[0001] 本发明涉及一种建筑工地智能建造系统，特别是涉及应用于智能建造领域的一种基于物联网技术的建筑工地智能建造系统。

[0002] 智能建造是通过计算机技术、网络技术、机械电子技术、建造技术与管理科学的交叉融合，促使建造及施工过程实现数字化设计、机器人主导或辅助施工的工程建造方式；智能建造应特别强调机器人代替人进行现场施工，从而改善建筑业作业形态，逐渐实现施工现场少人化，直至无人化施工。

[0003] 中国发明专利CN202310500378.7说明书公开了一种基于无人机的智能建筑建造系统及其使用方法，通过模拟建筑物的行为，可以为建筑工地的智能化和自动化发展提供支持，拓展应用场景，推动建筑工地的科技创新和发展。

[0004] 现有智能建造系统在工作时，利用无人机自主规划路径来实现勘测精确和指导性施工，但是在实际施工过程中，无人机在对建筑工地上进行飞行巡检时，建筑工地的环境布置较为复杂，且建筑工地的飞行通常涉及多种环境因素的影响，因此在飞行过程中，需要利用建筑工地上多种机器的配合，辅助无人机进行高效可靠的巡检操作。

[0017] 下面结合附图对本申请的两种实施方式作详细说明。

[0018] 第一种实施方式：图1示出一种基于物联网技术的建筑工地智能建造系统，包括通过中心操控平台控制的门禁监测模块、环境监测模块、机器监测模块、物资监测模块、物联巡检模块以及BIM管理模块；
门禁检测模块包括安全监测单元和权限核验单元，其中安全监测单元用于检测通过门禁的施工人群是否正确佩戴个人防护装备，权限核验单元用于施工人员在通过门禁前进行权限验证是否可以进入建筑工地内；
环境监测模块包括传感器监测单元和视频监测单元，其中传感器监测单元包括传感器集成块，视频监测单元包括安装在建筑工地上的多个监控设备，用于监控建筑工地的施工环境；
机器监测模块包括施工机器单元和通信机器单元，为安装在建筑工地上的施工机器和通信机器，用于展示建筑工地上施工机器和通信机器的运行状态以及分布情况；
物资监测模块用于记录建筑工地上施工物资的进出情况；
物联巡检模块包括巡检用的无人机，用于进行建筑工地施工状况的巡检，无人机在巡检过程配合中心操控平台预设的巡检目标进行路径机动化巡检；
BIM管理模块包括建筑模型设计单元、施工进度管理单元和孪生效果比对单元，用于进行建筑模型的设计、施工进度以及实际施工效果的比对。

[0019] 传感器集成块包括温度感应器、湿度感应器、风力感应器、灰尘浓度感应器和烟雾感应器，分别用于监测建筑工地上的温湿度数据、风力风速数据、扬尘数据和烟雾情况。

[0020] 孪生效果比对单元是根据无人机巡检过程中收集到的施工建筑分布数据，利用图像处理软件实景建模形成的建筑工地的实景状态图。

[0021] 具体的，孪生效果比对单元构件的建筑工地的实景状态图方便中心操控平台实时掌握建筑的施工情况。

[0022] 通信机器单元还包括安装在通信机器上的无线充电设备，用于无人机进行无线充电处理。

[0023] 图2示出无人机的机动化巡检的步骤如下：S1、操作中心平台给出无人机的目标巡检终点，结合无人机停放位置、孪生效果比对单元和初始电量W，利用RRT算法规划初始规划路径；
S2、若W满足无人机按照初始规划路径往返飞行所需的耗电量，则结合传感器集成块中获取的建筑工地上的风力风速数据，判断风力情况是否允许无人机起飞，在满足无人机起飞的前提下计算风力对无人机飞行过程中耗电量W风=W飞*T*v，其中T为影响因子，在顺
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风飞行时t取值为1/v ，在逆风飞行时取值为v ，v为无人机飞行时建筑工地的实时风速，W飞为无人机正常飞行时的耗电量，上述过程中v的取值均大于1m/s（因为风力在1m/s时风力较为缓和，对无人机飞行影响可以忽略不计）；
S3、在无人机飞行巡检过程存在风力的情况下，判断无人机按照初始规划路径往返飞行后W剩的情况，若W剩大于零，则结合机器监测模块，查看初始规划路径附近有无施工机器运行，若有，将运行的施工机器标记为避障集群，则查看施工机器的运动路径，若无，无人机正常起飞巡检；
S4、若无人机飞行至避障集群所处位置时与避障集群内施工机器运动同样至该位置，需要中心操控平台控制无人机或施工机器调整运动速度，避开相撞，若无人机飞行过程中与运动状态的避障集群内的施工机器无相撞可能，无人机和施工机器正常运行；
S5、若S3中的W剩小于零且W与S3中无人机单趟飞行耗电量的差值大于零，则需要在无人机达到目标巡检点后，结合机器监测模块内分布的通信机器分布状态，寻找最近的通信机器，进行无线充电，待充满电后，以所在通信机器为起点，以S1中的无人机停放位置为中点，重新规划返回路径。

