一种基于AR算法的施工现场调度指挥中心的制作方法

本发明涉及施工现场调度的，具体为一种基于ar算法的施工现场调度指挥中心。

背景技术：

1、随着物联网(iot)技术的迅猛发展，射频识别技术(rfid)已被广泛应用于人员定位、物流跟踪等多个领域，rfid技术通过无线射频信号，实现了对目标物体的非接触式识别与定位，其独特的识别能力和实时数据传输特性，使其在监控、安防等方面的应用日益普及，同时，随着虚拟现实和仿真技术的发展，数字孪生(digital twin)技术也逐渐走向成熟，数字孪生通过构建现实物理对象的虚拟模型，结合实时数据更新，实现了物理对象的精确动态仿真，将rfid与数字孪生技术相结合，可以为多领域的智能化管理提供更为高效和精准的解决方案，特别是在人员监管领域，该技术组合展示出了广阔的应用前景，结合ar算法的施工现场调度指挥中心，可以利用rfid技术提供的数据，通过数字孪生模型进行实时监控和动态管理，ar技术可以将施工现场的实时数据和数字孪生模型叠加在真实世界的视野中，为施工管理人员提供一个直观、互动的界面，从而实现更加高效和精准的施工现场调度和管理。

2、尽管rfid技术在人员定位和追踪方面已经有所应用，但传统的监控系统往往依赖视频监控作为主要手段，难以精准实时掌握目标人员的精确位置，这种依赖视频监控的方式通常要求监控人员实时观察屏幕并手动识别特定目标，效率较低，且容易受到监控死角或视觉模糊的限制，无法实现全方位的人员监管，此外，传统的rfid系统虽然能够对目标人员进行标识，但在数据处理方面缺乏智能化手段，存在定位精度不高、数据更新不及时等问题，无法对异常情况进行实时预警，例如，现有的rfid系统通常不能有效过滤无效数据，导致误报率高，无法针对监控环境的复杂性动态调整定位精度，同时，现有的数字孪生技术虽然能够对物理空间进行虚拟模拟，但其与人员定位技术的结合尚未充分，未能实现实时高效的人员位置监控与可视化，因此，现有技术难以在复杂的施工人员监管场景下达到实时、精准、安全的监控效果。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：现有的人员定位与监控方法存在定位精度不高，数据更新不及时，异常情况预警不足，以及如何实现实时、精准、安全的施工人员智能监管的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于ar算法的施工现场调度指挥中心，包括每个施工人员佩戴一个唯一id的rfid标签，实时收集和上传相关数据，过滤无效数据并将信号强度转换为物理距离；计算每个施工人员的精确位置，通过数字孪生技术，将计算得到的施工人员位置数据映射到监控区域的实际物理坐标，并显示在数字孪生大屏上；对数据的实时更新，管理人员通过大屏幕实时监控人员位置并及时获取异常信息。

4、作为本发明所述的基于ar算法的施工现场调度指挥中心的一种优选方案，其中：所述实时收集和上传相关数据包括每个施工人员佩戴一个唯一id的rfid标签，通过射频信号与监控区域内布置的rfid阅读器通信，不断扫描覆盖范围内的所有rfid标签，并实时读取标签的id和rssi数据，阅读器将实时采集到的标签数据通过mqtt协议上传至中央mqtt服务器，上传的数据包包括标签id、rssi值和时间戳。

5、作为本发明所述的基于ar算法的施工现场调度指挥中心的一种优选方案，其中：所述过滤无效数据包括使用fastapi web server连接到mqtt服务器，接收rfid阅读器上传的数据，验证数据格式是否符合预期，rssi值为数字，时间戳为标准时间格式；对低于-100dbm的rssi值或高于0dbm的rssi值进行过滤，对接收到的相同标签数据进行去重处理，只保留最新的一条数据。

6、作为本发明所述的基于ar算法的施工现场调度指挥中心的一种优选方案，其中：所述将信号强度转换为物理距离包括使用路径损耗模型将rssi值转换为物理距离d，表示为：

7、其中rssiref是参考信号强度，表示在已知距离下测得的rssi值，rssi是接收到的rssi值，n是路径损耗指数，反映环境对信号衰减的影响，n的取值在2到4之间，根据环境实际情况调整；从不同rfid阅读器获取同一标签的rssi数据和对应的物理距离，使用三边测量法，求解标签位置(x,y)。

8、作为本发明所述的基于ar算法的施工现场调度指挥中心的一种优选方案，其中：所述计算每个施工人员的精确位置包括根据监控区域的实际物理尺寸和实际底图的分辨率，计算初始比例尺，表示为：

