综述：建筑施工中的自动化邻近监测与预警：系统综述

《AUTOMATION IN CONSTRUCTION》：Automated proximity monitoring and warning in construction: systematic review

　　

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  基于97篇文章对建筑领域的接近监测与预警（PMW）进行了系统性综述。
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  采用结合文献计量与定性分析的混合方法综述。
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  文献计量分析揭示了技术变化及有影响力的研究群体。
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  提出了一种分类体系，从PMW的四个关键方面对文章进行总结。
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  未来研究方向可关注实时3D感知与多模态融合。

引言

建筑业被广泛认为是全球最危险的行业之一。碰撞事故是建筑业伤害和死亡的主要原因之一[1]，其定义为移动物体、设备或材料撞击工人所致。据统计，大约75%的致命碰撞涉及施工设备[2]。保持与施工实体（如工人、设备）之间的安全距离有助于减少相关事故和伤亡的发生。因此，对任意两个施工实体之间的距离进行实时监测以实现早期碰撞预警，是减少碰撞事故的有效途径，这长期以来一直是建筑安全管理中的关键问题[3]。

在过去几十年中，人们提出了各种方法来监测或估算距离，从而防止施工实体之间的碰撞并提高施工现场安全。传统方法依赖人工监测，劳动强度大且成本高昂，无法持续进行，同时容易受到主观判断的影响。物联网（IoT）和无线通信技术的应用实现了自动、实时、连续监测，如射频识别（RFID）[4,5]、超宽带（UWB）[6,7]、低功耗蓝牙（BLE）[8,9]、全球定位系统（GPS）[10,11]等。近年来，随着计算机视觉（CV）和深度学习的快速发展，尤其是在目标检测[3,12]和目标追踪[13,14]方面，基于计算机视觉的自动化防碰撞方法因其覆盖范围广、目标无关性和非侵入性而被广泛应用。

尽管人们基于新兴技术开发自动化接近监测与预警（PMW）系统做出了大量努力，但对该主题的全面综述仍然稀缺。尽管如此，仍有一些类似的综述研究[15,16]。例如，Ye等人[16]综述了道路施工区域碰撞事故预警系统的性能评估。Demeke等人[15]综述了传感器技术在高速公路工作区入侵和接近危险监测中的应用。然而，这些现有的相关综述仅限于道路施工领域[15,16]，而这只是建筑业的一部分。此外，传感器技术[15]只是PMW所用技术的一部分。最后，这些综述缺乏从PMW系统开发涉及的关键流程角度进行的全面调查。

因此，本研究旨在对致力于实现自动化PMW的工作进行系统性综述。采用结合定量和定性分析的混合方法综述，从不同角度提供互补性见解。具体而言，首先进行文献计量分析，以确定随时间变化的技术焦点以及该领域的有影响力群体和作者。然后，从PMW系统开发的四个主要方面进行定性综述：影响PMW的因素、危险等级定义与判定、接近感知以及报警机制。最后，讨论当前建筑领域PMW的局限性和挑战，并提出相应的未来研究方向。

本综述的贡献和意义可总结如下：1）从定量和定性角度对建筑领域自动化PMW进行了新的系统性综述；2）文献计量分析揭示了PMW随时间演变的技术路线图，以及该领域的有影响力研究群体和作者；3）定性综述提出了一种新的分类体系，对PMW关键方面涉及的方法、技术、策略或模式进行总结，为自动化PMW的实施提供了通用框架；4）通过讨论当前PMW的局限性和挑战，提出了有前景的未来研究方向，有望推动建筑领域自动化PMW的未来发展。

本文其余部分组织如下：第2节概述研究方法。第3节展示通过文献计量分析确定的研究焦点和趋势。第4节从PMW的四个方面对所收集的文章进行定性综述。第5节讨论当前PMW的局限性和挑战，以及潜在的未来研究方向。最后，第6节对本工作进行总结。

章节摘要

研究方法

本节详细阐述了数据收集过程和所采用的综述方法。本研究采用一种广泛使用的混合方法综述[17,18]，结合文献计量分析与定性综述，以探索建筑领域自动化PMW的当前研究现状。图1展示了综述框架概览，包括1）数据收集与预处理，2）文献计量分析以构建现有研究的科学图谱，以及3）从四个...

文献计量分析

本节通过一般统计（如历年发表数量、发表来源、期刊分区、平均引用量等）以及关键词共现、合著和共引网络进行定量分析，以揭示现有研究的科学图谱。

定性综述

如图1右侧所示，本节按照PMW的四个关键方面对收集的出版物进行分类和总结：1）影响PMW的因素，2）危险等级定义与判定，3）接近感知，以及4）报警机制。

讨论

表9总结了当前建筑领域PMW的局限性和可能的未来方向。然而，本节将重点关注当前的接近感知，因为它构成了PMW系统的基础。对于PMW的其他方面，仅提供简要讨论。

结论

基于2010年至2024年发表的97篇研究文章，本综述系统总结了致力于实现建筑领域自动化PMW的工作。采用混合方法综述途径，结合定量和定性分析。定量文献计量分析揭示了PMW随时间演变的技术发展，以及该领域有影响力的研究网络和作者。定性综述从四个关键方面对相关研究进行分类和总结...

CRediT作者贡献声明

丁宇雄（Yuexiong Ding）：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿撰写，可视化，验证，软件，方法论，调查研究，形式分析，数据管理，概念化。刘琼（Qiong Liu）：可视化，软件，调查研究，形式分析，数据管理。纪安康（Ankang Ji）：验证，方法论，调查研究，概念化。罗晓伟（Xiaowei Luo）：撰写——审稿与编辑，监督，资源获取，方法论，资金获取，概念化。易文（Wen Yi）：资源获取，方法论，撰写——...

利益冲突声明

作者声明不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本文所报告的工作。

致谢

香港特别行政区研究资助局协作研究基金（#C1073-24GF）资助了本工作。文中的结论系作者观点，不一定反映资助机构的立场。

丁宇雄（Yuexiong Ding）| 刘琼（Qiong Liu）| 纪安康（Ankang Ji）| 罗晓伟（Xiaowei Luo）| 易文（Wen Yi）| Albert P.C. Chan