研究人员开发建筑工地安全监控系统

休斯顿大学的计算机科学家开发了一种新系统，以确保建筑工人在工作现场的安全。他们的发现和过程在研究期刊“应用科学”上发表的一项研究中有所阐述。

根据职业安全与健康管理局的数据，2020 年有 4,764 名工人在工作中死亡。建筑和采掘行业的雇员占这些死亡人数的 20%。许多人在建筑工地上被车辆或移动机械撞倒。尽管建筑业已寻求安全专家的帮助，但仍有大量伤亡事故发生。

“我们研究项目的重点是通过跟踪他们的位置来提高建筑工地工人和设备的安全性，”UH 的计算机科学博士生和该研究的第一作者 Alireza Ansaripour 说。“通过跟踪他们的位置，我们可以监控与建筑工地工人和设备安全相关的基于位置的政策。”

这些基于位置的安全策略是在施工现场的规划阶段创建的，例如制定内部交通控制计划时。这些政策定义了工人和设备的安全区域，或者定义了设备在施工现场运行时他们之间的安全距离。ViPER+ 自动监控这些政策，并在工作人员和设备工作时检测任何违反政策的行为。

ViPER+ 利用超宽带技术进行位置跟踪。“这些无线电使用大带宽进行通信，与其他无线电相比，这使它们能够更准确地执行位置跟踪，”Ansaripour 说。“这是我们用来追踪工人和设备位置的技术。”

该团队的 ViPER+ 系统克服了其他基于超宽带的实时安全监控系统的挑战，主要是因为它克服了非视线情况。在这些例子中，卡车、建筑装载机和其他设备会阻塞超宽带无线电传输中发射器和接收器之间的信号。

Ansaripour 和他的同事在他们的定位或位置跟踪算法中实施了一种校正方法，以减少由非视线引起的误差。

在施工区测试 ViPER+

ViPER+ 是该小组初始系统 ViPER 的更新和改进版本。两者之间最大的区别是 ViPER+ 上增强的位置跟踪，在非视线情况下更准确。

该团队通过标签和锚点跟踪位置。标签是小型超宽带无线电发射器，安装在工人和车辆上以监控他们的位置。锚点是从标签接收信号的超宽带接收器。然后，研究人员将数据从锚点收集到他们的计算机服务器，并估计建筑工地车辆和人员的位置。

他们在休斯顿的实际施工区对他们的系统进行了两次测试，这些施工区因实验而被封锁。但不是真正的建筑工人，而是学生必须扮演那个角色。

“在我们的评估中，所有四名建筑工人都安装了标签。我们还有一辆车，可以是卡车或推土机，上面有多个标签，另一辆静态车辆被用来制造非视线情况。”

第一次评估是在 2019 年，当时研究人员在一个约 8,600 平方英尺的区域设置标签，称为跟踪区。四名学生在跟踪区担任工作人员，而 Ansaripour 负责管理系统的数据流并确保实验顺利进行。2022 年，建立了类似的场景，但在不同的建筑工地。

UH 自然科学与数学学院计算机科学副教授、该研究的合著者 Omprakash Gnawali 说：“Alireza 是那些拥有绝妙想法和职业道德的学生之一，他们将这些想法付诸实践。” “拥有这种组合对于使这些技术项目取得成功非常重要。”

未来的改进

该系统未来的变化包括解决用户设计问题，例如在建筑工人太靠近移动机械时提醒他们。

Ansaripour 说：“我们在创建一个覆盖整个建筑工地的跟踪区时也遇到了问题，而不仅仅是其中的一部分。” “要使其成为商业产品，仍需要进行一些改进，但我们的工作提供了有关如何将实时安全监控系统用于建筑工地安全跟踪的见解。”

该研究的其他作者包括 UH 的 Milad Heydariaan，以及来自内布拉斯加大学林肯分校的通讯作者 Kyungki Kim 和 Hafiz Oyediran。

该研究项目由国家科学院的国家合作公路研究计划 (NCHRP) 资助，获得 NCHRP-206 奖。