基于BIM的塔吊防碰撞系统及安防系统

摘要

本发明公开一种基于BIM的塔吊防碰撞系统，包括监控终端，设置在监控指挥中心；若干个全景摄像装置，与所述监控终端进行信息交互，且每一个所述全景摄像装置对应安装在目标建筑物附近的一个塔吊上，对所述目标建筑物的进行全景摄像；其中，所述塔吊的驾驶舱设置有至少如下单元：塔吊通信单元，与所述监控终端进行信息交互，用于将所述塔吊的运动位置信息、拍摄的照片和相应的身份识别信息传输至所述监控终端；信息标识单元，用于存储所述塔吊的型号参数信息；无线定位单元，用于获取所述塔吊的塔尖、横梁、以及吊钩的位置信息；警告提示单元，用于将所述塔吊通信单元接收到的报警提示信息播放给塔吊司机，警示塔吊司机人员采取相应的措施。

权利要求

1.一种基于BIM的塔吊防碰撞系统，其特征在于，所述系统包括：监控终端，设置在监控指挥中心；

若干个全景摄像装置，与所述监控终端进行信息交互，且每一个所述全景摄像装置对应安装在目标建筑物附近的一个塔吊上，对所述目标建筑物的进行全景摄像；

其中，所述塔吊的驾驶舱设置有至少如下单元：塔吊通信单元，与所述监控终端进行信息交互，用于将所述塔吊的运动位置信息、拍摄的照片和相应的身份识别信息传输至所述监控终端；

信息标识单元，用于存储所述塔吊的型号参数信息；

无线定位单元，用于获取所述塔吊的塔尖、横梁、以及吊钩的位置信息；

警告提示单元，用于将所述塔吊通信单元接收到的报警提示信息播放给塔吊司机，警示塔吊司机人员采取相应的措施；

所述监控终端包括：

终端通信单元，与所述塔吊通信单元进行信息交互；

存储单元，用于存储所述目标建筑物的建筑信息模型和所述目标建筑物上的危险交叉区域的位置信息；

危险报警单元，用于对所述塔吊的位置信息和危险区域位置信息的距离进行比较，并在距离小于安全距离阈值的情况下，发出警报提示信息；

输入显示单元，用于显示所述建筑信息模型，并将所述终端通信单元接收到的信息显示在所述建筑信息模型中；

设备运行操作单元，用于操作所述目标建筑物和所述塔吊上的用电设备的运行；

巡检管理单元，用于根据所述存储单元所存储的塔吊位置信息和信息识别信息生成塔吊的移动轨迹；以及终端控制单元，分别与所述终端通信单元、所述存储单元、所述危险报警单元、所述输入显示单元、所述设备运行操作单元、以及所述巡检管理单元相连。

2.如权利要求1所述的基于BIM的塔吊防碰撞系统，其特征在于，所述无线定位单元为GPS定位器。

3.如权利要求2所述的基于BIM的塔吊防碰撞系统，其特征在于，所述终端通信单元通过无线通信网与所述塔吊通信单元和所述全景摄像装置进行无线通信，实现信息的交互。

4.如权利要求3所述的基于BIM的塔吊防碰撞系统，其特征在于，所述无线通信网是下述网络中的一种：GPRS/CDMA移动公网、中国电信网络、中国移动网络或者中国联通网络。

5.如权利要求4所述的基于BIM的塔吊防碰撞系统，其特征在于，所述建筑信息模型是结合Revit、Navisworks BIM软件技术建立的三维动态模型，所述三维动态模型经过二次开发应用可以与实体结构的空间三维坐标向对应。

6.如权利要求5所述的基于BIM的塔吊防碰撞系统，其特征在于，所述终端通信单元基于身份识别信息将语音救援指导信息发送给相应的安全帽通信单元。

7.如权利要求6所述的基于BIM的塔吊防碰撞系统，其特征在于，用电设备上设有传感器，以将所述用电设备的运行状态发送给所述终端通信单元。

8.如权利要求7所述的基于BIM的塔吊防碰撞系统，其特征在于，所述全景摄像装置为360°全景摄像头。

9.一种安防系统，其特征在于，包括：

权利要求1-8任一项所述基于BIM的塔吊防碰撞系统。

说明书

基于BIM的塔吊防碰撞系统及安防系统

技术领域

[0001] 本发明属于塔式起重机安全监测技术领域，特别涉及一种基于BIM的塔吊防碰撞系统及安防系统。

背景技术

[0002] 塔式起重机是应用在大型建筑工程中的重要设备，主要用来对各种建筑材料、物件的水平与垂直运输与转移，这种起重机安装方便，作业空间不受限制，广泛应用在目前的大型建筑工程中。

