一种基于物联网的建筑施工安全监控系统的制作方法

本发明属于监控系统技术领域，尤其涉及一种基于物联网的建筑施工安全监控系统。

背景技术：

随着建筑行业的不断发展，对建筑的现场施工管理越来越严格，尤其使为了预防施工事故的发生，对现场施工的管理尤为重要，为了提高施工效率和人员的管理，需要一种建筑施工现场的实时监控系统。然而，现有施工监控通过固定摄像头进行视频监控，视频监控不灵活，不能对整个建筑全局进行监控；如果建筑坍塌不能及时确定工人位置和工人的生命状态信息，造成搜救行动效率低。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有施工监控通过固定摄像头进行视频监控，视频监控不灵活，不能对整个建筑全局进行监控；如果建筑坍塌不能及时确定工人位置和工人的生命状态信息，造成搜救行动效率低。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于物联网的建筑施工安全监控系统。

本发明是这样实现的，一种基于物联网的建筑施工安全监控系统，所述基于物联网的建筑施工安全监控系统包括：

无人机监控模块，与数据采集模块连接，用于通过无人机进行对施工现场进行视频监控；所述无人机监控模块采集视频图像的方法包括：

提取颜色特征和自适应lbp算子特征；

构建多特征底秩矩阵表示模型；

s.t.xi＝xiai+ei,i＝1,…,k

其中α是大于0的系数，用来度量噪声和野点带来的误差；

等价为以下模型：

对模型分解以及求解，得到子模型；

输出伪视频区域并得到最后准确的视频区域；包括：根据视频区域大小、比例留下每个子空间的伪视频外接矩阵；

设置一个跳变函数f(i,j)，对伪视频区域进行精确定位，确定视频区域的上下边界：

其中c(i,j)为

c(i,j)＝lbp8,1(i,j)-lbp8,1(i,j-1)

上两式中i＝1,2,3,4,…n,j＝2,3,4,…m，因此任意一行i的跳变次数和s(i)为：

如果任意一行跳变次数的和s(i≥12)，则这一行就有可能属于视频区域；由上至下对整幅图像进行扫描，找出所有满足s(i≥12)的行，并记录下这一行的行数i；如果有连续的h行满足s(i≥12)，得到一个宽度为m，高度为h的矩形区域，这个区域是视频区域，视频图像中不具有此特征的区域排除；

视频校正，输出定位后的图像；

提取自适应lbp算子特征算法的具体步骤如下：

(1)将输入系统的图像转换成灰度图像，对图像{grayv(i,j)}像素灰度值求和，再获取平均值：

(2)利用总的纹理特征去除背景，计算图像的像素灰度值与平均像素灰度值的差值的绝对值之和，求其平均值：

利用局部纹理特征去除背景，用3×3大小的滑动窗口，遍历图像，求取中心像素灰度值与周边像素灰度值之差，在每一个窗口图像内求取平均值：

(3)根据实验数据，拟合计算自适应阈值的方法：

人体生命特征检测模块，与数据采集模块连接，用于通过生命信息检测芯片获取人体生命信息数据；

定位模块，与数据采集模块连接，用于通过定位芯片获取定位信息；所述定

位模块的定位算法为：

^uux是用户参考坐标系中线性位置x轴的检测值；

^uuy是用户参考坐标系中线性位置y轴的检测值；

^uuz是用户参考坐标系中线性位置z轴的检测值；

^ux^ox是用户参考坐标系中主体体系x轴的检测值；

^ux^oy是沿着用户参考坐标系中y轴的主体体系y轴的检测值；

^ux^oz是沿着用户参考坐标系中z轴的主体体系z轴的检测值；

p0是光标坐标中显示器坐标系原点的2d向量值；

数据采集模块，与无人机监控模块、人体生命特征检测模块、定位模块、主控模块连接，用于将无人机监控模块和人体生命特征检测模块获取的模拟量电信号转换为数字量信号，并发送给主控模块；所述数据采集模块通过内置的感知设备在独立的采样周期内对目标信号x(t)进行采集，并用a/d方式对信号进行数字量化；然后，对量化后的信号x(i)进行降维；最后，对降维后的信号进行重构；其中t为采样时刻，i为量化后的信号排序；

所述对量化后的信号进行降维，包括对量化后的信号通过有限脉冲响应滤波器的差分方程其中h(0),…,h(l-1)为滤波器系数，设计基于滤波的压缩感知信号采集框架，构造如下托普利兹测量矩阵：

