CN116452000A - 一种基于bim的智慧工地系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的智慧工地系统，涉及工地管理技术领域。本发明中真工地三维模型构建模块用于构建真工地三维模型；真工地三维模型是在BIM三维工地模型的基础上添加工地的三维地形数据后得到的；视频监控模块用于获取工地上各个监控点的监控视频；分析管理模块与远程监控终端连接；分析管理模块用于根据真工地三维模型和地上各个监控点的监控视频，确定工地是否存在安全隐患风险，并在存在安全隐患风险时发出报警信号。本发明基于BIM技术构建真工地三维模型对施工工地进行监管，提高施工工地的安全性能。

Description

一种基于BIM的智慧工地系统

技术领域

本发明涉及工地管理技术领域，特别是涉及一种基于BIM的智慧工地系统。

背景技术

随着科技的发展，基于大数据的智能管理已经深入应用到各行各业中，以建筑行业为例，目前已有学者提出智慧工地系统对工地进行管理。智慧工地是指运用信息化手段，通过三维设计平台对工程项目进行精确设计和施工模拟，同时围绕施工过程的管理建立互联协同、智能生产和科学管理的施工项目信息化生态圈，实现工程施工可视化智能管理，以提高工程管理信息化水平，实现绿色建造和生态建造。虽然智慧工地具有上述性能，但目前依赖的是智慧工地系统自带的管理功能组件，功能有限，管理效果无法达到预期。

随着经济发展，建筑施工安全尤为重要。监管人员采用实地巡查或电话寻访的管理方式监管工地。但这种方式不能实时高效地监管工地的安全。采用视频监察的方式进行监管只局限于视频画面，仅能在及时发现已发生的事故，未能在问题出现前对工地环境、车辆和人员进行多方面监管，并发出警告。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于BIM的智慧工地系统，基于建筑信息模型(BuildingInformationModeling，BIM)对施工工地进行监管，提高施工工地的安全性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于BIM的智慧工地系统，包括：

真工地三维模型构建模块、分析管理模块和视频监控模块；

所述真工地三维模型构建模块和所述视频监控模块均与所述分析管理模块连接；

所述真工地三维模型构建模块用于构建真工地三维模型；所述真工地三维模型是在BIM三维工地模型的基础上添加工地的三维地形数据后得到的；

所述视频监控模块用于获取工地上各个监控点的监控视频；

所述分析管理模块与远程监控终端连接；所述分析管理模块用于根据真工地三维模型和所述地上各个监控点的监控视频，确定工地是否存在安全隐患风险，并在存在安全隐患风险时发出报警信号。

可选的，所述真工地三维模型构建模块包括：

真工地三维模型构建单元、BIM三维工地模型构建单元和GIS三维地图构建单元；

所述真工地三维模型构建单元分别与所述分析管理模块、所述BIM三维工地模型构建单元和所述GIS三维地图构建单元连接；

所述BIM三维工地模型构建单元用于构建BIM三维工地模型；

所述GIS三维地图构建单元用于获取工地的点云数据，并根据工地的点云数据构建三维地形图；

所述真工地三维模型构建单元用于将所述三维地形图融合到所述BIM三维工地模型上，得到真工地三维模型。

可选的，所述智慧工地系统还包括：多个手环；

所述手环设置于进入工地的人员的腕部；多个所述手环与进入工地的人员一一对应；

多个所述手环均与所述分析管理模块连接；

所述手环用于获取对应人员的位置，并将手环编号与对应人员的位置发送至所述分析管理模块；

所述分析管理模块用于将进入工地的多个人员的位置和对应手环编号实时显示在所述真工地三维模型中；

所述手环内设置有报警器。

可选的，所述视频监控模块包括：

第一监控视频获取单元、第二监控视频获取单元、第三监控视频获取单元和第四监控视频获取单元；

所述第一监控视频获取单元、所述第二监控视频获取单元、所述第三监控视频和所述第四监控视频获取单元均与所述分析管理模块连接；

所述第一监控视频获取单元用于获取工地入口处的监控视频为第一视频；

所述第二监控视频获取单元用于获取工地非危险区域内的多个监控点的监控视频为第二视频；

所述第三监控视频获取单元用于获取工地危险区域入口处的监控视频为第三视频；

所述第四监控视频获取单元用于获取工地危险区域内的多个监控点的监控视频为第四视频。

可选的，所述分析管理模块包括：

第一安全管理单元；

所述第一安全管理单元分别与所述第一监控视频获取单元、所述远程监控终端和门禁系统连接；

所述第一安全管理单元包括允许进入车牌号数据库和允许进入人脸特征数据库；所述第一安全管理单元用于根据所述第一视频提取工地入口处车辆的待入车牌号或人员的待入人脸特征，并在符合进入条件时生成门禁系统开门信号；在符合非法侵入条件时生成非法侵入预警信号。

