CN115063025A - 一种基于数字孪生技术的安全风险管控平台及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于数字孪生技术的安全风险管控平台及方法。本发明的管控平台基于施工的工程数据和环境数据建立立体模型，并根据采集到的施工现场的风险数据对所述立体模型进行更新，从而在实际施工过程中，对现场施工进行动态跟踪和三维立体展示。本发明还通过安全巡查人员对施工现场进行查看的方式确保传感器正常工作。安全巡查人员在确保传感器正常工作的同时，可以收集传感器未采集的风险数据并通过携带的所述智能终端将所述风险数据发送至服务器进行风险分析，从而增强预警的准确率。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种基于数字孪生技术的安全风险管控平台及方法。
背景技术
目前，风险管理常规是纸面化、二维图纸化，通过图纸形式显示各类施工风险及相关分级，尽管运用BIM技术可以进行三维立体模型的风险标注与显示，但是无法与施工进度及现场环境建立相关联的关系，只能静态展示风险。此外，已有的风险展示平台均为静态展示效果，一般是通过建立三维模型进行工程自身风险的展示，而对于工程周边环境相关的风险的展示偏少，通过展示只能显现工程建设存在的风险情况，无法对周边环境等对工程造成的风险进行展示。
现有的风险展示平台主要存在以下缺点：
(1)对于工程环境风险的展示不足，无法体现施工与周边环境的相互影响；
(2)无法动态地建立施工进度与工程实时风险的相互关联的关系，不能动态反映当前施工情况距离所在风险的空间位置关系、只能由人工在现场进行测量确定；
公开号为CN113404029A的专利文献公开了一种基于数字孪生技术的施工现场深基坑智能监测预警系统，包括监控点创建模块、监控点管理模块、信息采集模块、阈值管理模块和监控预警模块；本发明利用监控点创建模块接收外部导入的施工区域内任意一个深基坑的基本信息、环境信息、土质信息和施工进度规划，对导入数据进行解析，分析得到该深基坑包含的所有监控对象、以及每个监控对象的监控参数和相应的参数阈值，采用数字孪生技术，结合各深基坑不同的特性对所有深基坑进行统一监控和管理，通过监测深基坑支撑体系状态变化，进行自动预警。
现有预警方式通过设置传感器采集风险变化值，变化值未超过根据经验和理论设计设置的阈值侧判定为无风险，现有技术容易因为传感器数据错误，或者传感器未收集的异常而导致预警失效。
针对现有技术之不足，本发明提供一种基于数字孪生技术的安全风险管控平台及方法。本发明的风险管控平台建立起了虚拟数字环境与动态施工过程的联系，方便进行数据的更新，能够跟随施工进程进行风险预警，并且本发明还通过安全巡查人员对施工现场进行查看的方式确保传感器正常工作，其中，安全巡查人员在确保传感器正常工作的同时，可以收集传感器未采集的风险数据并通过携带的所述智能终端将所述风险数据发送至服务器进行风险分析，从而增强预警的准确率。
此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
发明内容
针对现有技术之不足，本发明旨在通过激光扫描与BIM技术建立工程建设的外周环境与工程结构之间的相互关系，并且根据相关图纸等技术资料信息建立完整的工程模型，在实际施工过程中，与现场施工建立动态跟踪，并能够根据风险情况实现提前预警功能。
本发明提供一种基于数字孪生技术的安全风险管控平台，包括传感器、服务器和安全巡查人员携带的智能终端。所述传感器持续采集施工现场的风险数据并将其发送至所述服务器。所述服务器基于工程数据和环境数据建立立体模型，并依据接收到的所述风险数据和所述立体模型进行风险分析，以对施工过程中可能出现的风险做出风险预警。所述智能终端通过有线或无线的方式与所述服务器建立通信连接，并获取所述立体模型。
安全巡查人员利用所述智能终端查看所述立体模型，并通过对比实际施工环境与所述立体模型的差异，以评估实际施工环境是否存在风险。优选地，所述安全巡查人员操作所述智能终端生成关于检查目标的需求指令，并将所述需求指令发送至所述服务器。所述服务器响应于相应需求指令之收到，选取与所述检查目标相对应的局部立体模型，并将该局部立体模型发送至相应的智能终端。
优选地，本发明基于施工的工程数据和环境数据建立立体模型，并根据采集到的施工现场的风险数据对所述立体模型进行更新，从而在实际施工过程中，对现场施工进行动态跟踪和三维立体展示。本发明还通过安全巡查人员对施工现场进行查看的方式确保传感器正常工作。优选地，安全巡查人员在确保传感器正常工作的同时，可以收集传感器未采集的风险数据并通过携带的所述智能终端将所述风险数据发送至服务器进行风险分析，从而增强预警的准确率。
