一种工程施工现场安全智能预警系统的制作方法

本发明涉及建筑工程安全监控，尤其涉及一种工程施工现场安全智能预警系统。

背景技术：

1、随着城市化进程的加快，道路工程施工频繁进行，施工安全问题日益突出。传统的安全监管多依赖人工巡查，存在效率低下、响应不及时等问题。因此，急需一种能够实时监控、自动分析并及时预警的智能系统，以提升道路工程施工现场的安全管理水平和应急响应能力。

2、中国专利公开号：cn114495421a公开了一种智能化开放式道路施工作业监测预警方法及系统，获取道路视频帧图像数据；根据获取的视频帧图像数据，得到移动对象的与施工作业现场的距离以及移动对象的移动速度；根据移动对象的移动速度、信号传输时间和人的反应时间，得到安全距离；当移动对象的与施工作业现场的距离小于或等于安全距离内时，得到安全预警信号；本发明实现了基于安全距离的高精度预警以及针对施工环境的单指标和多指标预警，提高了预警的整体精度和预警的全面性；由此可见，该发明仅针对根据安全距离对施工作业进行预警，未对道路施工过程的作业状态进行分析，道路施工现场存在安全隐患和施工安全性低的问题。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种工程施工现场安全智能预警系统，用以克服现有技术中道路施工现场存在安全隐患和施工安全性低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种工程施工现场安全智能预警系统，包括，

3、信息获取模块，用以获取监测周期内的设备运行信息、道路施工信息和地质信息；

4、路段划分模块，用以根据监测周期内道路施工信息对分段长度进行分析，并根据分段长度分析结果对监测周期内的施工道路进行道路划分；

5、方向状态分析模块，用以根据施工道路划分结果和道路施工信息对监测周期内各分段道路的道路方向状态进行分析，并根据各分段道路的道路方向状态分析结果对监测周期内施工道路的方向状态进行分析；

6、质量状态分析模块，用以根据施工道路划分结果和道路施工信息对各分段道路的质量状态进行分析；

7、边缘状态分析模块，用以根据监测周期内地质信息和设备运行信息对监测周期内施工道路的边缘地质状态进行分析；

8、安全预警模块，用以根据施工道路的方向状态分析结果、各分段道路的质量状态分析结果和施工道路的边缘地质状态分析结果向用户进行方向预警和地质预警。

9、进一步地，所述路段划分模块将监测周期内施工道路的平均转角θ与预设转角θ1进行比对，并根据比对结果对分段长度进行分析，其中：

10、当θ＜θ1时，所述路段划分模块判定监测周期内施工道路的转角小，并将分段长度设置为w1，设定w1=w×exp[（θ1-θ）/θ]；

11、当θ≥θ1时，所述路段划分模块判定监测周期内施工道路的转角大，并将分段长度设置为w2，设定w2=w×{1-2/π×arctan[（θ-θ1）/θ]}；

12、所述路段划分模块根据分段长度wc对施工道路进行分段，得到分段道路l（i），设定c=1,2；i=1,2...n,n=l/w，l是监测周期内施工道路的长度，w是预设分段长度。

13、进一步地，所述方向状态分析模块设有方向状态分析单元，所述方向状态分析单元根据监测周期内施工道路的分段结果对监测周期内各分段道路的道路方向状态进行分析；

14、所述方向状态分析单元根据各分段道路l（i）的方向向量和各设计方向向量计算各分段道路的方向偏差指数α（i），方向偏差指数α（i）的计算公式如下：

15、l（i，p）=l始（i）-l终（i）；

16、α（i）={[l（i，p，x）-s（i，x）]2+[l（i，p，y）-s（i，y）]2+[l（i，p，z）-s（i，z）]2}1/2；

17、其中，α（i）是分段道路l（i）的方向偏差指数，l（i，p）是分段道路l（i）的方向向量，l始（i）是分段道路l（i）的起始坐标，l终（i）是分段道路l（i）的终点坐标，s（i）是监测周期内第i条分段道路的设计方向向量，l（i，p，x）是分段道路l（i）的方向向量的x轴分向量，l（i，p，y）是分段道路l（i）的方向向量的y轴分向量，l（i，p，z）是分段道路l（i）的方向向量的z轴分向量，s（i，x）是监测周期内第i条分段道路的设计方向向量的x轴分向量，s（i，y）是监测周期内第i条分段道路的设计方向向量的y轴分向量，s（i，z）是监测周期内第i条分段道路的设计方向向量的z轴分向量；

18、所述方向状态分析单元将方向偏差指数α（i）与偏差指数阈值a进行比对，并根据比对结果对各分段道路的道路方向状态进行分析，其中：

19、当α（i）＜a时，所述方向状态分析单元判定分段路段l（i）的道路方向状态为正常；

20、当α（i）≥a时，所述方向状态分析单元判定分段路段l（i）的道路方向状态为异常。

21、进一步地，所述方向状态分析模块还设有偏移分析单元，所述偏移分析单元根据各分段道路的道路方向状态分析结果对施工道路的方向偏移方向向量进行分析；

22、所述偏移分析单元根据各分段道路的方向向量计算分量变异变异系数，分量变异系数的计算公式如下：

23、

24、β=a1×βx+a2×βy+a3×βz；

25、其中，βx是各分路路段在x轴上的分量变异系数，βy是各分路路段在y轴上的分量变异系数，βz是各分路路段在z轴上的分量变异系数，β是变异系数，a1是x轴变异权重，a2是y轴变异权重，a3是z轴变异权重，a1+a2+a3=1且a3＞a1=a2；

