房屋建设数字化管理系统及管理方法

技术领域

本发明涉及房屋建设数字化管理技术领域。更具体地说，本发明涉及一种房屋建设数字化管理系统及管理方法。

背景技术

房屋建筑的施工建设过程中，全过程管理模式的合理运用，可以对施工建设的全过程进行管理，为项目的施工建设提供保障。随着数字化产业的普及、建筑行业的发展也需要作出相应的调整，紧跟时代的步伐，以解决行业规模扩大带来的一系列安全质量问题。其中，现场施工人员人身安全问题是重中之重。如何通过数字化管理，精准、高效的监控现场施工人员人身安全，并预先提出预警，是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种房屋建设数字化管理系统，将施工人员的作业分为地面作业和高空作业，并通过在施工人员实时佩戴的安全帽上配置的定位单元和测距单元，以实时获取施工人员在房屋建设施工场地的位置，并将其与高空作业施工范围、地面作业危险区域进行比较判断，分类进行精准有效的监控，实现精准、高效的监控现场施工人员人身安全。

本发明还有一个目的是提供一种房屋建设数字化管理方法，实现精准、高效的监控现场施工人员人身安全。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种房屋建设数字化管理系统，包括：

安全帽，其包括安全帽本体，设于安全帽本体上的定位单元和测距单元，其中，定位单元用于获取佩戴人员的定位信息，测距单元用于获取佩戴人员距离地面的高度信息，定位信息和高度信息构成施工人员的位置信息；

基础信息数据库，预先存储高空作业高度最小值；

当前信息数据库，预先存储当前工作日的施工人员信息、每个施工人员的施工范围、当前工地的地面作业危险区域，其中，施工范围包括地面作业施工范围和高空作业施工范围；

中央处理器，其与施工人员佩戴的安全帽的定位单元、测距单元以及基础信息数据库、当前信息数据库连接，用于实时接收定位信息和高度信息；

其中，中央处理器判断接收的高度信息是否高于高空作业高度最小值；

若否，判断接收的定位信息是否落入地面作业危险区域，若是，判断是否属于该定位信息对应施工人员的地面作业施工范围，若是，对该施工人员实施一级监控，若否，向该施工人员发出警告并实施二级监控至其离开地面作业危险区域；

若是，判断接收的位置信息是否属于对应施工人员的高空作业施工范围，若是，对该施工人员实施一级监控，若否，向该施工人员发出警告并实施二级监控至其离开高空作业施工范围。

优选的是，所述基础信息数据库中还包括施工方案、总施工人员信息，所述处理器依据施工方案、总施工人员信息确定当前工作日施工人员信息及每个施工人员的施工范围。

优选的是，所述的房屋建设数字化管理系统，还包括第一监控器组件，其设于房屋建设工地的制高点上，以监控获取工地场景，所述工地场景包括地面作业场景、高空作业场景，所述第一监控器组件与所述中央处理器连接，所述中央处理器在获取的地面作业场景上显示地面作业危险区域，在高空作业场景上显示高空作业高度最小值的临界线，二级监控利用第一监控器组件实现。

优选的是，所述的房屋建设数字化管理系统，还包括第二监控器组件，其包括用于设置并监控地面作业施工范围的多个可移动设置地面监控设备、用于设置并监控高空作业施工范围的多个可移动设置的高空监控设备；

其中，多个地面监控设备、多个高空监控设备设置为常闭状态，当中央处理器判断接收的高度信息不高于高空作业高度最小值，且判断接收的定位信息属于该施工人员的地面作业施工范围、进一步定位信息落入地面作业危险区域时，开启该施工人员当前位置对应的地面监控设备，以对施工人员实施一级监控；

当中央处理器判断接收的位置信息属于对应施工人员的高空作业施工范围时，开启该施工人员当前位置对应的高空监控设备，以对施工人员实施一级监控。

优选的是，每个安全帽具有唯一识别码，且与佩戴人员一一对应；

还包括：门禁模块，其设置于房屋建设工地入口，用于获取施工人员的身份认证信息，并扫描识别工人佩戴安全帽上的识别码，其中，所述门禁模块与所述中央处理器连接，所述中央处理器判断身份认证信息是否包含于当前工作日的施工人员信息内，若是，判断身份认证信息与识别码是否唯一对应，若是，开启门禁。

