一种地下工程安全风险识别系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种地下工程安全风险识别系统及方法，包括控制模块，用于控制调整风险识别过程；监测识别模块，用于获取监测对象的风险识别信息；规则存储库，用于对风险识别信息进行风险识别计算；指导模块，用于输出风险识别结论。地下工程按照节点等级划分为若干节点范围以形成动态的风险识别网络；规则存储库中的计算规则通过范围表和影响因子进行量化表达，将对象集中每个对象元素的风险识别信息代入计算以获得风险识别结论。控制模块基于定性和定量相结合的风险识别计算能够为地下工程安全风险的动态识别过程输出高准确度和高时效性的风险识别结论，可指导施工过程采取针对性的监测预防和施工调整。性的监测预防和施工调整。性的监测预防和施工调整。

【技术实现步骤摘要】
一种地下工程安全风险识别系统及方法


[0001]本专利技术涉及地下工程施工
，尤其涉及地下工程风险识别和安全管理，具体为一种地下工程安全风险识别系统及方法。

技术介绍

[0002]在城建及交通领域，地下工程为开发利用地下空间资源，缓解地面空间压力提供了良好途径，其包括地下构筑物、地下轨道、公路隧道和人防通道等。依据地质特点和施工条件，地下工程中的施工方法可以分为盾构法、浅埋暗挖法、新奥法、逆作法等。
[0003]但地下空间基于其施工特点，不可避免地会对工程周边天然结构和人工构造物产生影响，尤其是在建筑物密集的城市环境中，新建地下工程不仅会对施工区域的地质结构产生影响，也会与既有铁路、隧道、建筑物、桥梁、河流及管线等构筑物产生临近施工或交叉施工。因此，对于地下工程周边人工构筑物和天然结构进行有效的风险识别和判断，并采取合适的方式将地下工程施工对周边环境的影响控制在安全合理范围内，对于保障局部工程安全和环境整体安全具有重要意义。
[0004]关于地下工程安全管理及风险识别的现有技术包括以下方法：(一)定性分析法，主要依据风险分类、评判指标及权重表格等进行风险评估，确定风险等级；(二)定量分析法，以统计数据和概率分析为基础，包括决策树法、蒙特卡洛方法、贝叶斯法等；(三)预测分析法，基于数据的时空规律进行预测性安全分析，包括人工神经网络、预报模型、非线性自回归方法等。
[0005]例如公开号为CN114139864A的专利公开了一种地铁工程环境风险识别方法、装置、设备及可读存储介质，包括获取第一信息，第一信息包括环境对象集和地铁工程的地铁结构模型，环境对象集包括至少一个环境子集；根据第一信息建立碰撞模型，求解碰撞模型得到碰撞结果，碰撞结果包括每个子模型对应的碰撞集；根据碰撞结果在预设碰撞风险库中查找，得到每个环境对象对应的风险等级。该专利的技术方案依据第一信息配合地铁结构模型进行计算分析，获得工程周边环境的分区编号信息，基于预设风险库查找第一信息对应环境对象的风险等级；但其计算分析的基础是设计的地下结构模型，并未考虑施工推进过程带来的风险变化和风险波动，即预测风险等级与实际风险等级存在动态因素的干扰误差。
[0006]公开号为CN103366092B的专利公开了一种基于状态转移的工程风险监测系统及方法，所述系统包括原始数据处理模块、状态转移可视化表达模块、图形特征提取模块、自动学习模块、图像自动辨识模块。状态转移可视化表达模块根据经过原始数据处理模块处理的数据生成工程中各状态的状态转移图；图形特征提取模块从上述状态转移图中提取状态转移图的设定特征；自动学习模块根据提取的图形特征计算每一特征值与历史平均值的比值并设定阈值；图像自动辨识模块根据图形特征提取模块提取状态转移图的设定特征及自动学习模块设定的阈值判断工程是否处于风险状态。该专利的技术方案依据数据处理和图像对比识别功能实现工程风险的可视化监测，但风险识别的精准程度依赖于数据图像构
造规则和图像变化识别判定依据，而地下工程的风险监测点位常为非均匀且变动的点线面布置，监测获得的原始数据与图像识别需求不匹配。
[0007]公开号为CN102609774B的专利公开了一种地铁施工安全风险识别推理系统及其识别推理方法，系统包括有用户接口模块、工程参数模块、规则模块、推理工作区模块和结论解释模块；识别推理方法首先接收工点分类、工法分类和安全风险工程参数并存放在推理工作区中；然后进行分类规则库，风险因素匹配及规则推理，最终确定结论，并进行风险解释，该专利的技术方案提供了一种地铁施工安全风险识别推理系统及其识别推理方法，专用于实现一种基于规则推理(RBR)机制和风险识别规则库的地铁施工安全风险识别推理的技术方案；但该专利的技术方案主要基于设计参数与预设规则针对风险因素进行规则推理，实际施工过程中，各个风险识别对象与施工项目的相对工程参数处于变化过程，则对应的风险结论应当为随时间进展的结论集合。
[0008]综上，针对地下工程施工领域的风险识别和安全管理问题，现有技术主要依据工程设计参数、风险监测对象信息和预设模型数据库进行定性分类或定量推算，可作为施工前预备参考，但风险识别策略和识别过程没有考虑工程动态推进的影响，即安全风险信息无法根据地下工程施工面的进度进行动态更新和调整，应当根据风险监测对象与地下工程施工面的相对位置变化关系形成动态的风险识别网络，依据时间上游的风险识别结论和监测数据对时间下游施工区域的风险识别结论进行更新，使得风险识别结论与实际施工过程在时间和空间上更为契合，即风险识别结论的更新时间与对应施工区域的施工时间间隔缩短，风险识别结论的更新范围与对应施工范围接近，使得地下工程施工领域的风险识别和安全管理将施工推进等动态因素纳入考虑，可指导施工过程采取针对性的监测预防和施工调整。
[0009]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于专利技术人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

