一种基于大数据的施工安全智能化管理系统及方法与流程

本发明涉及数据处理，具体为一种基于大数据的施工安全智能化管理系统及方法。

背景技术：

1、施工安全智能化管理是指在建筑施工的过程中，通过先进的信息技术和智能化设备，对施工现场的安全状况进行实时监测、数据分析和风险预警，从而提高施工现场的安全管理效率，减少施工事故，保护工作人员的生命安全；同时，提高了施工效率，确保了工程质量和进度。

2、通过无人机对施工现场进行监控，可以有效帮助工作人员进行安全检查，同时降低了人工检测的风险；在现有技术中，无人机通常依赖传感器来检测障碍物，但传感器的检测范围有限，且由于施工现场环境复杂，存在各种移动设备，对于移动的障碍物无人机难以实时预测其运动轨迹，从而容易发生安全事故，造成设备损坏；同时，也增加了施工安全的风险性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于大数据分析的社交安全预警监管系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于大数据的施工安全智能化管理方法，该方法包括以下步骤：

3、s10、采集施工现场内各动态设备的控制指令数据；根据各动态设备的控制指令数据和所处位置信息确定各动态设备的移动路径；

4、s20、基于进行安全智能化管理的施工现场和安全监测点位，规划无人机的飞行路径，并控制无人机前往安全监测点位；

5、s30、无人机飞行过程中，采集周围物体景象的视频图像数据，并对采集的视频图像数据进行识别，确定视频图像中存在的动态设备；根据视频图像中存在的动态设备和各动态设备的移动路径，控制无人机进行安全巡航；

6、s40、无人机到达安全监测点位，采集安全监测点位的视频图像数据；并根据采集的视频图像数据对安全监测点位进行风险评估，判断是否存在安全隐患，对存在安全隐患的安全监测点位进行安全警报。

7、进一步的，根据施工现场将安全监测区域分为人员活动区域和监测盲区区域，并建立关于施工现场的元宇宙模型；采集施工现场的环境数据和视频数据，根据采集的数据在元宇宙模型中部署与施工现场相同的元宇宙环境；当对无人机飞行路径进行规划时，根据管理人员确定的安全监测点位确定飞行路径，并避开直接监测区域；

8、其中，所述人员活动区域表示存在人员活动，能够通过摄像头直接进行监测的施工现场；所述监测盲区区域表示人员无法直接进行监测的高空环境，而通过无人机进行监测的施工现场；

9、由于一些监测区域难以通过人工直接监管，通常需要借助无人机进行监管，而无人机在飞行的过程中可能会对人员的作业造成干扰，且人员的活动往往较难预测，且没有标准规范，因此在规划无人机的飞行路径时，避开人员活动区域。

10、进一步的，所述步骤s10的具体实施过程包括：

11、s101、建立关于施工现场动态设备移动路径预测的函数模型；确定施工现场中的各动态设备类型数量n，并分别确定n个动态设备在函数模型x、y和z三个正交坐标轴上运动过程中的数学函数g1、g2、...、gn；

12、s102、对施工现场内各动态设备的控制指令数据进行分析，判断各动态设备当前工作状态，根据控制指令预测各动态设备的加速度变化情况，并根据各动态设备在运动过程中的数学函数g1、g2、...、gn确定各动态设备的移动路径；

13、通过建立函数模型，确定不同动态设备在工作范围内的移动路径，并根据移动路径确定动态设备作业范围，从而方便对动态设备的位置信息进行预测。

14、进一步的，所述步骤s30的具体实施过程包括：

15、s301、当无人机在飞行的过程中，采集周围物体景象的视频图像数据，使用卷积神经网络对采集的视频图像数据进行分类识别，确定动态设备及设备类型i，并确定设备类型i在运动过程中的数学函数gi；其中，i=1、2、...、n；

16、s302、确定动态设备i当前移动速度和方向、当前所在空间坐标点位置信息(x0，y0，z0)，将(x0，y0，z0)代入数学函数gi中，确定关于动态设备i的运动轨迹范围，得到关于运动轨迹范围内的空间坐标点集合ai；

17、s303、根据规划无人机的飞行路径，判断无人机是否经过集合ai中的空间坐标点；若经过，确定从无人机从当前位置前往集合ai中空间坐标点的飞行路径，并执行步骤s205；

18、s304、根据无人机当前飞行速度预测无人机从当前位置前往集合ai中空间坐标点所需时长t0；对采集的控制指令数据进行分析，确定动态设备i当前工作任务类型，得到动态设备i在0到t0时长内的加速度变化情况，得到动态设备i在0到t0时长内的速度变化情况和运动轨迹变化情况；根据计算公式：

