一种建筑施工安全监控系统及方法
阅读说明：本技术 一种建筑施工安全监控系统及方法 (Building construction safety monitoring system and method ) 是由 吴明 边群星 彭正福 杨军军 王春义 于 2021-07-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种建筑施工安全监控系统及方法,涉及建筑安全监控技术领域,包括监控模块、控制器、安全分析模块、显示模块、运行监测模块以及报警模块；所述监控模块用于对建筑工地内人员、设备、材料以及施工状态进行监控,并根据监控区域内施工设备的开启和关闭,将对应的监控视频分为校验视频和普通视频；所述安全分析模块用于对校验视频进行安全分析,得到校验视频的监控值,将监控值≥监控阈值的校验视频发送至显示模块进行同步显示,提示管理员对该视频进行重点关注、浏览排查；所述运行监测模块用于采集施工设备的运行数据并进行分析,判断施工设备是否正常运行,减少设备故障造成的损失,起到提前预警和主动防御的作用。(The invention discloses a building construction safety monitoring system and a method, which relate to the technical field of building safety monitoring and comprise a monitoring module, a controller, a safety analysis module, a display module, an operation monitoring module and an alarm module; the monitoring module is used for monitoring personnel, equipment, materials and construction states in a construction site, and dividing corresponding monitoring videos into a verification video and a common video according to the opening and closing of construction equipment in a monitoring area; the safety analysis module is used for carrying out safety analysis on the verification video to obtain a monitoring value of the verification video, sending the verification video with the monitoring value being larger than or equal to a monitoring threshold value to the display module for synchronous display, and prompting an administrator to focus on the video and browse and investigate the video; the operation monitoring module is used for acquiring and analyzing operation data of the construction equipment, judging whether the construction equipment normally operates or not, reducing loss caused by equipment faults and playing roles of early warning and active defense.)
技术领域
本发明涉及建筑安全监控技术领域，具体是一种建筑施工安全监控系统及方法。
背景技术
