一种基于大数据的施工现场巡查管理系统

技术领域

本发明涉及施工巡检技术领域，具体为一种基于大数据的施工现场巡查管理系统。

背景技术

安全施工巡检是指对生产过程及安全管理中可能存在的隐患、有害与危险因素、缺陷等进行查证，以确定隐患或有害与危险因素、缺陷的存在状态，以及它们转化为事故的条件，以便制定整改措施，消除隐患和有害与危险因素，确保生产安全。

在申请公布号为CN104700161A的中国发明申请中，公开了一种基于风险因素识别的施工工地巡查优化方法及系统，所述方法具体包括：预先在管网智能巡查系统中设置并存储施工工地存在的风险因素和所述风险因素对应的风险等级信息；实时采集施工工地信息，并将所述采集的施工工地信息与系统预设的风险因素和所述风险因素所述对应的风险等级信息进行匹配；若信息匹配成功，则管网智能巡查系统按照一预定规则自动生成所述施工工地的巡查周期，并按照所述巡查周期分配相关工地管理人员进行施工工地的巡查管理工作。

在以上发明申请中，虽然给出了风险因素和风险等级的匹配过程，但其是对整个施工区进行风险因素的采集，在进行后续风险等级匹配时存在较大的误差，同时在实际的巡检工作中常常会出现人员不足的情况，对于风险等级相同的区域无法做出同步派遣，导致人员派遣的合理性有待提高。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于大数据的施工现场巡查管理系统，采用分区设计，使得采集到的数据更加准确，继而提高施工现场危险评估值Das的精确度，能够直观在可视化平台上展示各个巡查区内的危险等级G和施工现场危险评估值Das；根据派遣优先系数Fit的大小来完成对维修人员的调度，能够在应对管理人员不足的情况时，对人员的派遣做出合理的分配，解决了背景技术中提出的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于大数据的施工现场巡查管理系统，包括巡查区域划分模块、巡查数据采集模块、巡查数据分析模块、巡查分析调度模块以及巡查记录管理模块；

其中，在划定的施工区域内建立施工地电子地图，由巡查区域划分模块对施工地电子地图进行区域划分，得到若干个巡查区，并将各个巡查区在可视化平台上展示；

通过巡查数据采集模块采集各个巡查区内的环境数据、设备数据以及人员数据，并对各个巡查区内的数据进行汇总后完成数据预处理；其中，均值/中位数/众数填充法是一种缺失值填充的方法，当数据集中有一些缺失值时，可以使用上述方法来填充被缺失的数值；均值填充法：将所有非缺失值的数据相加，再除以数据总量，得到均值，用均值来填充缺失值；中位数填充法：将所有非缺失值排序，找到中间位置的数值作为中位数，用中位数来填充缺失值；众数填充法：将所有非缺失值出现频率最高的数值作为众数，用众数来填充缺失值；上述方法为本申请中所需的缺失值填充方式，具体使用哪种方法，可根据需要参照数据特点及应用场景来决定；

经过预处理后的数据由巡查数据分析模块分析，完成对数据的提取分类，并搭建相应的环境数据集、设备数据集以及人员数据集，生成施工现场危险评估值Das；

在巡查分析调度模块中将获取的施工现场危险评估值Das匹配到对应的危险等级G，在选定的时间区间内，同步记录相应危险等级G出现的频次R，生成派遣优先系数Fit，派遣优先系数Fit与对应巡查区内派遣人员的顺序呈正相关，具体意思为：当巡查区内派遣优先系数Fit越高，则相应派遣人员的派出顺序越靠前；

例如，在划定的施工区域内，某个巡查区中派遣优先系数Fit最高，则该巡查区就会得到第一批的检修人员，该部分的检修人员抵达该巡查区后会进行检修和记录操作，对于派遣优先系数Fit次高的某个巡查区，则会得到第二批的检修人员。

