本發(fā)明涉及大懸挑結(jié)構(gòu)施工，尤其涉及大懸挑結(jié)構(gòu)施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著建筑工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，懸挑結(jié)構(gòu)在建筑施工中的應(yīng)用越來越廣泛，大懸挑結(jié)構(gòu)因其受力復(fù)雜、結(jié)構(gòu)形式多樣而在施工過程中面臨較高的安全風(fēng)險(xiǎn)，施工過程中，懸挑結(jié)構(gòu)不僅承受自重和施工荷載，還受到環(huán)境因素（如風(fēng)速、氣溫、濕度等）變化的影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形和振動(dòng)特性不斷變化，如果施工期間對(duì)結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)和環(huán)境變化缺乏有效監(jiān)測(cè)和評(píng)估，容易造成安全事故，給工程質(zhì)量和施工人員帶來嚴(yán)重隱患。

2、現(xiàn)有的大懸挑結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)通常依賴于單一的環(huán)境或結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)手段，缺乏對(duì)環(huán)境變化和結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)的綜合評(píng)估能力，傳統(tǒng)方法主要依靠人工監(jiān)測(cè)環(huán)境因素或通過單一傳感器采集結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，評(píng)估精度較低，難以適應(yīng)復(fù)雜的施工環(huán)境，同時(shí)，現(xiàn)有系統(tǒng)在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面多采用靜態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)判定，未能充分考慮環(huán)境因素與結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化及其交互作用，無法實(shí)時(shí)有效地評(píng)估施工過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，更重要的是，傳統(tǒng)的施工安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)缺乏智能控制機(jī)制，無法在風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)上升時(shí)自動(dòng)采取相應(yīng)的應(yīng)急控制措施，導(dǎo)致安全保障的及時(shí)性和有效性不足。

3、針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供了一種大懸挑結(jié)構(gòu)施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)，不僅填補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)在環(huán)境與結(jié)構(gòu)綜合監(jiān)測(cè)方面的空白，還提升了施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理的智能化水平。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了大懸挑結(jié)構(gòu)施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)。

2、大懸挑結(jié)構(gòu)施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)，包括環(huán)境變化因素評(píng)估模塊、結(jié)構(gòu)健康診斷模塊、綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模塊以及智能安全控制模塊，其中；

3、所述環(huán)境變化因素評(píng)估模塊通過環(huán)境傳感器實(shí)時(shí)采集施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境數(shù)據(jù)，包括風(fēng)速、氣流、氣溫、濕度，實(shí)時(shí)評(píng)估環(huán)境因素變化對(duì)大懸挑結(jié)構(gòu)施工安全的影響；

4、所述結(jié)構(gòu)健康診斷模塊通過集成多模態(tài)傳感器采集大懸挑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)，包括應(yīng)變、位移以及振動(dòng)數(shù)據(jù)，分析其受力、變形和動(dòng)態(tài)響應(yīng)狀態(tài)，預(yù)測(cè)潛在的結(jié)構(gòu)損傷，具體包括：

5、結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)采集與處理：通過多模態(tài)傳感器采集大懸挑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)，并對(duì)采集的結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括去噪、平滑；

6、結(jié)構(gòu)健康分析：基于預(yù)處理后的結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)，分析其受力、變形和動(dòng)態(tài)響應(yīng)狀態(tài)；

7、健康狀況預(yù)測(cè)：基于結(jié)構(gòu)健康分析的結(jié)果，通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（cnn）模型預(yù)測(cè)潛在的結(jié)構(gòu)損傷；

8、所述綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模塊基于環(huán)境因素變化對(duì)大懸挑結(jié)構(gòu)施工安全的潛在影響的評(píng)估結(jié)果和潛在的結(jié)構(gòu)損傷的預(yù)測(cè)結(jié)果，進(jìn)行全局安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；

