本發(fā)明涉及信息管理，具體為一種基于數(shù)據(jù)分析的智能化施工管理系統(tǒng)及方法。

背景技術：

1、計算機在20世紀后半葉的發(fā)展，使得數(shù)據(jù)處理和存儲能力大幅提高。施工管理開始從手工記錄和管理逐步轉向計算機化管理。而隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及推動了信息的實時傳輸和共享，施工管理系統(tǒng)得以在線化，支持遠程協(xié)作和管理；物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，使得施工現(xiàn)場可以安裝大量傳感器，用于監(jiān)測環(huán)境條件、設備運行狀態(tài)和人員活動；實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)采集和傳輸技術的應用，使施工管理更加精細化和智能化。隨著施工項目規(guī)模的擴大和復雜性的增加，施工過程中積累了大量的結構、環(huán)境、人員和設備數(shù)據(jù)，這無疑增加了對施工過程管理的難度和對施工信息處理的時間；在施工過程中，由于施工場地可能涉及范圍較廣，每個場施工項目中需要的人員和部門較為繁雜，造成了不同部門或團隊之間的信息共享不足，導致安全監(jiān)測信息無法全面整合；在發(fā)現(xiàn)安全隱患后，信息傳遞和溝通可能不及時，影響問題的解決速度等問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于數(shù)據(jù)分析的智能化施工管理系統(tǒng)及方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

2、為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、一種基于數(shù)據(jù)分析的智能化施工管理方法，所述方法包括以下步驟：

4、s100、收集歷史中施工過程中每個部門的人員數(shù)據(jù)，提取歷史中施工部門的特征數(shù)據(jù)，對提取的每個特征數(shù)據(jù)進行計算生成決策樹，將所有特征數(shù)據(jù)的決策數(shù)據(jù)進行合并構建分類器，在現(xiàn)場施工時利用分類器對參與施工的所有人員數(shù)據(jù)進行判斷，得到現(xiàn)場施工的部門類別；

5、進一步的，根據(jù)施工人員特征對現(xiàn)場施工進行部門分類的具體步驟為：

6、s101、收集歷史中施工過程中每個部門的人員數(shù)據(jù)為，表示收集歷史中施工過程中每個部門中第1、2、3、...、n種人員數(shù)據(jù)，n為正整數(shù)；對收集的歷史中每個部門人員數(shù)據(jù)進行對比，提取每個部門中均存在的人員數(shù)據(jù)為特征數(shù)據(jù)，構建特征數(shù)據(jù)集為，表示提取的施工部門第1、2、3、...、m個特征數(shù)據(jù)，m為正整數(shù)；

7、s102、在確定施工部門的特征數(shù)據(jù)后，收集歷史中每個部門的相同特征數(shù)據(jù)值為，表示收集的歷史中第1、2、3、...、j個部門的相同特征數(shù)據(jù)值，j為正整數(shù)；對歷史中每個部門中相同特征數(shù)據(jù)值進行k次收集，提取收集的歷史中每個部門k個相同特征數(shù)據(jù)中最大值和最小值；將提取的j個部門的最大值和最小值從小到大進行排序后為，表示從小到大排序后第1、2、3、...、j個部門的相同特征數(shù)據(jù)最大值和最小值；對相鄰部門中前一個最大值和后一個最小值進行比較，當時，判斷相鄰部門在相同特征數(shù)據(jù)值存在交錯，表示相鄰部門中前一個部門的相同特征數(shù)據(jù)最大值，表示相鄰部門中后一個部門的相同特征戶數(shù)最小值；當時，判斷相鄰部門在相同特征數(shù)據(jù)值不存在交錯；

8、s103、當判斷相鄰部門在相同特征數(shù)據(jù)存在交錯后，對相鄰部門中前一個部門的最大值和后一個部門的最小值進行替換，公式為：

9、，

10、公式中，th表示對相鄰部門中前一個部門的最大值和后一個部門的最小值進行替換的替換值；替換后存在交錯的相鄰部門的數(shù)據(jù)區(qū)間為和；表示相鄰部門中前一個部門的替換后的區(qū)間，表示相鄰部門中后一個部門的替換后的區(qū)間；利用計算的替換值對所有存在交錯的部門的最大值和最小值進行替換，最終得到相同特征數(shù)據(jù)在所有部門中的區(qū)間；對特征數(shù)據(jù)集中所有特征數(shù)據(jù)在所有部門中的區(qū)間均進行收集分析，得到每種特征數(shù)據(jù)在所有部門中的區(qū)間；利用每種特征數(shù)據(jù)在所有部門中的區(qū)間設計決策樹，構建得到m個決策樹為，表示利用特征數(shù)據(jù)構建的第1、2、3、...、m種決策樹；將構建的m種決策樹進行疊加建立分類器；