[0003] 近些年，我国大规模的基础设置建设逐年增多，城市建筑物越来越密集，塔式起重机的数量不断增加，塔吊的密度也越来越大，随着塔吊的使用，也暴露出一些安全问题。一些大项工程中包括不止一个塔吊在工作，多个塔吊的工作需要周密的协调与安排，否则就会造成塔吊碰撞，严重威胁工地人员的生命财产安全；另一个主要的问题是驾驶员在作业的过程中的视线问题，工地上场景比较复杂，遮挡物较多，驾驶员的视线常被遮挡，此时如果操作不当很容易引发安全事故的发生。

[0004] 目前工地上主要是由地面工作人员通过对讲机或者信号旗手告诉驾驶员下面的具体情况，这样不仅耗时费力，而且一旦言语表达错误将会带来巨大的安全隐患，所以不能仅仅靠人员协调塔吊工作。因此，塔吊安全工作已经引起了社会各方面的关注，该系统能够对塔吊之间的碰撞及塔吊与建筑物之间的碰撞进行预警。

发明内容

[0005] 本发明提供一种基于BIM的塔吊防碰撞系统及安防系统，用以解决现有技术中的上述技术问题，

[0006] 第一方面，本发明提供的一种基于BIM的塔吊防碰撞系统，包括：监控终端，设置在监控指挥中心；若干个全景摄像装置，与所述监控终端进行信息交互，且每一个所述全景摄像装置对应安装在目标建筑物附近的一个塔吊上，对所述目标建筑物的进行全景摄像；其中，所述塔吊的驾驶舱设置有至少如下单元：塔吊通信单元，与所述监控终端进行信息交互，用于将所述塔吊的运动位置信息、拍摄的照片和相应的身份识别信息传输至所述监控终端；信息标识单元，用于存储所述塔吊的型号参数信息；无线定位单元，用于获取所述塔吊的塔尖、横梁、以及吊钩的位置信息；警告提示单元，用于将所述塔吊通信单元接收到的报警提示信息播放给塔吊司机，警示塔吊司机人员采取相应的措施。

[0007] 可选的，所述监控终端包括：终端通信单元，与所述塔吊通信单元进行信息交互；存储单元，用于存储所述目标建筑物的建筑信息模型和所述目标建筑物上的危险交叉区域的位置信息；危险报警单元，用于对所述塔吊的位置信息和危险区域位置信息的距离进行比较，并在距离小于安全距离阈值的情况下，发出警报提示信息；输入显示单元，用于显示所述建筑信息模型，并将所述终端通信单元接收到的信息显示在所述建筑信息模型中；设备运行操作单元，用于操作所述目标建筑物和所述塔吊上的用电设备的运行；巡检管理单元，用于根据所述存储单元所存储的塔吊位置信息和信息识别信息生成塔吊的移动轨迹；
以及终端控制单元，分别与所述终端通信单元、所述存储单元、所述危险报警单元、所述输入显示单元、所述设备运行操作单元、以及所述巡检管理单元相连。

[0008] 可选的，所述无线定位单元为GPS定位器。

[0009] 可选的，所述终端通信单元通过无线通信网与所述塔吊通信单元和所述全景摄像装置进行无线通信，实现信息的交互。

[0010] 可选的，所述无线通信网是下述网络中的一种：GPRS/CDMA移动公网、中国电信网络、中国移动网络或者中国联通网络。

[0011] 可选的，所述建筑信息模型是结合Revit、Navisworks BIM软件技术建立的三维动态模型，所述三维模型经过二次开发应用可以与实体结构的空间三维坐标向对应。

