一种基于数字孪生的工程强风安防监控方法及系统与流程

1.本发明属于工程安防监控领域，具体涉及一种基于数字孪生的工程强风安防监控方法及系统。


背景技术：

2.十八世纪，欧洲创造了“工程”一词，其本来含义是有关兵器制造、具有军事目的的各项劳作，后扩展到许多领域，如建筑屋宇、制造机器、架桥修路等。安防有物防、人防和技防三种防护形式，这里的安防工程指的是技术防范。安防工程就是实现采用现代科技手段实现安全防护的过程，安防产品则是服务于安防工程的设备。
3.目前城市建筑楼宇的密集型施工使得作业环境变得复杂。伴随着施工材料、外围临时固定和塔吊等设备的存在，在强风天气出现时易发生设备倒塌或者材料高空坠落造成施工安全事件，现有系统是采用“安全员+施工员”组合方式来实现的。这种系统，对人的沟通协调综合素质要求严格，需要安全员与施工员建立统一关系、密切配合才可完成撤离工作，操控流程复杂，智能化程度低且不经济；另外，人为操作或指挥失误容易出现误沟通、重复沟通和沟通不到等问题，比如在需撤离最佳时间内沟通滞后或者未沟通导致人员无法及时撤离或者安全员在强风天气环境下噪声干扰造成施工人员进入事故高风险地点等。为避免在强风天气出现造成安全事故，急需一类能够实时监控强风等级并且预估事故高风险地点且能让施工人员正确及时撤离的方法及系统。


技术实现要素：

4.本发明为了解决上述技术问题，进而提出了一种基于数字孪生的工程强风安防监控方法及系统。
5.本发明具体技术方案如下：一种基于数字孪生的工程强风安防监控方法，包括以下步骤：s1：获取工程场地基础信息，通过数字孪生技术建立数字孪生模型；s2：建立高危区域数据库，将数字孪生模型内模拟工程设备倒塌区域和工程物料落点区域并存入高危区域数据库内；s3：获取施工人员实时位置；s4：获取工程场地风向及风力等级信息结合获取气象台发布的工程场地实时预报信息进行强风等级预警信息；s5：将风力预警信息输入高危区域数据库调取的工程设备倒塌区域和工程物料落点区域并在数字孪生模型内生成预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域；s6：根据施工人员实时位置，将预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域覆盖的撤离线路区域排除，将剩余撤离线路进行长度对比制定最佳撤离线路；s7：根据已获取的施工人员信息与已撤离施工人员信息比对确定是否有未撤离人员并对未撤离人员进行协助撤离。
6.进一步，所述获取工程场地基础信息，通过数字孪生技术建立数字孪生模型的方法为，获取工程场地占地面积信息，以工程场地一边界点为坐标系原点建立工程场地空间坐标系；获取工程物料仓库、工程设备和临时道路的经纬度信息；根据工程物料仓库、工程设备和临时道路的经纬度信息和工程场地空间坐标系获取在工程场地空间坐标系下的工程物料仓库、工程设备和临时道路的基础位置坐标；获取工程物料仓库和工程设备高度坐标；结合工程物料仓库、工程设备和临时道路的基础位置坐标和工程物料仓库和工程设备高度坐标建立数字孪生模型。
7.进一步，所述建立高危区域数据库，将数字孪生模型内模拟工程设备倒塌区域和工程物料落点区域并存入高危区域数据库内的方法为，建立高危区域数据库；获取风力强度对应的等级信息生成强风等级；获取工程设备抗风等级信息并输入数字孪生模型；在数字孪生模型内模拟不同强风等级时工程设备的倒塌区域并存入高危区域数据库；获取工程材料的抗风强度并输入数字孪生模型；在数字孪生模型内模拟不同强风等级时不同高度的工程物料落点区域并存入高危区域数据库。
8.进一步，所述获取施工人员实时位置的方法为，获取图像采集设备位置信息，根据图像采集设备位置信息获取工程场地空间坐标系下的图像采集设备坐标；实时获取工程场地图像并识别工程场地图像中施工人员佩戴的识别标记安全帽，根据识别结果与工程场地空间坐标系下的图像采集设备坐标获取施工人员实时坐标；根据施工人员实时坐标在数字孪生模型内同步显示施工人员实时位置。
9.进一步，所述获取工程场地风向及风力等级信息结合获取气象台发布的工程场地实时预报信息进行强风等级预警信息的方法为，获取工程场地实时风向信息和实时风力等级信息；获取气象台发布的工程场地所在区域风向预报信息和风力等级预报信息；根据实时风向信息和风向预报信息获取工程场地风向预警信息；根据实时风力等级信息和风力等级预报信息获取工程场地风力预警信息。
10.进一步，所述将风力预警信息输入高危区域数据库调取的工程设备倒塌区域和工程物料落点区域并在数字孪生模型内生成预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域的方法为，将风力预警信息输入高危区域数据库，调取对应风力等级下工程设备倒塌区域；根据工程设备倒塌区域和工程设备坐标在数字孪生模型内生成倒塌区域；根据风向预警信息获取工程设备最大预测倒塌方向夹角；