优选的是，所述安全帽还包括设于所述安全帽本体上的开关单元，其与所述中央处理器连接，当所述中央处理发送开启门禁的指令时，同步向开关单元发送开启指令。

优选的是，所述的房屋建设数字化管理系统，还包括警示设备，其包括架设于房屋建设施工场地的多个激光投影设备，每个激光投影设备包括激光投影装置本体、用于架设激光投影设备的支架、设于支架顶端并支撑于所述激光投影装置底端的全方位电动云台，其中，多个激光投影设备满足投影覆盖地面作业危险区域及作业高度为高空作业高度最小值至向上延伸3m的区域；

向该施工人员发出警告具体为通过其中一个激光投影设备向施工人员发射警示信号。

优选的是，确定每个激光投影设备的原始警示范围，多个激光投影设备的原始警示范围和最小且覆盖地面作业危险区域及作业高度为高空作业高度最小值至向上延伸3m的区域，将多个激光投影设备分别按照顺序依次标号，每个按照顺序由先至后确定每个激光投影设备的最终警示范围，多个激光投影设备的原始警示范围不相交且覆盖地面作业危险区域及作业高度为高空作业高度最小值至向上延伸3m的区域；

确定施工人员的位置信息，依据位置信息中的定位信息和高度信息判断当前位置对应的激光投影设备，并依据施工人员位置信息、激光投影设备位置信息调整使激光投影设备向施工人员发射警示信号。

优选的是，发射警示信号具体为以施工人员位置信息为中心，进行环线扫射。

一种房屋建设数字化管理方法，包括以下步骤。

优选的是，确定房屋建设工地的地面作业危险区域，施工人员的地面作业施工范围和高空作业施工范围；

获取施工人员的高度信息及定位信息，其中，定位信息和高度信息构成施工人员的位置信息；

判断高度信息是否高于高空作业高度最小值；

若否，判断定位信息是否落入地面作业危险区域，若是，判断是否属于该定位信息对应施工人员的地面作业施工范围，若是，对该施工人员实施一级监控，若否，向该施工人员发出警告并实施二级监控至其离开地面作业危险区域；

若是，判断接收的位置信息是否属于对应施工人员的高空作业施工范围，若是，对该施工人员实施一级监控，若否，向该施工人员发出警告并实施二级监控至其离开高空作业施工范围。

本发明至少包括以下有益效果：

将施工人员的作业分为地面作业和高空作业，并通过在施工人员实时佩戴的安全帽上配置的定位单元和测距单元，以实时获取施工人员在房屋建设施工场地的位置，并将其与高空作业施工范围、地面作业危险区域进行比较判断，分类进行精准有效的监控；

具体的：

若确定施工人员误入地面作业危险区域、或高空作业区域，向该施工人员发出警告并实施二级监控至其离开高空作业施工范围，其中，首先，二级监控采用定位设置于施工工地制高点的第一监控器组件进行，直观获取施工人员当前位置与监控位置之间的关系，在节省监控设备安装的基础上实现有效监控；进一步，通过警示设备设置，朝向误入监控区域的施工人员发出警示信号，以对施工现场施工人员人身安全的监控，相对于传统的语音提醒，通过在施工人员周边发出激光警示信号，避免由于施工环境糟杂导致的传统声音信号不能有效传递的问题；

若确定施工人员在地面作业危险区域、或高空作业区域进行正常作业，对该施工人员实施一级监控，其中，一级监控采用近距离设置的第二监控器组件实现，第二监控器组件属于常闭状态，当其触发满足开启条件时，开启以对施工人员实施实时近距离的、精准的一级监控，通过一级监控获取的信息能够人工监控精准判断操作人员是否存在危险操作，并及时给予修正，保障施工人员施工安全。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的其中一种技术方案所述房屋建设数字化管理系统的结构框图；

图2为本发明的其中一种技术方案所述房屋建设数字化管理方法的流程图；

图3为本发明的其中一种技术方案所述警示设备的布局示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1-3所示，本发明提供一种房屋建设数字化管理系统，包括：

