一种地下室逆作法施工安全监测系统的制作方法

本发明涉及地下室施工领域,尤其涉及一种地下室逆作法施工安全监测系统。

背景技术：

1、建筑工程为充分利用地下空间,趋向于发展多层地下室,地下室的深度及规模越来越大。城市深基坑工程越来越多采用逆作法施工,地下连续墙成为逆作法基坑支护的主要方法,且地下连续墙兼作地下室外墙,同时在地下连续墙内壁设置内衬墙,内衬墙采用顺作法施工;由于围护加内衬结构良好的受力性能,可以很好地控制和减少基坑周边环境的地面沉降及水平位移,同时对于减少施工工期具有良好的效果。

2、建筑工程地下室逆作法施工时,先施工地下连续墙挡土截水防渗,自上而下分层开挖施工地下结构楼板,直至地下室底板，使之形成刚度较大的支撑承受土压力与水压力。地下室内衬墙是在楼板、底板结构施工完毕后顺作进行竖向结构施工,由于地下连续墙容易出现鼓包,表面凸凹不平,内衬墙厚度不易控制,内衬墙模板支设方案不合理,容易出现内衬墙表面裂缝;由于很难保证内衬墙与上下层楼板接头的有效连接,混凝土浇筑不到位，施工缝混凝土不密实,导致施工缝出现渗水和漏水;由于内衬墙顶部有逆作施工完成的楼板障碍,混凝土无法直接下料,混凝土难以振捣密实,加之混凝土收缩,施工缝处混凝土孔隙较多,难以保证工程质量。

3、现有的逆作法施工基于单一模式测量信息结构风险施工安全监测单元用于根据集成到的地下室的动态信息进行结构风险施工安全监测；但数据处理效率低下，风险预警不够准确，会经常出现渗水和漏水现象，导致施工难以准时进行，所以本发明提出一种地下室逆作法施工安全监测系统。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的缺点与不足,本发明提供一种地下室逆作法施工安全监测系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种地下室逆作法施工安全监测系统，包括传感器监控采集平台，所述传感器监控采集平台无线通信连接有工程师人机交互界面，所述传感器监控采集平台内设置有逆作法力学数据采集单元，所述逆作法力学数据采集单元连接有钢筋混凝土护壁参数神经网络计算单元，所述工程师人机交互界面内设置有解析单元，所述解析单元连接有结构风险预警单元，所述逆作法力学数据采集单元无线通信连接于结构风险预警单元，所述结构风险预警单元连接有施工安全监测单元。本发明中，主要涉及传感器监控采集平台和工程师人机交互界面，在传感器监控采集平台端，设置有用于采集钢筋混凝土护壁参数及非钢筋混凝土护壁参数的逆作法力学数据采集单元，逆作法力学数据采集单元具体有多个不同方位的摄像机、多种传感器以及检测器，而与逆作法力学数据采集单元相连的钢筋混凝土护壁参数神经网络计算单元涉及对钢筋混凝土护壁参数进行神经网络计算操作，防止在传感器监控采集平台和工程师人机交互界面传输数据时信息的泄露，神经网络计算过程迅速，并不影响施工安全监测时效；解析单元利用图神经网络模型进行解析，过程同样迅速，在完成解析后，利用数据进行结构风险预警，主要涉及对结构风险渗漏位置的预警；最后利用施工安全监测单元发出施工安全监测提示；保证地下室的安全，能够有效减小地下室结构风险发生率。

3、进一步地，所述逆作法力学数据采集单元用于采集地下室的钢筋混凝土护壁参数和非钢筋混凝土护壁参数，所述钢筋混凝土护壁参数由传感器监控采集平台单位时间监测获取，所述非钢筋混凝土护壁参数包括水土信息和地下室数据，所述水土信息通过实时的环境变量获取，所述环境变量包括地下渗水数据和土壤结构数据；所述地下室数据包括地下室的承载数据、密闭性数据和施工物料特征属性。本发明中，对于钢筋混凝土护壁参数，具体采用设在逆作法力学数据采集单元中的摄像机采集，对于非钢筋混凝土护壁参数，一方面能够从相应的设置在传感器监控采集平台上的传感器或者检测器得到，另一方面能够与工程师人机交互界面联网获取相关地下室或者环境信息。

