【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及施工過程安全培訓(xùn)領(lǐng)域，具體涉及一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、在施工安全培訓(xùn)領(lǐng)域，傳統(tǒng)的培訓(xùn)方法存在一些顯著的不足，這些問題嚴(yán)重影響了培訓(xùn)效果和施工現(xiàn)場的安全性。首先，施工人員的安全意識普遍不足，這主要是因為傳統(tǒng)培訓(xùn)方法過于理論化，缺乏與實際操作相結(jié)合的訓(xùn)練。其次，由于缺少高科技的輔助工具，如智能裝備和人工智能技術(shù)，現(xiàn)有的培訓(xùn)和監(jiān)測手段無法實時捕捉施工現(xiàn)場的動態(tài)變化，導(dǎo)致對違規(guī)操作和潛在風(fēng)險的響應(yīng)不夠迅速。此外，風(fēng)險評估通常依賴于主觀判斷和經(jīng)驗，缺乏客觀性和精確性。現(xiàn)有的反饋機制不夠完善，施工人員很少能獲得關(guān)于他們操作正確性的即時反饋。技術(shù)在培訓(xùn)中的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，沒有充分利用現(xiàn)代數(shù)據(jù)分析和處理能力，使得培訓(xùn)內(nèi)容和方法更新緩慢，不能及時反映行業(yè)的最新發(fā)展。現(xiàn)有的考核機制也不夠完善，缺少標(biāo)準(zhǔn)化的評估流程和自動化工具，使得對施工人員技能的評估不夠準(zhǔn)確和一致。因此，亟需一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)，采用創(chuàng)新的方法和先進的技術(shù)，以期提高施工安全培訓(xùn)的有效性和施工現(xiàn)場的安全管理水平。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)為了解決上述背景中的技術(shù)問題，提供一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、通訊模塊、智能識別模塊和中央處理模塊；
2、數(shù)據(jù)采集模塊用于采用智能裝備獲取數(shù)據(jù)；
3、通訊模塊用于采用現(xiàn)場通訊構(gòu)建實時網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成，傳達指令；
4、智能識別模塊用于通過人工智能進行主體識別和風(fēng)險識別；
5、中央處理模塊用于通過整
6、優(yōu)選的方案中，智能識別模塊包括定位及姿態(tài)單元和風(fēng)險識別單元；
7、定位及姿態(tài)單元包括智能裝備，風(fēng)險識別單元包括傳感器和攝像頭。
8、優(yōu)選的方案中，智能裝備包括智能頭盔、定位手環(huán)和定位腳環(huán)；
9、在智能頭盔設(shè)有ar顯示系統(tǒng)。
10、優(yōu)選的方案中，智能頭盔還設(shè)有g(shù)ps或北斗定位芯片，以接收地理位置信息，在智能頭盔還設(shè)有姿態(tài)傳感器，包括陀螺儀和加速度傳感器，以修正定位信息和采集姿態(tài)信息，即三維坐標(biāo)（x、y、z）和三維轉(zhuǎn)角、翻滾角、偏轉(zhuǎn)角和俯仰角；
11、智能頭盔還設(shè)有雙目視覺，雙目視覺用于定位視野內(nèi)手部位置和姿態(tài)，雙目視覺還用于采集現(xiàn)實場景；
12、智能頭盔還設(shè)有距離定位器，距離定位器為信號接收器，信號接收器為兩個，用于接收定位手環(huán)和定位腳環(huán)發(fā)送的信息，并計算出雙手和雙腳的位置。
13、優(yōu)選的方案中，在智能頭盔內(nèi)還設(shè)有懲罰系統(tǒng)，包括振動裝置、熱感裝置、強光模擬、失明模擬、針刺裝置和噪音裝置；
14、振動裝置用于使使用者輕微眩暈，振動裝置采用變頻振動器，放置在耳部附近，通過采用特定的振動頻率使耳蝸感受眩暈，振動裝置用于模擬被落石沖擊的狀態(tài)；
15、熱感裝置為電阻發(fā)熱裝置，限制溫度為45攝氏度，持續(xù)30秒，熱感裝置用于模擬失火的狀態(tài)；
16、強光模擬采用ar全白的方式模擬，時間持續(xù)約5秒，強光裝置用于和熱感裝置結(jié)合模擬爆炸的狀態(tài)；
17、失明模擬采用ar全黑的方式模擬，持續(xù)30秒，用于模擬被掩埋的狀態(tài)；
18、針刺裝置，在智能頭盔內(nèi)貼緊皮膚的位置設(shè)有電極，采用電極放電的方式，模擬針刺的效果，用于模擬被銳氣擊中的狀態(tài)；
19、噪音裝置采用白噪聲或者爭執(zhí)聲，以模擬事故發(fā)生后，與受害者或者其他各方發(fā)生爭執(zhí)的狀態(tài)，持續(xù)時間30秒。
20、優(yōu)選的方案中，智能頭盔還設(shè)有耳石刺激裝置，通過輕輕搖動或振動用戶的頭部，模擬耳石移動的效果，產(chǎn)生暈眩感。
21、優(yōu)選的方案中，風(fēng)險識別包括現(xiàn)場識別、深度識別和管路識別。
22、優(yōu)選的方案中，手部位置和姿態(tài)的識別，先以頭部位置作為基準(zhǔn)，以手部與頭部之間的最大距離為范圍；
23、在視野范圍內(nèi)，手部位置和姿態(tài)以雙目視覺的圖像識別為主，以信號接收器的測距為輔進行修正；
24、在視野范圍外，定位手環(huán)發(fā)送帶時間戳的信號，兩個距離定位器接收到信號后，根據(jù)時間差計算得出與定位手環(huán)之間的距離，通過三角測距算法得出定位手環(huán)的坐標(biāo)，并根據(jù)是否在視野內(nèi)，判斷出手部的具體位置；
