CN109239697A - 一种基于三维可视化员工实时定位***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于数字化管理技术领域，一种基于三维可视化员工实时定位***，包括三维BIM模型建筑***和三维定位***，三维BIM模型建筑***和三维定位***组成路桥工程建设信息平台；三维BIM模型建筑***包括数据库服务器，数据库服务器用于存储多个具有不同编号的三维BIM模型；三维定位***包括定位标签、定位基站、信号接收器、传输总线和智能控制终端；路桥工程建设信息平台，用于远程显示三维BIM模型以及显示智能控制终端上相应模型内人员的定位信息。本发明步骤合理，可对在建筑工地施工的员工进行实时位置定位，以快速确定人员身份并合理安排调度员工所处位置，并且能够有效应对和处置突发事件，保护施工人员生命安全。
Description
技术领域
本发明属于数字化管理技术领域，具体涉及一种基于三维可视化员工实时定位***及方法。
背景技术
BIM(建筑信息模型)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立起三维的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。目前，BIM在国内乃至国际上普遍得到发展，通过BIM技术，建立健全的全生命周期管理体系，开发集成化的信息管理***，已成为提高建筑行业信息化水平的重要研究方向和发展趋势。BIM三维可视化模型在工程中的运用越来广泛，人们在关注建设的规模和速度的同时也更加关注建筑物的质量和施工的安全。然而，实际情况却并不尽如人意。正如人们所知，在某些建筑工程中，由于技术、管理等的不到位，导致建筑质量差，安全隐患多且事故频发。在建筑施工的管理上，由于许多建筑施工的地点分散和不固定，且工地数量多，增加了安全施工、文明施工的管理难度以及人员、设备的监管难度。还由于缺乏必要的实时监控手段，使得当独处某位置施工的工人遇突发事件时，未能及时发现和处置，而导致延误施救时间。
针对以上问题，目前工程人员也在不断追求BIM的应用创新。二维定位***已经在实际生活中应用的相当广泛，但其应用有限，不能实现三维空间的定位。随着三维定位技术的逐渐成熟，并在许多领域已开始应用，如：消防中对消防员和待救人员的定位、大型商场中对物件的精确定位、养老院对老人的实时定位等。在工程领域(如：隧道、地铁、管廊、桥梁、房建)对作业员工实行三维定位并与三维模型结合是目前行业较先进的技术，但受制于模型庞大的体量以及较高的操作门槛，因此BIM未能在建筑施工时员工定位管理有广泛的应用。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，而提供一种可对在建筑工地施工的员工进行实时位置定位，以快速确定人员身份并合理安排调度员工所处位置，并且能够有效应对和处置突发事件，保护施工人员生命安全的基于三维可视化员工实时定位***及方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于三维可视化员工实时定位***，包括三维BIM模型建筑***和三维定位***，所述三维BIM模型建筑***和三维定位***组成路桥工程建设信息平台；
所述三维BIM模型建筑***包括数据库服务器，数据库服务器用于存储多个具有不同编号的三维BIM模型；
所述三维定位***包括定位标签、定位基站、信号接收器、传输总线和智能控制终端，所述定位标签与所述定位基站电性连接；所述定位基站有多个并设置在建筑物内，所述定位基站分别与所述信号接收器连接；所述信号接收器设置在建筑物外部周围，所述信号接收器通过传输总线与所述智能控制终端电信连接，所述传输总线接收所述信号接收器的信号并向所述智能控制终端传输，所述智能控制终端具有三维定位端口；
所述路桥工程建设信息平台，用于远程显示三维BIM模型以及显示智能控制终端上相应模型内人员的定位信息。
进一步的，所述定位标签被配制为携带标签的位置信息；所述定位基站携带有GPS信息、接入移动网络的网关信息或接入移动网络的标识信息。
本发明还提供一种基于三维可视化员工实时定位方法，该方法包括如下步骤：
(1)建立三维BIM模型建筑***
建立多个具有不同编号的三维BIM模型，每个三维BIM模型包括一一对应的建筑物构件及机电***，在三维BIM模型中设定安装定位基站的位置并标注，将三维BIM模型轻量化处理后存储在数据库服务器上；
(3)建立三维定位***