根据工程设备最大预测倒塌方向夹角和倒塌区域获取工程设备预测倒塌高危区域，工程设备预测倒塌高危区域具体为扇形面；将风力预警信息输入高危区域数据库，调取对应风力等级下工程物料落点区域；根据风向预警信息和工程物料落点区域获取高空坠落高危区域；根据多个高空坠落高危区域和工程物料坐标生成预测高空坠落高危区域。
11.进一步，所述根据施工人员实时位置，将预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域覆盖的撤离线路区域排除，将剩余撤离线路进行长度对比制定最佳撤离线路的方法为，在数字孪生模型内将施工人员实时位置设置为起点，起点坐标为qd（xq,yq）；在数字孪生模型内将工程场地出入口设置为终点，终点的坐标为zd（xz,yz）；在数字孪生模型内将各条道路的转角点设置为经过点，经过点的坐标为jd1（x1,y1）、jd2（x2,y2）
····
jdn（xn，yn）；根据连接起点、多个经过点和终点生成撤离线路；根据道路宽度信息和撤离线路生成撤离线路区域；在数字孪生模型内判断预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域是否覆盖撤离线路区域，若撤离线路区域被预测倒塌高危区域或预测高空坠落高危区域覆盖，则将被覆盖撤离线路区域标记为高风险路线并排除；根据起点与最近经过点坐标获取起点至最近经过点直线距离q，其中，根据两个相邻经过点坐标获取两个相邻经过点直线距离j，其中，根据终点与最近经过点坐标获取终点至最近经过点直线距离z，其中，获取多个撤离距离c，其中，c1=q1+j1+z1、c2=q2+j2+z2
···
cn=qn+jn+zn；通过对比多个撤离距离数值大小进行等级排列进而确定最佳撤离路线；将最佳撤离路线下发到对应工作人员佩戴的信息接收终端并触发信息接收终端警报。
12.进一步，所述根据已获取的施工人员信息与已撤离施工人员信息比对确定是否有未撤离人员并对未撤离人员进行协助撤离的方法为，获取工程场地内施工人员人脸信息和联系方式；获取已撤离施工人员的人脸信息与入场施工人员进行比对进而确认未撤离施工人员；通过未撤离施工人员的联系方式和信息接收终端与未撤离施工人员进行联系，通过反馈信息确认无回复施工人员并标记；根据施工人员实时位置派遣协助人员结合最佳撤离路线对无回复施工人员进行协助撤离。
13.一种基于数字孪生的工程强风安防监控系统，包括：中央处理器、数据库、数字孪
生平台、led显示大屏、监控终端、风力风向检测器、气象云平台、无线通讯模块和移动终端，所述中央处理器通过与led显示大屏连接将数字孪生监控安防信息可视化；中央处理器通过与多个监控终端连接获取施工人员图像信息，进而根据识别标记安全帽结合监控终端坐标获取施工人员位置信息；中央处理器通过与风力风向检测器连接获取工程施工地点外围风向及风速信息；中央处理器通过与气象云平台连接获取工程施工地点气象预告；并结合工程施工地点外围风向及风速信息及时提前生成预警风力强度；中央处理器通过与数字孪生平台连接获取数字孪生模型内的工程设备和工程物料，并及时更新施工人员位置信息；中央处理器通过与数据库连接通过接收预警指令并实时输入预警风力强度，数据库反馈工程设备的倒塌区域和工程物料的落点区域结合数字孪生模型内的工程设备的坐标和工程物料的坐标生成倒塌高危区域和高空坠物高危区域；中央处理器通过无线通讯模块将实时演算的最佳撤离路径下发至施工人员佩戴的移动终端上。
14.有益效果：本技术通过将风力预警信息输入高危区域数据库调取的工程设备倒塌区域和工程物料落点区域并在数字孪生模型内生成预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域，根据施工人员实时位置，将预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域覆盖的撤离线路区域排除，将剩余撤离线路进行长度对比制定最佳撤离线路，根据已获取的施工人员信息与已撤离施工人员信息比对确定是否有未撤离人员并对未撤离人员进行协助撤离，实现了对工程所在场地进行强风预警并将制定的最佳撤离路线及时告知施工人员，避免了因施工人员未及时知晓预警信息和因无法知晓最佳撤离路线导致未及时撤离或者撤离过程中误入高危区域发生安全事故的情况发生。