安全帽，其包括安全帽本体，设于安全帽本体上的定位单元和测距单元，其中，定位单元用于获取佩戴人员的定位信息，测距单元用于获取佩戴人员距离地面的高度信息，定位信息和高度信息构成施工人员的位置信息；

基础信息数据库，预先存储高空作业高度最小值；

当前信息数据库，预先存储当前工作日的施工人员信息、每个施工人员的施工范围、当前工地的地面作业危险区域，其中，施工范围包括地面作业施工范围和高空作业施工范围；

中央处理器，其与施工人员佩戴的安全帽的定位单元、测距单元以及基础信息数据库、当前信息数据库连接，用于实时接收定位信息和高度信息；

其中，中央处理器判断接收的高度信息是否高于高空作业高度最小值；

若否，确定施工人员进行地面作业，判断接收的定位信息是否落入地面作业危险区域，若是，判断是否属于该定位信息对应施工人员的地面作业施工范围，若是，对该施工人员实施一级监控，若否，向该施工人员发出警告并实施二级监控至其离开地面作业危险区域；

若是，判断接收的位置信息是否属于对应施工人员的高空作业施工范围，若是，对该施工人员实施一级监控，若否，向该施工人员发出警告并实施二级监控至其离开高空作业施工范围。

在上述技术方案中，定位信息为工作人员当前的经纬度信息，定位单元具体可采用GPS定位，测距单元具体可采用距离传感器进行测量获取相应的数据，其中，当施工人员作业于具有地面的房屋内时，以房屋地面高度为基准，当施工人员作业于房屋建筑外周时，以位于正下方的施工现场地面高度为准，高空作业高度最小值为2-3m，优选为2m；每个定位单元、测距单元具有唯一编号，与对应的安全帽一一对应，即每个定位单元、测距单元获取的数据与对应的施工人员一一对应，地面作业施工范围为施工高度不高于高空作业高度最小值的施工作业的范围，高工作业施工范围为施工高度高于高空作业高度最小值的施工作业范围，针对某个施工人员具体某项高空作业施工范围的施工高度为该施工人员的作业高度范围，例如当前工作日该施工人员的工作为搭建脚手架，其按照预计流程搭建的高度范围并做上下的适应性扩展即为该施工人员的作业高度范围，上下的适应性扩展依据工种的不同做不同的调整，目的在于满足该工种作业的常规要求；使用过程中，确定房屋建设工地的地面作业危险区域，施工人员的地面作业施工范围和高空作业施工范围；获取施工人员的高度信息及定位信息，其中，定位信息和高度信息构成施工人员的位置信息；

判断高度信息是否高于高空作业高度最小值；

若否，判断定位信息是否落入地面作业危险区域，若是，判断是否属于该定位信息对应施工人员的地面作业施工范围，若是，对该施工人员实施一级监控，若否，向该施工人员发出警告并实施二级监控至其离开地面作业危险区域；

若是，判断接收的位置信息是否属于对应施工人员的高空作业施工范围，若是，对该施工人员实施一级监控，若否，向该施工人员发出警告并实施二级监控至其离开高空作业施工范围。采用这种技术方案，将施工人员的作业分为地面作业和高空作业，并通过在施工人员实时佩戴的安全帽上配置的定位单元和测距单元，以实时获取施工人员在房屋建设施工场地的位置，并将其与高空作业施工范围、地面作业危险区域进行比较判断，分类进行精准有效的监控。

在另一种技术方案中，所述基础信息数据库中还包括施工方案、总施工人员信息，所述处理器依据施工方案、总施工人员信息确定当前工作日施工人员信息及每个施工人员的施工范围。采用这种方案，施工方案为房屋建设工地的总施工流程，具体为按时间分阶段划分，进一步可具体至日计划，即获取每日施工计划，其中，施工方案会依据当前施工进展进行调增，确保按照施工质量按时完成，总施工人员按照工种进行划分，同时在确定当前工作日施工人员信息时，剔除请假人员信息，按照每日施工计划及当前工作日的施工人员信息，确定当前工作日的施工范围。

