一种基于电子屏障的施工限界预警方法及系统与流程

本发明涉及土建施工监测，具体涉及一种基于电子屏障的施工限界预警方法及系统。

背景技术：

1、施工限界是为了保证土建施工过程中不入侵道路建筑红线区域或铁路营业线而设立的可开展施工场地边界，针对施工人员或器械的施工限界入侵行为监测可保证施工安全性，是土建信息化管理及智能建造的一个关键环节。

2、相关技术中，施工限界的预警监测通常使用实体围栏或安防摄像头监控的方式。但实体围栏安装工作量大，且其高度有限，防护范围小，难以防护高空部分的侵限行为，施工人员和器械越界易导致法定用地被占用或干扰铁路线正常运行，甚至可能导致铁路行车安全事故；安防摄像头可较好地非接触式监控短距离内侵限行为，但对于远距离侵限行为，成像有效分辨率低和夜晚低光环境下图像特征稀疏，对图像目标识别算法要求高，受环境光照变化干扰大，环境适应性差。

技术实现思路

1、本技术提供一种基于电子屏障的施工限界预警方法及系统，解决相关技术中实体围栏的监测方式导致防护范围小、安防摄像头的监测方式导致环境适应性差的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供一种基于电子屏障的施工限界预警方法，包括以下步骤：

3、将电子屏障布置于施工限界的边缘；所述电子屏障包括若干个激光雷达，所述激光雷达包括靠近所述施工限界的第一激光雷达、远离所述施工限界且靠近道路建筑红线区域或铁路营业线的第二激光雷达，所述第一激光雷达和第二激光雷达的扫描区域形成了电子屏障区域；

4、所述激光雷达对所述电子屏障区域进行点云扫描，采集实时点云数据；

5、根据所述实时点云数据进行异常点检测，当达到设定条件时进行报警。

6、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据所述实时点云数据进行异常点检测，当达到设定条件时进行报警包括：

7、将所述实时点云数据与标准点云地图进行比对，所述实时点云数据中实测激光点的距离值与所述标准点云地图中测距均值的差距大于设定范围时，该实测激光点作为所述异常点；

8、所述异常点达到设定条件时，进行报警，输出所述异常点的平均位置。

9、结合第一方面，在一种实施方式中，所述设定条件包括：设定时间段或设定时刻内，所述异常点的数量超过设定阈值；和/或所述异常点的时空分布超过设定阈值。

10、结合第一方面，在一种实施方式中，所述异常点达到设定条件时，进行报警包括：

11、所述第一激光雷达的扫描区域作为预警区域，当所述预警区域的异常点达到设定条件时，通过声光报警器进行间歇报警；

12、所述第二激光雷达的扫描区域作为报警区域，当所述报警区域的异常点达到设定条件时，通过声光报警器进行常亮报警。

13、结合第一方面，在一种实施方式中，所述标准点云地图为无人员或器械侵入时所述激光雷达的点云数据；所述标准点云地图通过自适应步骤进行更新，所述自适应步骤包括：

14、所述激光雷达采集点云数据，形成多帧数据帧，并进行缓存；

15、当缓存总帧数达到预设值后，对所述点云数据进行地图建模，形成更新后的标准点云地图；

16、重复上述步骤。

17、结合第一方面，在一种实施方式中，当所述异常点达到设定条件前，所述激光雷达以低速采样频率对所述电子屏障区域进行点云扫描；

18、当所述异常点达到设定条件开始报警时，所述激光雷达以高速采样频率对所述电子屏障区域进行点云扫描，直至报警结束。

19、结合第一方面，在一种实施方式中，所述基于电子屏障的施工限界预警方法还包括：

20、所述电子屏障还包括若干个视野覆盖所述电子屏障区域的摄像头；

21、所述摄像头实时采集图像；

22、报警时通过所述摄像头提供抓拍图像和/或历史视频，作为越界证据信息。

23、结合第一方面，在一种实施方式中，所述基于电子屏障的施工限界预警方法还包括：

24、分析所述抓拍图像和/或历史视频，检测是否有人员或器械侵入；

25、若有，则所述抓拍图像和/或历史视频作为真实的越界证据信息上传存储。

26、第二方面，本技术实施例还提供一种基于电子屏障的施工限界预警系统，其包括布置于施工限界的边缘的电子屏障、和基于所述电子屏障的越界预警装置；

27、所述电子屏障包括若干个激光雷达，所述激光雷达包括靠近所述施工限界的第一激光雷达、远离所述施工限界且靠近道路建筑红线区域或铁路营业线的第二激光雷达，所述第一激光雷达和第二激光雷达的扫描区域形成了电子屏障区域；

28、所述越界预警装置包括：

29、点云采集模块，被配置为：通过所述激光雷达对所述电子屏障区域进行点云扫描，采集实时点云数据；

30、预警分析模块，被配置为：根据所述实时点云数据进行异常点检测；

31、报警控制模块，被配置为：当异常点达到设定条件时进行报警。

32、结合第二方面，在一种实施方式中，所述电子屏障还包括安装所述激光雷达的立杆支架、安装于所述立杆支架上若干个视野覆盖所述电子屏障区域的摄像头，所述第一激光雷达和所述第二激光雷达在所述立杆支架上间隔设置。

33、结合第二方面，在一种实施方式中，所述越界预警装置还包括：

34、图像采集模块，被配置为：通过所述摄像头实时采集图像；

35、证据信息模块，被配置为：报警时通过所述摄像头提供抓拍图像和/或历史视频，作为越界证据信息，确定是否上传存储。

36、本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：

37、本技术提供一种基于电子屏障的施工限界预警方法，电子屏障包括若干个激光雷达，根据激光雷达所面向的扫描区域在施工限界和道路建筑红线区域或铁路营业线之间形成电子屏障区域，基于电子屏障得到实时点云数据，根据点云数据的异常情况进行报警。由于激光雷达具备极高的角度分辨率和测距精度，当施工人员或器械越过电子屏障时，触及电子屏障上激光雷达扫描点云面，实时点云数据就会形成异常点，从而对人员/器械的越界行为进行实时预警和数字化管理，更加自动化和智能化。

38、与实体围栏方案相比，激光雷达作为非接触式传感器，高度受限小，防护范围大大增强，能够防护高空部分的侵限行为，降低安全事故的概率；

39、与纯摄像头方案相比，本技术充分利用施工限界边缘狭长分布和激光雷达的特点，对于远距离侵限行为，由于激光雷达通过激光测距变化来感知变化，远端人员或器械侵入改变测距深度后单点数据变化会比摄像头单点（像素）变化数值大，异常点检测敏感性更高；另外，对于某些原本射到远处的激光测点而言，本来是超出测量范围无法获取有效数据，而当人员或器械侵入时会遮挡激光波束，反而达到测量范围而能够获取到有效数据，从数据角度而言完成了从无到有的转变，更容易进行异常点检测。激光雷达利用激光传感，相较于利用可见光传感的摄像头，激光强度远高于环境光，所以受环境光干扰小，即对日夜光照变更的鲁棒性更高，环境适应性好，识别算法要求低。