智能建筑是信息时代的产物，是高科技和现代化建筑的集成，已成为综合国力的体现，智能建筑是今后现代化建筑的重要发展方向，建筑的智能化已从智能化初级阶段向高级智能化发展。其中安全防范系统和建筑设备监控系统的地位越来越重要，因为涉及建筑安全问题，备受社会和人们重视；建筑设备监控系统能将监控信息通过监控中心释放出来，通过计算机网络使其能够到达桌面的计算机上，从而与信息管理系统和办公自动化系统融合在一起，更好的为管理服务，提高管理水平和效率；
然而现有的建筑设备监控系统存在不能对建筑工地中的监控视频进行标记并对监控视频进行监控值分析，通过监控值合理的将监控视频发送显示模块进行显示，提示管理员重点关注，从而避免发生安全事故，提高建筑工地的安全性。
发明内容
为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了一种建筑施工安全监控系统及方法。本发明通过监控模块对建筑工地内人员、设备、材料以及施工状态进行监控，并根据监控区域内施工设备的开启和关闭，将对应的监控视频分为校验视频和普通视频，并对校验视频进行安全分析，得到校验视频的监控值，将监控值≥监控阈值的校验视频发送至显示模块进行同步显示，提示管理员对该视频进行重点关注、浏览排查；并安排巡查人员对监控区域内施工设备周边的施工人员进行疏散，避免人员拥挤，距离过近，发生安全事故；起到提前预警和主动防御的作用。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种建筑施工安全监控系统，包括监控模块、云平台、控制器、安全分析模块、显示模块、运行监测模块以及报警模块；
所述监控模块为若干个分布在建筑工地内部的监控摄像头，用于对建筑工地内人员、设备、材料以及施工状态进行监控，具体监控步骤为：
根据建筑工地所在平面设置平面坐标系，将建筑工地均匀划分为若干个监控区域；
判断监控区域内是否存在施工设备，并根据施工设备的开启和关闭，将对应的监控视频分为校验视频和普通视频；
将校验视频和普通视频发送至云平台进行存储；
所述安全分析模块用于获取云平台存储的校验视频并进行安全分析，得到校验视频的监控值WX，若监控值WX≥监控阈值，则将对应的校验视频标记为预警视频；并将预警视频发送至显示模块进行同步显示；
所述运行监测模块用于采集施工设备的运行数据并对运行数据进行分析，得到施工设备的运行检测系数YX，并根据运行检测系数YX判断施工设备是否正常运行。
进一步地，当监控值WX≥监控阈值，所述安全分析模块还用于向管理员的手机终端发送提示管理员对预警视频进行重点关注、浏览排查的提醒信息；
管理员对显示模块实时显示的视频数据进行重点关注，并安排巡查人员对预警视频内对应施工设备周边的施工人员进行疏散。
进一步地，所述安全分析模块的具体分析步骤为：
V1：获取校验视频中对应的施工设备，以施工设备的中心为原点，标记半径r1内区域的所有施工人员信息；然后对该区域内所标记的所有施工人员信息进行分析；
V2：统计该区域内施工人员的数量并标记为C1；
将标记的施工人员的位置与该施工设备的位置进行距离差计算得到人设间距；若人设间距≤间距阈值，则将对应的人设间距标记为影响间距；
V3：统计影响间距出现的次数并标记为C2；设定影响间距对应的威胁值为G2，将所有的威胁值G2进行求和得到威胁总值G3；
V4：利用公式WX＝C1×d1+C2×d2+G3×d3获取得到校验视频的监控值WX。
进一步地，所述施工设备上安装有红外探测仪，所述红外探测仪用于检测施工设备周边是否有人。
进一步地，步骤V2中还包括：若人设间距≤间距阈值，则生成间距提醒信息；
所述安全分析模块用于将间距提醒信息经控制器发布至对应施工人员佩戴的智能安全帽，提示施工人员远离施工设备。
进一步地，所述运行监测模块的具体分析步骤为：
步骤一：将施工设备在运行过程中的噪音分贝值标记为F1，将施工设备的重力信息标记为F2，将施工设备的单位时间能耗标记为F3，将施工设备运行过程中的电机温度标记为T1；
步骤二：设置影响温度值为WT；具体为：将电机温度T1与预设温度阈值相比较；若电机温度T1≤预设温度阈值，则令WT＝0；若电机温度T1＞预设温度阈值，则令WT为电机温度T1与预设温度阈值的差值；