根据三维BIM模型中设定的位置，在实际的建筑物内部布置多个定位基站，在建筑物外部周围设置信号接收器和具有三维定位端口的智能控制终端，所述信号接收器通过传输总线与智能控制终端电信连接，员工随身佩戴携带有标签的位置信息的定位标签进入施工现场，将定位标签、定位基站、信号接收器和智能控制终端电性连接组成三维定位***；
(3)建立路桥工程建设信息平台
将三维BIM模型建筑***和三维定位***进行对接，整合空间数据资源，根据B/S网络架构建立远程的路桥项目建设信息平台，将三维定位端口接入三维BIM模型中，然后将三维BIM模型接入路桥工程建设信息平台中；
(4)员工定位
(4.1)进入施工现场的员工通过其携带的定位标签向设置在建筑物内的定位基站发出信号，报告其大致位置信息，设置在建筑物内的多个局部区域的多个定位基站中离该人员最近的一个定位基站激活，并对该员工位置进行再次精确定位，该最近的定位基站将该员工的身份信息以及位置信息向外发送，并由智能控制终端通过信号接受器接收该员工的身份信息以及位置信息；
(4.2)所述智能控制终端将该该员工的位置信息发送到路桥工程建设信息平台，路桥工程建设信息平台上的三维BIM模型通过BIM定位区域对象的员工的定位数据与定位标签的人员的身份信息进行自动识别，匹配并呈现出员工在三维BIM模型建筑***中的位置与员工身份信息；
(4.3)当员工位置移动时，三维BIM模型将自动切换相应的区域，实现员工位置与三维BIM模型对象的联动，并可显示和保存员工的位置移动轨迹及员工在岗、离岗的时间信息，同时能通过路桥工程建设信息平台向智能控制终端发送控制信息以安排调度员工所处区域。
进一步的，所述步骤(1)中，将三维BIM模型数据进行轻量化处理是指根据模型的应用方向，对模型中的无效和冗余参数进行简化，压缩模型大小。
进一步的，所述步骤(1)中，三维BIM模型的建立包括使用Revit和CATIA的BIM软件人工建模。
进一步的，所述步骤(3)中，将三维BIM模型接入路桥工程建设信息平台中的方法为：通过接口直接调用存储在数据库服务器上的三BIM模型数据，并加载到路桥工程建设信息平台中。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明将BIM技术和三维定位技术结合，BIM技术能够从三维角度体现施工现场的空间占位情况，三维定位技术指导施工管理，能够直观、准确定位、快速导航，可视化员工所处位置；通过设置三维BIM模型建筑***和三维定位***，定位标签将结合三维BIM模型自动快速定位，不需要培训即可使用，降低了使用门槛；与传统的施工管理方法相比，本申请能够准确定位员工所在位置，无需纸面管理资料，有效提高了施工管理效率，降低了管理成本。
2、本发明在工程建设项目中引入了三维定位***，实现了作业人员在三维模型中的三维实时定位。将可视化的三维BIM模型与三维定位***相结合，实现了在屏幕端观看作业人员在项目的具***置，实时查看工作人员在岗情况，进入及离开工作区域的时间，方便了管理人员对人员的统筹调度，发生危险情况时，可以及时掌握作业人员的位置，及时通知和疏散人员，保障所有人员的安全。
附图说明
图1是本发明一种基于三维可视化员工实时定位方法的流程示意图；
其中，附图中标记为：1-三维BIM模型建筑***；2-三维定位***；3-路桥工程建设信息平台；4-数据库服务器；5-三维BIM模型；6-定位标签；7-定位基站；8-信号接收器；9-智能控制终端。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。需要说明的是，本发明的具体实施例只是为了能更清楚的描述技术方案，而不能作为本发明保护范围的一种限制。
工程建设当中，对作业人员的安全保证是一项极其重要的工作，特别是在隧道、地铁、管廊项目中，其需在地下环境中进行施工，及时掌握作业人员的位置是对他们安全的重要保证。实现作业人员的三维实时定位可以及时掌握他们的位置情况，在三维BIM模型5中导入三维实时定位***可以实现在屏幕端实时查看每个人在工程项目中的具***置。极大地方便了管理者对人员的统筹调度和保障了施工人员的安全。
请参阅图1，一种基于三维可视化员工实时定位***，包括三维BIM模型建筑***1和三维定位***2，三维BIM模型建筑***1和三维定位***2组成路桥工程建设信息平台3；
三维BIM模型建筑***1包括数据库服务器4，数据库服务器4用于存储多个具有不同编号的三维BIM模型5；
