述设备管理信息表单包括施工现场使用的设备的型号、牌照、进场时间、使用者、使用者操作许可证、作业时间、设备保养记录、位置信息和编号。
所述作业人员信息表单包括施工人员的姓名、年龄、病史、所属作业班组、三级交底信息、编号、班前教育记录，每日作业分部分项工程位置、名称和作业时间。
具体地，所述质量信息包括凝土构件强度回弹值、路基压实度等。
优选地，所述施工现场人员包括管理人员和施工人员；
RFID电子标签中存储的施工现场人员的编号用于将所述施工现场人员与所述管理人员信息表单或作业人员信息表单进行关联；
RFID电子标签中存储的施工现场的设备的编号用于将所述设备与所述设备管理信息表单进行关联。
优选地，如图3所示，所述基于5G通信的施工信息管理系统还包括信标节点；
所述信标节点用于获取施工现场的环境数据；
所述无人机用于与所述信标节点进行通信，获取所述环境数据，以及用于将所述环境数据传输至所述数据处理终端；
所述数据处理终端用于判断所述环境数据是否超出预设的阈值，获得判断结果。
具体地，信标节点上设置有激光散射器、光学传感器、噪声传感器等传感器，用于测量空气pm值、温度湿度、噪声等环境数据。
优选地，所述基于5G通信的施工信息管理系统还包括施工现场人员终端，所述施工现场人员终端与所述数据处理终端通过5G网络进行通信。
具体地，若判断结果为环境数据超出预设的阈值范围，数据处理终端则先获取出现超出预设的阈值范围的信标节点的位置，然后通过作业人员信息表单或管理人员信息表单获取处于所述位置的施工现场人员的名单，并向名单上的施工现场人员所使用的施工现场人员终端发送提示消息，提示施工现场人员离开所述位置。
管理人员携带的施工现场人员终端可装载app，并拥有修改RFID电子标签的一定权限，以班前安全教育为例，管理人员可通过两种方式进行班前教育信息录入：①在班前教育时可以通过手机自动搜索一定半径(可定为10m)范围内持有电子标签的施工人员，通过手动添加或删除施工人员以消除硬件误差，拍照并点击确认进行班前教育，即可对已选定的作业班组成员的RFID电子标签中写入本次班前教育信息。②当需要进行班前教育的施工人员数量不多时，在app中拍照片并通过人脸识别技术识别图中的施工人员，点击确认即可写入班前教育信息。此班前教育信息关联到安全管理信息表单中，本次班前教育写入到在场所有施工人员的作业人员信息表单中。
项目现场各构件可由三维坐标唯一确定，使用项目约定的坐标确定方式亦可确定构件位置。在实施项目自检时，以安全员行为举例：因为携带的电子标签有GPS功能，安全员在施工现场人员终端的系统中可实时查看自己在工程项目中的具体位置，当发现某处存在安全问题可在所述终端的系统上拍照并确认坐标、输入存在问题即可关联安全管理信息表单的项目自检距离，整改后拥有相关权限的人员使用同种方式或仅需提供照片即可整改闭环。电工对用电设备、配电箱的巡检也应通过RFID阅读器写入检查信息和检查记录。
优选地，所述无人机包括摄像头和扩音喇叭，所述摄像头用于获取施工现场的巡视画面；
所述扩音喇叭用于播放数据处理终端的使用者远程对施工现场进行指挥的语音信息。
具体地，数据处理终端的使用者，例如项目负责人等，可以通过数据处理终端远程向无人机发送语音信息。
优选地，通过下述方式对所述巡视画面进行处理，获取所述巡视画面中出现的物体的类型：
对所述巡视画面进行灰度化处理，将所述巡视画面转换为灰度图像；
对所述灰度图像进行降噪处理，获得降噪图像；
使用otsu算法对所述降噪图像进行图像分割处理，获得前景图像；
使用HOG算法提取所述前景图像中包含的特征信息；
将所述特征信息与预存的物体的体征信息进行匹配，确定所述巡视画面中出现的物体的类型。
具体地，所述物体包括施工现场人员、施工现场设备和大型预制构件。
具体地，所述对所述灰度图像进行降噪处理，获得降噪图像，包括：
对所述灰度图像进行小波变换分解处理，获得高频小波图像imghj和低频小波图像imgl；j∈{1,2,3}；
对于高频小波图像imghj，通过以下方式对其进行处理：
若|imghj|≤threfir，则使用以下公式对imghj进行处理：
Figure GDA0003592782770000061
若threfir＜|imghj|＜thretwo，则使用以下公式对imghj进行处理：
Figure GDA0003592782770000062
若thretwo≤|imghj|，则使用以下公式对imghj进行处理：
aimghj＝|imghj|
其中，aimghj表示对imghj进行处理的结果，sfun表示预设的S形函数，threfir和thretwo分别表示预设的第一判断阈值和第二判断阈值，ε1和ε2表示预设的比例系数；
对于低频小波图像imgl，采用下述公式对其进行处理：
Figure GDA0003592782770000063
