[發(fā)明專利]一種工程施工安全風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011640331.3
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112863119B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李海龍;陳永;陳靜
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵建設(shè)集團(tuán)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有限公司
• 主分類號: G08B21/02
• 分類號: G08B21/02;G08B21/18
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李林合

1.一種工程施工安全風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警方法，所述工程施工安全風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)包括風(fēng)險采集模塊、風(fēng)險監(jiān)控模塊、風(fēng)險判定模塊、風(fēng)險預(yù)警模塊和風(fēng)險管理模塊；

所述風(fēng)險采集模塊包括施工結(jié)構(gòu)的變形采集模塊和位移采集模塊、施工環(huán)境的環(huán)境采集模塊和地下的地基變化采集模塊，變形采集模塊、位移采集模塊、環(huán)境采集模塊和地基變化采集模塊分別安裝在對應(yīng)的風(fēng)險監(jiān)測點上；

所述變形采集模塊用于采集施工時搭建的支撐結(jié)構(gòu)的變形數(shù)據(jù)；所述位移采集模塊用于采集施工時搭建的支撐結(jié)構(gòu)的位移數(shù)據(jù)；所述環(huán)境采集模塊用于采集施工環(huán)境中的環(huán)境因子，環(huán)境因子包括溫度、濕度、地下室氧氣濃度、有害氣體濃度和風(fēng)力大小；所述地基變化采集模塊用于采集地基的變化情況；

所述風(fēng)險監(jiān)控模塊包括安裝在施工現(xiàn)場的視屏監(jiān)控模塊、GPS定位模塊、工程施工3D模型，所述GPS定位模塊安裝在監(jiān)測點上；

所述視屏監(jiān)控模塊用于采集施工現(xiàn)場各區(qū)域的視頻影像，并發(fā)送給風(fēng)險管理模塊，所述GPS定位模塊用于對監(jiān)測點進(jìn)行定位，當(dāng)監(jiān)測點出現(xiàn)風(fēng)險預(yù)警時，及時向風(fēng)險管理模塊發(fā)送該監(jiān)測點的位置信息；所述工程施工3D模型用于模擬施工現(xiàn)場，在工程施工3D模型上可顯示各個監(jiān)測點的位置；

所述風(fēng)險判定模塊建立風(fēng)險判定規(guī)則，所述風(fēng)險判定模塊包括地基風(fēng)險判定模塊、環(huán)境風(fēng)險判定模塊和施工結(jié)構(gòu)風(fēng)險判定模塊；

所述地基風(fēng)險判定模塊獲取地基的變化情況，判定施工現(xiàn)場的地基是否穩(wěn)定，生成預(yù)警信息發(fā)送給風(fēng)險預(yù)警模塊，預(yù)警信息判定結(jié)果和地基不穩(wěn)定因素發(fā)送給風(fēng)險預(yù)警模塊；

所述環(huán)境風(fēng)險判定模塊獲取施工環(huán)境中的環(huán)境因子，判定環(huán)境因子是否構(gòu)成風(fēng)險，生成預(yù)警信息發(fā)送給風(fēng)險預(yù)警模塊，預(yù)警信息包括判定結(jié)果和已經(jīng)構(gòu)成風(fēng)險的環(huán)境風(fēng)險因子；

所述施工結(jié)構(gòu)風(fēng)險判定模塊獲取變形數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)，通過變形數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)判定施工結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定，生成預(yù)警信息發(fā)送給風(fēng)險預(yù)警模塊，預(yù)警信息包括判定結(jié)果和結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定因素發(fā)送給風(fēng)險預(yù)警模塊；

所述風(fēng)險預(yù)警模塊包括預(yù)警信息發(fā)送模塊和若干手持終端，若干所述手持終端分發(fā)給施工項目的負(fù)責(zé)人，預(yù)警信息發(fā)送模塊及時將預(yù)警信息發(fā)送給對應(yīng)的負(fù)責(zé)人；

所述風(fēng)險管理模塊包括監(jiān)控中心，所述監(jiān)控中心建立數(shù)據(jù)庫和風(fēng)險數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫用于存儲變形數(shù)據(jù)、位移數(shù)據(jù)、地基變化情況和環(huán)境因子，風(fēng)險數(shù)據(jù)庫用于存儲地基不穩(wěn)定因素、環(huán)境風(fēng)險因子和結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定因素；

所述手持終端包括APP終端，APP終端包括登錄界面、結(jié)構(gòu)風(fēng)險數(shù)據(jù)界面、環(huán)境風(fēng)險數(shù)據(jù)界面和地基風(fēng)險數(shù)據(jù)界面，負(fù)責(zé)人通過賬號和密碼登錄APP終端，根據(jù)不同的賬號和密碼，自動跳轉(zhuǎn)到負(fù)責(zé)人所負(fù)責(zé)的結(jié)構(gòu)風(fēng)險數(shù)據(jù)、環(huán)境風(fēng)險數(shù)據(jù)或地基風(fēng)險數(shù)據(jù)的信息界面，預(yù)警信息發(fā)送模塊將預(yù)警信息自動發(fā)送到對應(yīng)的負(fù)責(zé)人的APP終端上；