在另一种技术方案中，所述的房屋建设数字化管理系统，还包括第一监控器组件，其设于房屋建设工地的制高点上，以监控获取工地场景，所述工地场景包括地面作业场景、高空作业场景，所述第一监控器组件与所述中央处理器连接，所述中央处理器在获取的地面作业场景上显示地面作业危险区域，在高空作业场景上显示高空作业高度最小值的临界线，二级监控利用第一监控器组件实现。采用这种方案，第一监控器组件包括多个设于房屋建设工地制高点的第一监控器，房屋建设工地制高点具体可为塔机，多个第一监控器配合实现对房屋建设工地实现全范围的俯瞰式监控，且第一监控器为静止式监控，即第一监控器的监控角度不变，中央处理器依据第一监控器监控范围、监控角度以及地面作业危险区域的将地面作业危险区域临界线对应标记至获取的地面作业场景上，并通过显示设备显示；即监控人员可以通过显示设备直观的确认是否有施工人员落入地面作业危险区域，同理，在高空作业场景上显示高空作业高度最小值的临界线，便于监控人员利用第二监控组件对误入人员实施二级监控。

在另一种技术方案中，所述的房屋建设数字化管理系统，还包括第二监控器组件，其包括用于设置并监控地面作业施工范围的多个可移动设置地面监控设备、用于设置并监控高空作业施工范围的多个可移动设置的高空监控设备；

其中，多个地面监控设备、多个高空监控设备设置为常闭状态，当中央处理器判断接收的高度信息不高于高空作业高度最小值，且判断接收的定位信息属于该施工人员的地面作业施工范围、进一步定位信息落入地面作业危险区域时，开启该施工人员当前位置对应的地面监控设备，以对施工人员实施一级监控，其中，按照地面危险区域范围的不同，将地面监控设备分为k组，依次定义为地面监控设备组1、地面监控设备组2、······、地面监控设备组k-1、地面监控设备组k；

当中央处理器判断接收的位置信息属于对应施工人员的高空作业施工范围时，开启该施工人员当前位置对应的高空监控设备，以对施工人员实施一级监控，其中，按照高空作业区域范围的不同，将高空监控设备分为m组，依次定义为地面监控设备组1、地面监控设备组2、······、地面监控设备组m-1、地面监控设备组m。在上述技术方案中，中央处理器判断接收的位置信息属于对应施工人员的高空作业施工范围具体为：接收的高度信息高于高空作业高度最小值，且属于该施工人员作业高度范围，进一步，定位信息满足该高工作业施工范围的定位信息范围，所述可移动地面监控设备包括具有移动滚轮的底座、贯穿所述底座对称设有至少两个销孔、设于底座上方的可调节伸缩杆、设于伸缩杆顶端监控器，利用滚轮行走至预定安装位置后通过销钉固定于地面，若地面为硬质的混凝土等地面，可在底板上放置增重装置进行固定，或者在地面放置大面积支撑板，而后将底座通过销钉固定于支撑板上，可移动设置的高空监控设备依据设置的位置不同进行适应性设置，采用这种方案，通过第二监控器组件的设置，对实施危险作业的施工人员实施实时近距离的、精准的一级监控，通过一级监控获取的信息能够人工监控精准判断操作人员是否存在危险操作，并及时给予修正，一级监控的开始为操作人员进入地面作业危险区域、高空作业施工范围时开启，离开地面作业危险区域、高空作业施工范围关闭，满足监控需求的同时，降低能耗。

在另一种技术方案中，每个安全帽具有唯一识别码，且与佩戴人员一一对应；

还包括：门禁模块，其设置于房屋建设工地入口，用于获取施工人员的身份认证信息，并扫描识别工人佩戴安全帽上的识别码，其中，所述门禁模块与所述中央处理器连接，所述中央处理器判断身份认证信息是否包含于当前工作日的施工人员信息内，若是，判断身份认证信息与识别码是否唯一对应，若是，开启门禁。采用这种方案，身份认证信息具体可为摄像机进行人脸采集后与施工人员信息内包含的人脸信息进行比对，若是，确定该施工人员身份，然后确定是否与识别码唯一对应，即确定施工人员佩戴的安全帽是否正确，通过门禁模块实现对施工人员及施工人员与安全帽的唯一对应关系进行确认。

