一种基于IPv6的农村建筑全流程合规性校验与隐患追溯系统及方法与流程

本发明涉及物联网与建筑工程质量监管，具体涉及一种基于ipv6的农村建筑全流程合规性校验与隐患追溯系统及方法。

背景技术：

1、农村建筑是我国农村住宅及配套设施的主要建设形式，数量庞大、分布分散。由于缺乏专业技术人员全程监督，农村建筑在建设过程中普遍存在违规施工、偷减材料、擅自变更设计等问题，导致建筑质量隐患长期积累，严重威胁农村居民的生命财产安全。

2、在设备标识与管理方面，现有农村建筑监测系统多依赖ipv4地址或局域网私有地址进行设备管理，受限于ipv4地址空间不足，当施工现场部署大量传感器节点、摄像设备及数据采集终端时，设备地址冲突、地址复用等问题频繁出现，无法实现对每一个监测点的全球唯一精确标识，导致事后溯源时难以准确定位数据来源节点，溯源链条存在断裂风险。

3、在全流程数据关联方面，现有系统普遍存在数据孤岛问题。报建审批数据由规划部门管理，地质勘测数据由勘测单位存档，施工过程数据由施工方自行记录，竣工验收数据由质监部门留存，各阶段数据缺乏统一的关联标识与共享机制。当建筑发生质量事故时，监管人员需逐一调阅多部门档案，耗时费力，且极易因档案缺失或信息不一致而无法完成完整的责任溯源。

4、在实时合规校验方面，现有农村自建房管理以事后检查为主，施工过程中缺乏基于传感器实时数据的主动合规校验机制。地基沉降异常、墙体垂直度偏差等关键质量隐患往往在施工完成甚至入住后才被发现，此时整改成本极高，部分结构性隐患甚至已无法修复。现有系统未能将国家建设标准规范的量化指标与施工过程数据进行实时比对，合规判断主要依赖人工经验，标准化程度低、误判率高。

5、现有技术中，中国发明专利cn117057611a提出了一种自建房屋安全风险标识方法及系统，通过无人机、多源传感器采集房屋信息并构建三维模型，结合机器学习进行风险等级划分。然而，该方法存在以下缺陷：其一，主要侧重于房屋建成后的风险标识与监测，缺乏施工全过程中基于国家标准规范的实时主动合规校验机制，隐患发现滞后；其二，由于未建立统一的底层网络标识体系，报建、勘测、施工各阶段数据存在孤岛，当发生建筑质量隐患时，难以实现跨阶段的责任精准追溯。

6、另一方面，ipv6协议具备海量地址空间和丰富的报文特性。现有技术中，如中国发明专利cn119788435a提出了基于ipv6网络的安全审计与合规性检查方法，通过分析网络活动事件日志进行合规评定。然而，该方法存在以下缺陷：其仅局限于it网络安全事件审计领域，尚未将ipv6的dhcpv6地址语义化分配、流标签编码及组播机制应用于建筑工程物理节点的身份映射与施工工序的语义化标识中；同时，现有农村建筑管理系统的预警机制往往采用全网广播或单一通知，容易造成低等级信息对监管平台的冗余干扰。

7、综上，现有技术普遍存在以下问题：1）缺乏全流程统一的数字身份映射，导致数据孤岛与追溯链条断裂；2）缺乏基于国家标准规范的实时主动合规校验，合规判断滞后；3）隐患发生时缺乏基于工序逻辑的精准图算法溯源，责任难以界定；4）缺乏基于隐患等级的差异化定向预警推送，预警机制冗余单一。

8、因此，如何利用ipv6协议的海量地址空间和流标签特性，构建一套能够对农村建筑实施全流程数字化监管、实时合规校验与精准隐患溯源的系统及方法，成为当前农村建设质量管理领域亟待解决的关键问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明的目的在于提供一种基于ipv6的农村建筑全流程合规性校验与隐患追溯系统及方法，以解决现有技术中农村建筑施工监管缺乏统一标识导致的数据孤岛、合规校验滞后、隐患追溯困难及预警机制单一冗余的问题。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、提供一种基于ipv6的农村建筑全流程合规性校验与隐患追溯方法，包括以下步骤：

4、s101、基于dhcpv6协议为施工现场各监测节点分配全球唯一ipv6地址，将ipv6地址与建筑宅基地编号、地理坐标进行绑定，建立数字身份映射关系，生成节点身份标识表；

5、s102、采集施工现场地基沉降传感数据、承重结构应变数据、墙体垂直度数据及施工影像数据，利用ipv6报文流标签字段对施工工序类型、施工人员标识及时间戳进行编码，生成带工序标识的多维时序数据流；