可选的，所述进入条件为满足第一进入条件、第二进入条件、第三进入条件和第四进入条件中的任意一条；

第一进入条件为所述允许进入车牌号数据库中存在所述待入车牌号；

所述第二进入条件为所述允许进入车牌号数据库中不存在所述待入车牌号且接收到允许进入信号；

所述第三进入条件所述允许进入人脸特征数据库中存在所述待入人脸特征；

所述第四进入条件所述允许进入人脸特征数据库中不存在所述待入人脸特征且接收到允许进入信号；所述允许进入信号是监管人员在远程监控终端接收到待定非法侵入信号后根据待入车牌号或待入人脸特征确定的；所述待定非法侵入信号是所述第一安全管理单元在所述允许进入车牌号数据库中不存在所述待入车牌号或所述允许进入人脸特征数据库中不存在所述待入人脸特征时生成的；

所述非法侵入条件为满足第一非法侵入条件或第二非法侵入条件中的任意一条；

所述第一非法侵入条件为所述允许进入车牌号数据库中不存在所述待入车牌号且接收到不许进入信号；

所述第二非法侵入条件为所述允许进入人脸特征数据库中不存在所述待入人脸特征且接收到不许进入信号；所述不许进入信号是监管人员在远程监控终端接收到待定非法侵入信号后根据待入车牌号或待入人脸特征确定的。

可选的，所述分析管理模块还包括：

第二安全管理单元；

所述第二安全管理单元分别与所述第二监控视频获取单元和所述远程监控终端连接；

所述第二安全管理单元用于获取工地非危险区域内的任一监控点的第二视频，根据所述第二视频确定对应监控点预设区域内的人数，并与真工地三维模型中对应区域存在的手环数进行比对，比对不一致时发出对应监控点预设区域内人员未规范佩戴手环警告。

可选的，所述分析管理模块还包括：

第三安全管理单元；

所述第三安全管理单元分别与所述第三监控视频获取单元和所述远程监控终端连接；

所述第三安全管理单元包括危险区域工作人员人脸特征数据库；

所述第三安全管理单元用于根据所述第三视频提取工地危险区域入口处的待入人脸特征，并在危险区域工作人员人脸特征数据库不存在待入人脸特征时生成即将非法侵入危险区域预警信号。

可选的，所述分析管理模块还包括：

第四安全管理单元；

所述第四安全管理单元分别与所述第四监控视频获取单元和所述远程监控终端连接；

所述第四安全管理单元包括危险区域工作人员人脸特征数据库；

所述第四安全管理单元用于获取工地危险区域内的任一监控点的第四视频，根据所述第四视频确定对应监控点内的入内人脸特征，并在危险区域工作人员人脸特征数据库不存在入内人脸特征时生成非法侵入危险区域预警信号。

可选的，所述分析管理模块还包括：

劳务管理单元、环境监测单元、材料管理单元和进度管理单元；

所述劳务管理单元、所述环境监测单元、所述材料管理单元和所述进度管理单元均与所述远程监控终端连接；

所述劳务管理单元用于对工地劳务人员进行实名制管理、考勤、工种分类和工资管理；

所述环境监测单元用于监测工地现场PM2.5、风速风向、温度和湿度；

所述材料管理单元用于对项目涉及到的物料进行入库管理、出库管理、物料使用管理以及物料统计，并定制化输出对应材料分析报表；

所述进度管理单元用于基于真工地三维模型进行计划进度数据的管理。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的基于BIM的智慧工地系统，包括：真工地三维模型构建模块、分析管理模块和视频监控模块；真工地三维模型构建模块和视频监控模块均与分析管理模块连接；真工地三维模型构建模块用于构建真工地三维模型；真工地三维模型是在BIM三维工地模型的基础上添加工地的三维地形数据后得到的；视频监控模块用于获取工地上各个监控点的监控视频；分析管理模块与远程监控终端连接；分析管理模块用于根据真工地三维模型和地上各个监控点的监控视频，确定工地是否存在安全隐患风险，并在存在安全隐患风险时发出报警信号。本发明基于BIM对施工工地进行监管，提高施工工地的安全性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1一种基于BIM的智慧工地系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