25、定位腳環(huán)的定位與定位手環(huán)相同；
26、定位手環(huán)和定位腳環(huán)采用差分的方式分別發(fā)送信號。
27、一種采用一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)的培訓(xùn)方法，包括以下步驟：
28、s1、構(gòu)建培訓(xùn)場景，并為施工人員配備智能裝備，實時監(jiān)測施工環(huán)境和人員操作；
29、s2、培訓(xùn)人員先閱讀施工過程的操作規(guī)程和安全手冊，經(jīng)過筆試考核合格后進入實務(wù)模擬考核；
30、s3、初始狀態(tài)下，施工槽、施工坡道、各種管路為實景，培訓(xùn)未開始前，施工槽、施工坡道、各種管路被ar顯示裝置屏蔽，模擬未開挖的狀態(tài)；
31、s4、使用攝像頭和智能裝備結(jié)合人工智能技術(shù)，實時識別施工人員的身份和操作動作；
32、s5、在施工操作過程中，由培訓(xùn)人員和其他人員觸發(fā)各種事故點，并觸發(fā)智能頭盔內(nèi)相應(yīng)的懲罰措施。
33、優(yōu)選的方案中，培訓(xùn)場景包括施工槽，在施工槽內(nèi)設(shè)有給水管道，煤氣管道和電纜管路，還設(shè)有光纖和污水管路，在施工槽一端設(shè)有施工坡道，在施工槽內(nèi)設(shè)有支護裝置，施工槽的周圍還設(shè)有虛擬的護欄。
34、優(yōu)選的方案中，攝像頭捕獲的圖像數(shù)據(jù)通過深度學(xué)習(xí)模型進行分析，以識別施工人員的身份；智能裝備獲取的數(shù)據(jù)，通過機器學(xué)習(xí)算法進行處理，以觸發(fā)智能頭盔內(nèi)相應(yīng)的懲罰措施。
35、優(yōu)選的方案中，實務(wù)模擬考核設(shè)有若干個事故點，考核合格的次數(shù)為事故點數(shù)量+n，n為1~5，確保培訓(xùn)人員經(jīng)歷過所有的事故點，且相同事故不會重復(fù)發(fā)生。
36、優(yōu)選的方案中，施工槽的周圍還設(shè)有虛擬的其他人員，其他人員包括其他施工人員和圍觀人員；
37、當(dāng)培訓(xùn)人員未觸發(fā)事故時，則控制虛擬的其他人員，包括其他施工人員或其他圍觀人員，觸發(fā)相應(yīng)事故。
38、優(yōu)選的方案中，培訓(xùn)人員按施工操作規(guī)程進行施工，并在施工過程中，ar顯示裝置逐漸放開屏蔽的實景，ar顯示裝置還逐步顯示虛擬的設(shè)施。
39、優(yōu)選的方案中，事故的嚴(yán)重程度分為培訓(xùn)人員自行觸發(fā)和其他人員觸發(fā)，結(jié)合培訓(xùn)人員與事故點之間的相對位置判斷嚴(yán)重程度，將相對位置分為三級，則構(gòu)成6級嚴(yán)重程度，各級嚴(yán)重程度結(jié)合現(xiàn)場狀況，分別對應(yīng)不同的懲罰措施。
40、優(yōu)選的方案中，各個事故點包括但不限于：
41、因未設(shè)置護欄導(dǎo)致的墜落事故，根據(jù)嚴(yán)重程度，觸發(fā)振動裝置、失明模擬、針刺裝置或三者任意組合；
42、挖掘操作不當(dāng)或者未進行管線檢測，或者檢測不準(zhǔn)確，導(dǎo)致管線被挖斷，根據(jù)嚴(yán)重程度，觸發(fā)振動裝置、熱感裝置、強光模擬、噪音裝置或四者任意組合；
43、現(xiàn)場未控制火源，導(dǎo)致失火或爆炸，根據(jù)嚴(yán)重程度，觸發(fā)振動裝置、熱感裝置、強光模擬、針刺裝置、噪音裝置或五者任意組合；
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【技術(shù)保護點】
1.一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征是：包括數(shù)據(jù)采集模塊、通訊模塊、智能識別模塊和中央處理模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征是：智能識別模塊包括定位及姿態(tài)單元和風(fēng)險識別單元；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征是：智能裝備包括智能頭盔、定位手環(huán)和定位腳環(huán)；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征是：智能頭盔還設(shè)有GPS或北斗定位芯片，以接收地理位置信息，在智能頭盔還設(shè)有姿態(tài)傳感器，包括陀螺儀和加速度傳感器，以修正定位信息和采集姿態(tài)信息，即三維坐標(biāo)（X、Y、Z）和三維轉(zhuǎn)角、翻滾角、偏轉(zhuǎn)角和俯仰角；
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征是：在智能頭盔內(nèi)還設(shè)有懲罰系統(tǒng)，包括振動裝置、熱感裝置、強光模擬、失明模擬、針刺裝置和噪音裝置；
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征是：智能頭盔還設(shè)有耳石刺激裝置，通過輕輕搖動或振動用戶的頭部，模擬耳石移動的效果，產(chǎn)生暈眩感。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征是：手部位置和姿態(tài)的識別，先以頭部位置作為基準(zhǔn)，以手部與頭部之間的最大距離為范圍；
