用于智慧工地的安全管理和标准化施工的AI识别边缘计算智能网关及方法与流程

本发明涉及智慧工地安全管理，具体涉及一种用于智慧工地的安全管理和标准化施工的ai识别边缘计算智能网关及方法。

背景技术：

1、市政管网是城镇的重要基础实施之一，承担着自来水供给，污水和雨水的收集和输送的重要功能。随着城市和农村的不断发展，市政管网建设和改造项目不断增加。市政管网建设项目属于隐蔽工程，常规手段现场施工质量管控执行不到位，后期复查和整改难度大；管网施工建设多在道路和建筑物附近，施工场地狭窄、作业面小；同时施工作业面多、管理跨度大；施工过程质量管控和安全文明施工管理难度大。

2、管网建设项目施工人员的流动性大，对安全问题不重视，且对安全事故风险存在一定侥幸心理。部分企业对安全生产工作重视度不高，专业安全生产管理力量投入不足，且人员专业能力不高，各项具体安全管理措施与安全技术规范落实不到位，传统的以人为主的安全管控工作难以覆盖整个项目施工现场；因此，需要设计一种用于智慧工地的安全管理和标准化施工的ai识别边缘计算智能网关及方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了用于智慧工地的安全管理和标准化施工的ai识别边缘计算智能网关及方法，该方法提供了一种可实现施工质量和安全管理高效监管的实时监管报警系统，旨在解决现有官网建设项目中安全管理工作过分依赖人工，导致监管不到位，容易提升安全事故风险的问题，具有可实现隐蔽工程施工关键节点可视化和精细化管理，能够大大提高工程质量水平，降低安全风险事故发生的机率的特点。

2、为实现上述的技术特征，本发明所采用的技术方案为：

3、用于智慧工地的安全管理和标准化施工的ai识别边缘计算智能网关，包括计算单元、ai算法管理单元和数据库单元组成的计算中枢，计算中枢分别与视频影像采集单元、告警输出单元、现场显示单元、输入单元、电源单元、通信单元和拓展接口电性连接；视频影像采集单元与多个外接摄像头电性连接，告警输出单元与声光报警器电性连接，现场显示单元与现场显示屏电性连接，输入单元与现场输入设备电性连接，电源单元外接太阳能蓄电池，通信单元通过无线连接或有线连接与平台以及移动端通讯连接；拓展接口与环境感知设备以及智能设备电性连接；视频影像采集单元包括人员信息采集模块、设备信息采集模块、安全信息采集模块和作业面施工影像采集模块。

4、优选地，人员信息采集模块用于采集施工建设人员人脸信息；设备信息采集模块用于采集作业面范围内的挖掘机工作的影像信息，包括挖掘机位置和挖掘类型；安全信息采集模块用于采集作业面内的安全信息，包括佩戴安全帽、工作服、机械施工安全、沟槽深度和沟边弃土；作业面施工影像采集模块用于采集作业面内施工工序情况的实时影像信息，包括沟槽施工五道工序和监理确认。

5、优选地，用于智慧工地的安全管理和标准化施工的ai识别边缘计算智能网关的方法，计算单元运用ai算法对视频影像采集单元从作业面内采集的信息进行分析处理，与数据库中数据对比后，生成相应的报警信息，包括述区域入侵、人员安全、挖掘机操作、作业面施工安全、施工工艺工序和安全隔离。