15.本技术通过获取工程场地占地面积信息，以工程场地一边界点为坐标系原点建立工程场地空间坐标系；获取工程物料仓库、工程设备和临时道路的经纬度信息；根据工程物料仓库、工程设备和临时道路的经纬度信息和工程场地空间坐标系获取在工程场地空间坐标系下的工程物料仓库、工程设备和临时道路的基础位置坐标；获取工程物料仓库和工程设备高度坐标；结合程物料仓库、工程设备和临时道路的基础位置坐标和工程物料仓库和工程设备高度坐标建立数字孪生模型，实现了数字孪生模型的基础搭建，提供了此方法的底层架构，对后续的安防监控的监控效果进行加强。
16.本技术通过获取工程设备抗风等级信息并输入数字孪生模型；在数字孪生模型内模拟不同强风等级时工程设备的倒塌区域并存入高危区域数据库；获取工程材料的抗风强度并输入数字孪生模型；在数字孪生模型内模拟不同强风等级时不同高度的工程物料落点区域并存入高危区域数据库，实现了将各种实验数据存入高危区域数据库，通过输入对应风力等级调取相应的实验数据，对计算效果进行优化。
17.本技术通过获取图像采集设备位置信息，根据图像采集设备位置信息获取工程场地空间坐标系下的图像采集设备坐标；实时获取工程场地图像并识别工程场地图像中施工人员佩戴的识别标记安全帽，根据识别结果与工程场地空间坐标系下的图像采集设备坐标获取施工人员实时坐标；根据施工人员实时坐标在数字孪生模型内同步显示施工人员实时位置，实现了对工程场地内施工人员的位置定位，避免了施工人员无法定位的问题。
18.本技术通过获取工程场地实时风向信息和实时风力等级信息；获取气象台发布的工程场地所在区域风向预报信息和风力等级预报信息；根据实时风向信息和风向预报信息获取工程场地风向预警信息；根据实时风力等级信息和风力等级预报信息获取工程场地风力预警信息，实现了数字预告与显示反馈的双通道获取，提高了预警信息的精准性。
19.本技术通过将风力预警信息输入高危区域数据库，调取对应风力等级下工程设备倒塌区域；根据工程设备倒塌区域和工程设备坐标在数字孪生模型内生成倒塌区域；根据风向预警信息获取工程设备最大预测倒塌方向夹角；根据工程设备最大预测倒塌方向夹角和倒塌区域获取工程设备预测倒塌高危区域，工程设备预测倒塌高危区域具体为扇形面；将风力预警信息输入高危区域数据库，调取对应风力等级下工程物料落点区域；根据风向预警信息和工程物料落点区域获取高空坠落高危区域；根据多个高空坠落高危区域和工程物料坐标生成预测高空坠落高危区域，实现了在高危区域数据库内调取工程设备和工程物料相对应的数据并将其与数字孪生模型结合生成预测高危区域，提高了信息的获取效率。
20.本技术通过根据连接起点、多个经过点和终点生成撤离线路；根据道路宽度信息和撤离线路生成撤离线路区域；在数字孪生模型内判断预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域是否覆盖撤离线路区域，若撤离线路区域被预测倒塌高危区域或预测高空坠落高危区域覆盖，则将被覆盖撤离线路区域标记为高风险路线并排除，实现将危险路线判断与排除，保证了施工人员撤退时路线的安全性。
21.本技术通过获取已撤离施工人员的人脸信息与入场施工人员进行比对进而确认未撤离施工人员；通过未撤离施工人员的联系方式和信息接收终端与未撤离施工人员进行联系，通过反馈信息确认无回复施工人员并标记；根据施工人员实时位置派遣协助人员结合最佳撤离路线对无回复施工人员进行协助撤离，实现了对未撤离人员的二次撤离保障，避免了出现施工人员未撤离的情况发生。
附图说明
22.图1为本发明的流程框图；图2为本发明提供的系统示意图；图中：中央处理器101，数据库102，数字孪生平台103，led显示大屏104，监控终端105，风力风向检测器106，气象云平台107，无线通讯模块108，移动终端109。
具体实施方式
23.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、完整的描述，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。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“中”、“外”、“内”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
25.实施例1：结合图1进行说明一种基于数字孪生的工程强风安防监控方法，包括以下步骤：