9、所述智能安全控制模塊根據(jù)全局安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果，自動(dòng)控制施工現(xiàn)場(chǎng)的安全保障措施，包括調(diào)度施工人員、機(jī)械設(shè)備運(yùn)行控制、風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域預(yù)警及作業(yè)暫停。

10、可選的，所述環(huán)境變化因素評(píng)估模塊包括：

11、環(huán)境數(shù)據(jù)采集：通過安裝在施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境傳感器實(shí)時(shí)采集環(huán)境數(shù)據(jù)，包括風(fēng)速、氣流、氣溫、濕度，并對(duì)采集的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，包括標(biāo)準(zhǔn)化以及缺失值處理；

12、環(huán)境變化分析：基于初步處理后的環(huán)境數(shù)據(jù)，分析環(huán)境因素的變化趨勢(shì)和波動(dòng)；

13、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：結(jié)合環(huán)境變化分析的結(jié)果，評(píng)估環(huán)境變化對(duì)大懸挑結(jié)構(gòu)施工安全的影響。

14、可選的，所述環(huán)境數(shù)據(jù)采集包括：

15、風(fēng)速采集：通過安裝風(fēng)速傳感器實(shí)時(shí)采集施工現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)速數(shù)據(jù)；

16、氣流采集：通過安裝氣流傳感器實(shí)時(shí)采集施工現(xiàn)場(chǎng)的氣流數(shù)據(jù)；

17、氣溫采集：通過安裝氣溫傳感器實(shí)時(shí)采集施工現(xiàn)場(chǎng)的氣溫?cái)?shù)據(jù)；

18、濕度采集：通過安裝濕度傳感器實(shí)時(shí)采集施工現(xiàn)場(chǎng)的濕度數(shù)據(jù)；

19、數(shù)據(jù)初步處理：對(duì)采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，具體包括：

20、標(biāo)準(zhǔn)化處理：采用z-score標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；

21、缺失值處理：采用線性插值通過前后數(shù)據(jù)點(diǎn)的線性關(guān)系來填充缺失值。

22、可選的，所述環(huán)境變化分析包括：

23、趨勢(shì)分析：利用指數(shù)加權(quán)移動(dòng)平均（ewma）算法對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析，以平滑波動(dòng)并識(shí)別變化趨勢(shì)；

24、波動(dòng)分析：采用自回歸條件異方差（arch）模型對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)的波動(dòng)性進(jìn)行分析，以捕捉波動(dòng)的非恒定特性。

25、可選的，所述環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估包括：風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分計(jì)算：結(jié)合趨勢(shì)分析和波動(dòng)分析的結(jié)果，通過加權(quán)算法計(jì)算綜合的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分；

26、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分：將環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分與預(yù)設(shè)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)閾值上限和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)閾值下限進(jìn)行比較，當(dāng)時(shí)，表示為低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)時(shí)，表示為中環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)時(shí)，表示為高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

27、可選的，所述結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)采集與處理包括：結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)采集：通過多模態(tài)傳感器采集大懸挑結(jié)構(gòu)的應(yīng)變、位移和振動(dòng)數(shù)據(jù)，具體包括：

28、應(yīng)變數(shù)據(jù)采集：在結(jié)構(gòu)的受力部位安裝應(yīng)變計(jì)，實(shí)時(shí)采集結(jié)構(gòu)在負(fù)載作用下的應(yīng)變變化情況；

29、位移數(shù)據(jù)采集：在結(jié)構(gòu)的懸挑端和支撐點(diǎn)位置安裝位移傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的位移和變形情況；

30、振動(dòng)數(shù)據(jù)采集：在結(jié)構(gòu)的振動(dòng)部位安裝加速度傳感器，采集結(jié)構(gòu)在外界環(huán)境或內(nèi)部操作影響下的振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)；

31、去噪處理：采用卡爾曼濾波算法對(duì)采集到的結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理；

32、平滑處理：采用移動(dòng)平均法對(duì)去噪后的結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理。