优选地，安全巡查人员在巡查时可以通过智能终端获取与检查目标相对应的局部立体模型，安全巡查人员通过对比实际环境与立体模型的差异，从而核验检查目标相应传感器采集的风险数据是否准确，进而确定传感器是否正常工作。由于施工现场常常存在大量地通信干扰物，使得服务器与智能终端间的通信环境较为恶劣。优选地，安全巡查人员在检查传感器是否正常工作时，智能终端只从服务器获取与检查目标相对应的局部立体模型，服务器需要进行的建模工作量相较于整体模型的建模工作量大大降低，从而降低了服务器与智能终端间通信链路的数据传输负荷，能够较好的适应施工现场恶劣的通信环境，并且由于建模降工作量的减少，智能终端从发送需求指令到接收到局部立体模型的用时也同步减少，使得智能终端获得的局部立体模型的实时性得以增强，进而可以更加客观的评判实际环境与立体模型的差异。
优选地，在传感器正常工作且服务器未产生风险预警的情况下，安全巡查人员可以基于自身主观感受到的异常，主动要求服务器对异常发生位置处的风险数据进行分析以确认该异常是否会带来风险，从而提升管控平台的预警能力。优选地，安全巡查人员可以基于自身主观感受到的异常可以是诸如突然的振动，墙壁出现的水流，突然产生的风，湿度的增加等。
根据一种优选实施方式，所述服务器配置有录入单元和通信单元。所述录入单元获取并储存施工现场的工程数据、环境数据和所述传感器采集的风险数据。优选地，工程数据至少包括施工工程的图纸，施工机械等。优选地，环境数据至少包括施工现场的地质结构、既有建筑物等。优选地，所述传感器采集的风险数据可以是振动、湿度、压力、沉降等数据中的一种或几种的组合。所述通信单元与所述智能终端建立通信连接，以传输所述需求指令和/或所述局部立体模型。
根据一种优选实施方式，所述服务器还配置有建模单元和智能控制单元。所述建模单元基于所述工程数据和所述环境数据建立初始立体模型，并依据所述风险数据对所述初始立体模型进行更新。所述控制单元能够依据所述建模单元建立的立体模型和所述传感器采集的施工现场的风险数据，利用大数据分析方法进行风险分析对施工过程中可能出现的风险做出风险预警。
优选地，由于所述录入单元可以储存所述传感器采集的风险数据，当安全巡查人员基于自身主观感受到的异常主动要求服务器对异常发生位置处的风险数据进行分析时，服务器可以对该位置处异常发生前的风险数据进行追溯分析，从而实现预警，避免因用于分析的风险数据滞后而导致预警失效。
根据一种优选实施方式，所述服务器发送至所述智能终端的所述局部立体模型包含虚拟人物模型。安全巡查人员通过移动虚拟人物模型从第一或第三人称视角查看所述局部立体模型内的三维图形及其属性。
在查看指定局部立体模型内的三维图形及其属性时，安全巡查人员能够通过虚拟人物模切换观察视角。当虚拟人物模型移动到达所述局部立体模型的边缘时，虚拟人物无法向边缘外移动，并且向边缘内观察时，视角内的图像是清晰的，向边缘外观察时，图像的清晰度降低，从而提示安全巡查人员查看内容超出局部立体模型，使得安全巡查人员能够重新规划查看的局部立体模型，避免无清晰目标的查看。
优选地，安全巡查人员利用智能终端从第一或第三人称视角查看所述局部立体模型内的三维图形及其属性，并与实际环境中的该三维图形进行比对，从而确定所述传感器采集的风险数据是否准确。
根据一种优选实施方式，所述传感器，其能够在对至少一个风险源设立至少一个监测点的情况下采集至少一个风险源在施工过程中的不同时期的风险数据。优选地，所述风险数据至少包括沉降、湿度、振动中的一种或几种的组合。优选地，所述风险源至少包括既有的地表结构物和/或地下空间和/或隧道和/或市政管道。
优选地，所述传感器在整个施工工程中持续地采集所述风险源的风险数据并传输至所述服务器，从而实现对施工现场进行实时跟踪。
根据一种优选实施方式，所述控制单元可以获取包含历史工程数据和与之对应的历史环境数据及历史风险数据的训练数据，并利用所述训练数据建立安全分析模型。优选地，所述控制单元从所述录入单元获取当前施工的工程数据和环境数据，将其输入所述安全分析模型以获得关于所述当前施工风险数据的告警阈值。优选地，所述控制单元可以将传感器采集到的风险数据的值与所述告警阈值进行比较，以进行风险预警。优选地，在传感器采集到的风险数据超过所述告警阈值的情况下，所述控制单元发出风险预警。