s1：获取工程场地基础信息，通过数字孪生技术建立数字孪生模型；s2：建立高危区域数据库，将数字孪生模型内模拟工程设备倒塌区域和工程物料落点区域并存入高危区域数据库内；s3：获取施工人员实时位置；s4：获取工程场地风向及风力等级信息结合获取气象台发布的工程场地实时预报信息进行强风等级预警信息；s5：将风力预警信息输入高危区域数据库调取的工程设备倒塌区域和工程物料落点区域并在数字孪生模型内生成预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域；s6：根据施工人员实时位置，将预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域覆盖的撤离线路区域排除，将剩余撤离线路进行长度对比制定最佳撤离线路；s7：根据已获取的施工人员信息与已撤离施工人员信息比对确定是否有未撤离人员并对未撤离人员进行协助撤离；其中，工程场地基础信息包括：工程设备、工程物料存放仓库、工程物料临时存放点、工程场地内人员通道、临时道路；高危区域数据库为将数字孪生模型模拟的数据进行存储，将存储数据在需要时可进行调用；强风等级预警信息为通过气象台发布的工程地点所在的大范围区域长时间的预告与工程地点布设的风速风向传感器获取的风力和风向信息进行满足撤离时间的预警信息；工程设备倒塌区域为数字孪生模型内模拟的不同高度、不同型号和不同功能的工程设备在各风力下倒塌所产生的倒塌区域；工程物料落点区域为数字孪生模型内模拟的各物料在不同风力下从不同高度掉落至地面所产生的高空坠落区域；预测倒塌高危区域为高危区域数据库内工程设备倒塌区域与此次工程的数字孪生模型实际设备位置进行匹配后在数字孪生模型内针对本次工程设备实时位置的预测倒塌区域；预测高空坠落高危区域为工程物料落点区域与此次工程的数字孪生模型实际物料位置进行匹配后在数字孪生模型内针对本次工程物料实时位置的预测高空坠落区域；撤离线路区域为数字孪生模型内生成撤离线路的区域；最佳撤离线路为已将撤离线路区域与预测倒塌区域和预测高空坠落区域比对后得到的最优撤离路线。
26.本技术通过将风力预警信息输入高危区域数据库调取的工程设备倒塌区域和工程物料落点区域并在数字孪生模型内生成预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域，根据施工人员实时位置，将预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域覆盖的撤离线路区域排除，将剩余撤离线路进行长度对比制定最佳撤离线路，根据已获取的施工人员信息与已撤离施工人员信息比对确定是否有未撤离人员并对未撤离人员进行协助撤离，实现了对工程所在场地进行强风预警并将制定的最佳撤离路线及时告知施工人员，避免了因施工人员未及时知晓预警信息和因无法知晓最佳撤离路线导致未及时撤离或者撤离过程中误入高危区域发生安全事故的情况发生。
27.实施例2：结合图1进行说明，根据实施例1的一种基于数字孪生的工程强风安防监控方法，所述获取工程场地基础信息，通过数字孪生技术建立数字孪生模型的方法为，获取工程场地占地面积信息，以工程场地一边界点为坐标系原点建立工程场地空间坐标系；获取工程物料仓库、工程设备和临时道路的经纬度信息；根据工程物料仓库、工程设备和临时道路的经纬度信息和工程场地空间坐标系获
取在工程场地空间坐标系下的工程物料仓库、工程设备和临时道路的基础位置坐标；获取工程物料仓库和工程设备高度坐标；结合工程物料仓库、工程设备和临时道路的基础位置坐标和工程物料仓库和工程设备高度坐标建立数字孪生模型。
28.其中，工程场地占地面积信息为外界获取的经度信息、纬度信息、长度信息和宽度信息；工程场地空间坐标系为以东西方向为x轴，南北方向为y轴，以工程场地一边界点为坐标系原点（0,0），将工程场地按相同方向设置在工程场地空间坐标系第一象限内；工程物料仓库、工程设备和临时道路的基础位置坐标为工程物料仓库、工程设备和临时道路在数字孪生模型内的平面位置。
29.本技术通过获取工程场地占地面积信息，以工程场地一边界点为坐标系原点建立工程场地空间坐标系；获取工程物料仓库、工程设备和临时道路的经纬度信息；根据工程物料仓库、工程设备和临时道路的经纬度信息和工程场地空间坐标系获取在工程场地空间坐标系下的工程物料仓库、工程设备和临时道路的基础位置坐标；获取工程物料仓库和工程设备高度坐标；结合程物料仓库、工程设备和临时道路的基础位置坐标和工程物料仓库和工程设备高度坐标建立数字孪生模型，实现了数字孪生模型的基础搭建，提供了此方法的底层架构，对后续的安防监控的监控效果进行加强。
30.实施例3：结合图1进行说明，根据实施例1的一种基于数字孪生的工程强风安防监控方法，所述建立高危区域数据库，将数字孪生模型内模拟工程设备倒塌区域和工程物料落点区域并存入高危区域数据库内的方法为，建立高危区域数据库；获取风力强度对应的等级信息生成强风等级；获取工程设备抗风等级信息并输入数字孪生模型；在数字孪生模型内模拟不同强风等级时工程设备的倒塌区域并存入高危区域数据库；获取工程材料的抗风强度并输入数字孪生模型；在数字孪生模型内模拟不同强风等级时不同高度的工程物料落点区域并存入高危区域数据库。
