一种基于物联网的智慧工地管理方法、系统、设备及介质与流程

1.本发明涉及建筑工地管理的技术领域，具体而言，涉及一种基于物联网的智慧工地管理方法、系统、设备及介质。


背景技术：

2.目前现有的智慧工地涉及有多个子系统，每个子系统都是独立运作，为一个完整的系统，加上建筑工地工作环境复杂多变，如何实施建筑工地综合管理对于相关单位来说，是一个十分棘手的问题。特别是每个子系统涉及不同的厂家，再加上工地项目的地域性广，跨省跨市的工程越来越多，项目中的系统千差万别，造成公司管理高层对工地情况模棱两可，一知半解，经常出现管理不到位，错位的现象发生，不便于管理者进行监控和管理。由此急需一种基于物联网的智慧工地管理方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于物联网的智慧工地管理方法，其能够对工地的施工进度进行监控的同时，对未修建的部分进行材料估算，从而提高了工地管理的效率。
4.本发明的实施例是这样实现的：
5.第一方面，本技术实施例提供一种基于物联网的智慧工地管理方法，其包括建立待开发区域完工后的最终施工模型；利用gps或北斗系统获取待开发区域初始地形图；将初始地形图生成初始模型；在待开发区域内设置装载有三维扫描仪的巡逻无人机，在高于或等于预设高度处对巡逻无人机预设飞行轨迹以及扫描区域；在低于预设高度处，设置多个深度相机对地面物体进行监测扫描；将深度相机与巡逻无人机扫描的物体的分别进行重新建模，并生成工程进度模型；将工程进度模型与初始模型相对比，工程进度模型未与初始模型重叠的部分，标记为施工物体；将工程进度模型与最终施工模型相对比，最终施工模型未与工程进度模型重叠的部分，标记为待建造区域；工程进度模型超出最终施工模型的部分，标记为施工场地辅助设备或物体；对标记内容进行实时监测，并进行预设频率的更新，根据监测的结果对工地原材料的需求进行计算，得出库存所需。
6.在本发明的一些实施例中，利用gps或北斗系统获取待开发区域初始地形图；将初始地形图生成初始模型的步骤包括：将待开发区域的初始地形图分割成多个单元，利用gps或北斗系统获取任一单元内地形的平面图，利用无人机测量每一单元的高度，根据单元的高度采用三维软件进行拉伸得到初始模型。
7.在本发明的一些实施例中，在高于或等于预设高度处对巡逻无人机预设飞行轨迹以及扫描区域的步骤包括：在高于或等于预设高度处设置巡逻无人机的起飞或/和停靠点；在最终施工模型以及施工必要搭建的高层设备的模型上设置禁飞坐标；相邻的禁飞坐标相连形成禁飞区域；在禁飞区域外设置巡逻无人机的飞行轨迹；在巡逻无人机沿轨迹飞行时，利用三维扫描仪对禁飞区域内进行扫描。
8.在本发明的一些实施例中，任一禁飞区域外设置危险提示区，巡逻无人机在进入
危险提示区后，设置巡逻无人机停留时间。
9.在本发明的一些实施例中，将深度相机与巡逻无人机扫描的物体的分别进行重新建模，并生成工程进度模型的步骤包括：根据深度相机建立的模型定义为基础模型，根据巡逻无人机建立的模型定义为顶部模型，初始模型通过基础模型与顶部模型连接组成工程进度模型。
10.在本发明的一些实施例中，将工程进度模型与初始模型相对比，工程进度模型未与初始模型重叠的部分，标记为施工物体后步骤包括：对施工物体标记后，在后台终端上进行高亮显示；在初始模型上设置施工物体禁放区域，若施工物体处于禁放区域内，则将施工物体的坐标实时同步至工作人员移动终端进行提示；反之，则仅储存施工物体数据。
11.在本发明的一些实施例中，得出库存所需后的步骤还包括：将需要材料以及设备生成预算列表，将预算列表自动发送至监管邮箱或监管移动设备。
12.第二方面，本技术实施例提供一种基于物联网的智慧工地管理系统，其包括施工模型建立模块，用于建立待开发区域完工后的最终施工模型；初始模型建立模块，用于利用gps或北斗系统获取待开发区域初始地形图；将初始地形图生成初始模型；扫描设置模块，用于在待开发区域内设置装载有三维扫描仪的巡逻无人机，在高于或等于预设高度处对巡逻无人机预设飞行轨迹以及扫描区域；在低于预设高度处，设置多个深度相机对地面物体进行监测扫描；工程进度模型建立模块，用于将深度相机与巡逻无人机扫描的物体的分别进行重新建模，并生成工程进度模型；对比标记模块，用于将工程进度模型与初始模型相对比，工程进度模型未与初始模型重叠的部分，标记为施工物体；将工程进度模型与最终施工模型相对比，最终施工模型未与工程进度模型重叠的部分，标记为待建造区域；工程进度模型超出最终施工模型的部分，标记为施工场地辅助设备或物体；数据处理模块，用于对标记内容进行实时监测，并进行预设频率的更新，根据监测的结果对工地原材料的需求进行计算，得出库存所需。