[0012] 可选的，所述终端通信单元基于身份识别信息将语音救援指导信息发送给相应的安全帽通信单元。

[0013] 可选的，用电设备上设有传感器，以将所述用电设备的运行状态发送给所述终端通信单元。

[0014] 可选的，所述全景摄像装置为360°全景摄像头。

[0015] 第二方面，本发明提供了一种安防系统，包括：上述任一项所述基于BIM的塔吊防碰撞系统。

[0016] 本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

[0017] 本发明提供的基于BIM的塔吊防碰撞系统，一方面，能够随时根据现场环境对塔吊进行监控和警报，在塔吊靠近危险区域时，危险报警单元能够自动给施工现场工作人员发出警报，警示塔吊司机及施工人员绕开危险区域，从而避免事故的发生；另一方面，本系统能够随时监控塔吊司机人员的工作的环境情况，当塔吊司机疲劳或精神不集中时，可通过监控中心的监控系统主动控制命令进行紧急制动来安排和调度工作，具体工作流程是：当两台塔吊在相交旋转半径内，可能发生碰撞时，系统会根据设置好的范围边界警示，自动发出提示或控制信号在塔吊室内的报警装置会发出蜂鸣声，提醒塔司注意。如果塔司不采取措施继续造作，监控中心通过控制系统将档杆从高档位降到低档位，最后直至停到塔吊的大臂转动为止。在塔吊工作中，通过信号数据传输可将塔吊的大臂平面位置，以每隔秒的位移显示在监控室的电脑屏幕上，提高施工现场安全生产的管理水平。

[0018] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0020] 图1是本发明实施例中所涉及的基于BIM的塔吊防碰撞系统及方法的结构示意图；

[0021] 图2是本发明实施例中所涉及的监控终端的结构框图；

[0022] 图3是本发明实施例中所涉及的塔吊系统的结构框图。

具体实施方式

[0023] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0024] 本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

[0025] 术语解释：

[0026] 建筑信息模型(Building Information Modeling)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。建筑信息模型用数字化的建筑组件表示真实世界中用来建造建筑物的构件。对于传统电脑辅助设计用矢量图形构图来表示物体的设计方法来说是个基本的改变，因为它能够结合众多图则来展示对象。利用BIM的信息化技术，把既有建筑物信息化储存到数据库，以空间坐标为定位基准，与当前设计施工具体部位结合，共同进行可视化处理，避免施工过程中出现的安全问题。

[0027] 实施例一

[0028] 请参阅图1-3，如图所示，塔吊防碰撞系统用于对施工建筑物上的塔吊进行安全监控和指导，它包括至少一个全景摄像装置、监控终端、以及智能化塔吊系统。全景摄像装置安装在施工建筑物A旁的塔吊B上，对施工建筑物A进行全景摄像。本实施例中，全景摄像装置为360°全景摄像头，每个塔吊B上都安装至少一个全景摄像头，保证对施工建筑物A、其周围环境以及施工状况等施工现场情况进行全方位的摄像。

[0029] 监控终端设置在监控指挥中心，它包括终端通信单元、存储单元、危险报警单元、输入显示单元、设备运行操作单元、巡检管理单元、以及终端控制单元。每个塔吊上包括通信单元、信息标识单元、无线定位单元、警告提示单元、控制单元。

[0030] 终端通信单元通过无线通信网与塔吊通信单元和全景摄像装置进行无线通信，实现信息的交互。这里，无线通信网可以为：GPRS/CDMA移动公网或专线网络(中国电信、中国移动、中国联通)。

[0031] 存储单元存储有施工建筑物A的建筑信息模型和施工建筑物A上的所有危险交叉区域的位置信息，小当相邻两个塔吊靠近时，塔吊上的GPS定位器会自动发送三维坐标信息给监控中心，根据存储单位中危险坐标区域信息，自动发出警报，危险区域包括当塔吊在相交旋转半径内，以及附近建筑物。塔吊通信单元、信息标识单元、无线定位单元、警告提示单元、安装在塔吊驾驶舱内。标识单元存储有塔吊的型号参数信息。

[0032] 无线定位单元用于对塔吊的塔尖、横梁、以及吊钩位置信息进行获取，本实施例中，无线定位单元为GPS定位器，还具有照相和通话功能，可以对施工人员周围环境进行拍照，并使塔吊司机人员与操作监控终端的监控员进行通话。塔吊通信单元将塔吊运动位置信息、拍摄的照片和相应的身份识别信息一起发送给终端通信单元。存储单元对终端通信单元接收到的人员位置信息、照片和身份识别信息进行存储。