则观测其中b1,…,bl看作滤波器系数；子矩阵φft的奇异值是格拉姆矩阵g(φf,t)＝φ′ftφft特征值的算术根，验证g(φf,t)的所有特征值λi∈(1-δk,1+δk),i＝1,…,t，则φf满足rip，并通过求解最优化问题来重构原信号；即通过线性规划方法来重构原信号，亦即bp算法；对图像压缩信号的采集，则修改φf为如下形式：

如果信号在变换基矩阵ψ上具有稀疏性，则通过求解最优化问题，精确重构出原信号；其中φ与ψ不相关，ξ称为cs矩阵；

主控模块，与数据采集模块、报警模块、无线通信模块相连接，用于将数据采集模块采集的现场视频数据，工人生命检测数据和工人具体位置数据进行分析，出现异常情况时利用报警模块启动报警装置，并将相关数据信息发送至无线通信模块；

报警模块，与主控模块、无线通信模块相连接，用于接受主控模块分析出的异常信号，并及时启动相关报警装置，同时将报警信号发送至无线通信模块。

无线通信模块，与主控模块、报警模块连接，用于远程无线连接并从主控模块获取现场监控数据，并及时传递报警模块发出的报警信号。

进一步，所述主控模块对数据进行分析的方法包括：

接收维护更新指令；

根据所述维护更新指令获取用户身份信息以及需要维护更新的维度表的维度表信息；

根据所述维度表信息获取预先设置的维度表配置信息；其中，所述维度表配置信息中带有所述需要维护更新的维度表所在的源数据库、所述维度表需要同步的目的数据库以及维度表操作权限信息；

根据所述用户身份信息以及所述维度表操作权限信息，判断所述用户身份信息是否满足所述维度表操作权限信息；

若所述用户身份信息满足所述维度表操作权限信息，对所述需要维护更新的维度表进行更新操作；

将进行更新操作后的维度表同步到所述目的数据库。

进一步，所述维度表操作权限信息包括：具有维度表操作权限的用户身份标识；

所述判断所述用户身份信息是否满足所述维度表操作权限信息，包括：

判断所述用户身份信息是否在所述具有维度表操作权限的用户身份标识中。

进一步，所述维护更新指令为增加内容指令、更改内容指令或删除内容指令；

在对所述需要维护更新的维度表进行更新操作之前，包括：

根据所述维护更新指令，确定需要维护更新的字段，并获取到所述需要维护更新的字段的字段标识；

根据所述字段标识以及所述维度表配置信息获取到预先设置的字段配置信息；其中，所述字段配置信息包括所述字段的字段内容排序规则、字段次序信息、字段限制条件。

进一步，若所述维护更新指令为增加内容指令，所述对所述需要维护更新的维度表进行更新操作，包括：

获取所述增加内容指令对应的批量数据内容；

根据所述批量数据内容，在所述维度表中的一个或多个字段中增加字段内容；

根据所述字段内容排序规则，将所述字段内容进行排序；

根据所述字段次序信息，将维度表中的各个字段进行排序；

若所述维护更新指令为更改内容指令，对所述需要维护更新的维度表进行更新操作，包括：

获取所述更改内容指令对应的批量数据内容；

根据所述批量数据内容，在所述维度表中的一个或多个字段中更改字段内容；

若所述维护更新指令为删除内容指令，对所述需要维护更新的维度表进行更新操作，包括：

在所述维度表中的一个或多个字段中删除字段内容。

进一步，对所述需要维护更新的维度表进行更新操作，还包括：

判断所述增加字段内容、更改字段内容或者删除字段内容之后的各字段是否满足所述字段限制条件；

若有字段不满足所述字段限制条件，生成提示信息；所述提示信息用于提示不满足所述字段限制条件的字段数，并提示不满足所述字段限制条件的字段相关信息；所述字段相关信息包括所述字段的所述字段标识或者字段名。

本发明的优点及积极效果为：本发明通过无人机监控模块可以灵活的进行对建筑现场全局监控，通过人体生命特征检测模块可以获取人体生命信息，通过定位模块可以获取工人的具体位置，如果出现事故方便施救人员及时快速进行救援，采用的定位算法可以大大提高定位数据的准确性。