步骤三：利用公式YX＝F1×a1+F2×a2+F3×a3+WT×a4计算得到施工设备的运行检测系数YX，其中a1、a2、a3、a4均为系数因子；
若运行检测系数YX≥预设系数阈值，则生成运行异常信号；所述运行监测模块用于将运行异常信号传输至控制器，所述控制器接收到运行异常信号后控制对应的施工设备关闭，并驱动控制报警模块发出警报。
进一步地，步骤二还包括：将影响温度值WT与预设差值阈值相比较；若影响温度值WT≥预设差值阈值，则生成温度异常信号；
所述运行监测模块用于将温度异常信号传输至控制器，所述控制器接收到温度异常信号后控制对应的施工设备关闭；并驱动控制报警模块发出警报。
进一步地，当判断施工设备存在异常时，所述监控模块用于控制施工设备所在监控区域内的监控摄像头采集施工设备当前的周边环境视频信息，并将采集的周边环境视频信息发送至控制器；
所述控制器用于根据所述施工设备的异常情况以及对应的周边环境视频信息，确定施工设备产生的异常所波及的范围；并将施工设备的异常情况和对应的施工设备位置发送至所波及的范围内施工人员所佩戴的智能安全帽，提示施工人员远离该施工设备。
进一步地，一种建筑施工安全监控方法，包括如下步骤：
A1：通过监控模块对建筑工地内人员、设备、材料以及施工状态进行监控；并将对应的监控视频分为校验视频和普通视频；
A2：通过安全分析模块对校验视频进行安全分析，得到校验视频的监控值WX，并将监控值WX≥监控阈值的校验视频标记为预警视频；
A3：将预警视频发送至显示模块进行同步显示，提示管理员对该视频进行重点关注、浏览排查；并安排巡查人员对预警视频内对应施工设备周边的施工人员进行疏散；
A4：采集施工设备的运行数据并对运行数据进行分析，得到施工设备的运行检测系数YX，根据运行检测系数YX判断施工设备是否正常运行；
A5：当施工设备运行异常时，采集施工设备当前的周边环境视频信息并根据施工设备的异常情况以及对应的周边环境视频信息，确定施工设备产生的异常所波及的范围；
将施工设备的异常情况和对应的施工设备位置发送至所波及的范围内施工人员所佩戴的智能安全帽，提示施工人员远离该施工设备。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中监控模块用于对建筑工地内人员、设备、材料以及施工状态进行监控；将建筑工地均匀划分为若干个监控区域；并根据监控区域内施工设备的开启和关闭，将对应的监控视频分为校验视频和普通视频，然后将校验视频和普通视频发送至云平台进行存储，便于管理员对监控视频进行浏览排查，提高数据处理效率；
2、本发明中安全分析模块用于获取云平台存储的校验视频并进行安全分析，结合施工设备预设区域的施工人员数量和人设间距，得到校验视频的监控值，将监控值≥监控阈值的校验视频发送至显示模块进行同步显示，提示管理员对该视频进行重点关注、浏览排查；并安排巡查人员对监控区域内施工设备周边的施工人员进行疏散，避免人员拥挤，距离过近，发生安全事故；起到提前预警和主动防御的作用；
3、本发明中运行监测模块用于采集施工设备的运行数据并进行分析，结合施工设备运行过程中的噪音分贝值、重力信息、单位时间能耗和电机温度，计算得到施工设备的运行检测系数YX，判断施工设备是否正常运行；当施工设备运行异常时，控制对应的施工设备关闭并及时预警，减少设备故障造成的损失；并根据施工设备的异常情况以及对应的周边环境视频信息，确定施工设备产生的异常所波及的范围，及时告知所波及的范围内的施工人员，提示施工人员远离该施工设备，规避危险，大大提高了安全指数。
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，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明的原理框图。
图2为本发明实施例1的原理框图。
图3为本发明实施例2的原理框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，一种建筑施工安全监控系统，包括监控模块、云平台、控制器、安全分析模块、显示模块、运行监测模块以及报警模块；
实施例1
如图2所示，监控模块为若干个分布在建筑工地内部的监控摄像头，用于对建筑工地内人员、设备、材料以及施工状态进行监控；监控摄像头带有位置标识，且能够覆盖建筑工地；