在另一种技术方案中，所述安全帽还包括设于所述安全帽本体上的开关单元，其与所述中央处理器连接，当所述中央处理发送开启门禁的指令时，同步向开关单元发送开启指令，安全帽的定位单元、测距单元等开启工作，进一步，还包括设于设置于房屋建设工地出口的门禁模块，其用于获取施工人员的身份认证信息，并扫描识别工人佩戴安全帽上的识别码，所述中央处理器判断身份认证信息与识别码是否唯一对应，若是，开启出口门禁，同步向开关单元发送关闭指令，安全帽的定位单元、测距单元等停止工作。采用这种方案，通过开关模块，同步开启、关闭安全帽的定位单元、测距单元，避免佩戴人员忘记开启造成监控遗漏或者忘记关闭造成高能耗消耗的问题。

在另一种技术方案中，所述的房屋建设数字化管理系统，其特征在于，还包括警示设备，其包括架设于房屋建设施工场地的多个激光投影设备，每个激光投影设备包括激光投影装置本体、用于架设激光投影设备的支架、设于支架顶端并支撑于所述激光投影装置底端的全方位电动云台，其中，多个激光投影设备满足投影覆盖地面作业危险区域及作业高度为高空作业高度最小值至向上延伸3m的区域；

向该施工人员发出警告具体为通过其中一个激光投影设备向施工人员发射警示信号。在上述技术方案中，全方位电动云台能够带动位于其上的警示设备本体运动至预定方位，所述全方位电动云台与所述中央控制器连接，中央控制器依据获得的待警示施工人员的位置信息，控制相应的电动云台运动至预定位置，所述激光投影装置本体与所述中央控制器连接，当中央控制器控制相应的电动云台运动至预定位置时，控制相信的激光投影装置本体工作，向施工人员发射警示信号，采用这种方案，通过警示设备设置，朝向误入危险区域的施工人员发出警示信号，以对施工现场施工人员人身安全的监控，相对于传统的语音提醒，通过在施工人员周边发出激光警示信号，避免由于施工环境糟杂导致的传统声音信号不能有效传递的问题。

在另一种技术方案中，确定每个激光投影设备的原始警示范围，多个激光投影设备的原始警示范围和最小且覆盖地面作业危险区域及作业高度为高空作业高度最小值至向上延伸3m的区域，将多个激光投影设备分别按照顺序依次标号，每个按照顺序由先至后确定每个激光投影设备的最终警示范围，多个激光投影设备的原始警示范围不相交且覆盖地面作业危险区域及作业高度为高空作业高度最小值至向上延伸3m的区域；

确定施工人员的位置信息，依据位置信息中的定位信息和高度信息判断当前位置对应的激光投影设备，并依据施工人员位置信息、激光投影设备位置信息调整使激光投影设备向施工人员周向发射警示信号。如图3所示，以每个激光投影设备安装位置为圆形，构成该景观投影设备在平面方向的警示半径，以该警示半径为半径，地面至(高空作业高度最小值+3m)间的范围为高，构成的近似圆柱体为每个激光投影设备的原始警示范围，警示范围半径的设定为使原始警示范围在某一平面上的面积和最小，同步要求覆盖待监测区域，如图3所示，设定的激光投影设备为6个，依次标号为1、2、3、4、5、6，按照标号的优先顺序依次确定每个激光投影设备的最终警示范围；采用这种方案，构建位置信息与激光投影设备、及激光投影设备对应电动云台的工作系数的对应关系，便于快速确定对应的激光投影设备，发出警示。

在另一种技术方案中，发射警示信号具体为以施工人员位置信息为中心，进行环线扫射。采用这种方案，进行环线扫射更能使施工人员快速、高概率的发现警示，其中，环线扫射有中央控制器控制带动云台动作实现。

