智慧工地系统的制作方法

本申请涉及建筑技术领域，特别是涉及一种智慧工地系统。

背景技术：

随着计算机技术的发展，互联网+逐渐在生活、工作的各行各业中得到广泛应用，如金融、智慧城市、通信、交通、智慧工地等。其中，智慧工地是互联网+理念在工地施工现场的具体体现，是互联网+与传统工地管控的深度结合。

目前的智慧工地，大多数是对工地现场中的局部管控，如仅对工地塔吊的管控、仅对工地车辆的管控等，无法实现对工地系统全局的管理控制，智慧工地的智能化程度较低，智慧工地的管控效率有限。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够提高智慧工地管控效率的智慧工地系统。

一种智慧工地系统，包括工地感知设备、工地现场作业设备、分别与工地感知设备和工地现场作业设备通信连接的5g基站、以及与5g基站通信连接的工地控制室；

工地感知设备将获取到的工地现场中的感知数据发送至5g基站，5g基站将感知数据发送至工地控制室，工地控制室根据感知数据，向5g基站发送现场设备控制信号，5g基站将现场设备控制信号发送至工地现场作业设备，以控制工地现场作业设备进行现场作业。

在其中一个实施例中，工地感知设备包括设于工地现场固定位置的固定感知设备，和设于工地现场作业设备中可移动作业设备上的移动感知设备，固定感知设备和移动感知设备分别与5g基站通信连接。

在其中一个实施例中，可移动作业设备上设有定位装置，以及分别与定位装置和移动感知设备连接的可移动端通信装置，可移动端通信装置还与5g基站通信连接。

在其中一个实施例中，定位装置包括uwb定位模块、gnss定位模块和slam定位模块中的至少一种。

在其中一个实施例中，还包括设于工地现场固定位置的固定通信装置，固定通信装置分别与固定感知设备和5g基站通信连接。

在其中一个实施例中，工地感知设备包括广角摄像头、距离传感器、角度传感器、力传感器和雷达中的至少一种。

在其中一个实施例中，工地现场作业设备包括工地车辆、锥桶、塔吊、坠落物捕捉装置和安全帽中的至少一种。

在其中一个实施例中，工地控制室包括与5g基站通信连接的控制室通信装置、与控制室通信装置连接的处理器，及与处理器连接的显示装置。

在其中一个实施例中，工地控制室还包括分别与处理器和显示装置连接的远程操控装置。

在其中一个实施例中，还包括设于工地现场的脚手架、设于脚手架上，与固定通信装置连接的脚手架传感器、以及与固定通信装置连接的脚手架指示装置；

脚手架传感器将采集到的脚手架的状态数据发送至固定通信装置，固定通信装置通过5g基站将状态数据发送至工地控制室，工地控制室根据状态数据得到脚手架警报信号，并依次通过5g基站和固定通信装置，将脚手架警报信号下发至脚手架指示装置，脚手架指示装置根据脚手架警报信号进行警报指示。

上述智慧工地系统，通过工地感知设备获取工地现场中的感知数据，由工地控制室根据感知数据发送现场设备控制信号至工地现场作业设备，以控制工地现场作业设备进行现场作业，且通过5g基站进行各端间的高效数据交换，确保了数据处理的效率，从而实现了对工地现场的全局管理控制，提高了智慧工地的管控效率。

附图说明

图1为一个实施例中智慧工地系统的结构示意框图；

图2为另一个实施例中智慧工地系统的结构示意框图；

图3为图2所示实施例中智慧工地系统的示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本申请，并不限定本申请的保护范围。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种智慧工地系统，包括工地感知设备101、工地现场作业设备103、分别与工地感知设备101和工地现场作业设备103通信连接的5g基站105、以及与5g基站105通信连接的工地控制室107；

工地感知设备101将获取到的工地现场中的感知数据发送至5g基站105，5g基站105将感知数据发送至工地控制室107，工地控制室107根据感知数据，向5g基站105发送现场设备控制信号，5g基站105将现场设备控制信号发送至工地现场作业设备103，以控制工地现场作业设备103进行现场作业。