4、进一步地，所述钢筋混凝土护壁参数神经网络计算单元包括：

5、钢筋混凝土护壁参数集成组件，集成来自逆作法力学数据采集单元的钢筋混凝土护壁参数，并对钢筋混凝土护壁参数进行神经网络计算，神经网络计算后的钢筋混凝土护壁参数存储至该组件中；

6、神经网络计算组件，调取钢筋混凝土护壁参数集成组件中存储的钢筋混凝土护壁参数，对钢筋混凝土护壁参数进行神经网络计算处理形成神经网络计算数据；

7、神经网络参数设置组件，神经网络计算数据选择卷积参数以及迭代次数并且发送至工程师人机交互界面，卷积参数包括卷积核大小和输入/输出通道数。本发明中，钢筋混凝土护壁参数神经网络计算的过程中，首先需对钢筋混凝土护壁参数进行神经网络计算，神经网络计算主要是去除不清晰的钢筋混凝土护壁参数，具体为设定钢筋混凝土护壁参数清晰度阈值；神经网络计算组件执行神经网络计算操作，神经网络计算后同样形成钢筋混凝土护壁参数，神经网络计算完成后自动选择卷积核大小或者输入/输出通道数发送钢筋混凝土护壁参数，神经网络计算过程在保证安全性的条件下，无需花费太多时间。

8、进一步地，所述解析单元包括解析组件和数据可视化组件，所述解析组件利用图神经网络模型进行解析形成解析后的数据，所述数据可视化组件用于将解析后的数据可视化成钢筋混凝土护壁参数变化曲线。本发明中，在利用图神经网络模型解析后，还需进行数据的可视化，即对解析后的数据重新转化为钢筋混凝土护壁参数；若在解析组件和数据可视化组件中数据出现故障，均可通过溯源分析找回；解析单元分块明确，且具备可溯源性。

9、进一步地，所述结构风险预警单元包括：

10、数据去噪组件，用于将解析单元发送出的钢筋混凝土护壁参数去噪，对不合格钢筋混凝土护壁参数进行误差滤除；同时将非钢筋混凝土护壁参数与钢筋混凝土护壁参数进行聚类；

11、渗漏位置对比组件，遍历非钢筋混凝土护壁参数与钢筋混凝土护壁参数，筛查出已有施工环境下两个不同地下室的渗漏位置并且钢筋混凝土护壁参数拟合形成渗漏位置对，若渗漏位置对有类似参数，定义为已有结构风险位置，根据钢筋混凝土护壁参数、非钢筋混凝土护壁参数以及已有结构风险渗漏位置预警出后续施工流程下的渗漏位置对，若渗漏位置对有类似参数，则为预警可能结构风险位置；

12、预警匹配组件，将预警可能结构风险渗漏位置以及预警可能结构风险位置进行储存，并进行后续的已有结构风险位置匹配。本发明中，在结构风险预警单元中，首先集成到的是经过解析组件以及数据可视化组件后的钢筋混凝土护壁参数，该数据经过数据去噪后，剔除不合格的数据，同时追溯不合格钢筋混凝土护壁参数来源并调用传感器监控采集平台逆作法力学数据采集单元的备用数据，在不合格数据过多时，将重新检查传感器监控采集平台逆作法力学数据采集单元端的设备以及传感器监控采集平台与工程师人机交互界面的通讯状况，及时发现问题并解决；随后进行渗漏位置对比，找出已有施工环境下的地下室渗漏位置，并形成渗漏位置对，找出所需要的渗漏位置对，进行钢筋混凝土护壁参数拟合，形成的已有结构风险区域和已有结构风险位置进行存储，由已有结构风险区域和已有结构风险位置和其他数据预警得出未来是否存在预警可能结构风险位置，预警过程均在该单元中进行，且各个组件中均有相应的存储组件。

13、进一步地，所述施工安全监测单元设置于工程师人机交互界面内部且与传感器监控采集平台的响应单元无线通信连接，所述施工安全监测单元同时对预警结构风险位置附近的施工人员发出施工优化监测提示。本发明中，施工安全监测单元在预警得到任意渗漏位置对存在已有结构风险位置后触发，触发时相应迅速。

14、一种地下室逆作法施工安全监测方法，采用权利要求1-6所述的一种地下室逆作法施工安全监测系统，包括以下步骤：

15、a1、传感器监控采集平台移动采集地下室的钢筋混凝土护壁参数和非钢筋混凝土护壁参数；对采集得到的钢筋混凝土护壁参数进行钢筋混凝土护壁参数神经网络计算并传输；神经网络计算后的钢筋混凝土护壁参数传输至工程师人机交互界面并解析与可视化；