三维定位***2包括定位标签6、定位基站7、信号接收器8、传输总线和智能控制终端9，定位标签6与定位基站7电性连接；定位基站7有多个并设置在建筑物内，定位基站7分别与信号接收器8连接；信号接收器8设置在建筑物外部周围，信号接收器8通过传输总线与智能控制终端9电信连接，传输总线接收信号接收器8的信号并向智能控制终端9传输，智能控制终端9具有三维定位端口；
路桥工程建设信息平台3，用于远程显示三维BIM模型5以及显示智能控制终端9上相应模型内人员的定位信息。
本发明将BIM技术和三维定位技术结合，BIM技术能够从三维角度体现施工现场的空间占位情况，三维定位技术指导施工管理，能够直观、准确定位、快速导航，可视化员工所处位置；通过设置三维BIM模型建筑***1和三维定位***2，定位标签6将结合三维BIM模型5自动快速定位，不需要培训即可使用，降低了使用门槛；与传统的施工管理方法相比，本申请能够准确定位员工所在位置，无需纸面管理资料，有效提高了施工管理效率，降低了管理成本
定位标签6被配制为携带标签的位置信息；本实施例中，采用型号为ML-MT90的定位标签6，该定位标签6可以悬挂或佩戴在钥匙扣上，也可以佩戴安全帽里面，定位标签6的工作原理为：定位标签6不断主动向外发出无线电信号(1秒钟发送3次，该发送功率可以根据用户要求进行修改)，并且能够传很远的距离，该无线信号是有编码的，每个标识卡的编码是唯一的。标识卡发出的无线信号如果是在定位基站7的有效测量距离内，则该无线信号通过定位基站7上的天线被基站接收并解码，然后定位基站7将该解码后的信号发送给信号接收器8，信号接收器8通过TTL232/RS232/RS485/CAN总线/以太网/Wiegand-26/Wiegand-34/USB/GPRS/GPS接口将信息发送给智能控制终端9，智能控制终端9为智能手机或电脑。
定位基站7携带有GPS信息、接入移动网络的网关信息或接入移动网络等标识信息。
本发明还提供一种基于三维可视化员工实时定位方法，该方法包括如下步骤：
(1)建立三维BIM模型建筑***1
使用Revit和CATIA的BIM软件人工建模，建立多个具有不同编号的三维BIM模型5，每个三维BIM模型5包括一一对应的建筑物构件及机电***，在三维BIM模型5中设定安装定位基站7的位置并标注，将三维BIM模型5轻量化处理后存储在数据库服务器4上；将三维BIM模型5数据进行轻量化处理是指根据模型的应用方向，对模型中的无效和冗余参数进行简化，压缩模型大小，达到更易使用的目的；
(4)建立三维定位***2
根据三维BIM模型5中设定的位置，在实际的建筑物内部布置多个定位基站7，在建筑物外部周围设置信号接收器8和具有三维定位端口的智能控制终端9，信号接收器8通过传输总线与智能控制终端9电信连接，员工随身佩戴携带有标签的位置信息的定位标签6进入施工现场，将定位标签6、定位基站7、信号接收器8和智能控制终端9电性连接组成三维定位***2；
(3)建立路桥工程建设信息平台3
将三维BIM模型建筑***1和三维定位***2进行对接，整合空间数据资源，根据B/S网络架构建立远程的路桥项目建设信息平台，将三维定位端口接入三维BIM模型5中，然后将三维BIM模型5接入路桥工程建设信息平台3中；
将三维BIM模型5接入路桥工程建设信息平台3中的具体方法为：通过接口直接调用存储在数据库服务器4上的三BIM模型数据，并加载到路桥工程建设信息平台3中；
(4)员工定位
(4.1)进入施工现场的员工通过其携带的定位标签6向设置在建筑物内的定位基站7发出信号，报告其大致位置信息，设置在建筑物内的多个局部区域的多个定位基站7中离该人员最近的一个定位基站7激活，并对该员工位置进行再次精确定位，该最近的定位基站7将该员工的身份信息以及位置信息向外发送，并由智能控制终端9通过信号接受器接收该员工的身份信息以及位置信息；
(4.2)智能控制终端9将该该员工的位置信息发送到路桥工程建设信息平台3，路桥工程建设信息平台3上的三维BIM模型5通过BIM定位区域对象的员工的定位数据与定位标签6的人员的身份信息进行自动识别，匹配并呈现出员工在三维BIM模型建筑***1中的位置与员工身份信息；
(4.3)当员工位置移动时，三维BIM模型5将自动切换相应的区域，实现员工位置与三维BIM模型5对象的联动，并可显示和保存员工的位置移动轨迹及员工在岗、离岗的时间信息，同时能通过路桥工程建设信息平台3向智能控制终端9发送控制信息以安排调度员工所处区域。