其中，工地感知设备101设于智慧工地的工地现场中，具体可以设于工地现场中的固定位置，如工地道路边侧、工地建筑物上或用于货物运送的塔吊上等。工地感知设备101用于对工地现场进行监控，具体可以包括摄像头，如360度摄像头、广角摄像头等，对工地现场进行实时视频监控，也可以包括其他各种传感器和雷达，如距离传感器、角度传感器、力传感器、激光雷达、毫米波雷达等。工地感知设备101的种类和设置分布可以根据实际智慧工地工地现场的需求进行灵活设置，以确保工地感知设备101能够实时获得所需要的感知数据。工地现场作业设备103为工地现场中进行作业的设备，例如可以包括但不限于包括工地车辆、锥桶、塔吊和安全帽等。工地车辆为工地现场中进行运输作业的车辆，如具体可以包括自动驾驶车辆、远程驾驶车辆和工程机械等；锥桶用于工地现场指示作用，以为工地车辆或作业人员提高区域或路线指示；塔吊用于运输建材货物；安全帽可以为作业人员进入智慧工地的工地现场时佩戴的安全保护设施。在具体应用时，工地感知设备101除了设置在工地现场的固定位置外，还可设置在工地现场作业设备103上，及由工地现场作业设备103也携带工地感知设备101，以由工地感知设备101辅助进行工地现场数据采集，从而更好地覆盖工地现场。

5g基站105为基于第五代移动通信技术，即5g(5th-generation)技术下的一套完整的通信基站解决方案，用于实现工地现场中各设备之间的高效通信。具体应用时，5g基站可以包括5g室内刀片电源、4/5g共框宏站bbu、5gonlybbu、4/5g共框室分bbu、4&5grhub、接入ipranatn890b和铁锂电池组等。5g基站105分别与工地感知设备101和工地现场作业设备103通信连接。工地控制室107作为智慧工地的后台调度平台，用于对工地现场进行统筹及管控。工地控制室107与5g基站105通信连接。

具体地，工地感知设备101将获取到的工地现场中的感知数据发送至5g基站105，5g基站105将感知数据发送至工地控制室107，工地控制室107根据感知数据，向5g基站105发送现场设备控制信号，5g基站105将现场设备控制信号发送至工地现场作业设备103，以控制工地现场作业设备103进行现场作业。其中，工地感知设备101发送的感知数据根据工地感知设备101的类型对应，如感知数据具体可以为摄像头拍摄的工地现场的实时监控视频流数据，通过5g基站进行数据交换，可以确保数据的高效传输，工地控制室107可以根据得到的感知数据进行对应处理，例如可以进行三维地图拼接，构建工地现场完整的三维地图。基于该感知数据，工地控制室107可以生成对应的现场设备控制信号，例如可以包括但不限于包括工地现场中与工地现场作业设备103相关的规划路径、超视距数据、警示数据和作业数据等等，工地现场作业设备103根据现场设备控制信号进行对应的现场作业，例如根据规划路径进行路径移动等。

本实施例中，一方面可以通过5g基站105获取工地感知设备101采集得到的感知数据，从而实现对工地现场的高效实时监控；另一方面，工地控制室107可以基于感知数据得到现场设备控制信号，并通过5g基站105将现场设备控制信号发送至工地现场作业设备103，以控制工地现场作业设备103进行现场作业，从而实现对工地现场中各作业设备的高效控制；从而实现了智慧工地的全局高效管控。

上述智慧工地系统，通过工地感知设备获取工地现场中的感知数据，由工地控制室根据感知数据发送现场设备控制信号至工地现场作业设备，以控制工地现场作业设备进行现场作业，且通过5g基站进行各端间的高效数据交换，确保了数据处理的效率，从而实现了对工地现场的全局管理控制，提高了智慧工地的管控效率。

在一个实施例中，工地感知设备101包括设于工地现场固定位置的固定感知设备，和设于工地现场作业设备103中可移动作业设备上的移动感知设备，固定感知设备和移动感知设备分别与5g基站105通信连接。

本实施例中，工地感知设备101包括固定感知设备和移动感知设备，固定感知设备设于工地现场的固定位置，如工地道路边侧、工地建筑物上等；移动感知设备则设于工地现场作业设备103中可移动作业设备上，例如设于工地车辆上、设于锥桶上等。固定感知设备和移动感知设备的类型根据实际需求进行设置，固定感知设备和移动感知设备均分别与5g基站105通信连接，从而通过5g技术将采集的感知数据快速通过5g基站105进行上报，例如上报至工地控制室107。

具体地，可以在工地道路边侧设置固定感知设备，具体包括多摄像头、激光雷达与毫米波雷达，通过位置标定确定在地图中的准确位置，采集周边对象的位置、大小、速度信息与图像，通过5g基站105回传至工地控制室107进行实时三维地图构建及更新。也可以在工地建筑物上设置固定感知设备，如设置多摄像头、激光雷达与毫米波雷达，通过位置标定确定在地图中的准确位置，采集周边对象的位置、大小、速度信息与图像，通过5g基站105回传至工地控制室107进行实时三维地图构建及更新。