33、可選的，所述結(jié)構(gòu)健康分析包括：

34、受力分析：利用應(yīng)變數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布；

35、變形分析：基于位移數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)構(gòu)在外力作用下的整體變形情況；

36、動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析：采用頻譜分析算法對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，識(shí)別結(jié)構(gòu)的振動(dòng)幅度。

37、可選的，所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（cnn）模型包括：

38、多維健康狀態(tài)矩陣構(gòu)建：基于結(jié)構(gòu)健康分析的結(jié)果，包括應(yīng)力分布、整體變形情況、振動(dòng)幅度，按時(shí)間步排列構(gòu)建成健康狀態(tài)矩陣；

39、特征權(quán)重學(xué)習(xí)：通過自適應(yīng)學(xué)習(xí)每種健康特征的權(quán)重，自動(dòng)調(diào)整每個(gè)特征對(duì)損傷預(yù)測(cè)的貢獻(xiàn)；

40、時(shí)序卷積：在加權(quán)后的健康特征上應(yīng)用一維卷積，卷積操作提取時(shí)間序列上的動(dòng)態(tài)特征，即對(duì)每個(gè)時(shí)間步的特征向量進(jìn)行卷積；

41、結(jié)果輸出：將時(shí)間卷積的結(jié)果輸入全連接層，通過softmax激活函數(shù)輸出預(yù)測(cè)結(jié)果；

42、損傷分級(jí)：將預(yù)測(cè)結(jié)果與預(yù)設(shè)的損傷閾值上限和損傷閾值下限進(jìn)行比較，當(dāng)時(shí)，表示為輕微損傷，當(dāng)時(shí)，表示為中度損傷，當(dāng)時(shí)，表示為重度損傷。

43、可選的，所述綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模塊包括：

44、低風(fēng)險(xiǎn)：當(dāng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)為低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)構(gòu)損傷風(fēng)險(xiǎn)為輕微損傷時(shí)，綜合風(fēng)險(xiǎn)為低風(fēng)險(xiǎn)；

45、中風(fēng)險(xiǎn)：當(dāng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)為低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)構(gòu)損傷風(fēng)險(xiǎn)為中度損傷時(shí)，綜合風(fēng)險(xiǎn)為中風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)為中環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)構(gòu)損傷風(fēng)險(xiǎn)為輕微損傷時(shí)，綜合風(fēng)險(xiǎn)為中風(fēng)險(xiǎn)；

46、中高風(fēng)險(xiǎn)：當(dāng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)為低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)構(gòu)損傷風(fēng)險(xiǎn)為重度損傷時(shí)，綜合風(fēng)險(xiǎn)為中高風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)為中環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)構(gòu)損傷風(fēng)險(xiǎn)為中度損傷時(shí)，綜合風(fēng)險(xiǎn)為中高風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)為高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)構(gòu)損傷風(fēng)險(xiǎn)為輕微損傷時(shí)，綜合風(fēng)險(xiǎn)為中高風(fēng)險(xiǎn)；

47、高風(fēng)險(xiǎn)：當(dāng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)為中環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)構(gòu)損傷風(fēng)險(xiǎn)為重度損傷時(shí)，綜合風(fēng)險(xiǎn)為高風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)為高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)構(gòu)損傷風(fēng)險(xiǎn)為中度損傷時(shí)，綜合風(fēng)險(xiǎn)為高風(fēng)險(xiǎn)；

48、極高風(fēng)險(xiǎn)：當(dāng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)為高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)構(gòu)損傷風(fēng)險(xiǎn)為重度損傷時(shí)，綜合風(fēng)險(xiǎn)為極高風(fēng)險(xiǎn)。

49、可選的，所述智能安全控制模塊包括：

50、低風(fēng)險(xiǎn)-常規(guī)監(jiān)控：在綜合風(fēng)險(xiǎn)為低風(fēng)險(xiǎn)情況下，保持常規(guī)監(jiān)控，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全參數(shù)進(jìn)行定期檢查和監(jiān)控；