监控模块包括设备获取单元和设备检测单元，具体监控步骤为：
S1：根据建筑工地所在平面设置平面坐标系，将建筑工地均匀划分为若干个监控区域；
S2：设备获取单元用于获取监控区域内的施工设备，若监控区域内不存在施工设备，则将监控区域对应的监控视频标记为普通视频；其中，施工设备包括起重机、吊具、推土机等；
若监控区域内存在施工设备，则生成设备检测指令并将设备检测指令发送至设备检测单元；
S3：设备检测单元接收到设备检测指令后采集施工设备的开启和关闭并进行分析；当检测到施工设备处于开启，则生成开始标记指令，当再次检测到施工设备处于关闭，则生成停止标记指令；
S4：监控模块接收到开始标记指令后对监控摄像头监控的视频开始标记，接收到结束标记指令后，停止标记；
监控模块将开始标记与停止标记之间监控的视频标记为校验视频；将未标记的视频标记为普通视频；
监控模块用于将校验视频和普通视频发送至云平台进行存储，便于管理员对监控视频进行浏览排查，提高数据处理效率；
安全分析模块用于获取云平台存储的校验视频并进行安全分析，具体分析步骤为：
V1：获取校验视频中对应的施工设备，施工设备上安装有红外探测仪，红外探测仪用于检测施工设备周边是否有人；
以施工设备的中心为原点，标记半径r1内区域的所有施工人员信息；然后对该区域内所标记的所有施工人员信息进行分析；
V2：统计该区域内施工人员的数量并标记为C1；
将标记的施工人员的位置与该施工设备的位置进行距离差计算得到人设间距；将人设间距与间距阈值相比较，若人设间距≤间距阈值，则将对应的人设间距标记为影响间距；并生成间距提醒信息；
安全分析模块用于将间距提醒信息经控制器发布至对应施工人员佩戴的智能安全帽，智能安全帽根据间距提醒信息对施工人员进行间距提醒，提示施工人员距离施工设备太近，存在安全风险，建议远离施工设备；
V3：统计影响间距出现的次数并标记为C2；将影响间距标记为G1；
设定威胁系数为Ki；i＝1，2，……，n；其中K1＞K2＞……＞Kn；每个威胁系数Ki均对应一个预设影响间距范围，依次分别为(k1，k2]，(k2，k3]，…，(kn，kn+1]；且k1＜k2＜…＜kn＜kn+1；其中影响间距越大，则对应的威胁系数越小；
当G1∈(ki，ki+1]，则预设影响间距范围对应的威胁系数为Ki；
利用公式G2＝G1×Ki获取得到影响间距对应的威胁值G2，将所有的威胁值G2进行求和得到威胁总值G3；
V4：利用公式WX＝C1×d1+C2×d2+G3×d3获取得到校验视频的监控值WX，其中d1、d2、d3为预设系数因子；其中监控值WX越大，则表明施工设备周边施工人员越多，距离越近，发生危险的概率越大；
V5：将监控值WX与监控阈值相比较；
若监控值WX≥监控阈值，则将对应的校验视频标记为预警视频；并将预警视频发送至显示模块进行同步显示；同时向管理员的手机终端发送提示管理员对预警视频进行重点关注、浏览排查的提醒信息；
管理员对显示模块实时显示的视频数据进行重点关注，并安排巡查人员对预警视频内对应施工设备周边的施工人员进行疏散，避免人员拥挤，距离过近，发生安全事故，起到提前预警和主动防御的作用；
实施例2
如图3所示，运行监测模块用于采集施工设备的运行数据并对运行数据进行分析，判断施工设备是否正常运行，运行数据包括施工设备在运行过程中的噪音分贝值、重力信息、单位时间能耗和施工设备运行过程中的电机温度；具体分析步骤为：
步骤一：将施工设备在运行过程中的噪音分贝值标记为F1，将施工设备的重力信息标记为F2，将施工设备的单位时间能耗标记为F3，将施工设备运行过程中的电机温度标记为T1；
步骤二：设置影响温度值为WT；具体为：将电机温度T1与预设温度阈值相比较；若电机温度T1≤预设温度阈值，则令WT＝0；若电机温度T1＞预设温度阈值，则令WT为电机温度T1与预设温度阈值的差值；
将影响温度值WT与预设差值阈值相比较；
若影响温度值WT≥预设差值阈值，则生成温度异常信号；
运行监测模块用于将温度异常信号传输至控制器，控制器接收到温度异常信号后控制对应的施工设备关闭；并驱动控制报警模块发出警报；
步骤三：利用公式YX＝F1×a1+F2×a2+F3×a3+WT×a4计算得到施工设备的运行检测系数YX，其中a1、a2、a3、a4均为系数因子；