通过巡查记录管理模块记录系统内的数据集，并将系统与操作端连接。

进一步的，建立施工地电子地图时包括如下步骤：使用搭载机器视觉系统的无人机，对划定的施工区域进行成像，依据深度相机完成3D建模，得到施工地电子地图；

在所述巡查区域划分模块中，各个巡查区按照电子地图的形式于可视化平台上展示，且可视化平台还用于展示的信息包括：对应巡查区下的危险等级G、相应危险等级出现的频次R以及派遣优先系数Fit。

进一步的，所述巡查数据采集模块包括环境监测单元、设备监测单元以及人员监测单元；

其中，所述环境监测单元在对应巡查区内对环境数据进行监测，获取环境指数I，且环境数据包括：平均温度T、平均湿度H以及平均风速V；环境监测单元21包含用于采集温度数据的温度传感器、用于采集湿度数据的湿度采集器以及用于采集风速的风速传感器；

对平均温度T、平均湿度H以及平均风速V做无量纲处理后，依照如下方式生成环境指数I：

其中，参数的意义及取值为：0.05≤γ≤1.05，γ为权重，其具体值由用户调整设置，C

所述设备监测单元在对应巡查区内对设备数据进行监测，获取设备故障率E，生成设备故障率E的方式为：

设备故障率E＝对应巡查区内的故障设备量/对应巡查区内的设备总量；

所述人员监测单元在对应巡查区内对人员数据进行监测，获取违规人员数N，生成违规人员数N的方式为：对应巡查区内的人员佩戴内置GPS定位器的安全帽，通过GPS定位器实时定位该人员的位置，所述人员监测单元监测佩戴安全帽的人员的位置，若是位于对应巡查区内，则不违规；若是越出对应巡查区，则违规，并统计得到违规人员数N；具体的，为了确保巡查区内的人员均佩戴内置GPS定位器的安全帽，需要在工地入口位置安装识别摄像头，用于识别人员是否佩戴安全帽，若识别到人员并未佩戴安全帽，则发出预警；若识别到人员佩戴了安全帽，则不作响应。

进一步的，所述人员监测单元包括判断子单元和统计子单元；

其中，所述判断子单元用于判断对应巡查区内佩戴安全帽的人员是否违规；

所述统计子单元用于统计对应巡查区内违规人员数N。

进一步的，在所述巡查数据采集模块中，进行数据预处理的方式为数据清洗，且数据清洗至少包括：去除重复数据、运用均值/中位数/众数填充法完成填补缺失值以及识别并去除异常值。

进一步的，在所述巡查数据分析模块中，获取环境指数I、设备故障率E及违规人员数N，做无量纲处理后，依照如下方式生成施工现场危险评估值Das：

其中，α、β均为可变常数参数，0.57≤α≤1.38，0.43≤β≤2.62，其具体值由用户调整设置，C

进一步的，在所述巡查分析调度模块中包括匹配单元和调度单元；

其中，所述匹配单元用于将对应巡查区内的施工现场危险评估值Das与危险等级G完成匹配，并通过匹配单元内置的记录子单元记录选定的时间区间内对应危险等级G出现的频次R，依照如下方式生成派遣优先系数Fit：

Fit＝G

其中，参数的意义及取值为：1≤n≤3，n为权重，其具体值由用户调整设置。

进一步的，在所述匹配单元中，将对应巡查区内的施工现场危险评估值Das与危险等级G建立映射关系，通过匹配单元内置的定义子单元确定危险等级G，危险等级G包括：Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级...，并同步定义危险等级G下对应的施工现场危险评估值Das的阈值范围，以确定施工现场危险评估值Das所处的危险等级G；

需要说明的是：危险等级G为Ⅰ级时危险程度最低，危险等级G为Ⅲ级及以上时危险程度开始变高。

进一步的，所述调度单元以优先派遣系数Fit与对应巡查区内派遣人员的顺序呈正相关为依据，在划定的施工区域内，对具有最高派遣优先系数Fit的巡查区进行首批人员派遣。

(三)有益效果

本发明提供了一种基于大数据的施工现场巡查管理系统，具备以下有益效果：

1、在本系统中通过对施工区域划分各个巡查区，考虑到了环境因素、设备因素以及人员因素，可获取施工现场危险评估值Das，由于采用分区设计，使得采集到的数据更加准确，继而提高施工现场危险评估值Das的精确度，能够直观在可视化平台上展示各个巡查区内的危险等级G和施工现场危险评估值Das，方便工作人员进行有效的监管，降低人工成本的同时大大提高了工作人员的监管效率；

