基于数字孪生技术的施工现场高支模智能监测预警系统的制作方法

1.本发明涉及建筑工程高支模监测领域，属于一种基于数字孪生技术的施工现场高支模智能监测预警系统。


背景技术：

2.建筑施工中，混凝土浇筑时模板支模高度大于等于5m的模板及其支撑系统称为高大模板支撑系统，简称“高支模”。在民用建筑、工业建筑和路桥建筑等大型建筑过程中，为了支撑建筑模板或搭设施工平台，需要采用高支模。但是，根据住建部统计数据，模板坍塌事故已成为较大及以上建筑生产安全事故之首，高支模的安全状况应该引起重视。施工中高支模支撑架坍塌事故的发生往往具有突发性，从出现危险征兆到事故发生通常只有数分钟乃至几十秒的时间。现场往往来不及进行安全排查，事故即告发生。目前高支模监测主要采用人工管理和智能化管理，人工管理需要管理人员有较强的专业能力，并且对施工现场和施工进度需要非常的了解，往往发现问题都较为滞后，而智能化管理目前都相对单一，仅是针对某个高支模的一个预警参数进行单独监控和管理，无法对施工区域内的高支模进行单独或联动管理，所以目前急需一个高支模管理系统可以提前发现可能存在的危险，以便提前采取必要的应急措施。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种将高支模分区域、分进度的监测预警智能系统，降低高支模监控预警所需专业人员的局限性，使高支模监控管理简单易操作，并可以提前发现可能存在危险，进行安全化的施工。
4.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种基于数字孪生技术的施工现场高支模智能监测预警系统，包括监控点创建模块、监控点管理模块、信息采集模块、阈值管理模块和监控预警模块。
6.所述监控点创建模块用于接收外部导入的任意一个高支模子区域的基本信息，所述基本信息至少包括该高支模子区域所处的项目周期、位置信息、关联高支模子区域编号和包含的所有结构部件，结合基本信息从该高支模子区域的所有结构部件中筛选出对应的监控对象，分析得到每个监控对象的监控参数、相应的参数阈值以及关联监控对象编号，结合高支模的基本信息和分析结果创建新的监控点，为监控点和监控对象分配独有的监控点编号和监控对象编号。
7.所述监控点管理模块用于管理不同高支模子区域的监控点和监控对象，所述监控对象类别包括立杆倾斜、立杆轴力、模板沉降、水平位移等四个参数。
8.所述监控预警模块接收安装在高支模子区域内各个监控对象上的传感器采集的该监控对象的实时监控参数，结合该监控对象在当前阈值管理周期内的参数阈值，对该监控点和监控对象的数据进行预警判断处理。
9.所述阈值管理模块结合每个监控对象在当前阈值管理周期内的基本信息和相应
的关联监控对象的实时监控参数，计算得到每个监控对象在当前阈值管理周期内的参数阈值。
10.进一步的，所述监控参数包括立杆倾斜度、立杆轴力、模板沉降度、模板水平位移度、浇筑面水平位移度、浇筑面竖向位移度、地基沉降及整体水平位移。
11.进一步的，所述阈值管理模块结合各高支模区域以及关联高支模子区域的变化与不同特性，对监控参数采用独立或组合的形式进行阈值分析处理。
12.进一步的，所述阈值管理模块结合施工阶段高支模区域的搭建、使用以及拆除期间的变化对阈值参数进行分析处理自动矫正。
13.进一步的，所述高支模监测预警的智能系统可通过图形化界面显示各高支模监控点及监控点内的监控对象参数和预警信息。
14.进一步的，所述高支模监测预警的智能系统可通过无线通信模块与指定移动终端进行通讯，根据移动终端发送的控制指令，可调整/解除对应的数据信息与预警状态。
15.本发明的有益效果在于：
16.1、通过数字孪生技术将施工现场按区域划分，结合各区域内的高支模基本信息、项目周期、位置信息将各模块的高支模监控点和监控对象进行单独或联动管理，发现可能存在的危险，以便提前采取必要的应急措施。
17.2、利用阈值管理模块与施工周期的结合，将项目中高支模区域的搭建、使用以及拆除按照施工进度划分，结合该监控对象在当前周期内的参数阈值，对该监控点和监控对象的数据进行预警判断处理，让施工更信息更安全。
18.3、通过智能化的统一管理，降低高支模监控预警所需专业人员的局限性，使高支模监控管理简单易操作。
