一种地铁施工安全监测系统的制作方法

1.本发明涉及建筑施工监测技术领域，特别是涉及一种地铁施工安全监测系统。


背景技术：

2.地铁的施工过程中会遇到地下恶劣的应力环境、不同建筑施工的质量监测、地下水位等问题，保证地铁的安全施工过程是保障安全通行的重要目标；随着电子技术和建筑施工技术的发展，地铁施工安全的监测技术也得到很好的发展，但由于不同的地铁路段施工的地下环境、施工难度和施工进度等施工特点均不相同，施工人员不能保证对所有的路段地铁施工的施工数据进行随时随地的采集并上传，并且在现实的地铁施工过程中，施工人员多是将不同的时间段内的采集的地铁安全施工的数据集体上传，或者以固定的监测数据采集频率对施工过程进行数据采集，再对按照不同时间间隔采集的数据进行安全监测分析，虽然通过这种方式采集的施工数据也可以对地铁的安全施工过程进行监控，但是，利用间隔采集的施工数据对不同的施工路段的不同采集过程之间的施工状态进行分析得到的分析结果不够精准，同时也使得安全监控中心对不同的采集间隔内的每一个时刻的施工状态不能及时监测，对采集间隔之间产生突变状况的监测程度和对监测结果产生影响的误差的分析变弱。


技术实现要素：

3.针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种地铁施工安全监测系统，系统的迭代分析模块对地铁施工过程中非连续采集过程进行了迭代分析，再由动态分析模块将非连续过程和连续过程进行整体的状态分析得到状态分析结果，通过迭代分析模块和动态分析模块共同对地铁的施工过程中产生的施工数据进行数据分析，提高了对地铁安全施工过程的质量监控，通过对不同采集过程的分析对地铁的施工状态进行及时监控分析，降低了监控分析的误差。
4.其解决的技术方案是，一种地铁施工安全监测系统，包括数据采集模块、监测中心模块、云存储模块、迭代分析模块、动态分析模块、警报模块、评估分析模块，数据采集模块利用不同的采集方式对地铁的施工过程中的所有施工数据进行采集，并将采集的施工数据存储于云存储模块，迭代分析模块对采用非连续的采集方式的施工数据进行分析得到迭代分析结果，再由动态分析模块对不同时刻下地铁安全施工的状态进行分析得到动态分析结果，再由监控中心模块结合动态分析结果对安全施工状态进行监测，由警报模块向各施工单位发出警报信息；
5.系统管理过程具体如下：
6.(1)、数据采集模块的采集过程中包括连续采集过程和非连续采集过程，非连续采集过程中将采集的时间点记为t＝(t1，t2，t3…
tn)，n为当前时刻前进行采集的次数，非连续采集过程中的采集指标记为li，i∈[1，n]，迭代分析模块对不同的时间点的间隔中采集指标的变化进行迭代分析，分析过程如下：
[0007]
步骤1、不同的时间点之间的时间间隔为t
ij
＝t
j-ti，i＜j，不同的采集指标的描述向量不同，将采集指标li的描述向量记为m为采集指标的描述元素个数，在不同的时间间隔内采集指标的变化向量为
[0008]
步骤2、相邻时间点采集指标的变化向量通过整体分析得到变化矩阵再根据变化矩阵与采集指标的数据值分析得到采集控制误差，
[0009][0010]
其中，f0为所有采集指标的初始控制值，为第i个采集指标的权重，迭代分析模块根据初始控制值和采集控制误差进行迭代分析，采集控制误差记为δi；
[0011]
步骤3、迭代分析模块对不同时间间隔带来的时效误差y(ti)进行迭代分析，迭代公式如下：
[0012]
y(ti 1)＝fiy(ti) f
(i-1)
y(t
i-1)，
[0013]
其中，在非连续采集的过程中，ti 1的时效误差与时刻ti和t
i-1时刻的控制有关，fi和f
(i-1)
为ti和t
i-1时刻的采集控制值；
[0014]
步骤4、迭代分析模块通过迭代公式求解出当前采集时刻的时效误差，将包括时效误差的迭代分析结果发送至动态分析模块；
[0015]
(2)、动态分析模块利用数据采集模块采集的地铁施工数据建立动态分析方程，再结合迭代分析结果对不同时刻下的地铁安全施工的状态进行分析，将监测的连续采集过程和非连续过程中的采集指标的分析过程进行结合得到状态分析结果，并将状态分析结果发送至评估分析模块
[0016]
(3)、评估分析模块对状态分析结果进行评估分析得到评估分析结果，评估分析模块对状态分析结果中代表地铁施工安全的安全指标进行评估分析，并将评估分析结果发送至监控中心模块；
[0017]
(4)、监控中心模块根据评估分析结果对地铁安全施工进行监测，并由警报模块向各施工单位发布警报。