2、通过在巡查分析调度模块中设计匹配单元和调度单元，可高效的完成对各个巡查区进行危险等级G的判定，综合考虑了危险等级G和对应危险等级G出现的频次R，可获取派遣优先系数Fit，根据派遣优先系数Fit的大小来完成对维修人员的调度，能够有效避免危险程度高的区域出现无人可派的问题，在不受外界人员干扰的情况下，系统能够做出准确高效的判断，遇到管理人员不足的情况时，能够对人员的派遣做出合理的分配。

附图说明

图1为本发明基于大数据的施工现场巡查管理系统的整体系统结构框图；

图2为本发明基于大数据的施工现场巡查管理方法的整体流程图；

图中：10、巡查区域划分模块；20、巡查数据采集模块；21、环境监测单元；22、设备监测单元；23、人员监测单元；231、判断子单元；232、统计子单元；30、巡查数据分析模块；40、巡查分析调度模块；41、匹配单元；411、记录子单元；412、定义子单元；42、调度单元；50、巡查记录管理模块。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

实施例1：

请参阅图2，本发明提供一种基于大数据的施工现场巡查管理方法，包括如下步骤：

步骤一、在划定的施工区域内建立施工地电子地图，由巡查区域划分模块10对施工地电子地图进行区域划分，得到若干个巡查区，并将各个巡查区在可视化平台上展示；其中，各个巡查区之间的分界线可在可视化平台上直观观测；

步骤一包括如下内容：

建立施工地电子地图时包括如下步骤：使用搭载机器视觉系统的无人机，对划定的施工区域进行成像，依据深度相机完成3D建模，得到施工地电子地图；

在巡查区域划分模块10中，各个巡查区按照电子地图的形式于可视化平台上展示，且可视化平台还用于展示的信息包括：对应巡查区下的危险等级G、相应危险等级出现的频次R以及派遣优先系数Fit，其中可视化平台使用到的工具为液晶显示屏。

步骤二、通过巡查数据采集模块20采集各个巡查区内的环境数据、设备数据以及人员数据，并对各个巡查区内的数据进行汇总后完成数据预处理，进行数据预处理的方式为数据清洗，且数据清洗至少包括：去除重复数据、运用均值/中位数/众数填充法完成填补缺失值以及识别并去除异常值；

其中，均值/中位数/众数填充法是一种缺失值填充的方法，当数据集中有一些缺失值时，可以使用上述方法来填充被缺失的数值；均值填充法：将所有非缺失值的数据相加，再除以数据总量，得到均值，用均值来填充缺失值；中位数填充法：将所有非缺失值排序，找到中间位置的数值作为中位数，用中位数来填充缺失值；众数填充法：将所有非缺失值出现频率最高的数值作为众数，用众数来填充缺失值；上述方法为本申请中所需的缺失值填充方式，具体使用哪种方法，可根据需要参照数据特点及应用场景来决定。

步骤二包括如下内容：

巡查数据采集模块20包括环境监测单元21、设备监测单元22以及人员监测单元23；

其中，环境监测单元21在对应巡查区内对环境数据进行监测，获取环境指数I，且环境数据包括：平均温度T、平均湿度H以及平均风速V；环境监测单元21包含用于采集温度数据的温度传感器、用于采集湿度数据的湿度采集器以及用于采集风速的风速传感器；

对平均温度T、平均湿度H以及平均风速V做无量纲处理后，依照如下方式生成环境指数I：

其中，参数的意义及取值为：0.05≤γ≤1.05，γ为权重，其具体值由用户调整设置，C

设备监测单元22在对应巡查区内对设备数据进行监测，获取设备故障率E，生成设备故障率E的方式为：

设备故障率E＝对应巡查区内的故障设备量/对应巡查区内的设备总量；

人员监测单元23在对应巡查区内对人员数据进行监测，获取违规人员数N，生成违规人员数N的方式为：对应巡查区内的人员佩戴内置GPS定位器的安全帽，通过GPS定位器实时定位该人员的位置，人员监测单元23监测佩戴安全帽的人员的位置，若是位于对应巡查区内，则不违规；若是越出对应巡查区，则违规，并统计得到违规人员数N；