本发明的目的是提供一种基于BIM的智慧工地系统，基于BIM对施工工地进行监管，提高施工工地的安全性能。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种基于BIM的智慧工地系统，包括：

真工地三维模型构建模块、分析管理模块和视频监控模块；真工地三维模型构建模块和视频监控模块均与分析管理模块连接；真工地三维模型构建模块用于构建真工地三维模型；真工地三维模型是在BIM三维工地模型的基础上添加工地的三维地形数据后得到的；视频监控模块用于获取工地上各个监控点的监控视频；分析管理模块与远程监控终端连接；分析管理模块用于根据真工地三维模型和地上各个监控点的监控视频，确定工地是否存在安全隐患风险，并在存在安全隐患风险时发出报警信号。

其中，真工地三维模型构建模块包括：真工地三维模型构建单元、BIM三维工地模型构建单元和GIS三维地图构建单元；真工地三维模型构建单元分别与分析管理模块、BIM三维工地模型构建单元和GIS三维地图构建单元连接；BIM三维工地模型构建单元用于构建BIM三维工地模型；GIS三维地图构建单元用于获取工地的点云数据，并根据工地的点云数据构建三维地形图；真工地三维模型构建单元用于将三维地形图融合到BIM三维工地模型上，得到真工地三维模型。

此外，智慧工地系统还包括：多个手环；手环设置于进入工地的人员的腕部；多个手环与进入工地的人员一一对应；多个手环均与分析管理模块连接；手环用于获取对应人员的位置，并将手环编号与对应人员的位置发送至分析管理模块；分析管理模块用于将进入工地的多个人员的位置和对应手环编号实时显示在真工地三维模型中；手环内设置有报警器。

具体的，视频监控模块包括：第一监控视频获取单元、第二监控视频获取单元、第三监控视频获取单元和第四监控视频获取单元；第一监控视频获取单元、第二监控视频获取单元、第三监控视频和第四监控视频获取单元均与分析管理模块连接；第一监控视频获取单元用于获取工地入口处的监控视频为第一视频；第二监控视频获取单元用于获取工地非危险区域内的多个监控点的监控视频为第二视频；第三监控视频获取单元用于获取工地危险区域入口处的监控视频为第三视频；第四监控视频获取单元用于获取工地危险区域内的多个监控点的监控视频为第四视频。

其中，分析管理模块包括：第一安全管理单元；第一安全管理单元分别与第一监控视频获取单元、远程监控终端和门禁系统连接；第一安全管理单元包括允许进入车牌号数据库和允许进入人脸特征数据库；第一安全管理单元用于根据第一视频提取工地入口处车辆的待入车牌号或人员的待入人脸特征，并在符合进入条件时生成门禁系统开门信号；在符合非法侵入条件时生成非法侵入预警信号。具体的，提取工地入口处车辆的待入车牌号或人员的待入人脸特征的模型是利用现有的人脸识别或车牌好识别技术完成的，比如利用标注后的第一监控视频训练卷积神经网络。

具体的，进入条件为满足第一进入条件、第二进入条件、第三进入条件和第四进入条件中的任意一条；第一进入条件为允许进入车牌号数据库中存在待入车牌号；第二进入条件为允许进入车牌号数据库中不存在待入车牌号且接收到允许进入信号；第三进入条件允许进入人脸特征数据库中存在待入人脸特征；第四进入条件允许进入人脸特征数据库中不存在待入人脸特征且接收到允许进入信号；允许进入信号是监管人员在远程监控终端接收到待定非法侵入信号后根据待入车牌号或待入人脸特征确定的；待定非法侵入信号是第一安全管理单元在允许进入车牌号数据库中不存在待入车牌号或允许进入人脸特征数据库中不存在待入人脸特征时生成的；非法侵入条件为满足第一非法侵入条件或第二非法侵入条件中的任意一条；第一非法侵入条件为允许进入车牌号数据库中不存在待入车牌号且接收到不许进入信号；第二非法侵入条件为允许进入人脸特征数据库中不存在待入人脸特征且接收到不许进入信号；不许进入信号是监管人员在远程监控终端接收到待定非法侵入信号后根据待入车牌号或待入人脸特征确定的。