[0033] 危险报警单元用于对塔吊位置信息和危险区域位置信息的距离进行比较，并在距离小于安全距离阈值的情况下，发出警报提示信息。

[0034] 终端通信单元基于识别信息将报警提示信息发送给相应的塔吊通信单元。

[0035] 警告提示单元将塔吊通信单元接收到的报警提示信息播放给塔吊司机，警示塔吊司机人员采取相应的措施。

[0036] 手动报警单元安装在塔吊驾驶舱内，用于让塔吊司机在紧急情况下进行手动报警求救，当塔吊司机人员因疾病或晕倒以及其它无法自动发射信息源的情况下，塔吊司机可触动手动报警单元进行求救。

[0037] 塔吊通信单元将手动报警求救信息和相应的身份识别信息一起发送给终端通信单元。

[0038] 输入显示单元显示建筑信息模型A，并将端通信单元接收到的信息显示在建筑信息模型A中，让监控员进行查看，例如，在危险报警单元发出警报提示信息的情况下，显示塔吊在建筑信息模型A中的位置和危险区域的位置，以及该位置及其周边的监控影像和照片。使得监控员能够随时查看塔吊的具体位置和活动区域；在发生危险时，监控员能够在建筑信息模型A上快速定位危险所在位置，并提醒塔吊司机人员或主动采取紧急制动措施，防止塔吊碰撞事故的发生。

[0039] 本实施例中，建筑信息模型A是以与实际建筑和装置等相对应的三维动态图像的方式显示上述信息，它与实体结构的空间坐标位置相对应，可以实现坐标数据的可视化，使得各种信息的显示变得更加直观和形象，从而便于监控员快速查找和了解所需信息。具体地，建筑信息模型A是结合Revit、Navisworks等BIM软件技术建立的三维动态模型，该三维模型经过二次开发应用可以与实体结构的空间三维坐标向对应。终端通信单元基于身份识别信息将语音救援指导信息发送给相应的安全帽通信单元。

[0040] 警告提示单元将安全帽通信单元接收到的语音救援指导信息播放给施工人员。设备运行操作单元用于操作施工建筑物A和塔吊B上的用电设备的运行，例如，电梯的运行，照明系统的开闭、消防装置的运行等。

[0041] 另外，这些用电设备上设有传感器，能够将用电设备的运行状态发送给终端通信单元，使得设备运行操作单元还能够对设备的运行状态进行监控，判断其是否正常运行，和是否按照指定的操作在运行。

[0042] 巡检管理单元用于根据存储单元存储的塔吊位置信息和信息识别信息生成塔吊的移动轨迹，使监控员了解塔吊作业进展和活动情况。此外，存储单元还存储有各个各个塔吊进行作业的计划线路。输入显示单元还对塔吊的移动轨迹和计划线路进行实时显示。终端控制单元与终端通信单元、存储单元、危险报警单元、输入显示单元、救援指导单元、设备运行操作单元、以及巡检管理单元相连，用于控制它们的运行。进行安全指引疏散或紧急采取救援措施，避免在来不及了解现场情况下进行人员操作，实现随时根据现场环境需要进行安全疏散，最大程度上保证了施工现场塔吊安全的安全作业，降低了安全管理的成本，解决了施工现场碰撞安全作业监控以及安全操作问题，改善了安全措施效果，提高了安全作业效果。

[0043] 基于以上结构，本实施例的基于BIM的塔吊防碰撞系统及方法能够达到有效控制工地塔吊安全，从而有效合理的控制工地安全生产作业，同时最大程度上保证了施工现场人员和物质安全，降低了安全管理的成本，解决了施工现场安全作业监控问题，改善了安全措施效果。当塔吊在进行施工作业时，通过塔吊上的无线定位单元发射的位置信息、照片可以实时动态显示在监控终端的输入显示单元上，达到及时反馈塔吊作业环境情况，一方面，能够为后期防止碰撞提供有利的条件；另一方面，还能够让监控员实时了解施工现场塔吊运动的作业情况，将这一功能运用于施工现场管理，势必会大大提高塔吊的安全管理效率，提升监管层次，有效地掌握现场施工安全动态情况。另外，也可以通过将本塔吊防碰撞系统与其他管理系统相结合，为国土、安监等监控管理执法部门提供科学有效的工作依据，提高管理效率、执法和环境安全保障力度。

