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专利号: 202511361584X
申请人: 浙江九星合创建设有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于物联网的建筑施工现场数据采集系统,其特征在于:包括:

声波采集模块:通过在地下浇筑结构上设置采集点,并在采集点内设置振动传感器组构成三维声波采集矩阵,实时采集激励过程中产生的振动声波能量数据;

中央处理模块:设置数据采集系统,使用物联网将振动声波能量数据传输到数据采集系统中,在数据采集系统中对振动声波能量数据进行预处理获取标准振动声波能量数据集;

声波混响分析模块:基于标准振动声波能量数据集,进行计算输出振动声波能量衰减形态分散因子Decho,同时预设振动声波能量阈值Dth进行初步对比评估;

所述声波混响分析模块包括振动声波能量衰减形态分析单元和振动声波能量形态评估单元;

所述振动声波能量衰减形态分析单元通过依据所有采集点所获取的标准振动声波能量数据进行计算,输出振动声波能量衰减形态分散因子Decho,衡量每个采集点的衰减速度和残响强度与全局均值相比的差异;

所述振动声波能量衰减形态分散因子Decho通过以下算法公式计算输出;

式中,n表示采集点总数, 表示所有采集点的平均声波衰减时间, 表示所有采集点的回响残余能量峰值, 表示声波衰减时间的标准差, 表示回响残余能量峰值的标准差,残响强度敏感调节系数;

振动波长干扰模块:基于初步对比评估结果触发反演修正机制,进行扩展采集点,重设振动传感器组,采集振动干涉数据,并基于振动干涉数据进行计算输出结构振动一致性因子Iinter;

所述振动波长干扰模块包括采集点重构单元和结构干涉单元;

所述采集点重构单元通过再初步对比评估触发反演修正机制后,进行扩展采集点,再对扩展采集点内设置振动传感器组,同时将振动传感器组的采样频率提高50%,再将激励频率范围提升20%,进行采集振动干涉数据,通过数据传输单元将振动干涉数据传输到数据采集系统中;在数据采集系统中对振动干涉数据进行归一化处理,消除振动干涉数据中所有参数的量纲影响;

所述振动干涉数据包括第j重构采集点的振动干涉对称偏移向量Vsymj和第j重构采集点的相位偏差向量Vxj;

所述结构干涉单元通过提取振动干涉数据进行计算,输出结构振动一致性因子Iinter,进行衡量地下浇筑结构的局部声波扰动的严重程度;

所述结构振动一致性因子Iinter通过以下算法计算输出;

式中,m表示重构采集点总数, 表示所有重构采集点振动干涉对称偏移向量的均值, 表示所有重构采集点相位偏差向量的均值,u和v分别表示对称性偏移和相位异常的权重值;

声振一致性分析模块:通过将结构干涉一致性因子Iinter与振动声波能量衰减形态分散因子Decho进行综合计算,输出结构声振一致性汇总指标Scon,并基于结构声振一致性汇总指标Scon的输出结果进行二次对比评估。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的建筑施工现场数据采集系统,其特征在于:所述声波采集模块包括声波矩阵构建单元和激励采集单元;

所述声波矩阵构建单元通过在地下浇筑结构上设置采集点,所述采集点通过水平布设和垂直布设的三维空间组成,同时在每个采集点内设置振动传感器组,构建三维声波采集矩阵;

所述激励采集单元通过在地下浇筑结构中设置激励源位置,并对激励源位置进行激励,产生激励特征,在通过三维声波采集矩阵实时监听激励过程中产生的宽频带振动信号,采集振动声波能量数据;

所述振动声波能量数据包括第i采集点的声波衰减时间Tdeci和第i采集点回响残余能量峰值Aresi。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的建筑施工现场数据采集系统,其特征在于:所述中央处理模块包括数据传输单元和数据处理单元;

所述数据传输单元通过使用LoRa物联网通信方式,将振动传感器组的通信模组与数据采集系统进行无线连接,依据MQTT传输协议和TLS加密连接,将实时采集到的振动声波能量数据无线传输到数据采集系统中;

所述数据处理单元通过在数据采集系统中对振动声波能量数据进行预处理,获取标准振动声波能量数据集;

所述预处理包括激励时间同步校准、去噪与滤波处理和归一化处理;

所述激励时间同步校准通过将所有采集点同一激励事件设置为起点,记录本次激励触发的激励起始时间戳,将所有激励过程中采集的振动声波能量数据,以激励起始时间戳为0秒点进行时间轴对齐;

所述去噪与滤波处理通过使用带通滤波器对振动声波能量数据进行滤波处理,只保留结构声波频段获取的振动声波能量数据,同时使用小波去噪处理振动声波能量数据的瞬时尖峰值;

所述归一化处理通过使用Max‑Min最大最小归一化方法,对去噪与滤波处理后的振动声波能量数据进行归一化处理,消除振动声波能量数据中所有参数的量纲影响。

4.根据权利要求3所述的基于物联网的建筑施工现场数据采集系统,其特征在于:所述振动声波能量形态评估单元通过获取无缺陷区域的振动声波能量衰减形态分散因子Decho,取值95%置信区间上限作为振动声波能量阈值Dth,再将振动声波能量衰减形态分散因子Decho与振动声波能量阈值Dth进行初步对比评估,判断振动声波能量传播情况,并基于初步对比评估结果进行触发反演修正机制,具体评估内容如下:当振动声波能量衰减形态分散因子Decho≤振动声波能量阈值Dth时,表示地下浇筑结构声波传播状态稳定,此时提示浇筑成功;

当振动声波能量衰减形态分散因子Decho>振动声波能量阈值Dth时,表示地下浇筑结构声波传播状态异常,此时触发反演修正机制。

5.根据权利要求4所述的基于物联网的建筑施工现场数据采集系统,其特征在于:所述声振一致性分析模块包括声振分析单元、一致性评估单元和策略执行单元;

所述声振分析单元通过将所获取的结构振动一致性因子Iinter与振动声波能量衰减形态分散因子Decho进行综合计算,输出结构声振一致性汇总指标Scon,衡量当前结构区域的连续破坏风险;

所述结构声振一致性汇总指标Scon通过以下算法公式计算输出;

式中, 表示振动声波能量衰减形态分散因子的标准差。

6.根据权利要求5所述的基于物联网的建筑施工现场数据采集系统,其特征在于:所述一致性评估单元通过基于结构声振一致性汇总指标Scon的输出结果进行二次对比评估,并基于二次对比评估结果进行划分为不同的响应等级,判断地下浇筑结构的整体的一致性,具体评估内容如下:当结构声振一致性汇总指标Scon<0.9时,此时划分为一级响应;

当0.9≤结构声振一致性汇总指标Scon<1.3时,此时划分为二级响应;

当结构声振一致性汇总指标Scon≥1.3时,此时划分为三级响应。

7.根据权利要求6所述的基于物联网的建筑施工现场数据采集系统,其特征在于:所述策略执行单元通过基于不同响应等级,执行不同的控制策略,具体控制策略如下:当划分为一级响应时,此时无需进行干预;

当划分为二级响应时,此时次日采集复查,若持续为二级响应时,此时则启动振捣处置;

当划分为三级响应时,此时将当前区域标记为红色状态,提示精致施工干预,立即启动局部定向灌浆和振捣处置。