在一个实施例中，可移动作业设备上设有定位装置，以及分别与定位装置和移动感知设备连接的可移动端通信装置，可移动端通信装置还与5g基站105通信连接。

可移动作业设备可以根据具体需求，如作业需求、安全需求等在工地现场进行移动，具体如可以为工地车辆、锥桶、安全帽等。鉴于可移动作业设备的可移动特性，可以在可移动作业设备上设置定位装置，如uwb(ultrawideband，超宽带)定位模块，通过定位装置实时获取可移动作业设备的位置。可移动作业设备上还可以设有分别与定位装置和移动感知设备连接的可移动端通信装置，可移动端通信装置还与5g基站105通信连接，从而可以通过可移动端通信装置将移动感知设备获取的感知数据和定位装置得到的定位数据，实时发送至5g基站105，从而实现工地现场数据的高效实时上报。其中，可移动端通信装置可以包括5g通信模块，以实现与5g基站105的高效数据交换。

在一个实施例中，定位装置包括uwb定位模块、gnss定位模块和slam定位模块中的至少一种。

uwb技术，即超宽带技术是一种全新的、与传统通信技术有极大差异的通信新技术，它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有ghz量级的带宽。超宽带技术可以应用于静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航，且能提供十分精确的定位精度。本实施例中，通过uwb定位模块实现可移动作业设备的精确定位。gnss的全称是全球导航卫星系统(globalnavigationsatellitesystem)，它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)、glonass(globalnavigationsatellitesystem，全球卫星导航系统)、galileo(galileosatellitenavigationsystem，伽利略卫星导航系统)、北斗卫星导航系统等。基于gnss技术的gnss定位模块可以提供得到准确定位数据。slam(simultaneouslocalizationandmapping，即时定位与地图构建)指的是机器人在自身位置不确定的条件下,在完全未知环境中创建地图,同时利用地图进行自主定位和导航。通过在可移动作业设备上设置slam定位模块可以实现对各可移动作业设备的有效定位。

在一个实施例中，还包括设于工地现场固定位置的固定通信装置，固定通信装置分别与固定感知设备和5g基站105通信连接。

本实施例中，固定通信装置设于工地现场固定位置，固定通信装置分别与固定感知设备和5g基站105通信连接。具体地，固定通信装置可以与固定感知设备设于同一位置，从而实现将固定感知设备获得的感知数据及时上报。固定感知设备可以为5g通信模块，从而实现与5g基站105的高效数据交换。

在一个实施例中，工地感知设备101包括广角摄像头、距离传感器、角度传感器、力传感器和雷达中的至少一种。

其中，广角摄像头用于实时获取工地现场的视频流数据；距离传感器、角度传感器和力传感器，则可以分别对工地现场的设备对象进行距离测量、角度测量和受力测量等，获取相应的传感器数据，并上报至工地控制室107；雷达可以包括但不限于包括激光雷达、毫米波雷达等。工地感知设备101的种类、数量及分布可以结合智慧工地工地现场的具体情况进行设置，以确保能够遍布工地现场，实现对工地现场的全局监控。

在一个实施例中，工地现场作业设备103包括工地车辆、锥桶、塔吊、坠落物捕捉装置和安全帽中的至少一种。

其中，工地车辆可以包括自动驾驶车辆、远程驾驶车辆和工程机械等，自动驾驶车辆负责直接自主在工地现场进行运送作业，并将其位置与路径发送至工地控制室107；远程驾驶车辆和工程机械可以通过工地控制室107对车辆及工程机械进行远程驾驶操控，并根据工地三维地图进行实时ar(augmentedreality，增强现实)导航，在工地三维地图中，可以将工程机械的作业区域标记为危险区域。锥桶负责根据工地控制室107发送的现场设备控制信号，引导与指示工地车辆、行人、其他移动物体或危险、特殊区域的警示。锥桶可以安装有定位装置，如uwb定位模块，行走装置、储能装置和指示显示装置，以根据现场设备控制信号在工地现场进行移动及指示。塔吊设于工地现场的固定位置，以进行建材货物的运送。坠落物捕捉装置用于对工地现场检测到的坠落物进行捕捉，如可以为捕捉网，在具体实现时，工地控制室107根据感知数据确定存在坠落物时，进一步确定坠落物信息，并通过下发现场设备控制信号至坠落物捕捉装置，以控制坠落物捕捉装置及时对坠落物进行捕捉，从而避免坠落物的危险隐患。安全帽由进入工地现场的作业人员佩戴，以在为作业人员提高安全保障的同时，对作业人员进行实时监控，如通过安全帽上设置的定位装置实时获取作业人员的位置，作业人员的位置可以实时更新显示在工地控制室107构建的三维地图中，并对周边工地车辆进行预警。