[0010]针对现有技术所提出的至少一部分不足之处，本申请提供了一种地下工程安全风险识别系统，系统包括：控制模块，用于控制调整风险识别过程并基于触发条件重新进行风险识别过程；监测识别模块，用于获取监测对象的风险识别信息；规则存储库，用于对风险识别信息进行风险识别计算；指导模块，用于输出监测对象的风险识别结论；
[0011]在控制模块将地下工程的施工区域按照节点等级划分为若干节点范围的情况下，不同节点范围基于节点等级设置有差异化的风险识别周期以控制风险识别的更新时间间隔；规则存储库中的计算规则至少包括工法规则、施工设计规则、地质参数规则和规范准则，计算规则可以通过范围表和影响因子进行量化表达，控制模块将风险识别信息代入风险识别计算以获得风险识别结论。
[0012]风险识别过程包括以下步骤：
[0013]监测识别模块基于多种识别规则将监测对象分类归纳为至少包括两层嵌套结构的对象集，对象集中的对象元素配置有风险识别信息，其中，嵌套结构指对象集基于识别规
则形成的嵌套集合，识别规则至少包括监测对象类别和坐标信息；
[0014]将对象元素的风险识别信息与规则存储库中的计算规则进行风险识别计算，其中，风险识别计算包括对象元素组成的对象矩阵和规则元素组成的规则矩阵之间的匹配运算；
[0015]指导模块输出经风险识别计算得到的风险识别结论，并将对象集中的对象元素与风险识别结论进行关联排序，使得对象元素至少凭借风险识别结论中的至少一部分信息进行升序或降序排列，其中，风险识别结论至少包括风险识别等级、指导信息和变形控制指标；
[0016]控制模块基于触发条件改变规则存储库的至少部分计算规则，并重新进行风险识别过程，指导模块输出关于计算规则改变的指导信息并为时间下游的施工设计提供参考。
[0017]针对现有技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下工程安全风险识别系统，其特征在于，所述系统包括：控制模块(100)，用于控制调整风险识别过程并基于触发条件重新进行风险识别过程；监测识别模块(200)，用于获取监测对象的风险识别信息；规则存储库(300)，用于对风险识别信息进行风险识别计算；指导模块(400)，用于输出监测对象的风险识别结论；在所述控制模块(100)将地下工程的施工区域按照节点等级划分为若干节点范围(501)的情况下，不同所述节点范围(501)基于节点等级设置有差异化的风险识别周期以控制风险识别的更新时间间隔；所述规则存储库(300)中的计算规则至少包括工法规则、施工设计规则、地质参数规则和规范准则，所述计算规则通过范围表和影响因子进行量化表达，所述控制模块(100)将风险识别信息代入风险识别计算以获得风险识别结论。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述风险识别过程包括以下步骤：所述监测识别模块(200)基于多种识别规则将所述监测对象分类归纳为至少包括两层嵌套结构的对象集，所述对象集中的对象元素配置有所述风险识别信息，其中，所述嵌套结构指所述对象集基于所述识别规则形成的嵌套集合，所述识别规则至少包括监测对象类别和坐标信息；将所述对象元素的风险识别信息与规则存储库(300)中的计算规则进行风险识别计算，其中，风险识别计算包括所述对象元素组成的对象矩阵和规则元素组成的规则矩阵之间的匹配运算；所述指导模块(400)输出经风险识别计算得到的所述风险识别结论，并将所述对象集中的所述对象元素与所述风险识别结论进行关联排序，使得所述对象元素至少凭借所述风险识别结论中的至少一部分信息进行升序或降序排列，其中，所述风险识别结论至少包括风险识别等级、指导信息和变形控制指标；所述控制模块(100)基于触发条件改变所述规则存储库(300)的至少部分计算规则，并重新进行风险识别过程，所述指导模块(400)输出关于计算规则改变的指导信息并为时间下游的施工设计提供参考。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述监测识别模块(200)以至少包括两层嵌套结构的对象集来表示风险识别信息，其中，第一层对象集依据监测对象类别进行分类，第二层对象集以对象元素与地下工程的相对位置关系进行分类，相对位置关系由坐标信息计算获得；监测对象的坐标信息以绝对坐标和相对坐标进行标定，识别规则中的坐标信息用于计算监测对象与地下工程的绝对距离和相对距离，其中，绝对距离指监测对象到地下工程的最短距离，相对距离指监测对象到施工面(503)的距离。4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，在监测识别模块(200)将获取的对象集设置为两层嵌套结构集合的情况下，包含X个元素的对象集表示为M(A1、A2、A3、
…
、A
X
)，A1至A
X
表示为A
X
(B1、B2、B3、
…
、B
Y
)，其中，A1至A
X
为监测对象依据监测对象类别分类获得的第一层对象集元素，B1至B
Y
为依据监测对象与地宫工程相对位置关系分类获得的第二层对象集元素，X、Y为不小于1的正整数。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，将对象集内配置有风险识别信息的对象元
素布置为至少包括二维结构的对象矩阵M，将规则存储库(300)中的计算规则量化为若干带匹配注释和结论注释的范围表/影响因子并形成规则元素，将若干规则元素分类归纳为至少包括二维结构的规则矩阵N，其中，M矩阵的列数为X，N矩阵的行数不小于X。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，风险识别计算的过程包括：将M矩阵每一列的对象元素与规则矩阵N每一行的规则元素进行检索匹配，根据对象元素的风...

【专利技术属性】
技术研发人员：付春青，张国强，刘猛，刘彤，杨纬华，郝岩，
申请(专利权)人：北京住总集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：