根据一种优选实施方式，所述录入单元还能够对其接收到的风险数据进行预处理。优选地，所述预处理操作是指去除风险数据中的冗余数据以及整合异构数据。优选地，在所述录入单元完成对所述传感器在施工过程中采集到实时风险数据的预处理的情况下，所述建模单元能够依据实时风险数据对已建立的初始立体模型中的元素进行替换更新，以获取实时立体模型。
根据一种优选实施方式，所述智能终端配置有输入模块和显示模块。所述智能终端通过所述输入模块获取所述安全巡查人员的检查目标，并向所述服务器发送基于所述检查目标的需求指令。所述安全巡查人员通过所述显示模块对所述局部立体模型进行查看。
在所述安全巡查人员发现所述实际施工环境与所述立体模型存在差异的情况下，所述安全巡查人员通过所述输入模块将所述差异输入所述智能终端，并发送至所述服务器。优选地，所述服务器配置的所述控制单元对所述检查目标的风险数据进行分析，以确定所述检查目标处是否存在风险。
根据一种优选实施方式，所述智能终端还配置有报警模块。优选地，在所述安全巡查人员发现无需分析的危险的情况下，所述安全巡查人员通过报警模块向所述服务器发送报警指令，所述服务器配置的所述控制单元响应于所述报警指令之收到发布风险预警。
本发明还提供一种基于数字孪生技术的安全风险管控方法，所述方法至少包括：
建模单元基于工程数据和环境数据建立初始立体模型；
设置传感器采集风险源在施工过程中的风险数据，并将其发送至所述服务器；
服务器基于所述风险数据和所述立体模型进行风险分析，以对施工过程中可能出现的风险做出风险预警，建模单元基于所述风险数据对所述初始立体模型进行更新；
安全巡查人员对传感器进行检查，以确保其采集的数据准确。
优选地，所述安全巡查人员通过智能终端获取与检查目标相对应的局部立体模型，并通过对比实际施工环境与所述立体模型的差异，从而确定传感器是否正常工作。
附图说明
图1是本发明提供的一种优选实施方式的管控平台的简化连接关系示意图；
图2是本发明提供的一种优选实施方式的服务器的简化模块连接关系示意图；
图3是本发明提供的一种优选实施方式的智能终端的简化模块连接关系示意图。
附图标记列表
100：管控平台；110：传感器；120：服务器；121：录入单元；122：建模单元；123：控制单元；124：通信单元；130：智能终端；131：输入模块；132：显示模块；133：报警模块；134：处理模块。
具体实施方式
下面结合附图1至3进行详细说明。本发明的技术方案提供了一种基于数字孪生技术的安全风险管控平台。管控平台基于施工现场的工程数据和环境数据建立立体模型，并通过在施工过程中实时采集风险源的风险数据对模型进行实时更新，以实现对现场施工的动态跟踪显示。管控平台还基于立体模型和风险数据进行风险分析，并能够根据风险情况实现提前预警。
实施例1
本实施例涉及了一种基于数字孪生技术的安全风险管控平台100。优选地，安全风险管控平台100通过激光扫描与BIM技术并建立工程建设的外周环境与工程结构之间的相互关系，并且根据相关图纸等技术资料信息建立完整的工程模型，在实际施工过程中，与现场施工建立动态跟踪，并能够根据风险情况实现提前预警功能。优选地，本实施例能够动态显示施工进度，并对施工中存在的风险进行可视化展示。
参见图1，优选地，本发明提供一种基于数字孪生技术的安全风险管控平台100，包括传感器110、服务器120和安全巡查人员携带的智能终端130。优选地，若干智能终端130与服务器120数据连接。优选地，若干传感器110与服务器120数据连接。传感器110持续采集施工现场的风险数据并将其发送至服务器120。服务器120基于工程数据和环境数据建立立体模型，并依据接收到的风险数据和立体模型进行风险分析，以对施工过程中可能出现的风险做出风险预警。智能终端130通过有线或无线的方式与服务器120建立通信连接，并获取立体模型。
参见图2，优选地，服务器120配置有录入单元121和通信单元124。录入单元121获取并储存施工现场的工程数据、环境数据和传感器110采集的风险数据。优选地，工程数据至少包括施工工程的图纸，施工机械等。优选地，环境数据至少包括施工现场的地质结构、既有建筑物等。优选地，传感器110采集的风险数据可以是振动、湿度、压力、沉降等数据中的一种或几种的组合。通信单元124与智能终端130建立通信连接，以传输需求指令和/或局部立体模型。
优选地，施工项目中涉及的工程数据包括过程数据、资源数据和设备数据，该过程数据包括施工过程的实施步骤，如支模板、绑钢筋、浇注混凝土、装修等等；该资源数据主要包括人员数量、资金数量以及各种的物资数量，设备数据主要包括设备类型、设备数量以及设备状态，在上述数据的基础上，环境数据指的是非主观因素，比如当前的天气、材料的不正常消耗，特殊的停工时常、地理数据和地层信息等。