在一个实施例中，工地控制室107包括与5g基站105通信连接的控制室通信装置、与控制室通信装置连接的处理器，及与处理器连接的显示装置。

工地控制室107相互连接的处理器和显示装置，处理器还通过控制室通信装置与5g基站105通信连接。具体地，控制室通信装置可以为5g通信模块，以使工地控制室107通过5g通信模块与5g基站105实现通信连接。其中，处理器用于数据处理，例如对感知数据进行处理构建更新工地三维地图；基于感知数据生成现场设备控制信号等。显示装置可以用于显示需要进行显示的数据，如处理器构建得到的工地三维地图。显示装置可以由至少一块拼接屏组成。

在一个实施例中，工地控制室107还包括分别与处理器和显示装置连接的远程操控装置。

除了处理器和显示装置外，工地控制室107还可以设有远程操控装置，作业人员可以在工地控制室107通过远程操控装置对塔吊、平行驾驶车辆或塔吊进行远程操控。例如，对于塔吊，作业人员在远离塔吊的工地控制室107中，通过操作远程操控装置实现对塔吊的控制作业，一方面可以减小作业人员工作强度与危险度，另一方面还能够对塔吊进行安全预警，防止碰撞。

在一个实施例中，还包括设于工地现场的脚手架、设于脚手架上，与固定通信装置连接的脚手架传感器、以及与固定通信装置连接的脚手架指示装置；

脚手架传感器将采集到的脚手架的状态数据发送至固定通信装置，固定通信装置通过5g基站105将状态数据发送至工地控制室107，工地控制室107根据状态数据得到脚手架警报信号，并依次通过5g基站105和固定通信装置，将脚手架警报信号下发至脚手架指示装置，脚手架指示装置根据脚手架警报信号进行警报指示。

其中，脚手架设于工地现场，一般设于建筑物外侧，以供工作人员攀爬进行相关作业；在脚手架上设有与固定通信装置连接的脚手架传感器，具体如力传感器和角度传感器，以分别对脚手架的受力情况和弯曲形情况进行监测。还包括与固定通信装置连接的脚手架指示装置，脚手架指示装置可包括但不限于包括蜂鸣器、指示灯等，用于在监测到脚手架有异常情况时进行预警，从而确保脚手架的安全使用。

具体地，脚手架传感器将采集到的脚手架的状态数据，如受力数据、角度数据等，发送至固定通信装置，固定通信装置通过5g基站105将状态数据发送至工地控制室107，工地控制室107根据状态数据得到脚手架警报信号，并依次通过5g基站105和固定通信装置，将脚手架警报信号下发至脚手架指示装置，脚手架指示装置根据脚手架警报信号进行警报指示。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种智慧工地系统，包括设于智慧工地的工地现场中，用于各端进行高效数据交换的5g基站105、与5g基站通信连接的5g通信模块a和5g通信模块b。其中，5g通信模块a可以设于工地现场中，具体可以包括设于固定位置的固定通信装置和设于可移动设备上的可移动端通信装置；5g通信模块b则设于作为后台的工地控制室中。5g通信模块a设于工地现场中，具体与塔吊、坠落物捕捉装置、固定感知设备、uwb定位模块、移动感知设备、脚手架传感器和脚手架指示装置分别通信连接。其中，脚手架传感器和脚手架指示装置设于脚手架上，以对脚手架进行监控和预警指示；uwb定位模块和移动感知设备设于工地车辆、锥桶和安全帽等可移动作业设备上，对应的5g通信模块a中的可移动端通信装置也可以设于各可移动作业设备上。在后台的工地控制室中，5g通信模块b与处理器通信连接，处理器和显示装置连接，远程操控装置分别与处理器和显示装置连接。如图3所示，为图2所示实施例的智慧工地部分设备示意图。如图3示，塔吊、锥桶、工地车辆和作业人员(佩戴有安全帽)位于工地现场中，工地现场中还设有5g基站105，工地控制器107远离工地现场设置。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。