所述變形采集模塊包括若干應(yīng)變片，所述位移采集模塊包括若干位移傳感器，若干所述應(yīng)變片分別粘貼在需監(jiān)測變形的監(jiān)測點上，若干所述位移傳感器分別安裝在需監(jiān)測位移的監(jiān)測點上；

所述環(huán)境采集模塊包括溫濕度傳感器、氧氣濃度傳感器、有害氣體濃度傳感器和風(fēng)力傳感器，所述有害氣體濃度傳感器和氧氣濃度傳感器均安裝在地下室，所述風(fēng)力傳感器安裝在施工室外環(huán)境，所述溫濕度傳感器安裝在施工項目的各個監(jiān)測點上；

其特征在于，包括以下步驟：

S1：應(yīng)變片采集施工結(jié)構(gòu)上監(jiān)測點的變形量f，位移傳感器采集施工結(jié)構(gòu)上監(jiān)測點的位移量d，將變形量和位移量組合成結(jié)構(gòu)風(fēng)險數(shù)據(jù)組(f，d)；

S2：環(huán)境采集模塊采集施工環(huán)境中的溫度T、濕度S、風(fēng)量大小H和有害氣體濃度ρ，并建立環(huán)境因子數(shù)據(jù)組(T，S，H，ρ)；

S3：將結(jié)構(gòu)風(fēng)險數(shù)據(jù)組輸入結(jié)構(gòu)風(fēng)險判定函數(shù)中：

其中，Δf為施工結(jié)構(gòu)允許的變形閾值，Δd為施工結(jié)構(gòu)允許的位移閾值；y(f)為變形量f的取值函數(shù)，y(d)為位移量d的取值函數(shù)；

S4：當(dāng)Y₁(輸出)＝0時，判定施工結(jié)構(gòu)為穩(wěn)定狀態(tài)；

S5：當(dāng)Y₁(輸出)＝1時，判定施工結(jié)構(gòu)為低風(fēng)險，提取Y₁(輸出)＝1時輸入的變形量f和位移量d，并生成對應(yīng)的低風(fēng)險信號，變形量f、位移量d和低風(fēng)險信號組成預(yù)警信息文件發(fā)送給手持終端；

S5：當(dāng)Y₁(輸出)＝2時，判定施工結(jié)構(gòu)為高風(fēng)險狀態(tài)，提取Y(輸出)＝2時的變形量f和位移量d，并生成對應(yīng)的高風(fēng)險信號，變形量f、位移量d和高風(fēng)險信號組成預(yù)警信息文件發(fā)送給手持終端；

S6：將環(huán)境因子數(shù)據(jù)組輸入環(huán)境風(fēng)險判定函數(shù)中：

其中，ΔT₁和ΔT₂為施工環(huán)境中溫度的安全范圍，ΔS₁和ΔS₂為施工環(huán)境中濕度的安全范圍，ΔH₁和ΔH₂為施工環(huán)境中風(fēng)量大小的安全范圍，Δρ₁和Δρ₂為施工環(huán)境中有害氣體濃度的安全范圍，y(T)、y(S)、y(H)和y(ρ)分別為溫度的取值函數(shù)、濕度的取值函數(shù)、風(fēng)量大小的取值函數(shù)和有害氣體濃度的取值函數(shù)；

S7：當(dāng)Y₂(輸出)＝0時，判定此時施工環(huán)境為Ⅰ級，施工環(huán)境可以施工；

S8：當(dāng)Y₂(輸出)＝1時，判定此時施工環(huán)境為Ⅱ級，提取Y₂(輸出)＝1時輸入的環(huán)境因子數(shù)據(jù)組(T，S，H，ρ)，并生成Ⅱ級警告信號，環(huán)境因子數(shù)據(jù)組(T，S，H，ρ)和Ⅱ級警告信號組成預(yù)警信息文件發(fā)送給手持終端；

S9：當(dāng)Y₂(輸出)＝2時，判定此時施工環(huán)境為Ⅲ級，提取Y₂(輸出)＝2時輸入的環(huán)境因子數(shù)據(jù)組(T，S，H，ρ)，并生成Ⅲ級警告信號，環(huán)境因子數(shù)據(jù)組(T，S，H，ρ)和Ⅲ級警告信號組成預(yù)警信息文件發(fā)送給手持終端；

S10：當(dāng)Y₂(輸出)＝3時，判定此時施工環(huán)境為Ⅳ級，提取Y₂(輸出)＝3時輸入的環(huán)境因子數(shù)據(jù)組(T，S，H，ρ)，并生成Ⅳ級警告信號，環(huán)境因子數(shù)據(jù)組(T，S，H，ρ)和Ⅳ級警告信號組成預(yù)警信息文件發(fā)送給手持終端；

S11：當(dāng)Y₂(輸出)＝4時，判定此時施工環(huán)境為Ⅴ級，提取Y₂(輸出)＝4時輸入的環(huán)境因子數(shù)據(jù)組(T，S，H，ρ)，并生成Ⅴ級警告信號，環(huán)境因子數(shù)據(jù)組(T，S，H，ρ)和Ⅴ級警告信號組成預(yù)警信息文件發(fā)送給手持終端。