[0018]
在地铁施工过程中，各个采集指标存在相关关系，所述动态分析模块接收非连续采集过程的迭代分析结果，并通过建立的动态分析过程对施工状态进行监测得到状态分析结果，具体分析过程如下：
[0019]
步骤一、首先动态分析模块先对连续采集过程和非连续过程中的采集指标的相关性进行分析，利用耦合度分析模型对不同的采集指标之间的采集过程进行耦合分析得到不同的耦合参量c，耦合方程如下：
[0020]
c＝∑{(li×
kj)/[∑li∑kj]}
1/2
i∈[1，n]，j∈[1，m]，
[0021]
其中，m为连续采集的指标参数的个数，将连续采集的指标参数记为kj，j∈[1，m]；
[0022]
步骤二、动态分析模块利用地铁的施工数据建立动态分析方程，并将耦合参量和迭代分析结果带入到动态分析过程中，得到不同时刻的状态方程，
[0023][0024]
其中，t＝ti 1，i∈[1，n]，x
t
目标监控因子，y(t)为t时刻前非连续采集过程时效误差，c为所有连续采集过程和非连续采集过程总的耦合度；
[0025]
步骤三、动态分析模块的目标监控因子随着对不同的施工时刻的发生动态变化，监测中心模块通过动态分析结果进行整体施工安全的监控分析。
[0026]
所述动态分析模块进行动态分析的目标监测因子是由监测中心模块确定，评估分析模块对状态分析结果中代表施工安全的安全指标进行评估分析，首先根据评估对象的不同的评价指标建立评估指标集，再根据评估指标集和对用的数据得到判断矩阵，利用判断矩阵对不同的评价指标进行评价分析得到评价分析结果。
[0027]
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点；
[0028]
1.本系统中的迭代分析模块对非连续采集过程中地铁施工进行的当前时刻前的所有采集时刻的施工数据中的采集指标进行迭代分析得到迭代分析结果，首先迭代分析模块利用不同时刻不同的采集指标的变化数值进行分析得到所有变化时间间隔的变化矩阵，并通过分析得到采集控制误差，再根据施工数据中采集指标的数据得到地铁施工开始时刻的初始控制值，最后迭代分析模块再根据迭代公式对不同的采集时间间隔带来的总的时效误差进行分析，通过迭代分析模块对地铁施工过程中非连续采集的施工数据带来的时效误差进行分析，对数据采集过程的影响进行了有效的分析。
[0029]
2.本系统的迭代分析模块对非连续采集过程的施工数据进行迭代分析得到代表采集时间影响的时效误差，迭代分析模块将迭代分析结果发送至动态分析模块，动态分析模块是对连续采集过程中的施工数据和非连续采集过程中的施工数据进行总的动态分析，动态分析模块利用耦合分析公式对连续采集过程和非连续采集过程中的施工数据之间的耦合关系进行分析得到耦合参数，再结合耦合参数和代表非连续采集过程的时效误差建立对当前状态进行分析的状态方程，最后通过对不同的状态方程的分析得到状态分析结果，通过迭代分析模块动态分析模块的结合实现了对地铁安全施工过程中对安全的及时监控，提高的数据分析的准确性。
附图说明
[0030]
图1为本系统的整体模块图；
[0031]
图2为本系统的整体流程图；
[0032]
图3为迭代分析模块的分析流程图。
具体实施方式
[0033]
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至图3对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
[0034]
在实际的地铁施工过程中，施工的质量和安全监控会受到多种地下环境影响因素的影响，不同的地下施工路段之间是相互影响的，还与施工人员针对不同的施工路段施工质量和安全的施工数据有关，不同地下施工路段过程的施工数据上传的时间频率、施工数
据的类型、环境参数均不相同，施工过程中的安全监控问题受到每一个时刻的环境因素和施工人员的综合影响，实际的施工方过程中施工人员上传的部分施工数据是一个时间段内的施工数据，例如，不同施工路段的质量检测数据，但是随着时间推移，无论是施工过程还是环境因素都会发生改变，为了使得对每一个状态变化进行分析，并且对地铁施工的整体的质量进行监控分析，提高安全监控的效率，本发明提出了一种地铁施工安全监测系统，系统通过将连续采集过程的数据和非连续采集的过程的数据进行分别分析，再进行结合得到不同状态对安全监控的结果，系统包括数据采集模块、监测中心模块、云存储模块、迭代分析模块、动态分析模块、警报模