<实施例1>

房屋建设数字化管理方法，包括以下步骤：

确定房屋建设工地的地面作业危险区域，施工人员的地面作业施工范围和高空作业施工范围；

获取施工人员的高度信息及定位信息，其中，定位信息和高度信息构成施工人员的位置信息；

判断高度信息是否高于高空作业高度最小值；

若否，判断定位信息是否落入地面作业危险区域，若是，判断是否属于该定位信息对应施工人员的地面作业施工范围，若是，对该施工人员实施一级监控，若否，向该施工人员发出警告并实施二级监控至其离开地面作业危险区域；

若是，判断接收的位置信息是否属于对应施工人员的高空作业施工范围，若是，对该施工人员实施一级监控，若否，向该施工人员发出警告并实施二级监控至其离开高空作业施工范围。

<实施例2>

房屋建设数字化管理方法，包括以下步骤：

S1、设备安装

设置安全帽：所述安全帽包括安全帽本体，设于安全帽本体上的定位单元和测距单元、开关单元，其中，定位单元用于获取佩戴人员的定位信息，测距单元用于获取佩戴人员距离地面的高度信息，定位信息和高度信息构成施工人员的位置信息，每个安全帽具有唯一识别码，且与佩戴人员一一对应；

设置门禁模块：门禁模块设于房屋建设工地的出口和入口，分别用于获取施工人员的身份认证信息，并扫描识别工人佩戴安全帽上的识别码；

设置第一监控器组件，其设于房屋建设工地的制高点上，以监控获取工地场景，所述工地场景包括地面作业场景、高空作业场景；

设置第二监控器组件，其包括用于设置并监控地面作业施工范围的多个可移动设置地面监控设备、用于设置并监控高空作业施工范围的多个可移动设置的高空监控设备，其中，多个地面监控设备、多个高空监控设备设置为常闭状态；

设置警示设备，其包括架设于房屋建设施工场地的多个激光投影设备，每个激光投影设备包括激光投影装置本体、用于架设激光投影设备的支架、设于支架顶端并支撑于所述激光投影装置底端的全方位电动云台，其中，多个激光投影设备满足投影覆盖地面作业危险区域及作业高度为高空作业高度最小值至向上延伸3m的区域；

S2、确定房屋建设工地的地面作业危险区域，依据施工方案、总施工人员信息，确定当前工作日施工人员信息及每个施工人员的施工范围，包括地面作业施工范围和高空作业施工范围；

S3、判断通过入口门禁模块获取待进入房屋建设工地人员的身份认证信息是否包含于当前工作日的施工人员信息内，若是，判断身份认证信息与识别码是否唯一对应，若是，开启门禁，安全帽的定位单元、测距单元等开启工作；

S4、依据定位单元、测距单元获取施工人员的高度信息及定位信息，其中，定位信息和高度信息构成施工人员的位置信息；

S5、判断高度信息是否高于高空作业高度最小值；

若否，判断定位信息是否落入地面作业危险区域，若是，判断是否属于该定位信息对应施工人员的地面作业施工范围，若是，对该施工人员实施一级监控，若否，向该施工人员发出警告并实施二级监控至其离开地面作业危险区域；

若是，判断接收的位置信息是否属于对应施工人员的高空作业施工范围，若是，对该施工人员实施一级监控，若否，向该施工人员发出警告并实施二级监控至其离开高空作业施工范围；

其中，在获取的地面作业场景上显示地面作业危险区域，在高空作业场景上显示高空作业高度最小值的临界线，二级监控利用第一监控器组件实现；

当中央处理器判断接收的高度信息不高于高空作业高度最小值，且判断接收的定位信息属于该施工人员的地面作业施工范围、进一步定位信息落入地面作业危险区域时，开启该施工人员当前位置对应的地面监控设备，以对施工人员实施一级监控；

当中央处理器判断接收的位置信息属于对应施工人员的高空作业施工范围时，开启该施工人员当前位置对应的高空监控设备，以对施工人员实施一级监控；

向该施工人员发出警告具体为通过激光投影设备向施工人员发射警示信号；

S6、判断通过出口门禁模块获取施工人员的身份认证信息，并扫描识别工人佩戴安全帽上的识别码，所述中央处理器判断身份认证信息与识别码是否唯一对应，若是，开启出口门禁，同步向开关单元发送关闭指令，安全帽的定位单元、测距单元等停止工作。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。