此外，分析管理模块还包括：第二安全管理单元、第三安全管理单元、第四安全管理单元、劳务管理单元、环境监测单元、材料管理单元和进度管理单元。

第二安全管理单元分别与第二监控视频获取单元和远程监控终端连接；第二安全管理单元用于获取工地非危险区域内的任一监控点的第二视频，根据第二视频确定对应监控点预设区域内的人数，并与真工地三维模型中对应区域存在的手环数进行比对，比对不一致时发出对应监控点预设区域内人员未规范佩戴手环警告。其中，根据第二视频确定对应监控点预设区域内的人数的模型是利用工地非危险区域内的监控点的标注视频，对YOLO神经网络进行训练的得到的。

第三安全管理单元分别与第三监控视频获取单元和远程监控终端连接；第三安全管理单元包括危险区域工作人员人脸特征数据库；第三安全管理单元用于根据第三视频提取工地危险区域入口处的待入人脸特征，并在危险区域工作人员人脸特征数据库不存在待入人脸特征时生成即将非法侵入危险区域预警信号。

第四安全管理单元分别与第四监控视频获取单元和远程监控终端连接；第四安全管理单元包括危险区域工作人员人脸特征数据库；第四安全管理单元用于获取工地危险区域内的任一监控点的第四视频，根据第四视频确定对应监控点内的入内人脸特征，并在危险区域工作人员人脸特征数据库不存在入内人脸特征时生成非法侵入危险区域预警信号。

劳务管理单元、环境监测单元、材料管理单元和进度管理单元均与远程监控终端连接；劳务管理单元用于对工地劳务人员进行实名制管理、考勤、工种分类和工资管理；环境监测单元用于监测工地现场PM2.5、风速风向、温度和湿度；材料管理单元用于对项目涉及到的物料进行入库管理、出库管理、物料使用管理以及物料统计，并定制化输出对应材料分析报表；进度管理单元用于基于真工地三维模型进行计划进度数据的管理。

本发明基于BIM技术构建真工地三维模型，结合训练后的YOLO模型，以及人脸识别和车牌号识别技术，对施工工地进行监管，能够提高施工工地的安全性能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于BIM的智慧工地系统，其特征在于，包括：

真工地三维模型构建模块、分析管理模块和视频监控模块；

所述真工地三维模型构建模块和所述视频监控模块均与所述分析管理模块连接；

所述真工地三维模型构建模块用于构建真工地三维模型；所述真工地三维模型是在BIM三维工地模型的基础上添加工地的三维地形数据后得到的；

所述视频监控模块用于获取工地上各个监控点的监控视频；

所述分析管理模块与远程监控终端连接；所述分析管理模块用于根据真工地三维模型和所述地上各个监控点的监控视频，确定工地是否存在安全隐患风险，并在存在安全隐患风险时发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的智慧工地系统，其特征在于，所述真工地三维模型构建模块包括：

真工地三维模型构建单元、BIM三维工地模型构建单元和GIS三维地图构建单元；

所述真工地三维模型构建单元分别与所述分析管理模块、所述BIM三维工地模型构建单元和所述GIS三维地图构建单元连接；

所述BIM三维工地模型构建单元用于构建BIM三维工地模型；

所述GIS三维地图构建单元用于获取工地的点云数据，并根据工地的点云数据构建三维地形图；

所述真工地三维模型构建单元用于将所述三维地形图融合到所述BIM三维工地模型上，得到真工地三维模型。

3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的智慧工地系统，其特征在于，所述智慧工地系统还包括：多个手环；

所述手环设置于进入工地的人员的腕部；多个所述手环与进入工地的人员一一对应；

多个所述手环均与所述分析管理模块连接；

所述手环用于获取对应人员的位置，并将手环编号与对应人员的位置发送至所述分析管理模块；

所述分析管理模块用于将进入工地的多个人员的位置和对应手环编号实时显示在所述真工地三维模型中；

所述手环内设置有报警器。

4.根据权利要求3所述的一种基于BIM的智慧工地系统，其特征在于，所述视频监控模块包括：

第一监控视频获取单元、第二监控视频获取单元、第三监控视频获取单元和第四监控视频获取单元；

所述第一监控视频获取单元、所述第二监控视频获取单元、所述第三监控视频和所述第四监控视频获取单元均与所述分析管理模块连接；

所述第一监控视频获取单元用于获取工地入口处的监控视频为第一视频；

所述第二监控视频获取单元用于获取工地非危险区域内的多个监控点的监控视频为第二视频；

所述第三监控视频获取单元用于获取工地危险区域入口处的监控视频为第三视频；

所述第四监控视频获取单元用于获取工地危险区域内的多个监控点的监控视频为第四视频。

5.根据权利要求4所述的一种基于BIM的智慧工地系统，其特征在于，所述分析管理模块包括：

第一安全管理单元；

所述第一安全管理单元分别与所述第一监控视频获取单元、所述远程监控终端和门禁系统连接；

所述第一安全管理单元包括允许进入车牌号数据库和允许进入人脸特征数据库；所述第一安全管理单元用于根据所述第一视频提取工地入口处车辆的待入车牌号或人员的待入人脸特征，并在符合进入条件时生成门禁系统开门信号；在符合非法侵入条件时生成非法侵入预警信号。