式中，aimgl(c)表示imgl中的像素点c经过处理后的像素值，α和β为预设的权重系数，cnei表示以c为中心的D×D大小的窗口中的像素点在集合，
Figure GDA0003592782770000064
dist(c,g)表示c和g之间的距离，gs表示高斯滤波的标准差，
Figure GDA0003592782770000065
imgl(c)和imgl(g)分别表示c和g在imgl中的像素值，aimgl表示处理后的低频小波图像，g表示cnei中的像素点；
将aimghj和aimgl进行小波重构，获得降噪图像。
在以上的实施方式中，通过将灰度图像分解成高频小波图像imghj和低频小波图像imgl，然后再分别对高频小波图像imghj和低频小波图像imgl进行处理，并将处理的结果进行重构获得降噪图像，这种处理方式能够避免出现传统的降噪处理方式，例如高斯降噪对图像带来的边缘信息损失的问题。
在对高频小波图像imghj进行处理时，通过第一判断阈值和第二判断阈值先对imghj的类型进行识别，然后再为不同类型的imghj自适应地选择不同的处理函数进行处理，这种设置方式能够将imghj类型和处理函数进行匹配，从而实现得到更为准确的降噪处理结果。
优选地，所述对所述详细信息和所述巡视画面进行处理，获得处理结果，包括：
若所述巡视画面中出现施工现场人员，则使用红色方框在所述巡视画面中对所述施工现场人员进行标记，同时从所述管理人员信息表单或作业人员信息表单中获取所述施工现场人员的详细信息，并将所述详细信息显示在所述巡视画面中的预设位置，获得处理结果；
若所述巡视画面中出现施工现场设备，则使用蓝色方框在所述巡视画面中对所述施工现场设备进行标记，同时从所述设备管理信息表单中获取所述施工现场设备的详细信息，并将所述详细信息显示在所述巡视画面中的预设位置，获得处理结果；
若巡视画面中出现大型预制构件，则从所述工程整体及分部分项工程信息表单中获取所述大型预制构件的三维坐标信息，并基于所述三维坐标信息在所述巡视画面中对所述大型预制构件进行标识，并在预设的位置标记所述大型预制构件的详细信息，获得处理结果。
具体地，若巡视画面中同时出现施工现场人员、施工现场设备、大型预制构件等物体，则采用多图层叠加的方式获得最终的处理结果，包括巡视画面图层、标记图层、信息图层等；
巡视画面图层是无人机拍摄的巡视画面，标记图层是信息处理终端对巡视画面中的物体进行识别，并对物体进行标记或标识的图层，而信息图层则是所述物体的详细信息；这里的物体包括施工现场人员、施工现场设备、大型预制构件等。
具体地，施工现场人员的详细信息包括作业人员信息表单或管理人员信息表单中包含的部分或全部信息，这个可以根据实际需要进行设置；
施工现场设备的详细信息包括设备管理信息表单中包含的部分或全部信息。
大型预制构件的详细信息包括施工日期、材料、材料批次、验收日期、强度、验收人、施工图等。
优选地，通过下述方式获取施工现场人员或施工现场设备的详细信息：
获取所述巡视画面中出现的施工现场人员或施工现场设备的所携带的RFID电子标签卡中存储的编号；
若所述巡视画面中出现的是施工现场人员，则将所述编号与所述管理人员信息表单或作业人员信息表单中存储的编号进行匹配，从而获取施工现场人员的详细信息；
若所述巡视画面中出现的是施工现场设备，则将所述编号与所述设备管理信息表单或中存储的编号进行匹配，从而获取施工现场人员的详细信息。
5G通信技术将进一步改进传统工作方式，对工程建设项目而言，延时极低的广域无线网络意味着更高效的指令闭环、全新的检查巡查模式、实现全自动化管理的“智慧工地”等。随着5G通信技术的全面铺开和被在建工程建设项目愈加广泛的使用，兼具占地面积广、信息体量大、人员流动性强、作业危险性高的工程建设项目亟需研发并使用综合性更强的施工管理信息系统，以便在融入5G通信体系后能高效及时调取、修改或使用各项信息。
本发明的施工管理信息系统服务于5G通信体系下的工程建设项目，是施工项目标准化建设的创新尝试，具有信息统合能力强、传输速度快、数据关联能力强等优点，通过对人、材、机配置唯一身份标识并读写信息可有效实施施工现场的全方位透明化管理；通过对现场视频图像的高质量实时传输可有效实现对施工现场及相关各项信息的可视化管理，使现场管理更规范且高效便捷。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种基于5G通信的施工信息管理系统，其特征在于，包括RFID电子标签卡、RFID阅读器、无人机、数据处理终端和显示终端；
所述RFID电子标签卡用于存储施工现场人员或设备的基本信息；
所述RFID阅读器用于与所述RFID电子标签进行通信，获取所述基本信息，以及用于将所述基本信息发送至所述数据处理终端；
所述无人机用于获取施工现场的巡视画面，并将所述巡视画面传输至所述数据处理终端；
所述数据处理终端用于对所述基本信息和所述巡视画面进行处理，获得处理结果；
