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专利号: 2024118154614
申请人: 成都威尔纳思科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
更新日期:2025-08-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种建筑施工现场安全监测管理方法,其特征在于:包括以下步骤:

S1、在基坑施工现场设置若干监测点,在监测点内安装传感器组,同时在施工现场周围设置环境补偿点位,实时采集基坑施工现场的振动数据,并构建施工平台与传感器组和环境补偿点位,进行远程连接将所述振动数据传输到施工平台中;

S2、在施工平台中实时接收振动数据,并对所述振动数据进行预处理,获取振动影响数据集,同时构建嵌入式数据库,将振动影响数据集存储至嵌入式数据库中;

S3、提取所述振动影响数据集,进行计算输出多源振动综合影响指数MVTI,并基于所述多源振动综合影响指数MVTI进行计算基坑的基坑应力分布值GSF,再将多源振动综合影响指数MVTI和基坑应力分布值GSF进行综合计算获取基坑稳定系数GSC;

基于所述综合影响指数MVTI结合地应力GS,进行计算输出基坑应力分布值GSF,振动对地基应力的动态分布;

所述基坑应力分布值GSF通过以下算法公式计算输出;

2

GSF=GS+κ·MVTI·(1‑δ·d);

式中,κ表示振动引起地应力变化的影响因子,d表示振源到地应力测点的距离,δ表示振动衰减因子;

基于所述多源振动综合影响指数MVTI与所述基坑应力分布值GSF,进行综合计算输出基坑稳定系数GSC;

所述基坑稳定系数GSC通过以下算法公式计算输出;

式中,GSthreshold表示地基承载力安全阈值,η表示振动对地基应力的加权影响因子;

S4、基于所述基坑稳定系数GSC的输出结果进行初步评估,若初步评估出基坑稳定异常时,则生成预警信息,同时结合多源振动综合影响指数MVTI,进行计算输出监测点风险值RIM,分析异常监测点;

S5、通过预设风险阈值R1,在与所获取的监测点风险值RIM,进行二次评估,基于二次评估结果对监测点进行风险等级划分,同时构建可视化界面,基于所划分的风险等级在可视化界面上展示不同的颜色RGB数值。

2.根据权利要求1所述的一种建筑施工现场安全监测管理方法,其特征在于:所述S1包括S11和S12;

S11、通过在基坑施工现场进行布设若干监测点,所述监测点通过10米×10米的距离进行排列安装,生成网格式监测点,并在每个监测点内安装传感器组,实时采集基坑施工过程中振源的场内振动数据;

同时在基坑施工现场的外围设置环境补偿点位,实时采集基坑施工现场,振源的场外振动数据,并将所述场内振动数据和所述场外振动数据进行整合,获取振动数据;

所述振动数据包括加速度分量a、施工现场振动信号、自然加速度分量az和基坑应力信号;

所述传感器组包括三轴振动加速度传感器、振动传感器和地应力传感器;

所述三轴振动加速度传感器通过在基坑施工现场的场内和施工设备附近,对基坑施工现场内进行覆盖安装,同时在每个网格内安装一个振动传感器;

所述地应力传感器通过在基坑底部和侧壁埋入式安装;

所述环境补偿点位通过在施工现场的外部布设若干三轴振动加速度传感器,采集自然背景的自然加速度分量az;

S12、构建施工平台,并对传感器组和环境补偿点位安装通信模组,通过设置5G通信网络将施工平台与传感器组和环境补偿点位所安装的通信模组,进行远程连接,将实时采集到的振动数据传输到施工平台中。

3.根据权利要求2所述的一种建筑施工现场安全监测管理方法,其特征在于:所述S2包括S21和S22;

S21、在施工平台中实时接收所述振动数据,并对同一监测点内的传感器采集到的振动数据进行标注相同ID码,再对振动数据进行预处理,获取标准化数据集,所述预处理的方式包括去噪和归一标准化,再对标准化数据集进行计算处理获取振动影响数据集;

所述振动影响数据集包括振动强度VI、振动频率VF、地应力GS和环境干扰补偿系数EC;

所述振动强度VI通过对所述加速度分量a进行平方累加,取均方根值获取,具体算法公式为: 式中,n表示时间序列中采集到的加速度分量a数量,ai表示第i个振源的加速度;

所述振动频率VF通过使用振动传感器采集施工现场振动信号,通过FFT算法转换为频域信号,从频域信号中提取幅值对应的频率,作为主频分量获取;

所述地应力GS通过地应力传感器采集的基坑应力信号进行去噪和归一化处理,提取均值应力信号获取所述环境干扰补偿系数EC通过采集自然加速度分量az进行计算获取自然背景振动强度VItotal,再与施工现场内的振动强度VI进行对比获取,具体算法公式为:S22、通过再施工平台中构建嵌入式数据库,并对嵌入式数据库设置若干数据存储表,所述数据存储表对应一个ID码,将所述振动影响数据集按照ID码存储至嵌入式数据库对应的数据存储表中。