优选地，服务器120还配置有建模单元122和智能控制单元123。建模单元122基于工程数据和环境数据建立初始立体模型。控制单元123能够依据建模单元122建立的立体模型和传感器110采集的施工现场的风险数据，利用大数据分析方法进行风险分析对施工过程中可能出现的风险做出风险预警。
优选地，控制单元123可以获取包含历史工程数据和与之对应的历史环境数据及历史风险数据的训练数据，并利用训练数据建立安全分析模型。优选地，控制单元123从录入单元121获取当前施工的工程数据和环境数据，将其输入安全分析模型以获得关于当前施工风险数据在不同施工阶段的告警阈值。优选地，控制单元123可以将传感器110采集到的风险数据的值与告警阈值进行比较，以进行风险预警。优选地，在传感器110采集到的风险数据超过告警阈值的情况下，控制单元123发出风险预警。
优选地，服务器120可以基于传感器110持续采集施工现场的风险数据对立体模型进行更新。优选地，录入单元121还能够对其接收到的风险数据进行预处理。预处理操作是指去除风险数据中的冗余数据以及整合异构数据。优选地，建模单元122能够依据实时风险数据对已建立的立体模型中的元素进行替换，获取实时立体模型。优选地，控制单元123能够依据获取到的实时立体模型更新施工风险预测，并且依据预测结果生成风险预警。
优选地，控制单元123分析出的施工风险可以通过智能终端130进行可视化展示。优选地，为确保风险预警的有效性，安全巡查人员会对各传感器110进行巡检，以避免因传感器110故障导致风险预警失效。优选地，安全巡查人员利用智能终端130对传感器110进行检查。
优选地，安全巡查人员利用智能终端130查看立体模型，并通过对比实际施工环境与立体模型的差异，以评估实际施工环境是否存在风险。优选地，安全巡查人员操作智能终端130生成关于检查目标的需求指令，并将需求指令发送至服务器120。响应于相应需求指令之收到，服务器120选取与检查目标相对应的局部立体模型，并将该局部立体模型发送至相应的智能终端130。
优选地，响应于相应需求指令之收到，控制单元123从需求指令中获取关于检查目标的位置信息和需求指令生成时刻，并且控制单元123将获取的位置信息和需求指令生成时刻发送至建模单元122。建模单元122基于检查目标的位置信息和需求指令生成时刻从立体模型中选取对应需求指令生成时刻检查目标所在位置的局部立体模型。
参见图3，优选地，智能终端130配置有输入模块131、显示模块132、报警模块133和处理模块134。优选地，处理模块134分别与报警模块133、输入模块131和显示模块132数据连接。优选地，处理模块134还与服务器120的通信单元124连接形成通信链路。
优选地，安全巡查人员在检查单个传感器110时，安全巡查人员通过输入模块131将检查目标的信息输入智能终端130。优选地，处理模块134生成基于检查目标的需求指令，并将需求指令发送至服务器120。响应于需求指令之收到，服务器120将对应需求指令的局部立体模型发送至处理模块134。处理模块134将局部立体模型传输至显示模块132，以供安全巡查人员查看。
优选地，安全巡查人员在巡查时可以通过智能终端130获取与检查目标相对应的局部立体模型，安全巡查人员通过对比实际环境与立体模型的差异，从而核验检查目标相应传感器110采集的风险数据是否准确，进而确定传感器110是否正常工作。
在安全巡查人员发现实际施工环境与局部立体模型存在差异的情况下，安全巡查人员通过输入模块131将实际施工环境中的风险数据输入智能终端130，并发送至服务器120。优选地，服务器120配置的控制单元123对检查目标的风险数据进行分析，以确定检查目标处是否存在风险。例如，安全巡查人员通过测量发现实际施工环境中某风险源的实际沉降量为0.8m，而在局部立体模型中该风险源的沉降量仅为0.2m，则该风险源的沉降量存在差异，安全巡查人员将该风险源的实际沉降量输入智能终端130，并传输至服务器120，服务器120基于该风险源的实际沉降量进行风险分析，以确定检查目标处是否存在风险。
优选地，在安全巡查人员发现无需分析的危险的情况下，安全巡查人员通过报警模块133向服务器120发送报警指令，响应于报警指令之收到，服务器120配置的控制单元123发布风险预警。
优选地，管控平台100建立起了虚拟数字环境与动态施工过程的联系，方便进行数据的更新，获取能够跟随施工进程进行风险预警。
优选地，管控平台100具备智能分析与预警功能，能够通过采集数据进行分析整合，提前预警风险所处情况及相关变化影响，便于直观了解和处理风险。