6、优选地，区域入侵报警信息的具体过程如下：

7、s101，实时采集作业面内人员人脸信息；

8、s102，从数据库中调取当班施工人员的信息进行对比；

9、s103，如有非当班人员进入作业面，既为区域入侵，生成报警信息。

10、优选地，人员安全报警信息的具体过程如下：

11、s201，实时采集作业面内所有人员的信息；

12、s202，将人员的头部模型和安全帽模型、人体模型和反光马甲信息进行分析识别；

13、s203，当施工人员未按要求佩戴安全帽或穿戴反光马甲时，即生成报警信息。

14、优选地，挖掘机操作报警信息的具体处理过程如下：

15、s301，抓取作业面内挖掘机的影像信息；

16、s302，获取挖掘机的特征类型；

17、s303，从数据库中调取挖机挖臂的长度信息r；

18、s304，以挖掘机主体所在位置为基准点o，根据挖臂的长度信息r确定其作业半径，绘制警示区域；

19、s305，当挖机工作时，实时对警示区域进行监视，在半径范围内除驾驶员外，如有人员活动，即为违规，生成报警信息；

20、s306，半径范围外，如无工单上指定的挖掘机操作指挥人员，即为违规，生成报警信息。

21、优选地，作业面施工安全报警信息的具体处理过程如下：

22、s401，抓取作业面内沟槽实时影像信息；

23、s402，实时监测沟边弃土堆放影像信息；

24、s403，从数据库中提取沟边弃土堆放规范要求；

25、s404，实时对比沟边弃土实时参数和规范要求；

26、s405，如超出标准规范要求，即生成报警信息。

27、优选地，施工工序报警信息的具体处理过程如下：

28、s501，抓取作业面内沟槽施工的典型特征信息；

29、s502，从数据库中按施工关键工序顺序，调取模型信息；

30、s503，确认施工内容所属工序段；

31、s504，从数据库中搜索上一工序监理确认信息和留存影像，如有，则抓取当前画面，并存储；如无，生成报警信息。

32、优选地，安全隔离报警信息的具体过程如下：

33、s601，抓取作业面边界围挡隔离设施的影像信息；

34、s602，如无，生成警示信息，发出告警；

35、s603，如有，从数据库中提取隔离设施模型数据；

36、s604，如不符合要求，生成警示信息，发出告警。

37、优选地，报警的具体方法如下：

38、s701，报警信息生成后，智能网关将报警信息发送给现场告警模块，现场告警模块进行声光告警；

39、s702，智能网关同时将报警信息发送给数据库单元储存，并由通信单元将上述报警信息发送到后方管理平台和现场管理人员接收终端；

40、s703，声光告警需现场管理人员在现场通过视频影像单元进行人脸识别，确认身份权限后，整改后消除，人脸识别由视频影像单元采集人脸信息后，发送至智能网关，由智能网关调用数据库中本作业面管理人员信息进行比对识别；

41、s704，输入单元用以输入整改闭合确认信息，消除告警。

42、进一步地，数据库单元可存储影像信息、报警信息和其他重要信息。

43、进一步地，数据库单元可根据需要设置数据自动情绪周期。

44、进一步地，智能网关设有电源单元，为智能网关提供能量。

45、进一步地，电源单元可接受太阳能板和电池切换供电。

46、进一步地，拓展接口可以实现rs485、rs232、模拟量及数字量信号的输入输出。

47、本发明提供的用于智慧工地的安全管理和标准化施工的ai识别边缘计算智能网关及方法的有益效果如下：

48、1，该用于智慧工地的安全管理和标准化施工的ai识别边缘计算智能网关，对作业面内施工工序、安全管理进行了数字化再造；通过视频影像信息和ai算法复核施工安全风险点是否严格按照规范、设计、监理单位和项目公司等的相关要求进行控制。快速识别违规操作和风险，可生成多种不同类型的报警信息，实现施工现场全面化智能监管，满足了不用的使用需求，有效提升了项目施工质量，并减少施工安全风险隐患，降低安全事故发生的可能性；

49、2，智能网关发现问题或风险时，现场即时生成声光告警，第一时间同时通知现场和后方管理人员提示整改，整改完成需现场管理人员经身份确认后，即时进行整改闭合，能够及时发现和纠正施工现场存在的问题，强化落实管理责任，做到即发现、即通报、即整改；

50、3，管理人员可根据需要设置报警点前后时长关键信息影像留存，便于后期查看分析；后方管理人员可远程不定期巡检和抽查，通过智能网关进行线上质量安全巡查、抽查现场质量安全管理和安全文明施工情况，落实现场管理人员在岗履职情况，使施工现场管理更有针对性和及时性；管理人员可根据管理需要，设置覆盖全作业面的自动视频巡检的时间和频率，并对重点环节和关键部位进行重点监控，确保施工全过程处于受控状态；

51、4，智能网关能够自动提取现场关键环节或重点部位影像信息，督促现场完成关键工序验收及重要部位质量验收存档，为后期验收和运维管理提供支持；智能网关具有拓展接口可以实现其他环境感知设备、智能设备的输入，以及控制指令的输出，可以极大拓展智能网关的应用领域。