19.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
20.图1为本发明基于数字孪生技术的施工现场高支模智能监测预警系统的工作原理示意图。
21.图2为本发明工作原理结构示意图。
22.图3为本发明无线连接结构示意图。
具体实施方式
23.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
27.如图1、图2所示，一种基于数字孪生技术的施工现场高支模智能监测预警系统，包括监控点创建模块、监控点管理模块、信息采集模块、阈值管理模块和监控预警模块，本监测预警的智能系统实施步骤如下：
28.一、监控点创建模块
29.监控点创建模块用于接收外部导入的任意一个高支模子区域的基本信息，所述基本信息至少包括该高支模子区域所处的项目周期、位置信息、关联高支模子区域编号和包含的所有结构部件。
30.首先，导入高支模相关信息进行预处理，预处理分为2个步骤，第一步，结合基本信息从该高支模子区域的所有结构部件中筛选出对应的监控对象，对监控对象进行分析，得到每个监控对象的监控参数、相应的参数阈值以及关联监控对象编号；第二步，结合高支模的基本信息和分析结果创建新的监控点，为监控点和监控对象分配独有的监控点编号和监控对象编号。
31.例如，将一栋在建建筑项目，根据高支模结构划分成三个建筑区域：a区、b区、c区，且这三个建筑区域的高支模结构存在关联影响。这3个建筑区域同时施工的情况下，通过监控点创建模块分别导入a区、b区、c区的高支模区域的项目周期、位置信息、关联高支模子区域编号和分别所包含的结构部件。假设结合a区的基本信息从该高支模子区域的所有结构部件中筛选出对应的智能无线数据采集终端、拉绳式位移传感器、轴压感器、倾斜仪、无线摄像头、激光挠度仪等为a区的监控对象，对a区的监控对象进行分析，得到对应的立杆倾斜度、立杆轴力、模板沉降度、模板水平位移度、浇筑面水平位移度、浇筑面竖向位移度、地基沉降及整体水平位移相关监控参数与相应的参数阈值以及关联监控对象编号，并对a区的监控点和监控对象分配独有的监控点编号和监控对象编号。
32.二、监控点管理模块
33.监控点管理模块用于接收创建的监控点和监控对象，将相关数据信息发送至阈值管理模块和监控预警模块进行分析处理。
34.三、阈值管理模块
35.阈值管理模块接收监控点管理模块发来的相关数据进行处理，结合每个监控对象在当前阈值管理周期内的基本信息和相应的关联监控对象的实时监控参数，计算得到每个监控对象在当前阈值管理周期内的参数阈值。
36.例如，在高支模拆除中，阈值管理模块根据相关拆除参数的变化重新调整阈值参数，如一个区域内的上半部分高支模枝干拆除，那位于下半部的高支模区域的承重信息将进行重新计算调整，并且相关联区域的高支模区域连接的部分参数也将重新计算。或者在前例中，如果a区域的高支模拆除前后，会影响到b区或者c区的高支模的部分参数阈值等，
那么阈值管理模块跟根据a区域的高支模存在情况或者拆除进度，自动调整b区或c区的这部分参数阈值。
37.四、监控预警模块
38.监控预警模块接收安装在高支模子区域内各个监控对象上的传感器采集的该监控对象的实时监控参数，结合该监控对象在当前阈值管理周期内的参数阈值，对该监控点和监控对象的数据进行预警判断处理。此处如监控预警模块判断超出预警值，监控预警模块将推送报警状态以及报警位置。
39.如图3所示，通过无线通信模块将高支模监控对象对应的报警状态以及报警位置推送至移动终端或web端，移动终端或web端可以对高支模监控点和监控对象的显示数据进行实时自动刷新。
40.例如，楼房搭建完成后，拆除外墙的高支模区域，此高支模区域内的一块侧板发生变形，监控预警模块接收到数据后，进行预警判断处理，此监控点和监控对象会通过图形化界面或移动终端显示，如监控预警模块计算判断应做出警告提醒，监控预警模块会将预警状态、监控点以及监控对象信息发送至相关负责人并同步显示在图形化界面或移动终端。
41.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
42.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。