19、；

20、其中，t表示时间戳，t∈[0，t0]；ε和u表示积分变量；

21、s305、根据动态设备i当前所在空间坐标点位置信息(x0，y0，z0)、运动轨迹变化情况和数学函数gi，确定动态设备i随时间t的运动曲线，得到t0时刻动态设备i所在位置信息，并根据动态设备i所占体积大小判断无人机是否会与动态设备i相撞；若不会相撞，沿着飞行路径继续飞行；若会相撞，根据动态设备i的体积大小和运动轨迹变化情况，重新规划飞行路径进行规避；

22、由于施工现场环境负责，包含各种各样的施工设备，无人机在飞行过程中，对识别出的动态设备进行综合分析，根据施工现场内各动态设备的控制指令数据，对动态设备的运动轨迹进行提前预测，从而提前进行路径规划进行规避，避免了突发事件的发生；同时，实现了各设备的互联性，提供了智能化管理方案。

23、进一步的，无人机到达安全监测点位后采集安全监测点位的视频图像数据，并在建立的元宇宙模型中进行模拟显示；当发现安全隐患时，在元宇宙模型中对存在安全隐患的场地进行标记，管理人员能够通过查看元宇宙模型确定存在安全隐患的场地。

24、一种基于大数据的施工安全智能化管理系统，该系统包括数据采集传输模块、无人机控制模块、安全智能化分析模块、安全警报模块和交互显示模块；

25、所述数据采集传输模块用于采集施工现场内各动态设备的控制指令数据；所述无人机控制模块用于控制无人机进行安全巡航，并采集施工现场安全监测点位的视频图像数据；所述安全智能化分析模块模块用于建立关于施工现场的元宇宙模型，对施工现场进行风险评估；所述安全警报模块用于对存在安全隐患的施工现场进行安全警报；所述交互显示用于对采集的视频图像数据进行显示，并在视频图像数据中对存在安全隐患的场地进行标记。

26、进一步的，所述数据采集传输模块包含施工设备管理单元和指令数据采集单元；

27、所述施工设备管理单元用于通过物联网的形式与各动态设备进行相互连接，并记录各动态设备的工作状态；所述动态设备表示在施工过程中会存在位置改变的电气设备；

28、所述指令数据采集单元用于采集施工现场内各动态设备的控制指令数据，并将采集的指令数据发送给无人机控制模块。

29、进一步的，所述无人机控制模块包含路径规划单元、视频图像数据采集单元、智能分析单元和自动规避控制单元；

30、所述路径规划单元用于基于进行安全智能化管理的施工现场和安全监测点位，规划无人机的飞行路径；

31、所述视频图像数据采集单元用于控制无人机飞行过程中，采集周围物体景象的视频图像数据；当无人机到达安全监测点位，采集安全监测点位的视频图像数据；

32、所述智能分析单元用于使用卷积神经网络对采集的视频图像数据进行分类识别，确定动态设备及设备类型，并确定设备在运动过程中的数学函数；分析动态设备的加速度变化情况、速度变化情况和运动轨迹变化情况；

33、所述自动规避控制单元用于根据动态设备所占体积大小判断无人机是否会与动态设备相撞；若不会相撞，沿着飞行路径继续飞行；若会相撞，根据动态设备的体积大小和运动轨迹变化情况，重新规划飞行路径进行规避。

34、进一步的，所述安全智能化分析模块包含模型建立单元和风险评估单元；

35、所述模型建立单元用于建立关于施工现场的元宇宙模型；采集施工现场的环境数据和视频数据，根据采集的数据在元宇宙模型中部署与施工现场相同的元宇宙环境；

36、所述风险评估单元用于根据采集的视频图像数据对安全监测点位进行风险评估，判断是否存在安全隐患。

37、进一步的，所述交互显示模块包含视频图像显示单元和风险标记单元；

38、所述视频图像显示单元用于将采集的安全监测点位视频图像数据在建立的元宇宙模型中进行模拟显示；

39、所述风险标记单元用于在元宇宙模型中对存在安全隐患的场地进行标记，管理人员能够通过查看元宇宙模型确定存在安全隐患的场地。

40、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：提供了一种基于大数据的施工安全智能化管理系统及方法，根据施工现场内各动态设备的控制指令数据，对动态设备的运动轨迹进行提前预测，从而控制无人机提前进行路径规划进行规避，避免了突发事件的发生；同时，实现了各设备的互联性，提供了智能化管理方案；通过建立关于施工现场的元宇宙模型，对施工现场中采集的视频图像数据进行显示，同时对存在安全风险的场地进行标记，方便了管理人员进行安全管理。