4.根据权利要求3所述的一种建筑施工现场安全监测管理方法,其特征在于:所述S3包括S31;

S31、提取嵌入式数据库中的相同ID码的振动影响数据集,进行综合计算输出多源振动综合影响指数MVTI,综合分析不同网格式监测内的振源对基坑的影响。

5.根据权利要求1所述的一种建筑施工现场安全监测管理方法,其特征在于:所述S4包括S41和S42;

S41、基于所述基坑稳定系数GSC的输出结果,进行初步评估,并基于初步评估结果生成预警信息,分析基坑在振动外力影响的稳定性,具体评估内容如下;

当基坑稳定系数GSC≥1时,表示当前基坑稳定性正常,此时继续按照计划施工无需干预;

当基坑稳定系数GSC<1时,表示当前基坑稳定性异常,此时生成第一预警信息。

6.根据权利要求5所述的一种建筑施工现场安全监测管理方法,其特征在于:S42、在初步评估出基坑稳定性异常时,则根据网格式监测点的多源振动综合影响指数MVTI,进行计算输出监测点风险值RIM,进溯源基坑施工现场不同位置的振动异常情况;

所述监测点风险值RIM通过以下算法公式计算输出;

式中,R表示振动传播半径,ρ0表示振源附近的初始土层密度,γ表示土层密度衰减系数,β振动能量传播的空间衰减因子,z表示深度,λ表示振动随深度z的衰减因子,Dd表示振源到地应力测点的距离的积分变量。

7.根据权利要求6所述的一种建筑施工现场安全监测管理方法,其特征在于:所述S5包括S51和S52;

S51、基于基坑土体对振动承载力的上限值进行设定风险阈值R1,再将监测点风险值RIM与风险阈值R1进行二次评估,分析当前监测点的基坑风险,并进行等级划分,具体评估内容如下;

当监测点风险值RIM≥风险阈值R1两倍时,将当前监测点标记为一级风险区域;

当监测点风险值RIM>风险阈值R1时,将当前监测点标记为二级风险区域;

当监测点风险值RIM≤风险阈值R1时,将当前监测点标记为三级风险区域;

其中一级风险区域>二级风险区域>三级风险区域,

S52、通过前端技术和后端技术在施工平台中,构建可视化界面,并通过CAD软件进行绘制基坑施工现场的平面图,将网格式监测点嵌入基坑施工现场的平面图中,生成基坑可视化网格图,同时通过前端技术对可视化界面进行构建提示栏,当初步评估生成第一预警信息时,在提示栏中提示当前监测点区域基坑存在异常,对当前基坑区域采集相应维护;

再二次评估后基于所划分的等级,在基坑可视化网格图上生成相关颜色RGB数值;

具体生成内容如下;

当对当前监测点划分为一级风险区域时,此时再在基坑可视化网格图上,将当前监测点的颜色RGB数值自动更新为RGB(255,0,0);

当对当前监测点划分为二级风险区域时,此时再在基坑可视化网格图上,将当前监测点的颜色RGB数值自动更新为RGB(0,255,0);

当对当前监测点划分为一级风险区域时,此时再在基坑可视化网格图上,将当前监测点的颜色RGB数值自动更新为RGB(0,0,255)。

8.一种建筑施工现场安全监测管理系统,应用于权利要求1‑7任一项所述的一种建筑施工现场安全监测管理方法,其特征在于:包括多点采集模块、数据处理模块、基坑稳定分析模块、监测点异常分析模块和可视化热力分布模块;

所述多点采集模块通过在基坑施工现场设置若干监测点,在监测点内安装传感器组,同时在施工现场周围设置环境补偿点位,实时采集基坑施工现场的振动数据,并构建施工平台与传感器组和环境补偿点位,进行远程连接将所述振动数据传输到施工平台中;

所述数据处理模块通过在施工平台中实时接收振动数据,并对所述振动数据进行预处理,获取振动影响数据集,同时构建嵌入式数据库,将振动影响数据集存储至嵌入式数据库中;

所述基坑稳定分析模块通过提取所述振动影响数据集,进行计算输出多源振动综合影响指数MVTI,并基于所述多源振动综合影响指数MVTI进行计算基坑的基坑应力分布值GSF,再将多源振动综合影响指数MVTI和基坑应力分布值GSF进行综合计算获取基坑稳定系数GSC;

所述监测点异常分析模块通过基于所述基坑稳定系数GSC的输出结果进行初步评估,若初步评估出基坑稳定异常时,则生成预警信息,同时结合多源振动综合影响指数MVTI,进行计算输出监测点风险值RIM,分析异常监测点;

所述可视化热力分布模块通过预设风险阈值R1,在与所获取的监测点风险值RIM,进行二次评估,基于二次评估结果对监测点进行风险等级划分,同时构建可视化界面,基于所划分的风险等级在可视化界面上展示不同的颜色RGB数值。