块、评估分析模块，数据采集模块利用不同的采集方式对的施工过程中的所有施工数据进行采集，并将采集的施工数据存储于云存储模块，数据采集模块对不同的施工路段产生的所有施工数据进行采集，地铁的地下施工过程种，不同的施工路段的地下环境不同，对地下不同的环境影响因素的变化的监测是一个过程变量，施工数据中包括对施工过程进行视频监控的监控数据和环境数据，评估分析模块和迭代分析模块对采用非连续的采集方式的施工数据进行分析得到迭代分析结果，再由动态分析模块对不同时刻下安全施工的状态进行分析得到动态分析结果，再由监控中心模块结合动态分析结果对安全施工状态进行监测，由警报模块向各施工单位发出警报信息；
[0035]
系统管理过程具体如下：
[0036]
(1)、数据采集模块的采集过程中包括连续采集过程和非连续采集过程，在地铁的不同路段施工过程中不同的监测指标的采集过程不同，为了不同的时刻进行安全监测，非连续采集的时间间隔内的状态对总体的状态的影响也要考虑在内，非连续采集过程中将采集的时间点记为t＝(t1，t2，t3…
tn)，n为当前时刻前进行采集的次数，非连续采集过程中的采集指标记为li，i∈[1，n]，迭代分析模块对不同的时间点的间隔中采集指标的变化进行迭代分析，连续采集的过程中的施工数据可直接用于监控的状态分析过程，迭代分析模块利用采集的数据对非连续采集的过程进行迭代分析，通过迭代分析对非连续采集的过程之间的数学规律进行分析得到迭代分析结果，进行迭代分析的是每一个采集时间间隔内采集的施工数据的变化，将不同的非连续采集过程带来的误差进行迭代分析，分析过程如下：
[0037]
步骤1、不同的施工数据的上传和采集过程不同，对应不同的时间点，相邻的时间点与时间点之间记为一个时间间隔，不同的时间点之间的时间间隔为t
ij
＝t
j-ti，i＜j，不同的采集指标的描述向量不同，将采集指标li的描述向量记为m为采集指标的描述元素个数，描述向量中包括上传的施工数据的具体数值，在不同的时间间隔内采集指标的变化向量为不同的上传过程中之间的变化利用变化向量来描述；
[0038]
步骤2、相邻时间点采集指标的变化向量通过整体分析得到变化矩阵再根据变化矩阵与采集指标的数据值分析得到采集控制误差，
[0039][0040]
其中，f0为所有采集指标的初始控制值，为第i个采集指标的权重，迭代分析模块根据初始控制值和采集控制误差进行迭代分析，采集控制误差记为δi，采集控制误差是
非连续采集过程中由于人为采集过程带来的误差，非连续采集过程中的人为采集是主要的采集手段，人为采集过程的影响因素和环境影响因素变化性高，通过不同的时间间隔控制值的变化来对不同的采集过程人为的影响因素进行分析；
[0041]
步骤3、迭代分析模块对不同时间间隔带来的时效误差y(ti)进行迭代分析，迭代公式如下：
[0042]
y(ti 1)＝fiy(ti) f
(i-1)
y(t
i-1)，
[0043]
其中，在非连续采集的过程中，ti 1的时效误差与时刻ti和t
i-1时刻的控制有关，fi和f
(i-1)
为ti和t
i-1时刻的采集控制值；
[0044]
步骤4、迭代分析模块通过迭代公式求解出当前采集时刻的时效误差，将包括时效误差的迭代分析结果发送至动态分析模块，时效误差是指非连续的采集过程中的综合误差；
[0045]
(2)、在对的安全监控过程中，监控中心模块根据对不同时刻对应的状态的分析来进行安全预测和监控，动态分析模块利用数据采集模块采集的施工数据建立动态分析方程，再结合迭代分析结果对不同时刻下的安全施工的状态进行分析，将监测的连续采集过程和非连续过程中的采集指标的分析过程进行结合得到状态分析结果，并将状态分析结果发送至评估分析模块；
[0046]
(3)、评估分析模块对状态分析结果进行评估分析得到评估分析结果，评估分析模块对状态分析结果中代表施工安全的安全指标进行评估分析，并将评估分析结果发送至监控中心模块，所述评估分析模块是对不同的数据分析过程与实际监测环境贴合程度，对不同的施工路段的分析过程进行评估分析；
[0047]
(4)、监控中心模块根据评估分析结果对安全施工进行监测，并由警报模块向个施工单位发布警报，监测中心模块是监测系统的中心，对其他的分析模块的分析结果进行进一步分析，并对结果进行监控，监控中心模块的监控过程包括对施工人员施工安全的监控、质量监控和物料的使用过程的监控。
[0048]