优选地，本发明基于施工的工程数据和环境数据建立立体模型，并根据采集到的施工现场的风险数据对立体模型进行更新，从而在实际施工过程中，对现场施工进行动态跟踪和三维立体展示。本发明还通过安全巡查人员对施工现场进行查看的方式确保传感器110正常工作。优选地，安全巡查人员在确保传感器110正常工作的同时，可以收集传感器110未采集的风险数据并通过携带的智能终端130将风险数据发送至服务器120进行风险分析，从而增强预警的准确率。例如，在传感器110只采集风险源的沉降数据的情况下，安全巡检人员可以利用湿度检测设备检测该处的湿度，并利用智能终端130将湿度作为风险数据上传至服务器120进行风险分析。
由于施工现场常常存在大量地通信干扰物，使得服务器120与智能终端130间的通信环境较为恶劣。优选地，安全巡查人员在检查传感器110是否正常工作时，智能终端130只从服务器120获取与检查目标相对应的局部立体模型，从而降低了服务器120与智能终端130间的通信链路在传输模型时的数据传输负荷，能够较好的适应施工现场恶劣的通信环境。由于局部立体模型的数据量较完整立体模型的数据量少，智能终端130从发送需求指令到接收到局部立体模型的用时也同步减少，使得智能终端130获得的局部立体模型的实时性得以增强，进而可以更加客观的评判实际环境与立体模型的差异。
优选地，在传感器110正常工作且服务器120未产生风险预警的情况下，安全巡查人员可以基于自身主观感受到的异常，主动要求服务器120对异常发生位置处的风险数据进行分析，以确认该异常是否会带来风险，从而提升管控平台100的预警能力。优选地，安全巡查人员可以基于自身主观感受到的异常可以是诸如突然的振动，墙壁出现的水流，湿度的增加等。
优选地，由于录入单元121可以储存传感器110采集的风险数据，当安全巡查人员基于自身主观感受到的异常主动要求服务器120对异常发生位置处的风险数据进行分析时，服务器120可以对该位置处异常发生前的风险数据进行追溯分析，从而实现预警，避免因用于分析的风险数据滞后而导致预警失效。
优选地，安全巡查人员在自身主观感受到异常时，通过输入模块131将感受到异常的位置信息输入智能终端130，并通过智能终端130配置的处理模块134生成风险分析指令。优选地，处理模块134生成基于安全巡查人员感受到异常发生位置的风险分析指令，并将风险分析指令传输至服务器120。响应于相应需求指令之收到，服务器120配置的控制单元123从风险分析指令中获取关于异常发生处的位置信息和风险分析指令生成时刻。优选地，控制单元123从录入单元121中调取与异常发生位置相关联的工程数据和环境数据，将其输入安全分析模型以获得关于异常发生位置处风险数据在不同施工阶段的告警阈值。控制单元123从录入单元121中调取异常发生处在风险分析指令生成时刻前的风险数据。优选地，控制单元123将异常发生处在风险分析指令生成时刻前的风险数据与其对应的告警阈值的百分比进行汇总，分析其变化趋势。优选地，当异常发生处在风险分析指令生成时刻前的风险数据与其对应的告警阈值的百分比逐渐增加且增速加快时，控制单元123可以发出关于异常发生处的风险预警。
优选地，服务器120发送至智能终端130的局部立体模型包含虚拟人物模型。安全巡查人员通过移动虚拟人物模型从第一或第三人称视角查看局部立体模型内的三维图形及其属性。优选地，第三人称视角适用于观察整个局部立体模型的结构，第一人称视角适用于对局部立体模型中的细节进行观察。
在查看指定局部立体模型内的三维图形及其属性时，安全巡查人员能够通过虚拟人物模切换观察视角。当虚拟人物模型移动到达局部立体模型的边缘时，虚拟人物无法向边缘外移动，并且向边缘内观察时，视角内的图像是清晰的，向边缘外观察时，图像的清晰度降低，从而提示安全巡查人员查看内容超出局部立体模型，使得安全巡查人员能够重新规划查看的局部立体模型，避免无清晰目标的查看。
优选地，安全巡查人员利用智能终端130从第一或第三人称视角查看局部立体模型内的三维图形及其属性，并与实际环境中的该三维图形进行比对，从而确定传感器110采集的风险数据是否准确。
优选地，传感器110，其能够在对至少一个风险源设立至少一个监测点的情况下采集至少一个风险源在施工过程中的不同时期的风险数据。优选地，风险数据至少包括沉降、湿度、振动中的一种或几种的组合。优选地，风险源至少包括既有的地表结构物和/或地下空间和/或隧道和/或市政管道。
优选地，传感器110在整个施工工程中持续地采集风险源的风险数据并传输至服务器120，从而实现对施工现场进行实时跟踪。
