基于物联网的建筑安全用巡检系统及其方法与流程

本发明涉及巡检，具体为基于物联网的建筑安全用巡检系统及其方法。

背景技术：

1、在国家经济大力发展的前提下，地产建筑业发展的速度越来越快，各大房地产商纷纷投入地产开发行业，迅速推动建筑行业的发展，并带动相关产业如水泥、钢筋、石子等原材料的需求量不断提高，形成相关产业链，促使行业内的大型建筑起重机械设备的数量也比以前大幅度提高。大量机械设备的投入使用，日常的管理检查工作以及进场验收工作也越来越频繁。根据使用的时间以及使用的频率，其设备情况从最初的正常运行到后期出现各种问题是一个动态发展变化的过程。所以，需要对项目上相关设备进行自检或者维保工作，保证大型建筑机械设备的良好运转，并处于可控状态。

2、随着物联网的迅速发展，目前已有部分建筑工地在巡检作业中加入了机器人巡检，其是在机器人巡检发现问题后，通知维修人员前来二次检查，由于巡检过程中所出现的问题是区分难易程度的，因此若是将困难的问题分配到一个初级维修人员来检修，则解决不了问题，若将简单的问题分配到一个高级工人来检修则会大材小用，不完善的巡检分配系统导致人机配合效率低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于物联网的建筑安全用巡检系统及其方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于物联网的建筑安全用巡检系统，包括巡检模块，其可从地面和空中两方面对建筑工地进行定时巡视检查；巡检记录模块，用于将巡检模块检查得到的结果记录保存，并形成巡检记录历史数据库；故障类型模块，对巡检模块检查到的故障问题进行等级评估，其可分为一级故障、二级故障和三级故障；三维建模模块，可根据巡视过程中实时传回的扫描图像对建筑工地进行三维建模，得到可视化三维立体模型；定位模块，对巡检中出现故障问题的位置进行定位标记，并且根据建立的三维立体模型，可得到故障问题的空间坐标；优先级配置模块，其可根据故障问题的坐标位置以及故障类型的等级分配最优的检修人员前去查看，并且规划检修人员查看故障点的最优路线；云服务器，用于接收各个模块传输的数据，并对数据进行整合计算，且对各个模块发送指令信号，并将数据储存形成数据库；5g通讯模块，用于建立各模块与云服务器之间的通讯连接。

3、进一步的，所述巡检模块包括地检机器人、无人机和手持终端，所述地检机器人可沿着地面上的道路轨迹对建筑的低处进行巡视检查，所述无人机则可对建筑物的高处进行巡视检查；检修人员可通过手持终端进行人工巡检；所述地检机器人包括采集摄像头一、检查模块一、定位单元一和数据传输单元一，所述采集摄像头一可对地检机器人的巡检过程进行全程摄像采集，所述检查模块一可根据采集摄像头一采集到的图像进行数据分析，得出巡检结果，所述定位单元一可对地检机器人的位置进行实时定位，所述数据传输单元一可将地检机器人巡检过程的摄像、巡检结果以及定位信息实时反馈到云服务器；所述无人机包括采集摄像头二、检查模块二、定位单元二和数据传输单元二，所述采集摄像头二可对无人机的巡检过程进行全程摄像采集，所述检查模块二可根据采集摄像头二所采集到的图像进行数据分析，得出巡检结果，所述定位单元二可对无人机的位置进行实时定位，所述数据传输单元二可将无人机巡检过程的摄像、巡检结果以及定位信息实时反馈到云服务器；所述手持终端包括任务接收单元、显示屏、定位单元三和检修进度单元；所述任务接收单元用于接收云服务器下发的巡检任务信息，所述显示屏用于显示巡检信息，所述定位单元三用于对检修人员的位置进行实时定位，所述检修进度单元用于记录检修将检修人员查看故障问题后得到的结果反馈到云服务器。

4、进一步的，所述巡检记录模块包括输入单元、巡检记录数据库单元和图表分析单元，所述输入单元将每次巡检结果记录成表，所述巡检记录数据库单元用于将输入的巡检结果储存，所述图表分析单元可将每次的巡检结果生成线形图表。

5、进一步的，所述故障类型模块包括故障分析单元、故障判断单元和故障报警单元，所述故障分析单元用于分析当前巡检过程中故障类型，所述故障判断单元可根据数据库中故障类型所对应的等级，做出故障类型的等级判断，所述故障报警单元可根据当前故障等级做出不同等级的报警信号，所述报警信号分为紧急信号、警告信号和提示信号。

6、进一步的，所述三维建模模块包括采集单元、预处理单元、gpu三维建模单元和栅格地图生成单元，所述采集单元用于采集三维建模对象的视频或图像，所述预处理单元将所采集的视频或图像进行视频或图像的预处理；所述gpu三维建模单元，用于对所接收的图像进行gpu实时三维建模，所述栅格地图生成单元可根据预处理单元输送的信息生成多栅格式地图，其包括有障碍栅格和无障碍栅格。

