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专利号: 2023100492768
申请人: 东华理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种城市地下工程施工安全风险动态控制方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:

步骤S1:航拍器持续飞行实时获取施工区域图像信息,所述图像信息包括位置信息,在所述航拍器获取所述施工区域图像信息时,初始状态下,所述航拍器的拍摄高度为h1,拍摄区域为半径为r的圆,将所述施工区域划分成边长为a的网格,a小于等于 所述航拍器以所述网格的单元格为单位进行拍摄图像,每个单元格的拍摄频率都为f1;

步骤S2:服务器基于所述施工区域图像信息和从网络获取的地图信息使用3D技术构建施工区域虚拟空间;

步骤S3:数据处理单元根据单元格提取所述施工区域图像信息中的工人数量及其位置,对所述图像信息进行分析获取工人作业行为;

步骤S4:添加单元根据工人的位置信息,将所述工人和风险控制信息添加到所述虚拟空间的相应位置;

步骤S5:计算单元根据所述风险控制信息、工人作业行为计算工人作业风险信息,并通过通信单元将单元格内全部工人作业风险信息中风险最高的工人作业风险信息作为对应单元格风险信息发送给所述服务器,还将每一所述工人作业风险信息发送给对应的工人终端;

步骤S6:机器学习单元基于每个单元格的单元格风险信息和每个单元格中的工人数量进行机器学习获取所述航拍器的飞行参数,所述飞行参数包括航拍器在每个单元格位置处的飞行高度、拍摄时间、拍摄角度、拍摄频率及航拍器的飞行轨迹;

步骤S7:所述航拍器接收所述飞行参数,并基于所述飞行参数调整拍摄行为;

步骤S8:所述服务器接收所述单元格风险信息,并将单元格风险信息在所述虚拟空间中对应的单元格标注出来,在所述单元格风险信息为高风险时,所述服务器还发出预警信号。

2.根据权利要求1所述一种城市地下工程施工安全风险动态控制方法,其特征在于,所述风险控制信息包括标准作业行为、异常作业行为和历史风险发生率。

3.根据权利要求2所述一种城市地下工程施工安全风险动态控制方法,其特征在于,在所述步骤S6中,将单元格内全部工人中风险最高的工人作业风险信息作为所述单元格风险信息,其中工人作业风险信息包括高风险和低风险,工人作业风险信息的获取包括如下步骤:步骤S601:所述计算单元从风险控制信息中分别获取工人当前作业类型的异常作业行为、标准作业行为及历史风险发生率;

步骤S602:将工人作业行为与所述异常作业行为进行对比获取第一对比结果,当所述第一对比结果小于第一阈值时,所述工人作业风险信息为高风险;

步骤S603:在所述第一对比结果大于所述第一阈值时,将所述工人作业行为与所述标准作业行为进行对比获取第二对比结果,在所述第二对比结果小于第二阈值时,所述工人作业风险信息为低风险;

在所述第二对比结果大于所述第二阈值时,在所述工人当前作业类型的历史风险发生率小于第三阈值的情况下,获取所述工人位置处与所述工人的作业类型相同的其他多个工人作业行为,将所述工人作业行为与所述其他多个工人作业行为进行对比获取最大对比结果,当所述最大对比结果小于第四阈值时,所述工人作业风险信息为低风险,当所述最大对比结果大于所述第四阈值时,所述工人作业风险信息为高风险;

在所述工人当前作业类型的历史风险发生率大于所述第三阈值的情况下,则连续获取所述工人的N个作业行为,并分析所述N个作业行为的行为趋势,基于所述行为趋势判断所述工人作业风险信息;

步骤S604:重复步骤S601‑步骤S603获取单元格内全部工人作业风险信息,将所述全部工人作业风险信息中最高的工人作业风险信息作为所述单元格的单元格风险信息并通过通信单元发送给所述服务器,并将每个工人作业风险信息发送给对应的工人终端。

4.根据权利要求3所述一种城市地下工程施工安全风险动态控制方法,其特征在于,在所述行为趋势为所述工人的N个作业行为分别与所述异常作业行为进行比对获取N个对比结果,并且所述N个对比结果的大小按照采样先后顺序依次递减时,所述工人作业风险信息为高风险,否则所述工人作业风险信息为低风险。

5.根据权利要求4所述一种城市地下工程施工安全风险动态控制方法,其特征在于,在单元格风险信息为高风险时,所述机器学习单元降低所述航拍器的高度至航拍高度h2,增大所述单元格的拍摄频率至拍摄频率f2,所述计算单元还基于所述单元格风险信息和所述航拍器的拍摄参数变化增大所述第一阈值的数值、减小所述第二阈值和所述第四阈值的数值,重新获取图像信息,并重新执行步骤S1‑步骤S6获取所述单元格风险信息;

在单元格风险信息为低风险时,升高所述航拍器的高度至航拍高度h3,减小单元格的拍摄频率至拍摄频率f3,在未拍摄所述单元格的图像信息的时间段内,所述计算单元基于最后一次获取的单元格内的工人作业行为、所述单元格上次计算的风险信息及从所述服务器获取的所述单元格的历史风险信息预测所述单元格风险信息作为实时的单元格风险信息。

6.根据权利要求4所述一种城市地下工程施工安全风险动态控制方法,其特征在于,在单元格中工人数量大于预设值的工人数量时,所述机器学习单元在所述单元格位置处,降低所述航拍器的飞行高度至航拍高度h4,增加所述航拍器的拍摄角度和拍摄时长。