在施工过程中，各个采集指标存在相关关系，所述动态分析模块接收非连续采集过程的迭代分析结果，并通过建立的动态分析过程对施工状态进行监测得到状态分析结果，状态分析模块对不同时刻的安全状态进行分析得到的分析结果，分析结果包括连续采集过程和非连续采集过程的共同影响的当前状态的分析，具体分析过程如下：
[0049]
步骤一、首先动态分析模块先对连续采集过程和非连续过程中的采集指标的相关性进行分析，利用耦合度分析模型对不同的采集指标之间的采集过程进行耦合分析得到不同的耦合参量c，耦合方程如下：
[0050]
c＝∑{(li×
kj)/[∑li∑kj]}
1/2
i∈[1，n]，j∈[1，m]，
[0051]
其中，m为连续采集的指标参数的个数，将连续采集的指标参数记为kj，j∈[1，m]，通过耦合分析得到的耦合参量对施工过程中不同过程之间的相互影响进行分析，例如在施工过程中，不同的施工路段对环境的改变程度不同，产生的影响也不相同，不同的影响因素和过程之间是相互耦合的；
[0052]
步骤二、动态分析模块利用施工数据建立动态分析方程，并将耦合参量和迭代分析结果带入到动态分析过程中，得到不同时刻的状态方程，
[0053][0054]
其中，t＝ti 1，i∈[1，n]，x
t
目标监控因子，y(t)为t时刻前非连续采集过程时效误差，c为所有连续采集过程和非连续采集过程总的耦合度，不同状态下施工安全的分析结果与所有的施工过程和影响因素有关，不同的影响因素之间相互耦合；
[0055]
步骤三、动态分析模块的目标监控因子随对不同的施工时刻的发生动态变化，监测中心模块通过动态分析结果进行整体施工安全的监控分析。
[0056]
所述动态分析模块进行动态分析的目标监测因子是由监测中心模块确定，评估分析模块对状态分析结果中代表施工安全的安全指标进行评估分析，首先根据评估对象的不同的评价指标建立评估指标集，再根据评估指标集和对用的数据得到判断矩阵，利用判断矩阵对不同的评价指标进行评价分析得到评价分析结果。
[0057]
所述监测中心模块是安全施工监控的中心，监测中心模块对施工过程中的不同阶段和采集的不同质量数据进行监控分析，数据采集模块对的整个施工过程中的质量监测数据、施工数据、施工环境数据、材料数据，不同的数据的采集形式是不同，数据采集模块利用不同的采集方式对施工中的数据进行采集，并将采集的施工数据存储与云存储模块，所述云存储模块采用了云计算分析技术的分布式存储的方式进行存储，将施工数据进行按照不同的类别进行分类存储，监控中心模块通过调取云存储模块的施工信息进行分析来实现对施工安全进行监测。
[0058]
当监测中心模块通过分析和预测得到的施工中的目标监测因子超出了安全阈值时，由警报模块实现警报功能，施工过程中包括多个施工单位的施工过程，不同的施工单位的职能互补相同，警报模块根据监控中心模块的监控分析结果向不同的施工单位发布警报信息，施工安全的监测人员通过电脑、手机、平板的移动终端获取到警报信息，从而进行安全隐患排除和质量重检。
[0059]
本发明具体使用时，系统主要包括数据采集模块、监测中心模块、云存储模块、迭代分析模块、动态分析模块、警报模块、评估分析模块，数据采集模块利用不同的采集方式对的施工过程中的所有施工数据进行采集，并将采集的施工数据存储于云存储模块，迭代分析模块对采用非连续的采集方式的施工数据进行分析得到迭代分析结果，首先迭代分析模块利用不同时刻不同的采集指标的变化数值进行分析得到所有变化时间间隔的变化矩阵，并通过分析得到采集控制误差，再根据施工数据中采集指标的数据得到施工开始时刻的初始控制值，最后迭代分析模块再根据迭代公式对不同的采集时间间隔带来的总的时效误差进行分析，由动态分析模块对不同时刻下安全施工的状态进行分析得到动态分析结果，首先动态分析模块利用耦合分析公式对连续采集过程和非连续采集过程中的施工数据之间的耦合关系进行分析得到耦合参数，再结合耦合参数和代表非连续采集过程的时效误差建立对当前状态进行分析的状态方程，最后通过对不同的状态方程的分析得到状态分析结果，再由评估分析模块对动态分析模块对不同的目标监测因子的监测过程进行评估分析，最后监控中心模块结合动态分析结果对安全施工状态进行监测，由警报模块向各施工单位发出警报信息，通过动态监控室的施工人员掌握最新的施工动态，提高了施工监测的效率，降低了施工数据分析的误差。
[0060]
以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明
具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。