优选地，在施工中，风险产生的原因是多种多样的，以地下隧道施工为例，地表建筑，地下既有管道均为施工过程中的风险源，并且地层结构的变化也属于施工中的风险源。优选地，本实施例提供的基于数字孪生技术的安全风险管控平台100可以用在隧道施工中。优选地，传感器110可以是激光扫描设备。优选地，若干激光扫描设备被设置在各风险源周围用于监测各风险源的风险数据，例如监测地表建筑的沉降，监测隧道墙壁的位移等。
优选地，录入单元121获取并储存施工现场的工程数据、环境数据和传感器110采集的风险数据。优选地，建模单元122从录入单元121获取施工工程的图纸，施工机械等施工现场的工程数据和地质结构、既有建筑物等施工现场的环境数据，用以建立初始立体模型，然后从录入单元121获取风险源的实时风险数据对初始立体模型进行更新。
优选地，控制单元123能够依据建模单元122建立的立体模型和传感器110采集的施工现场的风险数据，利用大数据分析方法进行风险分析对施工过程中可能出现的风险做出风险预警。
优选地，为确保风险预警的有效性，安全巡查人员会对各传感器110进行巡检，以避免因传感器110故障导致风险预警失效。优选地，安全巡查人员在检查单个传感器110时，可以通过智能终端130的输入模块131向处理模块134输入检查目标信息(如被检查传感器110的编号，被检测风险源的代号等)。处理模块134基于被检查目标信息生成需求指令，并发送至服务器120的通信单元124。
优选地，通信单元124将需求指令传输至控制单元123，控制单元123响应于相应需求指令之收到，命令建模单元122选取与检查目标相对应的局部立体模型，并将该局部立体模型通过通信单元124发送至相应的智能终端130的处理模块134。
优选地，处理模块134将与检查目标相对应的局部立体模型发送至显示模块132进行展示。优选地，局部立体模型包含虚拟人物模型，安全巡查人员可以通过移动虚拟人物模型从第一或第三人称视角查看局部立体模型内的三维图形及其属性。优选地，当虚拟人物模型移动到达局部立体模型的边缘时，虚拟人物无法向边缘外移动，并且向边缘内观察时，视角内的图像是清晰的，向边缘外观察时，图像的清晰度降低，从而提示安全巡查人员查看内容超出局部立体模型，使得安全巡查人员能够重新规划查看的局部立体模型，避免无清晰目标的查看。优选地，建模单元122在从立体模型中选取局部立体模型时，对局部立体模型外的区域采取贴图处理，因此，在局部立体模型的边缘向边缘外观察时，由于观察视角贴近贴图，所以图像的清晰度降低。
优选地，安全巡查人员通过将局部立体模型内的三维图形及其属性与实际环境中的该三维图形及其属性进行比对，从而确定传感器110采集的风险数据是否准确。例如，针对某一可能发生沉降的地表建筑，安全巡查人员可以通过比较其在局部立体模型中的高度和在实际环境中的高度是否一致，从而判断监测该地表建筑的传感器110采集是风险数据(该地表建筑的沉降数据)是否准确。
优选地，当检查目标在局部立体模型中的属性与在实际环境中的属性不一致且差值超过误差范围时，安全巡查人员通过携带的智能终端130将检查目标的实际风险数据(该地表建筑的实际沉降数据)发送至服务器120进行风险分析。
例如当被检查的地表建筑在局部立体模型中的高度和在实际环境中的高度不一致且差值超过误差范围时，安全巡查人员通过携带的智能终端130将地表建筑的实际沉降数据上传至服务器120。优选地，建模单元122基于安全巡查人员上传的实际沉降数据更新立体模型，控制单元123基于更新后的立体模型和安全巡查人员上传的实际沉降数据进行预警分析，从而评估地表建筑的沉降是否会产生危险。优选地，检查目标在局部立体模型中的属性与在实际环境中的属性必然会引数据传输的时间差而产生误差，即，局部立体模型反应的始终是检查目标在实际环境中前一时刻的属性，因此，检查目标在局部立体模型中的属性与其在实际环境中的属性必然存在误差。
优选地，当安全巡查人员发现明显危险例如墙体开裂等状况，而服务器120因传感器110数据错误等原因未产生风险预警时，安全巡查人员可以通过智能终端130的报警模块133向服务器120报警，以进行人员疏散或危险排除。
优选地，当地表建筑在局部立体模型中的沉降数据与在实际环境中的沉降数据相同并不存在风险的情况下，即，传感器110采集数据正确且服务器120未产生风险预警的情况下，安全巡查人员可以基于自身主观感受到的异常要求服务器120对异常发生位置处的风险数据进行分析以确认该异常是否会带来风险。