13.第三方面，本技术实施例提供一种电子设备，包括至少一个处理器、至少一个存储器和数据总线；其中：处理器与存储器通过数据总线完成相互间的通信；存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令以执行一种基于物联网的智慧工地管理方法。
14.第四方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现一种基于物联网的智慧工地管理方法。
15.相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
16.为了对工程进行实时监测且节约人力，本设计采用装载有三维扫描仪的巡逻无人机以及深度相机的配合进行建模，对工地的情况进行实时模拟，并利用模型的重叠比较，直观的为工作人员显示工地内的情况，提高了便捷性。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
18.图1为本发明中一种基于物联网的智慧工地管理方法的流程图；
19.图2为本发明中初始模型的剖面示意图；
20.图3为本发明中一种基于物联网的智慧工地管理方法的另一种流程图；
21.图4为本发明中一种基于物联网的智慧工地管理系统的结构示意图；
22.图5为本发明中一种电子设备的结构示意图。
23.图标：1、施工模型建立模块；2、初始模型建立模块；3、扫描设置模块；4、工程进度模型建立模块；5、对比标记模块；6、数据处理模块；7、单元；8、处理器；9、存储器；10、数据总线。
具体实施方式
24.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
26.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
27.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
28.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
29.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
30.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。
31.实施例1
32.请参阅图1，为本技术实施例提供的一种基于物联网的智慧工地管理方法，为了对工程进行实时监测且节约人力，本设计采用装载有三维扫描仪的巡逻无人机以及深度相机
的配合进行建模，对工地的情况进行实时模拟，并利用模型的重叠比较，直观的为工作人员显示工地内的情况，提高了便捷性。
33.s1：建立待开发区域完工后的最终施工模型；
34.对于施工设计图样建立最终施工模型进行对比和参照，若施工途中有局部修改，则也可以在施工模型上进行修改进而为施工人员提供模型参照。
35.s2：利用gps或北斗系统获取待开发区域初始地形图；将初始地形图生成初始模型；
36.而对于待开发区域的俯视图获取，只要是为了获得其精确测量的占地面积，以及形状，用于整体规划，同时生成反应地形变化的初始模型，用于确定后续整个模型的基准面。
37.s3：在待开发区域内设置装载有三维扫描仪的巡逻无人机，在高于或等于预设高度处对巡逻无人机预设飞行轨迹以及扫描区域；
38.由于巡逻无人机的飞行很难在较为密集的物体中进行稳定飞行，由此在高于或等于五米(预设高度)处使用装载有三维扫描仪的巡逻无人机，进行建筑修建情况的监测，从而避免影响地面人员、汽车或其他设备的正常工作。
39.s4：在低于预设高度处，设置多个深度相机对地面物体进行监测扫描；
40.而对于五米以下的区域，为了避免地面物体的堆积导致施工道路堵塞，故而设置多个深度相机，利用测试距离从而反应物体的。而对于深度相机只需要进行安装醒目的标识后便不会对地面人员、汽车或其他设备造成影响。
41.s5：将深度相机与巡逻无人机扫描的物体的分别进行重新建模，并生成工程进度模型；
42.对于深度相机与巡逻无人机扫描后的数据进行建模，为了保证重新建模后数据的通用性，本实施例采用step格式，其是以一种中性文件机制提供的产品模型数据交换标准，它能够包含模型的全部形状数据，从而使得在重新建模时，能够更好的适配。
43.s6：将工程进度模型与初始模型相对比，工程进度模型未与初始模型重叠的部分，标记为施工物体；
44.工程进度模型在深度相机和巡逻无人机的扫描下，是在不断地进行更新，以反应工程的进度，其直接与初始模型进行对比，利用重叠法可以直接得出未与初始模型重叠的部分，便是正在建造的物体(房屋或其他设备)。