9、

10、其中，pixel_width和pixel_height分别是大屏幕的宽度和高度，scale_x_base和scale_y_base是初始比例尺，actual_width和actual_height是监控区域的实际物理宽度和高度；根据实时环境数据，动态调整比例尺，表示为：

11、scale_x_dynamic＝scale_x_base×adjustment_factor_x

12、scale_y_dynamic＝scale_y_base×adjustment_factor_y

13、其中，adjustment_factor_x和adjustment_factor_y是根据实时环境数据和历史数据计算的动态调整系数。

14、作为本发明所述的基于ar算法的施工现场调度指挥中心的一种优选方案，其中：所述映射到监控区域的实际物理坐标包括设置大屏幕的中心点坐标(x_center,y_center)，作为屏幕坐标系的原点，使用计算出的动态比例尺和中心点坐标，将原始物理坐标(x_raw,y_raw)转换为大屏幕上的显示坐标(x_display,y_display)，转换过程表示为：

15、x_display＝x_center+(x_raw×scale_x_dynamic)

16、y_display＝y_center+(y_raw×scale_y_dynamic)

17、其中x_raw和y_raw是从rfid数据中获得的原始物理坐标，表示施工人员在监控区域中的实际位置，x_center和y_center是大屏幕的中心点坐标，用作转换后的基准点，scale_x_dynamic和scale_y_dynamic是根据实时环境数据动态调整后的比例尺，用于将物理坐标转换为屏幕坐标，通过大屏幕显示施工人员的位置。

18、作为本发明所述的基于ar算法的施工现场调度指挥中心的一种优选方案，其中：所述实时监控人员位置并及时获取异常信息包括数字孪生大屏幕作为websocket客户端，连接到fastapi服务器，持续接收推送的实时坐标数据，每次接收到新的位置信息时，使用canvas在大屏幕上绘制实时坐标点，在绘制新位置点之前，先清除之前的绘制，使用不同颜色或标记区分不同的施工人员，根据实际需求设置显示刷新频率，使用异步处理技术以及任务队列，限制系统中并发任务的数量，设置活性标志和重启机制，通过设置系统活性标志，自动检测自身运行状态，在发生错误时，停用当前实例，置一个重启逻辑，通过定时器或外部监控工具自动重新启动系统，恢复活性。

19、本发明的另外一个目的是提供一种融合rfid与数字孪生大屏技术的施工人员监管系统，其能通过计算每个施工人员的精确位置，通过数字孪生技术，将计算得到的施工人员位置数据映射到监控区域的实际物理坐标，并显示在数字孪生大屏上，解决了目前的人员定位与监控技术含有精度低的问题。

20、作为本发明所述的融合rfid与数字孪生大屏技术的施工人员监管系统的一种优选方案，其中：包括数据处理模块，坐标计算模块，实时监控模块；所述数据处理模块用于每个施工人员佩戴一个唯一id的rfid标签，实时收集和上传相关数据，过滤无效数据并将信号强度转换为物理距离；所述坐标计算模块用于计算每个施工人员的精确位置，通过数字孪生技术，将计算得到的施工人员位置数据映射到监控区域的实际物理坐标，并显示在数字孪生大屏上；所述实时监控模块用于对数据的实时更新，管理人员通过大屏幕实时监控人员位置并及时获取异常信息。

21、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序是实现基于ar算法的施工现场调度指挥中心的步骤。

22、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现基于ar算法的施工现场调度指挥中心的步骤。

23、本发明的有益效果：本发明提供的基于ar算法的施工现场调度指挥中心通过实时收集和上传准确的位置信息，并对无效数据进行过滤，确保了数据的精度与实时性，同时，信号强度转换为物理距离的机制使得该系统能够精确定位人员位置，避免传统监控系统中因视频模糊或遮挡导致的定位不准问题，从而提升了系统的定位精度和监控效率，通过结合数字孪生技术，将施工人员的实时位置信息以直观的方式呈现于监控大屏上，管理人员可以迅速、直观地看到每个人员的确切位置，增强了监控的可视化效果，避免了传统视频监控依赖人工目视观察的局限，降低了监管复杂度，并使监控更为高效、准确。通过实时更新数据和异常信息检测，管理人员可以快速发现潜在的安全隐患并采取应对措施，提高了监控的安全性和有效性，增强了系统的可靠性，还通过智能化预警机制大幅提升了施工人员监管的安全级别，降低了人为操作失误和反应滞后的风险，本发明在效率、准确性以及安全性方面都取得更加良好的效果。