7、进一步的，所述定位模块，包括位置计算定位单元、位置标记单元和位置信息输出单元，所述位置计算定位单元用于对当前地检机器人和无人机的空间位置进行定位，并生成位置坐标，其地检机器人的坐标为d(x、y、z)，无人机的坐标为w(x、y、z)，所述位置标记单元用于将当前故障问题的位置在地图上标记，其位置坐标为g(x、y、z)，由于当前地检机器人或者无人机处于故障问题处，因此故障问题位置的坐标就与当前地检机器人或无人机的坐标相同，即g(x、y、z)＝d(x、y、z)，或者g(x、y、z)＝w(x、y、z)，所述位置信息输出单元可将标记的故障问题位置输送至云服务器上。

8、进一步的，所述优先级配置模块包括人力资源分配单元和路线规划单元，所述人力资源分配单元包括一级维修人员、二级维修人员和三级维修人员，其维修人员的坐标位置为r(x、y、z)，接收到故障问题后，可根据故障问题的等级对应分配到同等级的维修人员，所述路线规划单元可对维修人员与故障问题之间的路线进行规划，形成最优路线规划，其计算步骤如下：

9、由于故障问题和维修人员会分布在建筑工地不同的地方，且两者距离地面均有一定高度，因此将维修人员与故障问题之间的路径分为前段、中段和后段，

10、其中前段为维修工人距离地面的路径长度，其计算方式为：提取维修人员的坐标r(x、y、z)，则前段路径s前＝|r(z)|；，其中s前为前段距离，|r(z)|＝|z|

11、中段的计算方式为：步骤一、对接收到的数据进行筛选，再经过相应坐标转换，作为最终定位点信息以备进行下一步分析处理，其中相应坐标转换即是将三维坐标转化为二维坐标，包括将g(x、y、z)转换成gn(xn、yn)，r(x、y、z)转换成rm(xm、ym)；

12、步骤二：将故障问题点的坐标gn(xn、yn)作为定位点，并以该点为起始点，将各个维修人员的坐标rm(xm、ym)作为端点，根据栅格地图，利用迪杰斯特拉算法计算出故障问题点与各个维修人员之间的最短路径，则为中段距离s中；

13、后段为故障点距离地面的路径长度，其计算方式为：提取故障点的坐标g(x、y、z)，则后段路径s后＝|g(z)|，其中s后为后段距离，|g(z)|＝|z|；

14、而故障点与维修人员之间的路径距离s总＝s前+s中+s后，计算出各个维修人员与故障问题点之间的距离后，根据计算结果将故障检修任务分配给最近的同等级的维修人员，并且在维修人员的手持终端上显示最优路线。

15、进一步的，所述云服务器包括接收模块、计算模块、巡检任务项数据库和巡检结果管理模块，所述接收模块则用于接收其它各个模块传输的信息，所述计算模块用于对接收到的信息进行计算分析，所述巡检任务项数据库可用于储存记录每次巡检的过程和结果，所述巡检结果管理模块可根据传输巡检结果的对象将其巡检结果分类储存，便于后续查看。

16、进一步的，所述5g通讯模块包括5g基站、服务终端和信号交互单元，所述5g基站用于收发信号，所述服务终端为移动至基站，用于分担5g基站的通讯压力，所述信号交互单元用于接收和发送信号。

17、基于物联网的建筑安全用巡检方法，具体步骤为：

18、s1、首先利用地检机器人和无人机对建筑工地进行多方位巡检，当巡检到故障问题时，可对当前故障位置进行标识，由于当前地检机器人或者无人机处于故障问题处，因此故障问题位置的坐标就与当前地检机器人或无人机的坐标相同，即g(x、y、z)＝d(x、y、z)，或者g(x、y、z)＝w(x、y、z)；

19、s2、将故障问题的图像传输至云服务器上，与故障类型历史数据库内的故障类型做匹配，判断出当前故障等级，并发出不同等级对应的故障报警信号，根据故障等级可安排先后巡检故障问题的时间；

20、s3、根据故障等级可分配到对应等级的维修人员，如一级维修人员对应一级故障类型，并且根据各个维修人员与故障问题之间的距离，将分配最优的维修人员以及规划最优的路线；

21、s4、接收到下派的故障巡检任务后，维修人员需及时到达出现故障问题的位置，对其进行检修，并将结果及时上传到云服务器上。

22、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

23、1、本发明通过地检机器人和无人机对建筑工地进行多方位巡检，既增加了巡检范围，也提高了巡检效率，并且在巡检到故障问题时，可快速与故障类型历史数据库内的故障类型做匹配，判断出当前故障等级，根据当前故障等级发出不同等级对应的故障报警信号，实现分级报警的目的，使得巡检系统可快速分辨出当前故障等级，并根据故障等级可安排先后巡检故障问题的时间，从而可得到最优的二次检修故障问题的方案，同时可根据故障等级可分配到对应等级的维修人员，如一级维修人员对应一级故障类型，使得维修人员可匹配发挥出自己的实力，并且可快速将故障问题解决，提高人机配合效率，并且根据各个维修人员与故障问题之间的距离，将分配最优的维修人员以及规划最优的路线，使得维修人员可快速到达故障问题处，并且也可对维修人员产生监督作用，避免维修人员偷懒。