45.s7：将工程进度模型与最终施工模型相对比，最终施工模型未与工程进度模型重叠的部分，标记为待建造区域；工程进度模型超出最终施工模型的部分，标记为施工场地辅助设备或物体；
46.而对于最终施工模型，工程进度模型中未所建造的部分，依然可以采用重叠法进行区别，从而使得可以直观的观察到还有多少工程量未完工。另外对于工程进度模型超出最终施工模型的部分，是巡逻无人机或深度相机在监测时将地面堆积的物体或停放的车辆进行了扫描，为了避免这些物体对施工道路遮挡，对其进行标记。
47.s8：对标记内容进行实时监测，并进行预设频率的更新，根据监测的结果对工地原材料的需求进行计算，得出库存所需。
48.在三日一次的预设频率进行更新，可以由工程进度模型中未所建造的部分，采用
重叠法进行区别后，直接利用模型粗略计算需要的材料，从而得出库存所需。
49.在本发明的一些实施例中，利用gps或北斗系统获取待开发区域初始地形图；将初始地形图生成初始模型的步骤包括：将待开发区域的初始地形图分割成多个单元7，利用gps或北斗系统获取任一单元7内地形的平面图，利用无人机测量每一单元7的高度，根据单元7的高度采用三维软件进行拉伸得到初始模型。
50.在本发明的一些实施例中，对于地图的建模，如果采用曲面建模的方式，会使得其运算量过大，对处理芯片的要求较高，由此为了在不影响建模质量的情况，又能最大化节约处理芯片的成本；本实施例采用将待开发区域的初始地形图分割成多个单元7，其原理类似与微积分，利用多个细化的单元7组成一个看似曲线的物体，如图2所示。由此可以得出，只要确定区域内，单元7的数量越多，其精度越高。
51.在本发明的一些实施例中，在高于或等于预设高度处对巡逻无人机预设飞行轨迹以及扫描区域的步骤包括：
52.s31：在高于或等于预设高度处设置巡逻无人机的起飞或/和停靠点；
53.设置起飞点或停靠点，方便巡逻无人机确定初始点，从而便于定位避免偏离预设轨迹。
54.s32：在最终施工模型以及施工必要搭建的高层设备的模型上设置禁飞坐标；
55.由于建筑时固定不动的，由此无需采用防撞装置，采用设置禁飞坐标，直接在预设轨迹中使得巡逻无人机避开建筑物即可。
56.s33：相邻的禁飞坐标相连形成禁飞区域；
57.由于建筑的俯视图往往不规则，为了尽可能的扫描准确，采用多个禁飞坐标相连形成禁飞区域，从而使得针对不同建筑可以设置不同形状的禁飞区，提高了适配性。
58.s34：在禁飞区域外设置巡逻无人机的飞行轨迹；在巡逻无人机沿轨迹飞行时，利用三维扫描仪对禁飞区域内进行扫描。
59.由此使得无人机可以预设绕所述禁飞区域飞行，即可完成扫描。
60.在本发明的一些实施例中，任一禁飞区域外设置危险提示区，巡逻无人机在进入危险提示区后，设置巡逻无人机停留时间。
61.在本发明的一些实施例中，对于建筑工地常有异物掉落的情况，为了避免异物将巡逻无人机砸中，设置危险提示区，当巡逻无人机进入危险提示区5秒后，便离开巡逻无人机。
62.在本发明的一些实施例中，将深度相机与巡逻无人机扫描的物体的分别进行重新建模，并生成工程进度模型的步骤包括：根据深度相机建立的模型定义为基础模型，根据巡逻无人机建立的模型定义为顶部模型，初始模型通过基础模型与顶部模型连接组成工程进度模型。
63.在本发明的一些实施例中，本设计相当于将整个工地分成三个部分进行分别建模，其中初始模型为地面地形，其作为基准参照，而深度相机则是为了监测地面物体位置是否摆放正确；巡逻无人机则实时监控建筑物修建情况。
64.在本发明的一些实施例中，将工程进度模型与初始模型相对比，工程进度模型未与初始模型重叠的部分，标记为施工物体后步骤包括：对施工物体标记后，在后台终端上进行高亮显示；在初始模型上设置施工物体禁放区域，若施工物体处于禁放区域内，则将施工
物体的坐标实时同步至工作人员移动终端进行提示；反之，则仅储存施工物体数据。
65.在本发明的一些实施例中，对于地面禁放区域主要指的是施工道路或者消防道路，为了避免其被堵塞，故而在发生上述情况后，向相关工作人员的移动设备发送信息，并附带坐标，从而使的工作人员快速进行处理。
66.在本发明的一些实施例中，得出库存所需后的步骤还包括：将需要材料以及设备生成预算列表，将预算列表自动发送至监管邮箱或监管移动设备。
67.实施例2
68.请参阅图4，为本发明提供的一种基于物联网的智慧工地管理系统，其特征在于，包括施工模型建立模块1，用于建立待开发区域完工后的最终施工模型；初始模型建立模块2，用于利用gps或北斗系统获取待开发区域初始地形图；将初始地形图生成初始模型；扫描设置模块3，用于在待开发区域内设置装载有三维扫描仪的巡逻无人机，在高于或等于预设高度处对巡逻无人机预设飞行轨迹以及扫描区域；在低于预设高度处，设置多个深度相机对地面物体进行监测扫描；工程进度模型建立模块4，用于将深度相机与巡逻无人机扫描的物体的分别进行重新建模，并生成工程进度模型；对比标记模块5，用于将工程进度模型与初始模型相对比，工程进度模型未与初始模型重叠的部分，标记为施工物体；将工程进度模型与最终施工模型相对比，最终施工模型未与工程进度模型重叠的部分，标记为待建造区域；工程进度模型超出最终施工模型的部分，标记为施工场地辅助设备或物体；数据处理模块6，用于对标记内容进行实时监测，并进行预设频率的更新，根据监测的结果对工地原材料的需求进行计算，得出库存所需。