[0024] 具体的，无人机在巡检时，结合飞行过程中的耗电量和风力情况对耗电量的影响（顺风状态下耗电量会优于逆风状态下，且风速越大逆风状态下的耗电量越大），能够综合考虑无人机在飞行时的耗电量，确保无人机飞行巡检过程中电量充足；此外图5示出，飞行过程中若无人机起飞时部分施工机器（如塔吊、起重机等）处于静置状态，但无人机飞行后启动并在无人机靠近施工机器时施工机器的运行路径（也即塔吊的摆动路径或者起重机的提升路径）与无人机的飞行路径存在部分重合，进而发生相撞事故，为避免相撞事故的发生，需要实时监测初始规划路径上相关施工机器的运行状态以及运动路径，方便无人机在运动至施工机器附近时通过调整飞行速度或者施工机器的运行速度，以此避开相撞事故（不调整路径的原因是为了尽可能的保持无人机按照初始规划路径飞行巡检，以获取目标巡检信息）；
在飞行过程中，其他不可避免的因素会使得无人机的耗电量无法满足返回时的电量需求，此时可利用无线充电设备来充电，S2中考虑到耗电量的原因，是为了避免无人机在飞行过程中充电的次数和时长，因此无人机在充电时处于静止状态，会导致巡检工作的连续性被破坏。

[0025] 无人机包含核验模块和对齐模块，核验模块用于与通信机器上的无线充电设备进行充电核验权限的验证，验证通过后无人机允许进行无线充电，并利用对齐模块进行无人机电池与无线充电设备充电端的对齐充电。

[0026] 具体的，无线充电设备需要在权限验证后才可进行无线充电，如此方便中心操控平台对无线充电的终端情况予以掌握。

[0027] 图3示出，S5还包括以下的工作步骤：S51、若无人机到达巡检目标位置后剩余电量不满足原路径返回所需耗电量，此时中心操控平台结合通信机器单元查看巡检目标附近的无线充电时设备分布情况；
S52、寻找到最接近巡检目标位置的无线充电设备M后，查看无人机此时的剩余电量W实剩是否满足无人机达到M所需的耗电量，若不满足，则需要在无人机达到巡检目标前就近选择无线充电，待充满电后继续前往巡检目标位置处，随后按照S1中初始规划路径返回。

[0028] 具体的，若无人机的初始电量W在经过无人机按照初始规划路径的单次飞行后，不能支持其飞行至最近的无线充电设备处进行充电，此时需要在无人机到达巡检目标前就近无线充电，随后继续飞行至巡检目标位置结束单次飞行巡检后，无人机内剩余电量足以支持无人机按照初始规划路径返回无人机停放位置。

[0029] 第二种实施方式：图4示出S3还包括以下的工作步骤：
S31、在判断初始规划路径附近有无施工机器运行时，结合孪生效果比对单元判断无人机在按照初始规划路径飞行过程中，初始规划路径附近有无索体线缆类结构布置以及飞行过程中风力大小；
S32、若有索体线缆类结构布置在初始规划路径附近，结合风力大小，判断索体线缆类结构在风力作用下晃动范围N，若N与初始规划路径存在重合，需要调整无人机飞行路径避开N。

[0030] 与第一种实施方式不同的是，本实施方式针对第一种实施方式中起风天气下，建筑工地上搭建的临时低空索缆（譬如说线缆等构成的索体线缆类结构）会在风力作用下发生晃动，即使索体线缆类结构不在S1中的初始规划路径上，不构成S3中的避障存在，但是晃动过程中索体线缆类结构还是会与飞行中的无人机发生相撞事故，因此在起风天气下，需要额外注意这类事故的发生，无人机在飞行时需要注意避开索体线缆类结构在不同风力作用下带动索体线缆类结构的晃动范围N（如图6所示）。

[0031] 综上，本申请在进行建筑工地的智能建造过程中，利用BIM管理模块进行建筑模型的设计，并在后续施工过程中，利用进度管理单元进行进度管理，并利用门禁监测模块对建筑工地的进出车辆和人员进行权限核验和安全监测操作，结合环境监测模块、机器监测模块和物联巡检模块的配合，实现无人机在建筑工地上的机动化智能巡检，综合考虑建筑工地的风力、建筑工地上施工机器的运行状态和运行路径以及低空布置的索体线缆类结构在起风天气下的晃动情况，综合调整无人机在飞行过程中的路径调整，以此实现无人机巡检的高效持续性。

[0032] 结合当前实际需求，本申请采用的上述实施方式，保护范围并不局限于此，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本申请构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围。