31.其中，强风等级为各风力对应的等级；工程设备抗风等级信息为设备出厂时设备厂商已公布的抗风等级信息；工程材料的抗风强度为工程材料所能承受的最大风力对应的等级；本技术通过获取工程设备抗风等级信息并输入数字孪生模型；在数字孪生模型内模拟不同强风等级时工程设备的倒塌区域并存入高危区域数据库；获取工程材料的抗风强度并输入数字孪生模型；在数字孪生模型内模拟不同强风等级时不同高度的工程物料落点区域并存入高危区域数据库，实现了将各种实验数据存入高危区域数据库，通过输入对应风力等级调取相应的实验数据，对计算效果进行优化。
32.实施例4：结合图1进行说明，根据实施例1的一种基于数字孪生的工程强风安防监控方法，所述获取施工人员实时位置的方法为，获取图像采集设备位置信息，根据图像采集设备位置信息获取工程场地空间坐标系下的图像采集设备坐标；
实时获取工程场地图像并识别工程场地图像中施工人员佩戴的识别标记安全帽，根据识别结果与工程场地空间坐标系下的图像采集设备坐标获取施工人员实时坐标；根据施工人员实时坐标在数字孪生模型内同步显示施工人员实时位置。
33.其中，图像采集设备坐标为图像采集设备在工程场地空间坐标系下的坐标；识别标记安全帽为施工人员入场穿戴装备，安全帽外漏面上设置有识别标记，图像采集设备对安全帽上的识别标记进行捕捉。
34.本技术通过获取图像采集设备位置信息，根据图像采集设备位置信息获取工程场地空间坐标系下的图像采集设备坐标；实时获取工程场地图像并识别工程场地图像中施工人员佩戴的识别标记安全帽，根据识别结果与工程场地空间坐标系下的图像采集设备坐标获取施工人员实时坐标；根据施工人员实时坐标在数字孪生模型内同步显示施工人员实时位置，实现了对工程场地内施工人员的位置定位，避免了施工人员无法定位的问题。
35.实施例5：结合图1进行说明，根据实施例1的一种基于数字孪生的工程强风安防监控方法，所述获取工程场地风向及风力等级信息结合获取气象台发布的工程场地实时预报信息进行强风等级预警信息的方法为，获取工程场地实时风向信息和实时风力等级信息；获取气象台发布的工程场地所在区域风向预报信息和风力等级预报信息；根据实时风向信息和风向预报信息获取工程场地风向预警信息；根据实时风力等级信息和风力等级预报信息获取工程场地风力预警信息。
36.本技术通过获取工程场地实时风向信息和实时风力等级信息；获取气象台发布的工程场地所在区域风向预报信息和风力等级预报信息；根据实时风向信息和风向预报信息获取工程场地风向预警信息；根据实时风力等级信息和风力等级预报信息获取工程场地风力预警信息，实现了数字预告与显示反馈的双通道获取，提高了预警信息的精准性。
37.实施例6：结合图1进行说明，根据实施例5的一种基于数字孪生的工程强风安防监控方法，所述将风力预警信息输入高危区域数据库调取的工程设备倒塌区域和工程物料落点区域并在数字孪生模型内生成预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域的方法为，将风力预警信息输入高危区域数据库，调取对应风力等级下工程设备倒塌区域；根据工程设备倒塌区域和工程设备坐标在数字孪生模型内生成倒塌区域；根据风向预警信息获取工程设备最大预测倒塌方向夹角；根据工程设备最大预测倒塌方向夹角和倒塌区域获取工程设备预测倒塌高危区域，工程设备预测倒塌高危区域具体为扇形面；将风力预警信息输入高危区域数据库，调取对应风力等级下工程物料落点区域；根据风向预警信息和工程物料落点区域获取高空坠落高危区域；根据多个高空坠落高危区域和工程物料坐标生成预测高空坠落高危区域。
38.其中，工程设备最大预测倒塌方向夹角为在多情况风向变化时产生的最外围倒塌方向基于原点的内角。
39.本技术通过将风力预警信息输入高危区域数据库，调取对应风力等级下工程设备倒塌区域；根据工程设备倒塌区域和工程设备坐标在数字孪生模型内生成倒塌区域；根据风向预警信息获取工程设备最大预测倒塌方向夹角；根据工程设备最大预测倒塌方向夹角
和倒塌区域获取工程设备预测倒塌高危区域，工程设备预测倒塌高危区域具体为扇形面；将风力预警信息输入高危区域数据库，调取对应风力等级下工程物料落点区域；根据风向预警信息和工程物料落点区域获取高空坠落高危区域；根据多个高空坠落高危区域和工程物料坐标生成预测高空坠落高危区域，实现了在高危区域数据库内调取工程设备和工程物料相对应的数据并将其与数字孪生模型结合生成预测高危区域，提高了信息的获取效率。