69.实施例3
70.请参阅图5，为本发明提供的一种电子设备，包括至少一个处理器8、至少一个存储器9和数据总线10；其中：处理器8与存储器9通过数据总线10完成相互间的通信；存储器9存储有可被处理器8执行的程序指令，处理器8调用程序指令以执行一种基于物联网的智慧工地管理方法。例如实现：
71.建立待开发区域完工后的最终施工模型；利用gps或北斗系统获取待开发区域初始地形图；将初始地形图生成初始模型；在待开发区域内设置装载有三维扫描仪的巡逻无人机，在高于或等于预设高度处对巡逻无人机预设飞行轨迹以及扫描区域；在低于预设高度处，设置多个深度相机对地面物体进行监测扫描；将深度相机与巡逻无人机扫描的物体的分别进行重新建模，并生成工程进度模型；将工程进度模型与初始模型相对比，工程进度模型未与初始模型重叠的部分，标记为施工物体；将工程进度模型与最终施工模型相对比，最终施工模型未与工程进度模型重叠的部分，标记为待建造区域；工程进度模型超出最终施工模型的部分，标记为施工场地辅助设备或物体；对标记内容进行实时监测，并进行预设频率的更新，根据监测的结果对工地原材料的需求进行计算，得出库存所需。
72.实施例4
73.本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器8执行时实现一种基于物联网的智慧工地管理方法。例如实现：
74.建立待开发区域完工后的最终施工模型；利用gps或北斗系统获取待开发区域初始地形图；将初始地形图生成初始模型；在待开发区域内设置装载有三维扫描仪的巡逻无人机，在高于或等于预设高度处对巡逻无人机预设飞行轨迹以及扫描区域；在低于预设高
度处，设置多个深度相机对地面物体进行监测扫描；将深度相机与巡逻无人机扫描的物体的分别进行重新建模，并生成工程进度模型；将工程进度模型与初始模型相对比，工程进度模型未与初始模型重叠的部分，标记为施工物体；将工程进度模型与最终施工模型相对比，最终施工模型未与工程进度模型重叠的部分，标记为待建造区域；工程进度模型超出最终施工模型的部分，标记为施工场地辅助设备或物体；对标记内容进行实时监测，并进行预设频率的更新，根据监测的结果对工地原材料的需求进行计算，得出库存所需。
75.其中，存储器9可以是但不限于，随机存取存储器(random access memory，ram)，只读存储器(read only memory，rom)，可编程只读存储器(programmable read-only memory，prom)，可擦除只读存储器(erasable programmable read-only memory，eprom)，电可擦除只读存储器(electric erasable programmable read-only memory，eeprom)等。
76.处理器8可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器8可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，cpu)、网络处理器(network processor，np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processing，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
77.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本技术的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
78.所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
79.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
80.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权
利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。