优选地，本实施例中传感器110监测的数据是地表建筑的沉降，安全巡查人员可以基于自身主观感受到的异常可以是沉降以外的其他因素，诸如突然的振动，墙壁出现的水流，突然产生的风，湿度的增加等。虽然地表建筑的沉降可能会引发隧道的坍塌等危险，但隧道的坍塌其产生原因是多样的，例如可能因为地层透水与地表建筑的沉降结合引发的坍塌。优选地，在地表建筑的沉降数据正常的情况下，安全巡查人员可以基于自身感受到的隧道墙壁湿度的增加，要求服务器120对湿度的增加的隧道墙壁进行风险分析。优选地，在安全巡查人员主动要求服务器120进行风险分析时，安全巡查人员会把感受到的异常上传至服务器120。优选地，服务器120基于安全巡查人员上传的异常和异常发生前与该位置处相关的风险数据进行分析，从而确认该异常是否会带来风险，进而提升管控平台100的预警能力。
实施例2
本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。
本实施例还提供一种基于数字孪生技术的安全风险管控方法，所述方法至少包括：
建模单元122基于工程数据和环境数据建立初始立体模型；
设置传感器110采集风险源在施工过程中的风险数据，并将其发送至所述服务器120；
服务器120基于所述风险数据和所述立体模型进行风险分析，以对施工过程中可能出现的风险做出风险预警，建模单元122基于所述风险数据对所述初始立体模型进行更新；
安全巡查人员对传感器110进行检查，以确保其采集的数据准确。
优选地，所述安全巡查人员通过智能终端130获取与检查目标相对应的局部立体模型，并通过对比实际施工环境与所述立体模型的差异，从而确定传感器110是否正常工作。
优选地，安全巡查人员操作智能终端130生成关于检查目标的需求指令，并将需求指令发送至服务器120。服务器120响应于相应需求指令之收到，选取与检查目标相对应的局部立体模型，并将该局部立体模型发送至相应的智能终端130。
优选地，当检查目标在局部立体模型中的属性与在实际环境中的属性不一致且差值超过误差范围时，安全巡查人员通过携带的智能终端130将检查目标的实际风险数据发送至服务器120。优选地，建模单元122基于安全巡查人员上传的实际风险数据更新立体模型，控制单元123基于更新后的立体模型和安全巡查人员上传的实际风险数据进行预警分析，从而评估风险源是否会产生危险。
优选地，在传感器110正常工作且服务器120未产生风险预警的情况下，安全巡查人员可以基于自身主观感受到的异常，主动要求服务器120对异常发生位置处的风险数据进行分析以确认该异常是否会带来风险，从而提升管控平台100的预警能力。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。
Claims (10)
1.一种基于数字孪生技术的安全风险管控平台，包括：传感器(110)、服务器(120)和安全巡查人员携带的智能终端(130)，其特征在于，
所述传感器(110)持续采集施工现场的风险数据，并将其发送至所述服务器(120)；
所述服务器(120)基于工程数据和环境数据建立立体模型，并依据接收到的所述风险数据和所述立体模型进行风险分析，以对施工过程中可能出现的风险做出风险预警；
所述智能终端(130)通过有线或无线的方式与所述服务器(120)建立通信连接，并获取所述立体模型；
安全巡查人员利用所述智能终端(130)查看所述立体模型，并通过对比实际施工环境与所述立体模型的差异，以评估实际施工环境是否存在风险；
其中，所述安全巡查人员操作所述智能终端(130)生成关于检查目标的需求指令，并将所述需求指令发送至所述服务器(120)，所述服务器(120)响应于相应需求指令之收到，选取与所述检查目标相对应的局部立体模型，并将该局部立体模型发送至相应的智能终端(130)。
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生技术的安全风险管控平台，其特征在于，所述服务器(120)配置有录入单元(121)和通信单元(124)，
所述录入单元(121)获取并储存施工现场的工程数据、环境数据和所述传感器(110)采集的风险数据；
所述通信单元(124)与所述智能终端(130)建立通信连接，以传输所述需求指令和/或所述局部立体模型。
3.根据权利要求1或2所述的基于数字孪生技术的安全风险管控平台，其特征在于，所述服务器(120)还配置有建模单元(122)和控制单元(123)，
所述建模单元(122)基于所述工程数据和所述环境数据建立初始立体模型，并依据所述风险数据对所述初始立体模型进行更新；