本发明的无人机监控模块的视频图像获取方法更能有效提高视频图像数据的准确性，减少错误图像的干扰。本发明的数据采集模块数据采方法相比于现有技术其采集准确率提高近5个百分点，保证了实际的应用。而且本发明的主控模块的方法具有良好的控制性能，在运算的鲁棒性上具有良好的效果。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于物联网的建筑施工安全监控系统结构示意图；

图中：1、无人机监控模块；2、人体生命特征检测模块；3、定位模块；4、数据采集模块；5、主控模块；6、报警模块；7、无线通信模块。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的应用原理作进一步的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的基于物联网的建筑施工安全监控系统包括：

无人机监控模块1、人体生命特征检测模块2、定位模块3、数据采集模块4、主控模块5、报警模块6、无线通信模块7；

无人机监控模块1，与数据采集模块4连接，用于通过无人机进行对施工现场进行视频监控；

所述无人机监控模块采集视频图像的方法包括：

提取颜色特征和自适应lbp算子特征；

构建多特征底秩矩阵表示模型；

s.t.xi＝xiai+ei,i＝1,…,k

其中α是大于0的系数，用来度量噪声和野点带来的误差；

等价为以下模型：

对模型分解以及求解，得到子模型；

输出伪视频区域并得到最后准确的视频区域；包括：根据视频区域大小、比例留下每个子空间的伪视频外接矩阵；

设置一个跳变函数f(i,j)，对伪视频区域进行精确定位，确定视频区域的上下边界：

其中c(i,j)为

c(i,j)＝lbp8,1(i,j)-lbp8,1(i,j-1)

上两式中i＝1,2,3,4,…n,j＝2,3,4,…m，因此任意一行i的跳变次数和s(i)为：

如果任意一行跳变次数的和s(i≥12)，则这一行就有可能属于视频区域；由上至下对整幅图像进行扫描，找出所有满足s(i≥12)的行，并记录下这一行的行数i；如果有连续的h行满足s(i≥12)，得到一个宽度为m，高度为h的矩形区域，这个区域是视频区域，视频图像中不具有此特征的区域排除；

视频校正，输出定位后的图像；

提取自适应lbp算子特征算法的具体步骤如下：

(1)将输入系统的图像转换成灰度图像，对图像{grayv(i,j)}像素灰度值求和，再获取平均值：

(2)利用总的纹理特征去除背景，计算图像的像素灰度值与平均像素灰度值的差值的绝对值之和，求其平均值：

利用局部纹理特征去除背景，用3×3大小的滑动窗口，遍历图像，求取中心像素灰度值与周边像素灰度值之差，在每一个窗口图像内求取平均值：

(3)根据实验数据，拟合计算自适应阈值的方法：

人体生命特征检测模块，与数据采集模块连接，用于通过生命信息检测芯片获取人体生命信息数据；

人体生命特征检测模块2，与数据采集模块4连接，用于通过安装在人体身上的生命信息检测芯片获取人体生命信息数据；

定位模块3，与数据采集模块4连接，用于通过安装在工人身上的定位芯片获取工人的位置信息；

数据采集模块4，与无人机监控模块1、人体生命特征检测模块2、定位模块3、主控模块5连接，用于将无人机监控模块和人体生命特征检测模块获取的模拟量电信号转换为数字量信号，并发送给主控模块；

所述数据采集模块通过内置的感知设备在独立的采样周期内对目标信号x(t)进行采集，并用a/d方式对信号进行数字量化；然后，对量化后的信号x(i)进行降维；最后，对降维后的信号进行重构；其中t为采样时刻，i为量化后的信号排序；

所述对量化后的信号进行降维，包括对量化后的信号通过有限脉冲响应滤波器的差分方程其中h(0),…,h(l-1)为滤波器系数，设计基于滤波的压缩感知信号采集框架，构造如下托普利兹测量矩阵：

则观测其中b1,…,bl看作滤波器系数；子矩阵φft的奇异值是格拉姆矩阵g(φf,t)＝φ′ftφft特征值的算术根，验证g(φf,t)的所有特征值λi∈(1-δk,1+δk),i＝1,…,t，则φf满足rip，并通过求解最优化问题来重构原信号；即通过线性规划方法来重构原信号，亦即bp算法；对图像压缩信号的采集，则修改φf为如下形式：