51、中風(fēng)險(xiǎn)-人員調(diào)度與區(qū)域巡視：當(dāng)綜合風(fēng)險(xiǎn)為中風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，自動(dòng)調(diào)度崗位人員到位，并加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的巡視，增加對(duì)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的巡視頻率；

52、中高風(fēng)險(xiǎn)-設(shè)備控制與預(yù)警：在綜合風(fēng)險(xiǎn)為中高風(fēng)險(xiǎn)的情況下，降低機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行速度或頻率，并限制無關(guān)人員進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域；

53、高風(fēng)險(xiǎn)-部分作業(yè)暫停與區(qū)域封閉：當(dāng)綜合風(fēng)險(xiǎn)為高風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，自動(dòng)暫停部分作業(yè)，同時(shí)，封閉高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，防止人員進(jìn)入，并通知管理人員進(jìn)行檢查；

54、極高風(fēng)險(xiǎn)-全面暫停與應(yīng)急響應(yīng)：在綜合風(fēng)險(xiǎn)為極高風(fēng)險(xiǎn)的情況下，立即停止所有作業(yè)，并啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)措施，撤離施工現(xiàn)場(chǎng)的所有人員，全面封閉高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，并通知應(yīng)急救援團(tuán)隊(duì)進(jìn)行處理。

55、本發(fā)明的有益效果：

56、本發(fā)明，通過環(huán)境變化因素評(píng)估模塊和結(jié)構(gòu)健康診斷模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素變化和大懸挑結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)估，環(huán)境變化因素評(píng)估模塊通過多種傳感器采集并處理環(huán)境數(shù)據(jù)，分析環(huán)境因素的變化趨勢(shì)和波動(dòng)性，評(píng)估環(huán)境變化對(duì)施工安全的潛在影響，結(jié)構(gòu)健康診斷模塊則通過多模態(tài)傳感器采集應(yīng)變、位移、振動(dòng)等結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)，利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型分析結(jié)構(gòu)健康狀況并預(yù)測(cè)潛在的結(jié)構(gòu)損傷，確保了施工過程中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和健康監(jiān)測(cè)的精確性，為施工方提供了全面的安全狀態(tài)信息。

57、本發(fā)明，通過綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模塊采用分類組合的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方式，將環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)與結(jié)構(gòu)損傷風(fēng)險(xiǎn)的不同等級(jí)組合評(píng)估為綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，通過引入風(fēng)險(xiǎn)組合矩陣，可以直觀地識(shí)別環(huán)境因素與結(jié)構(gòu)狀態(tài)的交互影響，顯著提高了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的精確性和敏感性，分類組合的評(píng)估方式不僅能夠準(zhǔn)確劃分綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，還能根據(jù)不同的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)觸發(fā)相應(yīng)的預(yù)警和控制措施，確保施工過程的安全性和系統(tǒng)響應(yīng)的及時(shí)性。

58、本發(fā)明，通過多層次的響應(yīng)機(jī)制，根據(jù)實(shí)時(shí)綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果自動(dòng)調(diào)整施工現(xiàn)場(chǎng)的安全保障措施，在低風(fēng)險(xiǎn)情況下保持常規(guī)監(jiān)控，在中高風(fēng)險(xiǎn)及以上情況下自動(dòng)調(diào)度人員、調(diào)整設(shè)備運(yùn)行、封閉高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，并在極高風(fēng)險(xiǎn)時(shí)啟動(dòng)全面應(yīng)急響應(yīng)，確保施工現(xiàn)場(chǎng)的人員和設(shè)備安全，分級(jí)控制方式不僅提高了施工安全性和管理效率，還能在不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)下靈活應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)變化，及時(shí)采取預(yù)防和應(yīng)急措施，有效降低安全事故發(fā)生的可能性，為施工現(xiàn)場(chǎng)提供了全方位的智能化安全保障。