本发明将三维定位技术应用于员工中并将其与可视化三维BIM模型5结合，即可实现员工的实时三维定位，将三维BIM模型建筑***1和三维定位***2进行对接，建立路桥工程建设信息平台3，实现了在屏幕端观看作业人员在项目的具***置，实时查看工作人员在岗情况，进入及离开工作区域的时间，方便了管理人员对人员的统筹调度，发生危险情况时，可以及时掌握作业人员的位置，及时通知和疏散人员，保障所有人员的安全。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。
Claims (6)
1.一种基于三维可视化员工实时定位***，其特征在于：包括三维BIM模型建筑***和三维定位***，所述三维BIM模型建筑***和三维定位***组成路桥工程建设信息平台；
所述三维BIM模型建筑***包括数据库服务器，数据库服务器用于存储多个具有不同编号的三维BIM模型；
所述三维定位***包括定位标签、定位基站、信号接收器、传输总线和智能控制终端，所述定位标签与所述定位基站电性连接；所述定位基站有多个并设置在建筑物内，所述定位基站分别与所述信号接收器连接；所述信号接收器设置在建筑物外部周围，所述信号接收器通过传输总线与所述智能控制终端电信连接，所述传输总线接收所述信号接收器的信号并向所述智能控制终端传输，所述智能控制终端具有三维定位端口；
所述路桥工程建设信息平台，用于远程显示三维BIM模型以及显示智能控制终端上相应模型内人员的定位信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于三维可视化员工实时定位***，其特征在于：所述定位标签被配制为携带标签的位置信息；所述定位基站携带有GPS信息、接入移动网络的网关信息或接入移动网络的标识信息。
3.一种基于三维可视化员工实时定位方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)建立三维BIM模型建筑***
建立多个具有不同编号的三维BIM模型，每个三维BIM模型包括一一对应的建筑物构件及机电***，在三维BIM模型中设定安装定位基站的位置并标注，将三维BIM模型轻量化处理后存储在数据库服务器上；
(2)建立三维定位***
根据三维BIM模型中设定的位置，在实际的建筑物内部布置多个定位基站，在建筑物外部周围设置信号接收器和具有三维定位端口的智能控制终端，所述信号接收器通过传输总线与智能控制终端电信连接，员工随身佩戴携带有标签的位置信息的定位标签进入施工现场，将定位标签、定位基站、信号接收器和智能控制终端电性连接组成三维定位***；
(3)建立路桥工程建设信息平台
将三维BIM模型建筑***和三维定位***进行对接，整合空间数据资源，根据B/S网络架构建立远程的路桥项目建设信息平台，将三维定位端口接入三维BIM模型中，然后将三维BIM模型接入路桥工程建设信息平台中；
(4)员工定位
(4.1)进入施工现场的员工通过其携带的定位标签向设置在建筑物内的定位基站发出信号，报告其大致位置信息，设置在建筑物内的多个局部区域的多个定位基站中离该人员最近的一个定位基站激活，并对该员工位置进行再次精确定位，该最近的定位基站将该员工的身份信息以及位置信息向外发送，并由智能控制终端通过信号接受器接收该员工的身份信息以及位置信息；
(4.2)所述智能控制终端将该该员工的位置信息发送到路桥工程建设信息平台，路桥工程建设信息平台上的三维BIM模型通过BIM定位区域对象的员工的定位数据与定位标签的人员的身份信息进行自动识别，匹配并呈现出员工在三维BIM模型建筑***中的位置与员工身份信息；
(4.3)当员工位置移动时，三维BIM模型将自动切换相应的区域，实现员工位置与三维BIM模型对象的联动，并可显示和保存员工的位置移动轨迹及员工在岗、离岗的时间信息，同时能通过路桥工程建设信息平台向智能控制终端发送控制信息以安排调度员工所处区域。
4.根据权利要求3所述的一种基于三维可视化员工实时定位方法，其特征在于：所述步骤(1)中，将三维BIM模型数据进行轻量化处理是指根据模型的应用方向，对模型中的无效和冗余参数进行简化，压缩模型大小。
5.根据权利要求3所述的一种基于三维可视化员工实时定位方法，其特征在于：所述步骤(1)中，三维BIM模型的建立包括使用Revit和CATIA的BIM软件人工建模。
6.根据权利要求3所述的一种基于三维可视化员工实时定位方法，其特征在于：所述步骤(3)中，将三维BIM模型接入路桥工程建设信息平台中的方法为：通过接口直接调用存储在数据库服务器上的三BIM模型数据，并加载到路桥工程建设信息平台中。
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