所述显示终端用于显示所述处理结果；
通过下述方式对所述巡视画面进行处理，获取所述巡视画面中出现的物体的类型：
对所述巡视画面进行灰度化处理，将所述巡视画面转换为灰度图像；
对所述灰度图像进行降噪处理，获得降噪图像；
使用otsu算法对所述降噪图像进行图像分割处理，获得前景图像；
使用HOG算法提取所述前景图像中包含的特征信息；
将所述特征信息与预存的物体的体征信息进行匹配，确定所述巡视画面中出现的物体的类型；
所述对所述灰度图像进行降噪处理，获得降噪图像，包括：
对所述灰度图像进行小波变换分解处理，获得高频小波图像imghj和低频小波图像imgl；j∈{1,2,3}；
对于高频小波图像imghj，通过以下方式对其进行处理：
若|imghj|≤threfir，则使用以下公式对imghj进行处理：
Figure FDA0003592782760000011
若threfir＜|imghj|＜thretwo，则使用以下公式对imghj进行处理：
Figure FDA0003592782760000012
若thretwo≤|imghj|，则使用以下公式对imghj进行处理：
aimghj＝|imghj|
其中，aimghj表示对imghj进行处理的结果，sfun表示预设的S形函数，threfir和thretwo分别表示预设的第一判断阈值和第二判断阈值，ε1和ε2表示预设的比例系数；
对于低频小波图像imgl，采用下述公式对其进行处理：
Figure FDA0003592782760000021
式中，aimgl(c)表示imgl中的像素点c经过处理后的像素值，α和β为预设的权重系数，cnei表示以c为中心的D×D大小的窗口中的像素点在集合，
Figure FDA0003592782760000022
dist(c,g)表示c和g之间的距离，gs表示高斯滤波的标准差，
Figure FDA0003592782760000023
imgl(c)和imgl(g)分别表示c和g在imgl中的像素值，aimgl表示处理后的低频小波图像，g表示cnei中的像素点；
将aimghj和aimgl进行小波重构，获得降噪图像。
2.根据权利要求1所述的一种基于5G通信的施工信息管理系统，其特征在于，所述RFID阅读器包括设置在工地入口的阅读器和设置在无人机上的阅读器。
3.根据权利要求1所述的一种基于5G通信的施工信息管理系统，其特征在于，所述基本信息包括编号和坐标。
4.根据权利要求1所述的一种基于5G通信的施工信息管理系统，其特征在于，还包括信标节点；
所述信标节点用于获取施工现场的环境数据；
所述无人机用于与所述信标节点进行通信，获取所述环境数据，以及用于将所述环境数据传输至所述数据处理终端；
所述数据处理终端用于判断所述环境数据是否超出预设的阈值，获得判断结果。
5.根据权利要求3所述的一种基于5G通信的施工信息管理系统，其特征在于，所述数据处理终端中存有工程整体及分部分项工程信息表单、管理人员信息表单、安全管理信息表单、质量管理信息表单、材料信息管理表单、设备管理信息表单和作业人员信息管理表单；
所述工程整体及分部分项工程信息表单包括分部分项工程的名称和特征信息、工程类型、施工方案及审批进度、使用的材料、材料尺寸、cad矢量图、像素图和BIM模型；
所述管理人员信息表单包括管理人员的照片、姓名、年龄、职务、职称、执业资格证、办公电话、面纹编码、编号；
所述安全管理信息表单包括临时用电方案、分部分项工程安全三级交底记录、每日各作业面班前教育记录、项目自检记录、配电箱的位置信息和自检记录；
所述质量管理信息表单包括分部分项工程的施工图、材料批次号、施工日期、作业班组、材料质量信息、验收时间；
所述材料信息管理表单包括材料名称、规格、单位、数量、单价、金额、采购时间、验收时间；
所述设备管理信息表单包括施工现场使用的设备的型号、牌照、进场时间、使用者、使用者操作许可证、作业时间、设备保养记录、位置信息和编号；
所述作业人员信息表单包括施工人员的姓名、年龄、病史、所属作业班组、三级交底信息、编号、班前教育记录，每日作业分部分项工程位置、名称和作业时间。
6.根据权利要求5所述的一种基于5G通信的施工信息管理系统，其特征在于，所述施工现场人员包括管理人员和施工人员；
RFID电子标签中存储的施工现场人员的编号用于将所述施工现场人员与所述管理人员信息表单或作业人员信息表单进行关联；
RFID电子标签中存储的施工现场的设备的编号用于将所述设备与所述设备管理信息表单进行关联。
7.根据权利要求1所述的一种基于5G通信的施工信息管理系统，其特征在于，所述无人机包括摄像头和扩音喇叭，所述摄像头用于获取施工现场的巡视画面；
所述扩音喇叭用于播放数据处理终端的使用者远程对施工现场进行指挥的语音信息。
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