所述控制单元(123)能够依据所述建模单元(122)建立的立体模型和所述传感器(110)采集的施工现场的风险数据，利用大数据分析方法进行风险分析对施工过程中可能出现的风险做出风险预警。
4.根据权利要求1～3任一项所述的基于数字孪生技术的安全风险管控平台，其特征在于，所述服务器(120)发送至所述智能终端(130)的所述局部立体模型包含虚拟人物模型，安全巡查人员通过移动虚拟人物模型从第一或第三人称视角查看所述局部立体模型内的三维图形及其属性；
在查看指定局部立体模型内的三维图形及其属性时，安全巡查人员能够通过虚拟人物模型切换观察视角，当虚拟人物模型移动到达所述局部立体模型的边缘时，虚拟人物无法向边缘外移动，并且向边缘内观察时，视角内的图像是清晰的，向边缘外观察时，图像的清晰度降低，从而提示安全巡查人员查看内容超出局部立体模型区域，使得安全巡查人员能够重新规划查看的局部立体模型区域，避免无清晰目标的查看。
5.根据权利要求1～4任一项所述的基于数字孪生技术的安全风险管控平台，其特征在于，所述传感器(110)，其能够在对至少一个风险源设立至少一个监测点的情况下采集至少一个风险源在施工过程中的不同时期的风险数据，其中，
所述风险数据至少包括沉降、湿度、振动中的一种或几种的组合；
所述风险源至少包括既有的地表结构物和/或地下空间和/或隧道和/或市政管道。
6.根据权利要求1～5任一项所述的基于数字孪生技术的安全风险管控平台，其特征在于，所述控制单元(123)配置为：
获取包含历史工程数据和与之对应的历史环境数据及历史风险数据的训练数据，并利用所述训练数据建立安全分析模型；
获取当前施工的工程数据和环境数据，将其输入所述安全分析模型以获得关于所述当前施工风险数据的告警阈值；
在传感器(110)采集到的风险数据超过所述告警阈值的情况下，所述控制单元(123)发出风险预警。
7.根据权利要求1～6任一项所述的基于数字孪生技术的安全风险管控平台，其特征在于，所述录入单元(121)还能够对其接收到的风险数据进行预处理，其中，所述预处理操作是指去除风险数据中的冗余数据以及整合异构数据；
在所述录入单元(121)完成对所述传感器(110)在施工过程中采集到实时风险数据的预处理的情况下，所述建模单元(122)能够依据实时风险数据对已建立的初始立体模型中的元素进行替换更新，以获取实时立体模型。
8.根据权利要求1～7任一项所述的基于数字孪生技术的安全风险管控平台，其特征在于，所述智能终端(130)配置有输入模块(131)和显示模块(132)；
所述智能终端(130)通过所述输入模块(131)获取所述安全巡查人员的检查目标，并向所述服务器(120)发送基于所述检查目标的需求指令；
所述安全巡查人员通过所述显示模块(132)对所述局部立体模型进行查看；
在所述安全巡查人员发现所述实际施工环境与所述立体模型存在差异的情况下，所述安全巡查人员通过所述输入模块(131)将所述差异输入所述智能终端(130)，并发送至所述服务器(120)，所述服务器(120)配置的所述控制单元(123)对所述检查目标的风险数据进行分析，以确定所述检查目标处是否存在风险。
9.根据权利要求1～8任一项所述的基于数字孪生技术的安全风险管控平台，其特征在于，所述智能终端(130)还配置有报警模块(133)，在所述安全巡查人员发现无需分析的危险的情况下，所述安全巡查人员通过报警模块(133)向所述服务器(120)发送报警指令，响应于所述报警指令之收到，所述服务器(120)配置的所述控制单元(123)发布风险预警。
10.一种基于数字孪生技术的安全风险管控方法，其特征在于，所述方法至少包括：
建模单元(122)基于工程数据和环境数据建立初始立体模型；
设置传感器(110)采集风险源在施工过程中的风险数据，并且将其发送至所述服务器(120)；
服务器(120)基于所述风险数据和所述立体模型进行风险分析，以对施工过程中可能出现的风险做出风险预警，建模单元(122)基于所述风险数据对所述初始立体模型进行更新；
安全巡查人员对传感器(110)进行检查，以确保其采集的数据准确，
其中，所述安全巡查人员通过智能终端(130)获取与检查目标相对应的局部立体模型，并通过对比实际施工环境与所述立体模型的差异，从而确定传感器(110)是否正常工作。
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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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