40.实施例7：结合图1进行说明，根据实施例6的一种基于数字孪生的工程强风安防监控方法，所述根据施工人员实时位置，将预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域覆盖的撤离线路区域排除，将剩余撤离线路进行长度对比制定最佳撤离线路的方法为，在数字孪生模型内将施工人员实时位置设置为起点，起点坐标为qd（xq,yq）；在数字孪生模型内将工程场地出入口设置为终点，终点的坐标为zd（xz,yz）；在数字孪生模型内将各条道路的转角点设置为经过点，经过点的坐标为jd1（x1,y1）、jd2（x2,y2）
····
jdn（xn，yn）；根据连接起点、多个经过点和终点生成撤离线路；根据道路宽度信息和撤离线路生成撤离线路区域；在数字孪生模型内判断预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域是否覆盖撤离线路区域，若撤离线路区域被预测倒塌高危区域或预测高空坠落高危区域覆盖，则将被覆盖撤离线路区域标记为高风险路线并排除；根据起点与最近经过点坐标获取起点至最近经过点直线距离q，其中，
41.根据两个相邻经过点坐标获取两个相邻经过点直线距离j，其中，
42.根据终点与最近经过点坐标获取终点至最近经过点直线距离z，其中，获取多个撤离距离c，其中，c1=q1+j1+z1、c2=q2+j2+z2
···
cn=qn+jn+zn；通过对比多个撤离距离数值大小进行等级排列进而确定最佳撤离路线；将最佳撤离路线下发到对应工作人员佩戴的信息接收终端并触发信息接收终端警报。
43.本技术通过根据连接起点、多个经过点和终点生成撤离线路；根据道路宽度信息和撤离线路生成撤离线路区域；在数字孪生模型内判断预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域是否覆盖撤离线路区域，若撤离线路区域被预测倒塌高危区域或预测高空坠落高危区域覆盖，则将被覆盖撤离线路区域标记为高风险路线并排除，实现将危险路线判断与排除，保证了施工人员撤退时路线的安全性。
44.实施例8：结合图1进行说明，根据实施例7的一种基于数字孪生的工程强风安防监控方法，所述根据已获取的施工人员信息与已撤离施工人员信息比对确定是否有未撤离人员并对未撤离人员进行协助撤离的方法为，获取工程场地内施工人员人脸信息和联系方式；获取已撤离施工人员的人脸信息与入场施工人员进行比对进而确认未撤离施工
人员；通过未撤离施工人员的联系方式和信息接收终端与未撤离施工人员进行联系，通过反馈信息确认无回复施工人员并标记；根据施工人员实时位置派遣协助人员结合最佳撤离路线对无回复施工人员进行协助撤离。
45.其中，联系方式为施工人员个人佩戴的通信设备；协助人员为工程建设中符合安全强条的安全引导人员。
46.本技术通过获取已撤离施工人员的人脸信息与入场施工人员进行比对进而确认未撤离施工人员；通过未撤离施工人员的联系方式和信息接收终端与未撤离施工人员进行联系，通过反馈信息确认无回复施工人员并标记；根据施工人员实时位置派遣协助人员结合最佳撤离路线对无回复施工人员进行协助撤离，实现了对未撤离人员的二次撤离保障，避免了出现施工人员未撤离的情况发生。
47.实施例9：结合图2进行说明，一种基于数字孪生的工程强风安防监控系统，包括：中央处理器101、数据库102、数字孪生平台103、led显示大屏104、监控终端105、 风力风向检测器106、气象云平台107、无线通讯模块108和移动终端109，所述中央处理器101通过与led显示大屏104连接将数字孪生监控安防信息可视化；中央处理器101通过与多个监控终端105连接获取施工人员图像信息，进而根据识别标记安全帽结合监控终端105坐标获取施工人员位置信息；中央处理器101通过与风力风向检测器106连接获取工程施工地点外围风向及风速信息；中央处理器101通过与气象云平台107连接获取工程施工地点气象预告；并结合工程施工地点外围风向及风速信息及时提前生成预警风力强度；中央处理器101通过与数字孪生平台103连接获取数字孪生模型内的工程设备和工程物料，并及时更新施工人员位置信息；中央处理器101通过与数据库102连接通过接收预警指令并实时输入预警风力强度，数据库102反馈工程设备的倒塌区域和工程物料的落点区域结合数字孪生模型内的工程设备的坐标和工程物料的坐标生成倒塌高危区域和高空坠物高危区域；中央处理器101通过无线通讯模块108将实时演算的最佳撤离路径下发至施工人员佩戴的移动终端109上，进而实现对工程的安防监控。
48.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
49.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅
受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：
1.一种基于数字孪生的工程强风安防监控方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：获取工程场地基础信息，通过数字孪生技术建立数字孪生模型；s2：建立高危区域数据库，将数字孪生模型内模拟工程设备倒塌区域和工程物料落点区域并存入高危区域数据库内；s3：获取施工人员实时位置；s4：获取工程场地风向及风力等级信息结合获取气象台发布的工程场地实时预报信息进行强风等级预警信息；s5：将风力预警信息输入高危区域数据库调取的工程设备倒塌区域和工程物料落点区域并在数字孪生模型内生成预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域；s6：根据施工人员实时位置，将预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域覆盖的撤离线路区域排除，将剩余撤离线路进行长度对比制定最佳撤离线路；s7：根据已获取的施工人员信息与已撤离施工人员信息比对确定是否有未撤离人员并对未撤离人员进行协助撤离。2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的工程强风安防监控方法，其特征在于，所述获取工程场地基础信息，通过数字孪生技术建立数字孪生模型的方法为，获取工程场地占地面积信息，以工程场地一边界点为坐标系原点建立工程场地空间坐标系；获取工程物料仓库、工程设备和临时道路的经纬度信息；根据工程物料仓库、工程设备和临时道路的经纬度信息和工程场地空间坐标系获取在工程场地空间坐标系下的工程物料仓库、工程设备和临时道路的基础位置坐标；获取工程物料仓库和工程设备高度坐标；结合工程物料仓库、工程设备和临时道路的基础位置坐标和工程物料仓库和工程设备高度坐标建立数字孪生模型。3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的工程强风安防监控方法，其特征在于，所述建立高危区域数据库，将数字孪生模型内模拟工程设备倒塌区域和工程物料落点区域并存入高危区域数据库内的方法为，建立高危区域数据库；获取风力强度对应的等级信息生成强风等级；获取工程设备抗风等级信息并输入数字孪生模型；在数字孪生模型内模拟不同强风等级时工程设备的倒塌区域并存入高危区域数据库；获取工程材料的抗风强度并输入数字孪生模型；在数字孪生模型内模拟不同强风等级时不同高度的工程物料落点区域并存入高危区域数据库。4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的工程强风安防监控方法，其特征在于，所述获取施工人员实时位置的方法为，获取图像采集设备位置信息，根据图像采集设备位置信息获取工程场地空间坐标系下的图像采集设备坐标；实时获取工程场地图像并识别工程场地图像中施工人员佩戴的识别标记安全帽，根据识别结果与工程场地空间坐标系下的图像采集设备坐标获取施工人员实时坐标；
根据施工人员实时坐标在数字孪生模型内同步显示施工人员实时位置。5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的工程强风安防监控方法，其特征在于，所述获取工程场地风向及风力等级信息结合获取气象台发布的工程场地实时预报信息进行强风等级预警信息的方法为，获取工程场地实时风向信息和实时风力等级信息；获取气象台发布的工程场地所在区域风向预报信息和风力等级预报信息；根据实时风向信息和风向预报信息获取工程场地风向预警信息；根据实时风力等级信息和风力等级预报信息获取工程场地风力预警信息。6.根据权利要求5所述的一种基于数字孪生的工程强风安防监控方法，其特征在于，所述将风力预警信息输入高危区域数据库调取的工程设备倒塌区域和工程物料落点区域并在数字孪生模型内生成预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域的方法为，将风力预警信息输入高危区域数据库，调取对应风力等级下工程设备倒塌区域；根据工程设备倒塌区域和工程设备坐标在数字孪生模型内生成倒塌区域；根据风向预警信息获取工程设备最大预测倒塌方向夹角；根据工程设备最大预测倒塌方向夹角和倒塌区域获取工程设备预测倒塌高危区域，工程设备预测倒塌高危区域具体为扇形面；将风力预警信息输入高危区域数据库，调取对应风力等级下工程物料落点区域；根据风向预警信息和工程物料落点区域获取高空坠落高危区域；根据多个高空坠落高危区域和工程物料坐标生成预测高空坠落高危区域。7.根据权利要求6所述的一种基于数字孪生的工程强风安防监控方法，其特征在于，所述根据施工人员实时位置，将预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域覆盖的撤离线路区域排除，将剩余撤离线路进行长度对比制定最佳撤离线路的方法为，在数字孪生模型内将施工人员实时位置设置为起点，起点坐标为qd（x