16、a2、根据钢筋混凝土护壁参数和有用非钢筋混凝土护壁参数进行结构风险渗漏位置的预警；工程师人机交互界面进行施工安全监测。

17、本发明中，首先进行数据的采集，数据包括钢筋混凝土护壁参数和非钢筋混凝土护壁参数，非钢筋混凝土护壁参数一部分都传感器或者检测器采集得到，另一部分通过工程师人机交互界面获取；其中，对采集数据中的钢筋混凝土护壁参数进行神经网络计算，防止数据被破坏，同时神经网络计算响应速度快；在解析与可视化后，进行地下室的结构风险预警，预警出可能结构风险位置以及可能结构风险区域，最终工程师人机交互界面发出施工安全监测。

18、进一步地，所述步骤a1包括以下步骤：

19、b1、将钢筋混凝土护壁参数转化为超图神经网络邻接矩阵，将超图神经网络邻接矩阵以构建一个施工信息时空关联特征提取层，将多头注意力机制与自适应相关图结合生成具有时空关联性的综合特征表示，以捕获地下室结构力学数据的波动性；将提取的特征输入到时空卷积层，捕获时间和空间之间的耦合关系；

20、b2、通过切比雪夫图多项式图卷积与多尺度时间卷积提升模型耦合长时间序列之间的能力，然后建立图注意力神经网络，分析和提取钢筋混凝土护壁参数之间的交互特征，嵌入注意力机制，分析钢筋混凝土护壁参数对施工风险的影响因子。

21、本发明的有益效果是：本发明利用传感器监控采集平台的移动采集数据，与工程师人机交互界面建立连接，钢筋混凝土护壁参数传输采用神经网络计算，利用钢筋混凝土护壁参数和有用非钢筋混凝土护壁参数进行结构风险预警，后发出施工安全监测提醒；本发明对地下室结构风险进行施工安全监测，减小地下室结构风险发生概率，保证地下室施工的安全，以及施工的有效进行。

技术特征：

1.一种地下室逆作法施工安全监测系统，其特征在于，包括传感器监控采集平台，工程师人机交互界面；

2.根据权利要求1所述的一种地下室逆作法施工安全监测系统，其特征在于，所述钢筋混凝土护壁参数神经网络计算单元包括：

3.根据权利要求1所述的一种地下室逆作法施工安全监测系统，其特征在于，所述解析单元包括解析组件和数据可视化组件，所述解析组件利用图神经网络模型进行解析形成解析后的数据，所述数据可视化组件用于将解析后的数据可视化成钢筋混凝土护壁参数变化曲线。

4.根据权利要求1所述的一种地下室逆作法施工安全监测系统，其特征在于，所述结构风险预警单元包括：

5.根据权利要求1所述的一种地下室逆作法施工安全监测系统，其特征在于，所述施工安全监测单元设置于工程师人机交互界面内部且与传感器监控采集平台的响应单元无线通信连接，所述施工安全监测单元同时对预警结构风险位置附近的施工人员发出施工优化监测提示。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种地下室逆作法施工安全监测系统，其特征在于，该系统运行流程包括：

7.根据权利要求6所述的一种地下室逆作法施工安全监测系统，其特征在于，所述a1包括：

技术总结
本发明公开了一种地下室逆作法施工安全监测系统，该系统包括传感器监控采集平台，传感器监控采集平台无线通信连接有工程师人机交互界面，传感器监控采集平台内设置有逆作法力学数据采集单元，逆作法力学数据采集单元连接有钢筋混凝土护壁参数神经网络计算单元，工程师人机交互界面内设置有解析单元，解析单元连接有结构风险预警单元，逆作法力学数据采集单元无线通信连接于结构风险预警单元，结构风险预警单元连接有施工安全监测单元。本发明对地下室结构风险进行施工安全监测，减小地下室结构风险发生概率，保证地下室施工的安全。

技术研发人员：李杰,马超,钟志彬,何晓彤,黄尚珩,舒志乐,高长玲,刘启超,淦士奇,吴思聪,刘智,杨云龙,张秦川
受保护的技术使用者：成都建工第三建筑工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23