在实际应用场景中，为了确保巡查区内的人员均佩戴内置GPS定位器的安全帽，需要在工地入口位置安装识别摄像头，用于识别人员是否佩戴安全帽，若识别到人员并未佩戴安全帽，则发出预警；若识别到人员佩戴了安全帽，则不作响应。

人员监测单元23包括判断子单元231和统计子单元232；

其中，判断子单元231用于判断对应巡查区内佩戴安全帽的人员是否违规；

统计子单元232用于统计对应巡查区内违规人员数N。

步骤三、经过预处理后的数据由巡查数据分析模块30分析，完成对数据的提取分类，并搭建相应的环境数据集、设备数据集以及人员数据集，生成施工现场危险评估值Das；

步骤三包括如下内容：

在巡查数据分析模块30中，获取环境指数I、设备故障率E及违规人员数N，做无量纲处理后，依照如下方式生成施工现场危险评估值Das：

其中，α、β均为可变常数参数，0.57≤α≤1.38，0.43≤β≤2.62，其具体值由用户调整设置，C

结合步骤一至步骤三可以得出如下结论：

通过对施工区域划分各个巡查区，考虑到了环境因素、设备因素以及人员因素，可获取施工现场危险评估值Das，由于采用分区设计，使得采集到的数据更加准确，继而提高施工现场危险评估值Das的精确度，能够直观在可视化平台上展示各个巡查区内的危险等级G和施工现场危险评估值Das，方便工作人员进行有效的监管，降低人工成本的同时大大提高了工作人员的监管效率。

步骤四、在巡查分析调度模块40中将获取的施工现场危险评估值Das匹配到对应的危险等级G，在选定的时间区间内，同步记录相应危险等级G出现的频次R，生成派遣优先系数Fit，派遣优先系数Fit与对应巡查区内派遣人员的顺序呈正相关；

步骤四包括如下内容：

在巡查分析调度模块40中包括匹配单元41和调度单元42；

其中，匹配单元41用于将对应巡查区内的施工现场危险评估值Das与危险等级G完成匹配，并通过匹配单元41内置的记录子单元411记录选定的时间区间内对应危险等级G出现的频次R，依照如下方式生成派遣优先系数Fit：

Fit＝G

其中，参数的意义及取值为：1≤n≤3，n为权重，其具体值由用户调整设置。

在匹配单元41中，将对应巡查区内的施工现场危险评估值Das与危险等级G建立映射关系，通过匹配单元41内置的定义子单元412确定危险等级G，危险等级G包括：Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级...，并同步定义危险等级G下对应的施工现场危险评估值Das的阈值范围，以确定施工现场危险评估值Das所处的危险等级G；调度单元42以优先派遣系数Fit与对应巡查区内派遣人员的顺序呈正相关为依据，在划定的施工区域内，对具有最高派遣优先系数Fit的巡查区进行首批人员派遣；

危险等级G为Ⅰ级时危险程度最低，危险等级G为Ⅲ级及以上时危险程度开始变高；

在实际场景中，并不是只需要考虑对应巡查区内的危险等级G就能确定派遣作业的优先级，还需要考虑对应危险等级G的频次R，若是频次R过高，也会导致派遣优先系数Fit增高。

结合上述步骤四的内容可以得出如下结论：

在巡查分析调度模块40中设计匹配单元41和调度单元42，可高效的完成对各个巡查区进行危险等级G的判定，综合考虑了危险等级G和对应危险等级G出现的频次R，可获取派遣优先系数Fit，根据派遣优先系数Fit的大小来完成对维修人员的调度，能够有效避免危险程度高的区域出现无人可派的问题，在不受外界人员干扰的情况下，系统能够做出准确高效的判断，遇到管理人员不足的情况时，能够对人员的派遣做出合理的分配。