11、s104、在現(xiàn)場施工中實時采集每個人員數(shù)據(jù)在特征數(shù)據(jù)集中存在的實時特征數(shù)據(jù)，利用分類器對采集的每個人員數(shù)據(jù)中的實時特征數(shù)據(jù)進行判斷，設采集的每個人員數(shù)據(jù)中實時特征數(shù)據(jù)為，表示采集的每個人員數(shù)據(jù)中第1、2、3、...、l中特征數(shù)據(jù)，l為正整數(shù)；對采集的l種實時特征數(shù)據(jù)利用分類器進行判斷后得到l中分類結果為，表示利用分類器對l種實時特征數(shù)據(jù)判斷后第1、2、3、...、l個分類結果，對l個分類結果進行綜合分析，公式為：

12、，

13、公式中，re表示分類后每種分類結果的綜合概率，h表示相同分類結果的個數(shù)，ts表示采集的實時特征數(shù)據(jù)，表示分類后每個結果中部門的區(qū)間邊界值，包括和；計算采集的實時特征數(shù)據(jù)和邊界值的差值，并選取兩個差值中的最小值；計算得到每種判斷結果的綜合概率，選擇綜合概率最大的結果作為對應人員數(shù)據(jù)的判斷結果；利用分類器對現(xiàn)場施工中每個人員數(shù)據(jù)進行判斷后得到所有的部門種類為，表示現(xiàn)場施工中第1、2、3、...、g種部門，g為正整數(shù)。

14、通過對歷史中每個部門的人員數(shù)據(jù)進行分析，提取特征數(shù)據(jù)構建決策樹，利用決策樹疊加構建分類器，實現(xiàn)對現(xiàn)場施工人員數(shù)據(jù)的分類，得到現(xiàn)場施工的部門種類，利用自動化的技術手段對現(xiàn)場施工部門種類進行判斷，避免人為主觀意識判斷造成的不確定性；并且采用多種決策樹疊加構建分類器的方法，可以減少分類器分類錯誤的機率，使用多個決策樹綜合判斷，去除了單個決策樹判斷時的誤差。

15、s200、在將現(xiàn)場施工部門進行分類后，收集歷史中進行施工時的流程數(shù)據(jù)，構建現(xiàn)場的施工流程鏈；對每個施工部門的流程數(shù)據(jù)進行分析，查找每個施工部門在施工流程鏈中的位置并進行標記；

16、進一步的，查找每個施工部門在施工流程鏈中的位置并進行標記的具體步驟為：

17、s201、收集歷史中每個部門在施工時的流程數(shù)據(jù)為，表示收集的歷史中第1、2、3、...、j種部門的流程數(shù)據(jù)，對收集的每個部門的流程數(shù)據(jù)進行對比，提取流程數(shù)據(jù)最小值對應的部門作為施工首部門，之后依次根據(jù)流程數(shù)據(jù)從小到大的順序對收集的歷史中每個部門進行排序構建施工流程鏈為，表示構建的施工過程中第1、2、3、...、f個流程，f為正整數(shù)；

18、s202、實時采集現(xiàn)場施工中每個部門的流程數(shù)據(jù)，利用采集的流程數(shù)據(jù)在施工流程鏈中查找現(xiàn)場施工每個部門的流程位置并在每個部門中進行標記為，表示對現(xiàn)場施工中第1、2、3、...、g個部門在施工流程鏈中的位置進行標記。

19、s300、在對每個部門在施工流程鏈中的位置進行標記后，計算在施工流程鏈中相鄰位置部門之間的關聯(lián)指數(shù)；利用計算的關聯(lián)指數(shù)、施工流程鏈構建現(xiàn)場施工體系；

20、進一步的，利用計算的關聯(lián)指數(shù)、施工流程鏈構建現(xiàn)場施工體系的具體步驟為：

21、s301、當對施工流程鏈中每個流程部門的個數(shù)進行判斷，收集施工流程鏈中每個流程中部門個數(shù)為，表示收集的施工流程鏈中第1、2、3、...、f個流程的部門個數(shù)；對每個流程中的部門個數(shù)進行判斷，當時，判斷對應流程中存在信息孤立風險；對施工流程鏈中每個流程均進行判斷，得到所有存在信息孤立風險的流程；計算存在信息孤立風險的流程所有部門和上一級流程中每個部門的關聯(lián)指數(shù)，設上一級流程中的部門個數(shù)為y，收集歷史中每兩個部門之間進行信息交流的次數(shù)和信息量，公式為：