q
,y
q
）；在数字孪生模型内将工程场地出入口设置为终点，终点的坐标为zd（x
z
,y
z
）；在数字孪生模型内将各条道路的转角点设置为经过点，经过点的坐标为jd1（x1,y1）、jd2（x2,y2）
····
jd
n
（x
n
，y
n
）；根据连接起点、多个经过点和终点生成撤离线路；根据道路宽度信息和撤离线路生成撤离线路区域；在数字孪生模型内判断预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域是否覆盖撤离线路区域，若撤离线路区域被预测倒塌高危区域或预测高空坠落高危区域覆盖，则将被覆盖撤离线路区域标记为高风险路线并排除；根据起点与最近经过点坐标获取起点至最近经过点直线距离q，其中，根据两个相邻经过点坐标获取两个相邻经过点直线距离j，其中，根据终点与最近经过点坐标获取终点至最近经过点直线距离z，其中，获取多个撤离距离c，其中，c1=q1+j1+z1、c2=q2+j2+z2
···
cn=qn+jn+zn；通过对比多个撤离距离数值大小进行等级排列进而确定最佳撤离路线；将最佳撤离路线下发到对应工作人员佩戴的信息接收终端并触发信息接收终端警报。
8.根据权利要求7所述的一种基于数字孪生的工程强风安防监控方法，其特征在于，所述根据已获取的施工人员信息与已撤离施工人员信息比对确定是否有未撤离人员并对未撤离人员进行协助撤离的方法为，获取工程场地内施工人员人脸信息和联系方式；获取已撤离施工人员的人脸信息与入场施工人员进行比对进而确认未撤离施工人员；通过未撤离施工人员的联系方式和信息接收终端与未撤离施工人员进行联系，通过反馈信息确认无回复施工人员并标记；根据施工人员实时位置派遣协助人员结合最佳撤离路线对无回复施工人员进行协助撤离。9.一种基于数字孪生的工程强风安防监控系统，用于实现如权利要求1-8任意一项所述的基于数字孪生的工程强风安防监控方法，其特征在于，包括：中央处理器（101）、数据库（102）、数字孪生平台（103）、led显示大屏（104）、监控终端（105）、风力风向检测器（106）、气象云平台（107）、无线通讯模块（108）和移动终端（109），所述中央处理器（101）通过与led显示大屏（104）连接将数字孪生监控安防信息可视化；中央处理器（101）通过与多个监控终端（105）连接获取施工人员图像信息，进而根据识别标记安全帽结合监控终端（105）坐标获取施工人员位置信息；中央处理器（101）通过与风力风向检测器（106）连接获取工程施工地点外围风向及风速信息；中央处理器（101）通过与气象云平台（107）连接获取工程施工地点气象预告；并结合工程施工地点外围风向及风速信息及时提前生成预警风力强度；中央处理器（101）通过与数字孪生平台（103）连接获取数字孪生模型内的工程设备和工程物料，并及时更新施工人员位置信息；中央处理器（101）通过与数据库（102）连接通过接收预警指令并实时输入预警风力强度，数据库（102）反馈工程设备的倒塌区域和工程物料的落点区域结合数字孪生模型内的工程设备的坐标和工程物料的坐标生成倒塌高危区域和高空坠物高危区域；中央处理器（101）通过无线通讯模块（108）将实时演算的最佳撤离路径下发至施工人员佩戴的移动终端（109）上。

技术总结
本发明涉及一种基于数字孪生的工程强风安防监控方法及系统，属于工程安防监控领域，包括以下步骤：通过数字孪生技术建立数字孪生模型；建立高危区域数据库；获取施工人员实时位置；进行强风等级预警信息；在数字孪生模型内生成预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域；将预测倒塌高危区域和预测高空坠落高危区域覆盖的撤离线路区域排除，将剩余撤离线路进行长度对比制定最佳撤离线路；根据已获取的施工人员信息与已撤离施工人员信息比对确定是否有未撤离人员；进而实现对工程的安防监控，进而实现对机房的监控，本申请通过预测高危区域与撤离线路区域的覆盖，实现对高危撤离路线进行筛选和排除，保证工程内撤离人员的安全撤离。全撤离。全撤离。


技术研发人员：许超 邹晟 赵尚谦 庄广壬 邓永俊
受保护的技术使用者：广东广宇科技发展有限公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/8/1