将运行检测系数YX与预设系数阈值相比较；
若运行检测系数YX≥预设系数阈值，则生成运行异常信号；
运行监测模块用于将运行异常信号传输至控制器，控制器接收到运行异常信号后控制对应的施工设备关闭；并驱动控制报警模块发出警报；减少设备故障造成的损失；
运行监测模块包括声音传感器、重力传感器、温度传感器以及能耗采集单元；声音传感器用于检测会发出固定声音的施工设备的当前声音信息，即施工设备在运行过程中的噪音分贝值；重力传感器用于检测对应施工设备的当前重力信息；温度传感器用于检测施工设备当前的电机温度；能耗采集单元用于采集施工设备的当前单位时间能耗；
当判断施工设备存在异常时，监控模块用于控制施工设备所在监控区域内的监控摄像头采集施工设备当前的周边环境视频信息，并将采集的周边环境视频信息发送至控制器；
控制器用于根据施工设备的异常情况以及对应的周边环境视频信息，确定施工设备产生的异常所波及的范围；并将施工设备的异常情况和对应的施工设备位置发送至所波及的范围内施工人员所佩戴的智能安全帽，提示施工人员远离该施工设备，规避危险；大大提高了安全指数；
实施例3
一种建筑施工安全监控方法，包括如下步骤：
A1：通过监控模块对建筑工地内人员、设备、材料以及施工状态进行监控；具体为：
A11：根据建筑工地所在平面设置平面坐标系，将建筑工地均匀划分为若干个监控区域；
A12：判断监控区域内是否存在施工设备，并根据施工设备的开启和关闭，将对应的监控视频分为校验视频和普通视频；
A2：通过安全分析模块对校验视频进行安全分析，得到校验视频的监控值WX，并将监控值WX≥监控阈值的校验视频标记为预警视频；
A3：将预警视频发送至显示模块进行同步显示，提示管理员对该视频进行重点关注、浏览排查；并安排巡查人员对预警视频内对应施工设备周边的施工人员进行疏散；
A4：采集施工设备的运行数据并对运行数据进行分析，得到施工设备的运行检测系数YX，根据运行检测系数YX判断施工设备是否正常运行；
A5：当施工设备运行异常时，则控制器控制对应的施工设备关闭，并驱动控制报警模块发出警报；
其中，当施工设备运行异常时，采集施工设备当前的周边环境视频信息并根据施工设备的异常情况以及对应的周边环境视频信息，确定施工设备产生的异常所波及的范围，并将施工设备的异常情况和对应的施工设备位置发送至所波及的范围内施工人员所佩戴的智能安全帽，提示施工人员远离该施工设备。
上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
本发明的工作原理：
一种建筑施工安全监控系统及方法，在工作时，监控模块用于对建筑工地内人员、设备、材料以及施工状态进行监控；将建筑工地均匀划分为若干个监控区域；并根据监控区域内施工设备的开启和关闭，将对应的监控视频分为校验视频和普通视频，然后将校验视频和普通视频发送至云平台进行存储，便于管理员对监控视频进行浏览排查，提高数据处理效率；
安全分析模块用于获取云平台存储的校验视频并进行安全分析，施工设备上安装有红外探测仪，红外探测仪用于检测施工设备周边是否有人；结合施工设备预设区域的施工人员数量和人设间距，得到校验视频的监控值，将监控值≥监控阈值的校验视频发送至显示模块进行同步显示，提示管理员对该视频进行重点关注、浏览排查；并安排巡查人员对监控区域内施工设备周边的施工人员进行疏散，避免人员拥挤，距离过近，发生安全事故；起到提前预警和主动防御的作用；
运行监测模块用于采集施工设备的运行数据并对运行数据进行分析，结合施工设备运行过程中的噪音分贝值、重力信息、单位时间能耗和电机温度，计算得到施工设备的运行检测系数YX，根据运行检测系数YX判断施工设备是否正常运行；当施工设备运行异常时，控制对应的施工设备关闭并及时预警，减少设备故障造成的损失；并根据施工设备的异常情况以及对应的周边环境视频信息，确定施工设备产生的异常所波及的范围，及时告知所波及的范围内的施工人员，提示施工人员远离该施工设备，规避危险，大大提高了安全指数。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
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