[发明专利]一种基于BIM的建筑施工安全预警防护系统

权利要求书

1.一种基于BIM的建筑施工安全预警防护系统，其特征在于：该建筑施工安全预警防护系统包括信息输入模块、模型建立模块、中央控制模块和分析预警模块；

所述信息输入模块用于将施工工地上的各项数据信息输入该系统，所述模型建立模块用于建立施工工地的模型，所述中央控制模块用于对整个系统进行智能化控制，所述分析预警模块用于根据建立的工地模型，分析施工过程中存在的各项危险行为，对危险行为进行预警和及时的制止；

所述信息输入模块的输出端电性连接模型建立模块和中央控制模块的输入端，所述模型建立模块的输出端电性连接中央控制模块和分析预警模块的输入端，所述中央控制模块的输出端电性连接分析预警模块的输入端；

所述信息输入模块包括机器视觉识别单元、人脸信息输入单元、工地数据输入单元、塔吊轨迹输入单元和塔吊施工时间单元；

所述机器视觉识别单元用于对建筑工地上的施工人员头顶的颜色进行识别，所述人脸信息输入单元用于将需要进入危险区域进行施工的施工人员的人脸信息输入该系统，所述工地数据输入单元用于输入建筑工地的尺寸数据以及建筑物和塔吊的坐标值信息，所述塔吊轨迹输入单元用于根据塔吊的坐标值信息输入其施工过程中的运行轨迹信息，所述塔吊施工时间单元用于对塔吊施工的时间段进行输入；

所述机器视觉识别单元和人脸信息输入单元的输出端电性连接中央控制模块的输入端，所述工地数据输入单元、塔吊轨迹输入单元和塔吊施工时间单元的输出端电性连接模型建立模块的输入端；

所述模型建立模块包括二维模型建立单元、危险区域划分单元和坐标值赋予单元；

所述二维模型建立单元用于建立建筑工地的平面二维模型，基于二维模型进行安全施工的预警和防护，所述危险区域划分单元用于在建立的二维模型上划分出建筑工地施工过程中的危险区域，此危险区域为会出现施工事故的区域，所述坐标值赋予单元用于赋予建立的二维模型以平面直角坐标系；

所述二维模型建立单元输出二维模型，所述坐标值赋予单元的输出端电性连接二维模型的输入端，所述二维模型的输出端电性连接危险区域划分单元的输入端；

所述分析预警模块包括行进轨迹预测单元、人脸识别单元和危险区域更新单元；

所述行进轨迹预测单元用于对建筑工地上施工人员的行进轨迹进行预测，以此来判断施工人员是否会进入危险区域，所述人脸识别单元用于对预测即将进入危险区域的施工人员进行面部识别，以此来判断此施工人员是否必须要进入危险区域进行施工，所述危险区域更新单元用于根据塔吊的运行轨迹以及运行的时间不断的更新塔吊运行轨迹上的危险区域；

所述行进轨迹预测单元、人脸识别单元的输出端电性连接中央控制模块的输入端，所述二维模型的输出端电性连接危险区域更新单元的输入端，所述危险区域更新单元的输出端电性连接中央控制模块的输入端；

所述二维模型建立单元建立施工工地的二维模型之后，所述坐标值赋予单元以二维模型的一个顶角为圆心建立平面直角坐标系，使得整个二维模型都位于平面直角坐标系的第一象限，使得坐标值赋予单元赋予二维模型的坐标值都为正，便于后期的分析和计算，所述危险区域划分单元对二维模型中的危险区域进行划分，所述坐标值赋予单元赋予危险区域各个顶角的坐标值分别为(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃)、…、(x_n,y_n)；

所述坐标值赋予单元对平面直角坐标系中的施工人员的位置进行实时定位，所述实时定位通过安装在安全头盔内部的定位单元实现，最终组成施工人员坐标位置的集合P＝{P₁，P₂，P₃，…，P_m}，每一个实时定位的坐标位置P_i的坐标值为(X_i，Y_i)；

所述行进轨迹预测单元根据下列公式对施工人员的行进轨迹进行预测：

其中，θ表示施工人员行进方向与平面直角坐标系X轴或者Y轴之间夹角的锐角，X_i和X_i+1分别表示施工人员第i次位置定位和第i+1次位置定位在X轴上的坐标值，Y_i和Y_i+1分别表示施工人员第i次位置定位和第i+1次位置定位在Y轴上的坐标值；

根据下列公式对θ的具体数值进行计算：

根据下列公式对施工人员与危险区域顶角之间的角度α进行计算：

其中，α表示施工人员的位置(X_i，Y_i)与危险区域夹角的连线与平面直角坐标系X轴或者Y轴之间夹角的锐角，x_k表示危险区域的第i个顶角在X轴上的坐标值，y_k表示危险区域的第i个顶角在Y轴上的坐标值，X_i表示施工人员第i次位置定位在X轴上的坐标值，Y_i表示施工人员第i次位置定位在Y轴上的坐标值；

θ和α所参考的轴线为同一条轴线；

当θ＜α时，表明施工人员的行进轨迹不是朝向危险区域行进的，暂时不对该名施工人员的行进轨迹进行实时预测；

当θ＞α时，表明施工人员的行进轨迹为朝向危险区域行进，所述人脸识别单元对该名施工人员的人脸信息进行识别并比对；

当确定该名施工人员为必须进入危险区域进行施工时，不再继续对该名施工人员的行进轨迹进行预测和分析；

当确定该名施工人员为非必须进入危险区域进行施工的施工人员或外来人员时，需要对该名施工人员或外来人员的行进轨迹进行进一步的预测和分析。