7.根据权利要求1所述一种城市地下工程施工安全风险动态控制方法,其特征在于,在工人发生安全事件后,将所述工人的作业行为作为异常作业行为添加到所述风险控制信息。

8.根据权利要求1所述一种城市地下工程施工安全风险动态控制方法,其特征在于,在所述工人终端接收到工人作业风险信息后,所述工人终端以信息显示、声音或者震动的形式将所述工人作业风险信息传递给工人。

9.一种城市地下施工安全风险动态控制系统,所述系统用于实现如权利要求1‑8所述的一种城市地下施工安全风险动态控制方法,其特征在于,所述系统包括:航拍器,用于持续飞行获取施工区域图像信息,所述图像信息包括位置信息,在所述航拍器获取所述施工区域图像信息时,初始状态下,所述航拍器的拍摄高度为h1,拍摄区域为半径为r的圆,将所述施工区域划分成边长为a的网格,a小于等于 所述航拍器以所述网格的单元格为单位进行拍摄图像,所述每个单元格的拍摄频率都为f1;

服务器,用于基于所述施工区域图像信息和从网络获取的地图信息使用3D技术构建施工区域虚拟空间;

数据处理单元,用于根据所述单元格提取所述施工区域图像信息中的工人数量及其位置,对所述图像信息进行分析获取工人作业行为;

添加单元,用于根据所述工人的位置信息,将所述工人和风险控制信息添加到所述虚拟空间的相应位置;

计算单元,用于根据所述风险控制信息、工人作业行为计算工人作业风险信息;

机器学习单元,用于基于每个单元格的单元格风险信息和每个单元格中的工人数量进行机器学习获取所述航拍器的飞行参数,所述飞行参数包括航拍器在每个单元格位置处的飞行高度、拍摄频率、拍摄时间、拍摄角度及航拍器的飞行轨迹;

通信单元,用于将单元格内全部工人作业风险信息中风险最高的工人作业风险信息作为所述单元格的单元格风险信息发送给所述服务器,还将每一工人作业风险信息发送给对应的工人终端;其中,在工人终端接收到所述工人作业风险信息后,所述工人终端以信息显示、声音或者震动的形式将所述风险信息传递给所述工人;

其中所述航拍器,还用于接收所述飞行参数,并基于所述飞行参数调整拍摄行为;

所述服务器,还用于接收单元格风险信息,并将单元格风险信息所述在所述虚拟空间中对应的单元格标注出来,在所述单元格风险信息为高风险时,所述服务器还发出预警信号;

其中所述风险控制信息包括工人的标准作业行为、异常作业行为和历史风险发生率。

10.根据权利要求9所述的一种城市地下施工安全风险动态控制系统,其特征在于:

所述系统还包括工人终端,所述工人终端用于接收工人作业风险信息;

所述计算单元还配置为:将单元格内全部工人中风险最高的工人作业风险信息作为所述单元格的单元格风险信息,其中工人作业风险信息包括高风险和低风险,从风险控制信息中分别获取所述工人当前作业类型的异常作业行为、标准作业行为及历史风险发生率;

将工人作业行为与所述异常作业行为进行比对获取第一对比结果,当所述第一对比结果小于第一阈值时,所述工人作业行为具有高风险;

在所述第一对比结果大于所述第一阈值时,将所述工人作业行为与所述标准作业行为进行对比获取第二对比结果,在所述第二对比结果小于第二阈值时,所述工人作业行为低风险;在所述第二对比结果大于所述第二阈值时,在所述工人当前作业类型的历史风险发生率小于第三阈值的情况下,获取所述工人位置处与所述工人的作业类型相同的其他多个工人作业行为,将所述工人作业行为与所述其他多个工人作业行为进行对比获取最大对比结果,当所述最大对比结果小于第四阈值时,所述工人作业风险信息为低风险,当所述最大对比结果大于所述第四阈值时,所述工人作业风险信息为高风险;

在所述工人当前作业类型的历史风险发生率大于所述第三阈值的情况下,则连续获取所述工人的N个作业行为,并分析所述N个作业行为的行为趋势,基于所述行为趋势判断所述工人作业风险信息;

所述计算单元还配置为:在单元格风险信息为低风险时,在未拍摄单元格的图像信息的时间段内,基于最后一次获取的单元格内的工人作业行为、所述单元格上次计算的风险信息及从所述服务器获取的所述单元格的历史风险信息预测所述单元格风险信息作为实时的单元格风险信息;

所述机器学习单元还配置为:在单元格风险信息为高风险时,在所述单元格位置处,降低所述航拍器的高度至航拍高度h2,增大所述单元格的拍摄频率至拍摄频率f2,所述计算单元还基于所述单元格风险信息和所述航拍器的拍摄参数变化增大所述第一阈值的数值、减小所述第二阈值和所述第四阈值的数值,重新获取图像信息,并重复步骤S601‑步骤S603获取单元格内全部工人作业风险信息,将所述全部工人作业风险信息中风险最高的工人作业信息作为所述单元格的单元格风险信息;在单元格风险信息为低风险时,升高所述航拍器的高度至航拍高度h3,减小所述单元格的拍摄频率至拍摄频率f3;

在所述单元格中工人数量大于预设值的工人数量时,在所述单元格位置处,降低所述航拍器的飞行高度至航拍高度h4,增加所述航拍器的拍摄角度和拍摄时长。