6、s103、基于国家建设标准规范构建合规校验规则库，对报建、勘测、基础施工、主体施工、竣工验收各阶段数据进行逐项自动化比对，采用加权评分方法计算各阶段合规性得分，输出全流程合规性评分及异常标记表；

7、s104、若检测到合规异常，则依据ipv6地址与工序编码的映射关系，从异常标记表中提取对应的施工节点标识及施工时间戳，通过查询所述节点身份标识表获取对应的责任主体信息，采用图深度优先搜索算法构建隐患传播路径图，计算各上游节点对当前异常的责任贡献度，生成隐患溯源报告；

8、s105、统计所述隐患溯源报告中各溯源路径节点的信息完整获取情况，按完整节点数占比计算隐患溯源完整性得分；由边缘层持续监测各感知层节点的在线状态、数据包上报成功率及传感器校准状态，加权计算传感器实时状态得分；

9、s106、利用ipv6组播机制，依据隐患等级向监管平台、施工单位终端及房主终端同步推送分级预警信息，执行对应的响应处置流程，并将处置结果写入全流程档案；

10、s107、综合全流程合规性得分、隐患溯源完整性得分及传感器实时状态得分，采用层次分析法计算权重系数，加权输出建筑安全综合评估值。

11、优选的，步骤s101的方法具体包括以下子步骤：

12、从农村宅基地管理系统获取目标建筑的宅基地编号、经纬度坐标及建设许可证编号，将上述信息进行哈希运算，得到64位建筑唯一标识码；

13、采用dhcpv6有状态分配模式，将建筑唯一标识码嵌入ipv6地址的接口标识符字段，为地基监测节点、承重结构监测节点、施工摄像节点分别生成具有语义的ipv6地址；

14、建立ipv6地址与节点物理位置、节点类型、所属施工阶段的四元映射关系，写入节点身份标识表，所述节点身份标识表采用分布式哈希表存储，支持按建筑标识码、施工阶段、时间范围进行多维检索。

15、优选的，步骤s102的方法具体包括以下子步骤：

16、将ipv6报文头部20位流标签字段划分为三个子域：高6位用于编码施工工序类型，共支持64种工序类别；中8位用于编码施工人员标识码；低6位用于编码当日施工时段序号；

17、针对地基沉降数据、应变数据和垂直度数据，分别采用差分采样方法降低数据冗余，将采样后的传感数值与对应ipv6报文封装，形成带工序标识的传感数据包；

18、对施工影像数据采用帧间差分算法提取关键帧，将关键帧图像哈希值与ipv6流标签一同写入时序数据库，形成覆盖全施工周期的多维时序数据流。

19、优选的，步骤s103的方法具体包括以下子步骤：

20、从《砌体结构工程施工质量验收规范》gb 50203、《建筑地基基础工程施工质量验收标准》gb 50202等国家标准中提取量化指标，将文字规范转化为可计算的约束条件集合，构建包含地基承载力阈值、墙体垂直度偏差阈值、砂浆强度等级下限的结构化规则库；

21、对各施工阶段的实采数值与规则库约束条件进行逐项比对，对超出阈值范围的指标项进行异常标记，统计各阶段异常项数量与异常幅度；

22、针对各施工阶段设置差异化指标权重，采用如下加权公式计算各阶段合规性得分：

23、；

24、其中为第施工阶段合规性得分，为第阶段第项指标的权重系数，为第项指标的单项得分，为该阶段指标总数；权重系数通过层次分析法构建判断矩阵并进行一致性检验后确定。

25、优选的，步骤s104中，所述采用图深度优先搜索算法构建隐患传播路径图，计算各上游节点对当前异常的责任贡献度，具体包括：

26、以施工节点的ipv6地址为图节点，以施工工序的先后依赖关系为有向边，构建施工工序有向无环图；

27、从异常标记节点出发，采用深度优先搜索算法沿有向边逆向遍历，识别与异常节点存在因果关联的上游施工节点集合；

28、设异常节点为，识别出的上游节点集合为，节点沿有向边到的工序依赖权重为，节点对应指标实测值超出规则库阈值的归一化异常幅度为，节点与之间的路径跳数为，预设衰减系数；采用如下公式计算节点对当前异常的责任贡献度：

29、

30、其中，依据责任贡献度由大到小排序，确定根因节点及各责任主体的贡献次序；

31、基于责任贡献度排序，提取每条溯源路径上的施工节点标识、对应ipv6地址、施工时间戳及责任主体信息，生成包含多级溯源链的隐患溯源报告，所述报告包含隐患类型描述、根因节点定位、责任主体清单及整改建议四个部分。