6.根据权利要求5所述的一种基于BIM的智慧工地系统，其特征在于，所述进入条件为满足第一进入条件、第二进入条件、第三进入条件和第四进入条件中的任意一条；

第一进入条件为所述允许进入车牌号数据库中存在所述待入车牌号；

所述第二进入条件为所述允许进入车牌号数据库中不存在所述待入车牌号且接收到允许进入信号；

所述第三进入条件所述允许进入人脸特征数据库中存在所述待入人脸特征；

所述第四进入条件所述允许进入人脸特征数据库中不存在所述待入人脸特征且接收到允许进入信号；所述允许进入信号是监管人员在远程监控终端接收到待定非法侵入信号后根据待入车牌号或待入人脸特征确定的；所述待定非法侵入信号是所述第一安全管理单元在所述允许进入车牌号数据库中不存在所述待入车牌号或所述允许进入人脸特征数据库中不存在所述待入人脸特征时生成的；

所述非法侵入条件为满足第一非法侵入条件或第二非法侵入条件中的任意一条；

所述第一非法侵入条件为所述允许进入车牌号数据库中不存在所述待入车牌号且接收到不许进入信号；

所述第二非法侵入条件为所述允许进入人脸特征数据库中不存在所述待入人脸特征且接收到不许进入信号；所述不许进入信号是监管人员在远程监控终端接收到待定非法侵入信号后根据待入车牌号或待入人脸特征确定的。

7.根据权利要求5所述的一种基于BIM的智慧工地系统，其特征在于，所述分析管理模块还包括：

第二安全管理单元；

所述第二安全管理单元分别与所述第二监控视频获取单元和所述远程监控终端连接；

所述第二安全管理单元用于获取工地非危险区域内的任一监控点的第二视频，根据所述第二视频确定对应监控点预设区域内的人数，并与真工地三维模型中对应区域存在的手环数进行比对，比对不一致时发出对应监控点预设区域内人员未规范佩戴手环警告。

8.根据权利要求7所述的一种基于BIM的智慧工地系统，其特征在于，所述分析管理模块还包括：

第三安全管理单元；

所述第三安全管理单元分别与所述第三监控视频获取单元和所述远程监控终端连接；

所述第三安全管理单元包括危险区域工作人员人脸特征数据库；

所述第三安全管理单元用于根据所述第三视频提取工地危险区域入口处的待入人脸特征，并在危险区域工作人员人脸特征数据库不存在待入人脸特征时生成即将非法侵入危险区域预警信号。

9.根据权利要求8所述的一种基于BIM的智慧工地系统，其特征在于，所述分析管理模块还包括：

第四安全管理单元；

所述第四安全管理单元分别与所述第四监控视频获取单元和所述远程监控终端连接；

所述第四安全管理单元包括危险区域工作人员人脸特征数据库；

所述第四安全管理单元用于获取工地危险区域内的任一监控点的第四视频，根据所述第四视频确定对应监控点内的入内人脸特征，并在危险区域工作人员人脸特征数据库不存在入内人脸特征时生成非法侵入危险区域预警信号。

10.根据权利要求3所述的一种基于BIM的智慧工地系统，其特征在于，所述分析管理模块还包括：

劳务管理单元、环境监测单元、材料管理单元和进度管理单元；

所述劳务管理单元、所述环境监测单元、所述材料管理单元和所述进度管理单元均与所述远程监控终端连接；

所述劳务管理单元用于对工地劳务人员进行实名制管理、考勤、工种分类和工资管理；

所述环境监测单元用于监测工地现场PM2.5、风速风向、温度和湿度；

所述材料管理单元用于对项目涉及到的物料进行入库管理、出库管理、物料使用管理以及物料统计，并定制化输出对应材料分析报表；

所述进度管理单元用于基于真工地三维模型进行计划进度数据的管理。