步骤五、通过巡查记录管理模块50记录系统内的数据集，并将系统与操作端连接，可对系统内的数据进行删除、备份以及查看。

实施例2：

请参阅图1，本发明提供一种基于大数据的施工现场巡查管理系统，包括：

巡查区域划分模块10、在划定的施工区域内建立施工地电子地图，建立施工地电子地图时包括如下步骤：使用搭载机器视觉系统的无人机，对划定的施工区域进行成像，依据深度相机完成3D建模，得到施工地电子地图，由巡查区域划分模块10对施工地电子地图进行区域划分，得到若干个巡查区，并将各个巡查区在可视化平台上展示，该可视化平台还用于展示的信息包括：对应巡查区下的危险等级G、相应危险等级出现的频次R以及派遣优先系数Fit；

巡查数据采集模块20、采集各个巡查区内的环境数据、设备数据以及人员数据，并对各个巡查区内的数据进行汇总后完成数据预处理；

该巡查数据采集模块20包括环境监测单元21、设备监测单元22以及人员监测单元23；其中，环境监测单元21在对应巡查区内对环境数据进行监测，获取环境指数I，且环境数据包括：平均温度T、平均湿度H以及平均风速V；设备监测单元22在对应巡查区内对设备数据进行监测，获取设备故障率E；人员监测单元23在对应巡查区内对人员数据进行监测，获取违规人员数N，生成违规人员数N的方式为：对应巡查区内的人员佩戴内置GPS定位器的安全帽，通过GPS定位器实时定位该人员的位置，人员监测单元23监测佩戴安全帽的人员的位置，若是位于对应巡查区内，则不违规；若是越出对应巡查区，则违规，并统计得到违规人员数；人员监测单元23包括判断子单元231和统计子单元232；其中，判断子单元231用于判断对应巡查区内佩戴安全帽的人员是否违规；统计子单元232用于统计对应巡查区内违规人员数N；

巡查数据分析模块30、经过预处理后的数据由巡查数据分析模块30分析，完成对数据的提取分类，并搭建相应的环境数据集、设备数据集以及人员数据集，生成施工现场危险评估值Das；获取环境指数I、设备故障率E及违规人员数N，做无量纲处理后可获取施工现场危险评估值Das；

巡查分析调度模块40、将获取的施工现场危险评估值Das匹配到对应的危险等级G，在选定的时间区间内，同步记录相应危险等级G出现的频次R，生成派遣优先系数Fit，派遣优先系数Fit与对应巡查区内派遣人员的顺序呈正相关；

巡查分析调度模块40中包括匹配单元41和调度单元42；

匹配单元41用于将对应巡查区内的施工现场危险评估值Das与危险等级G完成匹配，并通过匹配单元41内置的记录子单元411记录选定的时间区间内对应危险等级G出现的频次R；在匹配单元41中，将对应巡查区内的施工现场危险评估值Das与危险等级G建立映射关系，通过匹配单元41内置的定义子单元412确定危险等级G，危险等级G包括：Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级...，并同步定义危险等级G下对应的施工现场危险评估值Das的阈值范围，以确定施工现场危险评估值Das所处的危险等级G；调度单元42以优先派遣系数Fit与对应巡查区内派遣人员的顺序呈正相关为依据，在划定的施工区域内，对具有最高派遣优先系数Fit的巡查区进行首批人员派遣；

具体的，在巡查分析调度模块40中设计匹配单元41和调度单元42，可高效的完成对各个巡查区进行危险等级G的判定，综合考虑了危险等级G和对应危险等级G出现的频次R，可获取派遣优先系数Fit，根据派遣优先系数Fit的大小来完成对维修人员的调度，能够有效避免危险程度高的区域出现无人可派的问题，在不受外界人员干扰的情况下，系统能够做出准确高效的判断，遇到管理人员不足的情况时，能够对人员的派遣做出合理的分配。

巡查记录管理模块50、记录系统内的数据集，并将系统与操作端连接，可对系统内的数据进行删除、备份以及查看。

上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。