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专利号: 2024102054955
申请人: 沛县宗赢工程机械制造有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2025-02-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种建筑工地施工安全评估系统,其特征在于,系统包括:

场景重构设计模块,负责根据建筑信息模型和多维建模技术,设计并生成虚拟建筑工地的三维场景,以及与物理建筑工地的对应关系,所述场景重构设计模块包括:场景生成子模块,负责根据建筑工地的设计图纸和施工计划,利用建筑信息模型和多维建模技术,生成虚拟建筑工地的三维场景;

场景对应子模块,负责根据建筑工地的实际情况和数据感知模块的数据,实时地更新虚拟建筑工地的三维场景,并建立与物理建筑工地的对应关系;

数据感知模块,负责利用无人机、激光雷达、传感器进行数据采集,实时地收集建筑工地的人员、机械、构件、环境信息,并将数据转换为标准格式,所述数据感知模块包括:人员感知子模块,负责利用无人机和传感器,实时地收集建筑工地的人员信息,包括人员的位置、身份、状态,并将数据转换为标准格式;

机械感知子模块,负责利用激光雷达和传感器,实时地收集建筑工地的机械信息,包括机械的位置、类型、状态,并将数据转换为标准格式;

构件感知子模块,负责利用无人机和传感器,实时地收集建筑工地的构件信息,包括构件的位置、类型、状态,并将数据转换为标准格式;

环境感知子模块,负责利用无人机和传感器,实时收集建筑工地的环境信息,包括温度、湿度、风速、噪音、污染,并将数据转换为标准格式;

数据通信模块,负责利用云计算、物联网、移动设备技术,将数据感知模块收集的数据传输到场景重构设计模块生成的虚拟建筑工地中,并将数据存储在云端数据库中,所述数据通信模块包括:数据传输子模块,负责利用云计算和物联网技术,将数据感知模块收集的数据传输到场景重构设计模块生成的虚拟建筑工地中,并实现数据的实时更新;

数据存储子模块,负责利用云计算和物联网技术,将数据感知模块收集的数据存储在云端数据库中,并实现数据的安全保护和管理;

数据处理模块,负责利用贝叶斯网络、层次分析法,对虚拟建筑工地中的数据进行处理和分析,识别和评估施工风险,并根据风险等级,采取相应的预警和控制措施,所述数据处理模块包括:风险识别子模块,负责利用贝叶斯网络,对虚拟建筑工地中的数据进行处理和分析,识别出建筑工地的各种风险因素,包括人员风险、机械风险、构件风险、环境风险;

风险评估子模块,负责利用层次分析法,对建筑工地的各种风险因素进行量化和权重分配,并根据事故链和不确定性因素,计算出每种事故的损失指数,从而实现施工安全评估的量化和标准化;

风险控制子模块,负责根据风险评估子模块的结果,采取相应的预警和控制措施,包括启动报警器和通风器,以及向管理层和施工人员发送风险提示和建议;

设计优化模块,通过使用机器人、3D打印、预制构件,根据数据处理模块的结果,对建筑工地的设计方案进行优化和调整,以减少施工风险和提高施工效率,所述设计优化模块包括:设计分析子模块,负责利用机器人,对建筑工地的设计方案进行分析,识别出设计中存在的风险点和改进点;

设计调整子模块,负责利用3D打印,根据设计分析子模块的结果,对建筑工地的设计方案进行调整,以消除或减少风险点和改进点;

设计验证子模块,负责利用预制构件,根据设计调整子模块的结果,对建筑工地的设计方案进行验证,以确保设计的可行性和合理性;

施工优化模块,通过使用机器人、3D打印、预制构件,根据数据处理模块的结果,对建筑工地的施工方案进行优化和调整,以减少施工风险和提高施工质量,所述施工优化模块包括:施工分析子模块,负责利用机器人,对建筑工地的施工方案进行分析,识别出施工中存在的风险点和改进点;

施工调整子模块,负责利用3D打印,根据施工分析子模块的结果,对建筑工地的施工方案进行调整,以消除或减少风险点和改进点;

施工验证子模块,负责利用预制构件,根据施工调整子模块的结果,对建筑工地的施工方案进行验证,以确保施工的可行性和合理性;

可视化交互模块,负责利用VR技术,将虚拟建筑工地的三维场景和数据处理模块的结果,以清晰和直观的方式展示给管理层和施工人员,并实现与虚拟建筑工地的交互操作;

评价反馈模块,负责利用人工智能技术,对该系统的运行效果和施工安全评估的结果,进行评价和反馈,并根据评价和反馈的结果,对该系统的各个模块进行优化和改进;

所述可视化交互模块包括:

可视化展示子模块,负责利用 VR 技术,将虚拟建筑工地的三维场景和数据处理模块的结果,以图形、图表、动画形式展示给管理层和施工人员,包括风险因素的分布、风险等级的划分、风险提示和建议;

交互操作子模块,负责利用 VR 技术,实现管理层和施工人员与虚拟建筑工地的交互操作,包括观察、查询、修改、控制功能;

风险识别评估的工作步骤如下:

输入:输入虚拟建筑工地的三维场景和数据通信模块传输的数据,包括人员、机械、构件、环境信息,以及数据的标准格式、特征、类别和标签;

风险识别:利用贝叶斯网络,对虚拟建筑工地中的数据进行处理和分析,识别出建筑工地的各种风险因素,包括人员风险、机械风险、构件风险、环境风险,并输出风险因素的列表和描述;具体的,设  为风险因素的集合, 为第  个风险因素,, 为风险因素的总数, 是人员风险、机械风险、构件风险、环境风险一种或多种, 的描述为,其中  为风险因素的来源, 为风险因素的类型, 为风险因素的内容,是人员的位置、身份、状态,机械的位置、类型、状态,构件的位置、类型、状态,环境的温度、湿度、风速、噪音、污染中的一种或多种;设  为贝叶斯网络, 为给定数据 的条件下,风险因素  发生的概率, 为虚拟建筑工地中的数据,包括人员、机械、构件、环境信息,以及数据的标准格式、特征、类别和标签;则风险识别的过程表示为:其中, 中的为风险识别的阈值,取 0.5 或更高的值,表示只有当风险因素发生的概率大于等于阈值时,才将其识别为有效的风险因素;

风险评估:利用层次分析法,对建筑工地的各种风险因素进行量化和权重分配,并根据事故链和不确定性因素,计算出每种事故的损失指数,从而实现施工安全评估的量化和标准化,并输出风险等级和评分;具体的,设  为风险评估的矩阵, ,其中  表示风险因素  相对于风险因素  的重要性, 的取值范围为 [1,9],其中1 表示两个风险因素同等重要,9 表示一个风险因素比另一个风险因素重要 9 倍,中间值为 3、5、7 分别表示一个风险因素比另一个风险因素重要 3 倍、5 倍、7 倍,如果一个风险因素比另一个风险因素不重要,则取倒数;设  为风险因素的权重向量,,其中  表示风险因素  的权重, 的取值范围为 [0,1],且满足 ;设  为风险因素的损失向量,,其中  表示风险因素 导致的损失指数, 的取值范围为 [0,1],其中 0 表示无损失,1 表示最大损失,中间值表示相应的损失程度;设  为风险因素的风险评分向量,,其中  表示风险因素  的风险评分, 的取值范围为 [0,1],其中 0 表示无风险,1 表示最高风险,中间值表示相应的风险等级;则风险评估的过程表示为:风险控制:根据风险评估的结果,采取相应的预警和控制措施,包括启动报警器和通风器,以及向管理层和施工人员发送风险提示和建议,并输出风险控制的方案和效果。