22、，

23、公式中，ga表示存在信息孤立風險的流程中每個部門和上一級每個部門的關聯(lián)指數(shù)，x表示收集的兩個部門之間進行信息交流的次數(shù)，q表示兩個部門之間進行信息交流時的信息量；計算得到存在信息孤立風險的流程中每個部門和上一級流程中y個部門的關聯(lián)指數(shù)，選取關聯(lián)指數(shù)最大值對應的上一級部門作為存在信息孤立風險流程中部門的管理部門，對存在信息孤立風險的流程中每個部門均進行計算，得到上一級中y個部門中每個部門管理的存在信息孤立風險的流程部門為，表示上一級中每個部門管理的存在信息孤立風險的流程中第1、2、3、...、d個部門；

24、s302、對所有存在信息孤立風險的流程中的部門進行計算，查找管理部門，結合施工流程鏈構建樹狀結構的現(xiàn)場施工體系，設施工流程鏈中施工首部門作為第一管理層，之后根據(jù)施工流程鏈依次確定管理層，設施工流程鏈中最后的流程作為施工基層。

25、利用歷史中每個部門的流程數(shù)據(jù)確定施工流程鏈，并對現(xiàn)場施工部門在施工流程鏈中的位置進行標記，之后查找存在信息孤立風險的流程，計算部門之間的關聯(lián)指數(shù)，結合施工流程鏈構建現(xiàn)場施工體系；利用現(xiàn)場施工體系對施工時的數(shù)據(jù)進行分析管理時，將所有部門的信息在現(xiàn)場施工體系中進行流通，利用上一級部門對下一級部門進行管理，通過樹狀管理的方式，去除了現(xiàn)成施工時單獨部門的信息孤立問題，使所有部門的信息可以在現(xiàn)場施工體系中傳播。

26、s400、在現(xiàn)場施工體系中每個部門中設置傳感器，利用傳感器實時采集施工時每個部門的現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)；根據(jù)歷史中施工時發(fā)生事故的環(huán)境數(shù)據(jù)計算事故閾值，利用事故閾值對每個部門的施工現(xiàn)場進行實時監(jiān)測并預警；

27、進一步的，利用事故閾值對每個部門的施工現(xiàn)場進行實時監(jiān)測并預警的具體步驟為：

28、s401、收集歷史中施工時發(fā)生事故的環(huán)境數(shù)據(jù)，提取事故發(fā)生前后的每種環(huán)境數(shù)據(jù)值，計算事故發(fā)生前后每種環(huán)境數(shù)據(jù)值的差值為，ec表示每種環(huán)境數(shù)據(jù)在事故發(fā)生前后的差值，表示事故發(fā)生前的環(huán)境數(shù)據(jù)值，e表示事故發(fā)生后的環(huán)境數(shù)據(jù)值，提取所有環(huán)境數(shù)據(jù)差值中最大值作為施工發(fā)生事故時的特征環(huán)境數(shù)據(jù)；

29、s402、收集歷史中施工發(fā)生事故時的特征環(huán)境數(shù)據(jù)值，計算施工時的事故閾值，公式為：；公式中，ey表示施工時的事故閾值，表示收集的歷史中施工發(fā)生事故時特征環(huán)境數(shù)據(jù)值的平均值，表示收集的歷史中施工發(fā)生事故時特征環(huán)境數(shù)據(jù)值的標準差；

30、s403、在現(xiàn)場施工體系中每個部門中設置傳感器，利用傳感器實時采集施工時每個部門的現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)，提取現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)中的特征環(huán)境數(shù)據(jù)值ess，利用事故閾值對現(xiàn)場特征環(huán)境數(shù)據(jù)值進行判斷，當時，判斷對應部門存在事故發(fā)生風險，并進行預警；當時，判斷對應部門不存在事故發(fā)生風險；對現(xiàn)場施工體系中所有部門的特征環(huán)境數(shù)據(jù)均進行判斷，得到所有預警部門為，表示第1、2、3、...、p個存在事故發(fā)生風險的預警部門。

31、s500、對發(fā)出預警的部門進行判斷，在現(xiàn)場施工系統(tǒng)中同一流程位置處，并且屬于同一個上級流程存在多個預警部門時，將所有預警信息發(fā)送至上級流程部門，上級流程部門對所有預警部門進行綜合分析。

32、進一步的，上級流程部門對所有預警部門進行綜合分析的具體步驟為：

33、s501、在現(xiàn)場施工體系中查找所有管理層中每個部門的管理的下一級部門中預警部門個數(shù)gy，當時，下一級預警部門將預警信息傳輸給上一級對應的管理部門中，管理部門接收下一級每個預警部門的特征環(huán)境數(shù)據(jù)值，當接收的所有預警部門的特征環(huán)境數(shù)據(jù)值相同時，管理部門判斷預警事故存在傳播性，管理部門對所有管理的下一級部門發(fā)出防患預警；

34、s502、當時，下一級預警部門無需將預警信息傳輸給上一級管理部門，預警部門獨自處理事故。

35、通過對利用上一級管理部門對每個預警部門進行判斷，之后進行綜合分析；一方面通過上一級管理部門對存在具有傳播性的事故進行及時防范，避免造成更大的損失；另一方面，當判斷下一級預警部門為1時，預警部門可以自行進行事故處理，減少了系統(tǒng)的信息處理量，增強了系統(tǒng)的工作效率。