32、优选的，步骤s105的方法具体包括以下子步骤：

33、统计所述隐患溯源报告中各溯源路径节点的节点标识、ipv6地址、施工时间戳及责任主体信息的完整获取情况，将完整获取信息的节点数占溯源路径总节点数的比例作为隐患溯源完整性得分；

34、边缘层持续监测各感知层节点的在线状态、数据包上报成功率及传感器最近一次校准是否合格，按预设权重对上述三项指标加权求和，得到传感器实时状态得分。

35、优选的，步骤s106的方法具体包括以下子步骤：

36、所述隐患综合评分为步骤s103中该异常所属施工阶段的合规性得分；依据隐患综合评分将预警等级划分为三级：一级预警为评分低于60分、二级预警为评分60至75分、三级预警为评分75至85分；

37、为三个预警等级分别配置独立的ipv6组播地址段，监管平台、施工单位终端及房主终端通过mld协议加入对应等级的组播组；

38、当合规校验引擎输出异常标记时，依据隐患等级向对应组播地址发送预警数据包，实现差异化的定向通知，避免低等级信息对监管平台造成冗余干扰；

39、预警响应结果由各终端通过单播方式回传，写入全流程档案，形成完整的预警-响应闭环记录。

40、优选的，步骤s107的方法具体包括以下子步骤：

41、构建三层评估层次结构：目标层为建筑安全综合评估值，准则层包含合规性得分、隐患溯源完整性得分及传感器实时状态得分，指标层为各准则层下的具体评分项；

42、通过专家判断构建准则层两两比较判断矩阵，采用方根法计算各准则权重向量，并进行一致性比率检验，确保一致性比率小于预设阈值；

43、采用如下公式计算建筑安全综合评估值：

44、；

45、其中，、、分别为合规性得分、溯源完整性得分、传感器状态得分的权重系数，满足；、、均归一化至0至100分区间；当评估值低于60分时触发强制整改流程。

46、还提供一种基于ipv6的农村建筑全流程合规性校验与隐患追溯系统，包括：

47、感知层，包括部署于施工现场的地基沉降传感节点、承重结构应变监测节点、施工影像节点及垂直度倾角节点；各节点通过ipv6网络传输数据；

48、边缘层，包括ipv6网关和边缘计算节点；所述ipv6网关用于为感知层节点分配ipv6地址并汇聚数据；所述边缘计算节点用于对汇聚的数据进行预处理和差分采样；

49、处理层，包括合规校验引擎、隐患追溯模块、预警推送模块及综合评估模块；

50、所述合规校验引擎，用于基于国家建设标准规范构建的合规校验规则库，对各施工阶段数据进行比对并输出合规性评分及异常标记；

51、所述隐患追溯模块，用于在检测到异常时，依据ipv6地址与工序编码的映射关系查询责任主体信息，采用图深度优先搜索算法构建隐患传播路径图，生成隐患溯源报告；

52、所述预警推送模块，用于利用ipv6组播机制，依据隐患等级向应用层终端推送分级预警信息；

53、所述综合评估模块，用于采用层次分析法综合全流程合规性得分、隐患溯源完整性得分及传感器实时状态得分，输出建筑安全综合评估值；

54、应用层，包括监管平台、施工单位终端及房主终端；所述监管平台、施工单位终端及房主终端通过mld协议加入对应预警等级的组播组，接收所述预警推送模块发送的预警信息，并将响应结果回传至所述处理层的全流程档案。

55、本发明的有益效果为：

56、1、本发明通过dhcpv6协议将宅基地编号进行哈希运算并嵌入ipv6接口标识符，建立“一房一档一地址”映射，实现了报建、勘测、施工、验收全流程数据的统一关联，为精准溯源奠定坚实基础。

57、2、本发明将gb 50203、gb 50202等国家标准转化为可计算的结构化规则库，对施工全过程实采数据进行逐项实时比对与加权评分，将隐患发现节点大幅提前，降低了整改成本。

58、3、本发明创新性地利用ipv6流标签字段对工序类型、人员和时段进行语义化编码，并采用图深度优先搜索算法沿施工工序有向无环图逆向遍历，计算责任贡献度，实现了多级溯源链的根因精准定位与责任主体明确。

59、4、本发明利用ipv6组播机制（mld协议），为三级预警等级配置独立组播地址段，实现了基于隐患等级的差异化定向通知，避免了低等级信息对监管平台的冗余干扰，并形成预警-响应闭环记录。