9.一種采用權(quán)利要求1~8任一項所述的一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)的培訓(xùn)方法，其特征是，包括以下步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)的培訓(xùn)方法，其特征是：培訓(xùn)場景包括施工槽（5），在施工槽（5）內(nèi)設(shè)有給水管道（6），煤氣管道（7）和電纜管路（8），還設(shè)有光纖和污水管路，在施工槽（5）一端設(shè)有施工坡道（3），在施工槽（5）內(nèi)設(shè)有支護裝置（4），施工槽（5）的周圍還設(shè)有虛擬的護欄（2）。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)的培訓(xùn)方法，其特征是：攝像頭捕獲的圖像數(shù)據(jù)通過深度學(xué)習(xí)模型進行分析，以識別施工人員的身份；智能裝備獲取的數(shù)據(jù)，通過機器學(xué)習(xí)算法進行處理，以觸發(fā)智能頭盔內(nèi)相應(yīng)的懲罰措施。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)的培訓(xùn)方法，其特征是：實務(wù)模擬考核設(shè)有若干個事故點，考核合格的次數(shù)為事故點數(shù)量+n，n為1~5，確保培訓(xùn)人員經(jīng)歷過所有的事故點，且相同事故不會重復(fù)發(fā)生。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)的培訓(xùn)方法，其特征是：施工槽（5）的周圍還設(shè)有虛擬的其他人員（9），其他人員（9）包括其他施工人員和圍觀人員；
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)的培訓(xùn)方法，其特征是：培訓(xùn)人員（1）按施工操作規(guī)程進行施工，并在施工過程中，AR顯示裝置逐漸放開屏蔽的實景，AR顯示裝置還逐步顯示虛擬的設(shè)施。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)的培訓(xùn)方法，其特征是：事故的嚴(yán)重程度分為培訓(xùn)人員（1）自行觸發(fā)和其他人員（9）觸發(fā)，結(jié)合培訓(xùn)人員（1）與事故點之間的相對位置判斷嚴(yán)重程度，將相對位置分為三級，則構(gòu)成6級嚴(yán)重程度，各級嚴(yán)重程度結(jié)合現(xiàn)場狀況，分別對應(yīng)不同的懲罰措施。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)的培訓(xùn)方法，其特征是：各個事故點包括但不限于：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征是：包括數(shù)據(jù)采集模塊、通訊模塊、智能識別模塊和中央處理模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征是：智能識別模塊包括定位及姿態(tài)單元和風(fēng)險識別單元；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征是：智能裝備包括智能頭盔、定位手環(huán)和定位腳環(huán)；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征是：智能頭盔還設(shè)有g(shù)ps或北斗定位芯片，以接收地理位置信息，在智能頭盔還設(shè)有姿態(tài)傳感器，包括陀螺儀和加速度傳感器，以修正定位信息和采集姿態(tài)信息，即三維坐標(biāo)（x、y、z）和三維轉(zhuǎn)角、翻滾角、偏轉(zhuǎn)角和俯仰角；
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征是：在智能頭盔內(nèi)還設(shè)有懲罰系統(tǒng)，包括振動裝置、熱感裝置、強光模擬、失明模擬、針刺裝置和噪音裝置；
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征是：智能頭盔還設(shè)有耳石刺激裝置，通過輕輕搖動或振動用戶的頭部，模擬耳石移動的效果，產(chǎn)生暈眩感。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征是：風(fēng)險識別單元中的風(fēng)險識別包括現(xiàn)場識別、深度識別和管路識別。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征是：手部位置和姿態(tài)的識別，先以頭部位置作為基準(zhǔn)，以手部與頭部之間的最大距離為范圍；
9.一種采用權(quán)利要求1~8任一項所述的一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)的培訓(xùn)方法，其特征是，包括以下步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種開挖施工安全培訓(xùn)系統(tǒng)的培訓(xùn)方法，其特征是：培訓(xùn)場景包括施工槽（5），在...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：宋四新，曹懷志，代彭梁，杜潤隆，孫宇沖，吳紅艷，余曉云，鄭霞忠，
申請(專利權(quán))人：中國長江三峽集團有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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