36、一種基于數(shù)據(jù)分析的智能化施工管理系統(tǒng)，智能化施工管理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)收集模塊、部門分類模塊、現(xiàn)場施工體系構建模塊、預警模塊和綜合分析模塊；

37、所述數(shù)據(jù)收集模塊用于收集歷史中施工時每個部門的人員數(shù)據(jù)，發(fā)生事故時的環(huán)境數(shù)據(jù)；

38、所述部門分類模塊用于對歷史中每個部門的人員數(shù)據(jù)進行分析，構建分類器，利用分類器對現(xiàn)場施工時的人員數(shù)據(jù)進行分類，得到現(xiàn)場施工時的部門種類；

39、所述現(xiàn)場施工體系構建模塊用于根據(jù)歷史數(shù)據(jù)構建施工流程鏈，并計算每個部門之間的關聯(lián)指數(shù)，根據(jù)施工流程鏈和關聯(lián)指數(shù)構建現(xiàn)場施工體系；

40、所述預警模塊用于利用歷史中施工時發(fā)生事故的特征環(huán)境數(shù)據(jù)進行查找，利用特征環(huán)境數(shù)據(jù)計算得到施工時的事故閾值；

41、所述綜合分析模塊用于在判斷得到所有的預警部門后，判斷每個管理部門下預警部門的個數(shù)，管理部門對管理的所有預警部門的預警信息進行判斷，對所有管理的下一級部門發(fā)出防患預警。

42、部門分類模塊包括分類器構建單元和實時分類單元；

43、所述分類器構建單元用于對歷史中施工的每個部門的人員數(shù)據(jù)進行分析后，提取特征數(shù)據(jù)，利用特征數(shù)據(jù)構建決策樹，將所有決策樹進行疊加構建分類器；

44、所述實時分類單元用于對現(xiàn)場施工的人員數(shù)據(jù)進行采集，提取人員數(shù)據(jù)中的現(xiàn)場特征數(shù)據(jù)，利用分類器對現(xiàn)場特征數(shù)據(jù)進行判斷，得到現(xiàn)場施工的部門種類。

45、現(xiàn)場施工體系構建模塊包括施工流程鏈單元和關聯(lián)指數(shù)計算單元；

46、所述施工流程鏈單元用于對歷史中每個部門的流程數(shù)據(jù)進行分析，構建施工流程鏈，采集現(xiàn)場施工部門的流程數(shù)據(jù)，確定現(xiàn)場施工部門在施工流程鏈中的位置并進行標記；

47、所述關聯(lián)指數(shù)計算單元用于對存在信息孤立風險的流程進行判斷，計算存在信息孤立風險的流程中每個部門和上一級部門中的關聯(lián)指數(shù)，并結合施工流程鏈構建現(xiàn)場施工體系。

48、預警模塊包括閾值計算單元和實時預警單元；

49、所述閾值計算單元用于對歷史中施工發(fā)生故障的環(huán)境數(shù)據(jù)進行分析，查找特征環(huán)境數(shù)據(jù)，利用特征環(huán)境數(shù)據(jù)計算施工事故閾值；

50、所述實時預警單元用于對現(xiàn)場施工的每個部門中的特征環(huán)境數(shù)據(jù)進行判斷，當判斷現(xiàn)場施工部門存在事故發(fā)生風險時發(fā)出預警。

51、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所達到的有益效果是：

52、本發(fā)明利用決策樹疊加構建分類器，實現(xiàn)對現(xiàn)場施工人員數(shù)據(jù)的分類，得到現(xiàn)場施工的部門種類，利用自動化的技術手段對現(xiàn)場施工部門種類進行判斷，避免人為主觀意識判斷造成的不確定性；并且采用多種決策樹疊加構建分類器的方法，可以減少分類器分類錯誤的機率，使用多個決策樹綜合判斷，去除了單個決策樹判斷時的誤差。

53、本發(fā)明歷史數(shù)據(jù)構建現(xiàn)場施工體系，利用現(xiàn)場施工體系對施工時的信息進行分析處理，通過樹狀管理的方式，去除了現(xiàn)成施工時單獨部門的信息孤立問題，使所有部門的信息可以在現(xiàn)場施工體系中傳播。

54、本發(fā)明利用上一級管理部門對每個預警部門進行判斷，之后進行綜合分析；一方面通過上一級管理部門對存在具有傳播性的事故進行及時防范，避免造成更大的損失；另一方面，當判斷下一級預警部門為1時，預警部門可以自行進行事故處理，減少了系統(tǒng)的信息處理量，增強了系統(tǒng)的工作效率。