26、所述偏移分析单元根据变异系数β计算结果和各分段道路的道路方向状态分析结果对施工道路的偏移方向向量进行分析，其中：

27、当σα（i）/n＜a时，所述偏移分析单元将偏移方向向量设置为γ1，设定；

28、当σα（i）/n≥a时，所述偏移分析单元将偏移方向向量设置为γ2，设定。

29、进一步地，所述方向预警模块设有方向异常分析单元，所述方向异常分析单元根据施工道路的偏移方向向量分析结果对施工道路的方向状态进行分析，其中：

30、当时，所述方向异常分析单元判定监测周期内施工道路的方向状态为异常；

31、当时，所述方向异常分析单元判定监测周期内施工道路的方向状态为正常；

32、其中，j=1,2，z1是偏移方向向量模阈值。

33、进一步地，所述质量状态分析模块设有质量状态分析单元，所述质量状态分析单元根据监测周期内各分段道路的道路施工信息、道路施工阶段和分段道路的沉降状态分析结果对各分段道路的质量状态进行分析；

34、当道路施工阶段为路基施工时，所述质量状态分析单元根据监测周期内各分段道路的道路数据计算各分段道路的第一逆质量参数η1（i），设定η1（i）=3×p/（0.4×u×w×g）；

35、当道路施工阶段为路面施工时，所述质量状态分析单元根据监测周期内各分段道路的道路数据计算各分段道路的第二逆质量参数η2（i），设定η2（i）=hq（i）×e0/（h1×e）；

36、其中，p是路面标准荷载重力，u是土的容重，g是道路宽度，hq（i）是分段路段l（i）的路面当量厚度，h1是结构层实际厚度，e是路面材料的弹性模量，e0是路基土的弹性模量。

37、进一步地，所述质量状态分析单元将监测周期内各分段道路的逆质量参数ηr（i）与预设逆质量参数m进行比对，设定r=1,2，并根据比对结果和各分段道路的沉降状态分析结果对各分段道路的质量状态进行分析，其中：

38、当ηr（i）＜m时，若该分段路段的沉降状态为正常，所述质量状态分析单元判定监测周期内该道路分段的质量状态为正常；若该分段路段的沉降状态为异常，所述质量状态分析单元判定监测周期内该道路分段的质量状态为路基异常；

39、当ηr（i）≥m时，若该分段路段的沉降状态为正常，所述质量状态分析单元判定监测周期内该道路分段的质量状态为路面异常；若该分段路段的沉降状态为异常，所述质量状态分析单元判定监测周期内该道路分段的质量状态为质量异常。

40、进一步地，所述边缘状态分析模块根据监测周期内地质信息和设备运行信息对监测周期内施工道路的边缘地质状态进行分析，其中：

41、当k＜k1时，所述边缘状态分析模块判定监测周期内道路边缘地质状态正常；

42、当k≥k1时，所述边缘状态分析模块判定监测周期内边缘道路地质状态异常；

43、其中，k是道路周围地质状态指数。

44、进一步地，所述安全预警模块设有地质预警单元，所述地质预警单元根据监测周期内各分段路段的质量状态分析结果和边缘地质异常状态分析结果对施工道路的地质异常状态进行分析，并根据地质异常状态分析结果向用户进行地质预警，其中：

45、当分段道路的质量状态为正常时，若边缘地质异常状态为异常，所述地质预警单元判定监测周期内地质异常状态为边缘地质异常，并向用户发送山体风险预警；若边缘地质异常状态为正常，所述地质预警单元判定监测周期内地质异常状态为正常，不向用户发送预警信息；

46、当分段道路的质量状态为质量异常或路面异常时，若边缘地质异常状态为异常，所述地质预警单元判定监测周期内地质异常状态为地质质量异常，并向用户发送道路地质危险预警；若边缘地质异常状态为正常，所述地质预警单元判定监测周期内地质异常状态为道路路基异常，并向用户发送道路路基风险预警。

47、进一步地，所述安全预警模块还设有方向预警单元，所述方向预警单元根据各分段路段的质量状态分析结果和施工道路的方向状态分析结果对方向异常性进行分析，还用以根据方向异常性的分析结果向用户进行方向预警，其中：

48、当施工道路的方向状态为正常时，若分段道路的质量状态为正常或路面异常，所述方向预警模块判定该分段路段方向正常，不向用户进行方向预警；若分段道路的质量状态为路基异常或质量异常，所述方向预警模块判定该分段路段方向异常，并向用户发送低风险路基滑动方向预警；

49、当施工道路的方向状态为异常时，若分段道路的质量状态为正常或路面异常，所述向预警模块判定该分段路段方向异常，并向用户发送修建方向预警；若分段道路的质量状态为路基异常或质量异常，所述方向预警模块判定该分段路段方向异常，并向用户发送高风险路基滑动方向预警。

50、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过所述信息获取模块对本发明所需信息的获取，提高了信息获取的完整性和准确性，通过所述路段划分模块对监测周期内的施工道路进行道路划分，提高了对分段道路方向向量计算的准确性，通过所述方向状态分析模块对监测周期内各分段道路的道路方向状态进行分析，并对监测周期内施工道路的方向状态进行分析，提高了向用户进行方向预警的准确性，通过所述质量状态分析模块对各分段道路的质量状态进行分析，提高了向用户进行方向预警和地质预警的准确性，通过所述边缘状态分析模块对监测周期内施工道路的边缘地质状态进行分析提高了对地质预警的准确性，通过所述安全预警模块向用户进行方向预警和地质预警，提高了施工现场的施工安全性。