[0044] 总之，基于BIM的塔吊防碰撞系统及方法实现了对塔吊自身运行状态的实时监测、自动预警，减小了塔吊碰撞的概率；并让安全管理人员在不用去现场的前提下，很直观地监测塔吊的使用情况。塔吊防碰撞系统只是一种防范事故风险的安全措施，因此，施工现场的安全管理绝不能完全依赖系统，因为系统也有错误判读的时候。在平时安全管理过程中应注重对塔吊的维护及检修，同时加强对塔司和信号工教育培训以及严格检查上岗证件，才能有效的避免塔吊碰撞安全事故的发生。

[0045] 为使得本领域技术人员对本发明进行更深层次的理解，以支持本发明所要解决的技术问题，更为具体的，本发明提供的一种基于BIM的塔吊防碰撞系统及方法，对塔吊之间的碰撞及塔吊与建筑物之间的碰撞进行预警和指导，包括：至少一个全景摄像装置，安装在施工建筑物旁的塔吊上，对施工建筑物进行全景摄像，其中塔吊的横梁上有数据采集传感器，包括：方向传感器、GPS定位器相关数据单元。在塔吊中设置有液晶显示器、回转传感器、无线通讯模块、无线通讯天线、GPRS通讯模块组成，液晶显示器安装在驾驶室内视线良好出，主要队既定程序进行处理、反馈和数据显示，同时该液晶显示器和监控中心数据进行同步。回转传感器安装在塔吊回转大齿上，回转传感器不仅能获得塔吊的回转的角度，同时该传感器与监控中心信息同步，接受监控中心的指令。无线通讯模块安装在无遮挡的位置，主要是方便群塔之间的通讯交流。无线通讯天线也是安装在无遮挡的位置，主要是发射和接受群塔之间的信号；其中GPS定位器被间隔性地安装在塔吊横梁、塔尖和吊钩上，实时获取塔吊的三维位置，并及时反馈到监控中心；监控终端，设置在监控指挥中心，包括：BIM集成的数据存储器单元、终端通信单元、存储单元、危险报警单元、输入显示单元；其中，终端通信单元与驾驶中心和全景摄像装置进行无线通信，存储单元存储有施工建筑物的建筑信息模型和危险交叉碰撞区域位置信息，无线定位单元对塔吊运动的位置信息进行获取，塔吊通信单元将塔吊位置信息和塔吊基本信息一起发送给终端通信单元，存储单元对终端通信单元接收到的塔吊运动位置信息和塔吊基本识别信息进行存储，危险报警单元对塔吊之间的相对位置信息和危险区域位置信息的距离进行比较，并在距离小于安全距离阈值的情况下，发出警报提示信息，终端通信单元基于设备识别信息将报警提示信息发送给相应的塔吊通信单元，警告提示单元将塔吊通信单元接收到的报警提示信息播放给塔吊驾驶人员，提醒塔司注意，如果塔司不采取措施继续造作，监控中心通过控制系统设置将档杆从高档位降到低档位，最后直至停到塔吊的大臂转动为止。

[0046] 本发明所涉及的基于BIM的塔吊防碰撞监控系统及方法，还可以具有这样的特征：由于BIM涉及建筑物的整个生命周期，各个阶段的数据资料均包含在D模型中，因此监控终端还包括设备运行操作单元，用于操作施工建筑物上的用电设备的运行。

[0047] 本发明所涉及的于BIM的塔吊防碰撞系统及方法，还可以具有这样的特征：无线定位单元为GPS定位器，还用于对塔吊周围环境进行拍照，塔吊通信单元将拍摄的照片和相应的身份识别信息一起发送给终端通信单元，存储单元对终端通信单元接收到的照片和识别信息进行存储。

[0048] 本发明所涉及的基于BIM的塔吊防碰撞系统及方法，还可以具有这样的特征：监控终端还具有巡检管理单元，用于根据存储单元存储的塔吊位置信息和识别信息生成塔吊的移动轨迹，存储单元还存储有各个塔吊的计划线路，输入显示单元还对塔吊的移动轨迹和计划线路进行实时显示。

[0049] 本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

[0050] 本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

[0051] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

[0052] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

[0053] 尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

[0054] 显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。