如果信号在变换基矩阵ψ上具有稀疏性，则通过求解最优化问题，精确重构出原信号；其中φ与ψ不相关，ξ称为cs矩阵；

主控模块5，与数据采集模块4、报警模块6、无线通信模块7相连接，用于将数据采集模块采集的现场视频数据，工人生命检测数据和工人具体位置数据进行分析，出现异常情况时利用报警模块启动报警装置，并将相关数据信息发送至无线通信模块；

报警模块6，与主控模块5、无线通信模块7相连接，用于接受主控模块分析出的异常信号，并及时启动相关报警装置，同时将报警信号发送至无线通信模块。

无线通信模块7，与主控模块5、报警模块6连接，用于远程无线连接并从主控

模块获取现场监控数据，并及时传递报警模块发出的报警信号。

本发明实施例提供的定位模块6的定位算法被定义为：

^uux是用户参考坐标系中线性位置x轴的检测值；

^uuy是用户参考坐标系中线性位置y轴的检测值；

^uuz是用户参考坐标系中线性位置z轴的检测值；

^ux^ox是用户参考坐标系中主体体系x轴的检测值；

^ux^oy是沿着用户参考坐标系中y轴的主体体系y轴的检测值；

^ux^oz是沿着用户参考坐标系中z轴的主体体系z轴的检测值；

p0是光标坐标中显示器坐标系原点的2d向量值。

所述主控模块对数据进行分析的方法包括：

接收维护更新指令；

根据所述维护更新指令获取用户身份信息以及需要维护更新的维度表的维度表信息；

根据所述维度表信息获取预先设置的维度表配置信息；其中，所述维度表配置信息中带有所述需要维护更新的维度表所在的源数据库、所述维度表需要同步的目的数据库以及维度表操作权限信息；

根据所述用户身份信息以及所述维度表操作权限信息，判断所述用户身份信息是否满足所述维度表操作权限信息；

若所述用户身份信息满足所述维度表操作权限信息，对所述需要维护更新的维度表进行更新操作；

将进行更新操作后的维度表同步到所述目的数据库。

所述维度表操作权限信息包括：具有维度表操作权限的用户身份标识；

所述判断所述用户身份信息是否满足所述维度表操作权限信息，包括：

判断所述用户身份信息是否在所述具有维度表操作权限的用户身份标识中。

所述维护更新指令为增加内容指令、更改内容指令或删除内容指令；

在对所述需要维护更新的维度表进行更新操作之前，包括：

根据所述维护更新指令，确定需要维护更新的字段，并获取到所述需要维护更新的字段的字段标识；

根据所述字段标识以及所述维度表配置信息获取到预先设置的字段配置信息；其中，所述字段配置信息包括所述字段的字段内容排序规则、字段次序信息、字段限制条件。

若所述维护更新指令为增加内容指令，所述对所述需要维护更新的维度表进行更新操作，包括：

获取所述增加内容指令对应的批量数据内容；

根据所述批量数据内容，在所述维度表中的一个或多个字段中增加字段内容；

根据所述字段内容排序规则，将所述字段内容进行排序；

根据所述字段次序信息，将维度表中的各个字段进行排序；

若所述维护更新指令为更改内容指令，对所述需要维护更新的维度表进行更新操作，包括：

获取所述更改内容指令对应的批量数据内容；

根据所述批量数据内容，在所述维度表中的一个或多个字段中更改字段内容；

若所述维护更新指令为删除内容指令，对所述需要维护更新的维度表进行更新操作，包括：

在所述维度表中的一个或多个字段中删除字段内容。

对所述需要维护更新的维度表进行更新操作，还包括：

判断所述增加字段内容、更改字段内容或者删除字段内容之后的各字段是否满足所述字段限制条件；

若有字段不满足所述字段限制条件，生成提示信息；所述提示信息用于提示不满足所述字段限制条件的字段数，并提示不满足所述字段限制条件的字段相关信息；所述字段相关信息包括所述字段的所述字段标识或者字段名。

下面结合工作原理对本发明的结构作进一步的描述。

无人机监控模块1、人体生命检测模块2、定位模块3将采集的的信息数据通过数据采集模块4转换为数字量信号，并发送给主控模块5；主控模块5将数据采集模块4采集的现场视频数据，工人生命检测数据和工人具体位置数据通过无线通信模块7无线方式传输出去；当主控模块5分析出数据异常时，将异常信号发送给报警模块6，报警模块6启动报警装置，同时将报警信号发送至无线通信模块7并传输至终端。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。