[发明专利]基于现场视觉差异的大型构件施工安全性监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机多媒体技术领域，尤其涉及现场图像自动采集与识别技术，并根据大型构件施工现场图像的视觉差异信息和工程力学特性，对构件施工安全性进行实时智能识别。

背景技术

在工程设计阶段，设计单位对关键构件的设计提供了足够的安全系数，在工程竣工后的安全监控往往是提供了运行时的工程安全性状，但重大工程安全事故常常发生在施工过程中，此时很少有足够的监控手段为工程提供实时的安全预警。由于现场施工条件及机械、人工等方面的条件限制，安全监控人员很难精准地识别施工安全，同时现场施工人员由于注意力的问题，往往不能全面的顾及现场的各个关键部位，从而造成安全监控的缺失。

大型构件施工中的安全问题主要出现在以下两个阶段：现场构件的安装定位阶段和安装定位后的施工受力阶段。在构件的安装定位阶段，现场构件安装定位时大多是施工人员凭肉眼看到的标注在构件和支座上定位线，指挥吊装人员定位操作，并由测量仪器测量安装误差，如不满足要求再调整构件位置。但在很多情况下施工人员因施工条件限制不能靠近支座位置近距离观察构件安装定位线，不能保证精确的指挥，这就带来了施工安装的安全隐患，许多施工事故证明了这一点。

目前，大型建筑工程构件的安全监测大多是在工程施工完成后进行的，只对构件在使用过程中的受力变形进行监测。而在构件施工安装定位后的施工受力阶段还没有好的方法进行安全监测。实际上在施工过程中同样会遇到各种荷载，而此时的结构施工还没有完成，其它构件的各种支撑作用还没有完全形成，很多的安全问题就出现在这一阶段。因此，监测施工过程中的大型构件的安全也是施工安全的重要环节。

现在随着建筑工程施工现场信息化水平的不断提高，多媒体设备、软件处理技术及传输技术都已比较成熟。由图像或视频的视觉感知特征(如颜色直方图、纹理、形状、运动矢量等)可以得到工程构件的线条、形状和空间位置等等信息，这给我们采用图像技术监测施工过程中的大型构件安装误差和施工中的构件变形提供了可能，即通过不同时刻的构件现场图像得到的构件线条、形状和空间位置的对比，从而得到大型构件的安装误差和受力变形情况，判断构件是否安全。

发明内容

本发明的目的是为确保建筑工程中大型构件施工的安全问题，而提供一种基于现场视觉差异的大型构件施工安全性监控的方法。

本发明的基于现场视觉差异的大型构件施工安全性监控方法，包括以下步

骤：

1)根据施工图、施工环境以及构件的现场状态，在施工图上确定构件及支座监控特征点的位置，并对构件及支座特征点编号，将特征点放入带系统坐标的基准平面内，计算机自动获得每个特征点的坐标值；

2)由特征点的坐标值运算得到安全控制参数，并给出控制参数的安全范围；

3)将施工图上的构件及支座特征点标注在现场的构件和支座表面，并确定监测用照相机的拍摄位置；

4)利用计算机控制照相机按一定的时间间隔拍摄构件安装就位过程中的构件及支座特征点的图像，将图像经计算机处理后放入带系统坐标的基准平面内，计算机自动获得每个特征点的坐标值；

5)依据步骤4)得到的特征点的坐标值求出构件的安装误差的控制参数，如果安装误差的控制参数在安全范围内，则构件安装就位结束，如果安装误差的控制参数不在安全范围内，给出偏差的大小和方向，指示继续调整构件位置；

6)对安装就位的构件及支座特征点，用计算机控制照相机按设定的时间间隔进行拍摄，将图像经计算机处理后放入带系统坐标的基准平面内，计算机自动获得不同时刻t_k每个特征点的坐标值，求出各个时刻构件及支座的施工安全的控制参数f_k，实时判断施工安全控制参数f_k是否在安全范围内；

7)应用指数平滑法对构件受力变形的趋势进行预测，设f_k+1′为t_k+1时刻施工安全的控制参数的预测值，设f_k+1为t_k+1时刻施工安全的控制参数的实际值，如果f_k+1≤f_k+1′，则认为安全，如果f_k+1＞f_k+1′，则认为不安全。

所谓的特征点是指能够表示构件及支座形状和空间位置的构件及支座表面上的设定点；所谓的施工安全控制参数是指由特征点坐标计算得到的表示施工误差和构件及支座的变形量。

将特征点标注在构件及支座表面上，可使捕捉构件及支座的空间位置和变形更容易。