一种基于大数据的隧道施工数据管理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于大数据的隧道施工管理系统及方法，系统包括数据采集端、数据管理平台、数据分析平台、大数据库以及数据展示端；本发明专利技术对隧道的施工数据采用大数据技术进行分析，能够做到数据实时反馈，指导现场施工，为项目重大决策提供数据支撑，贴合工程实际，服务项目本身。服务项目本身。服务项目本身。

【技术实现步骤摘要】
一种基于大数据的隧道施工数据管理系统及方法


[0001]本专利技术属于大数据分析
，具体涉及一种基于大数据的隧道施工数据管理系统及方法。

技术介绍

[0002]从海量的类型复杂的工程数据中迅速找出数据价值是大数据分析的核心价值。公路工程尤其是隧道工程由于施工地质条件的不确定性、复杂性高，基础信息缺失的隧道工程中，施工风险更大，难以管理。目前，隧道工程中因施工数据管理方法不当，隧道工程施工数据信息化管理系统的不足，导致施工进度难管理；对隧道施工数据分析工作仅依靠单一的数据进行判断，脱离工程实际。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的基于大数据的隧道施工数据管理系及方法解决了现有技术中施工数据管理方法不当，隧道工程施工数据信息化管理系统的不足，对隧道施工的数据分析工作仅依靠单一的数据进行判断，脱离工程实际的问题。
[0004]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于大数据的隧道施工数据管理系统，包括数据采集端、数据管理平台、数据分析平台、大数据库以及数据展示端；
[0005]所述数据采集端用于采集施工过程数据，并上传至大数据库中；
[0006]所述数据管理平台用于对数据采集端采集的施工过程数据进行数据管理；
[0007]所述数据分析平台用于对数据管理后的施工过程数据进行分析，包括施工安全分析、施工质量分析以及施工进度分析；其中施工进度分析包括施工工期编排以及施工进度分析，施工进度分析包括施工工期预测和施工进度预测；
[0008]所述大数据库用于存储数据采集的系统中的所有数据；
[0009]所述数据展示端用于对施工过程数据及数据分析结果进行可视化。
[0010]进一步地，所述数据展示端的展示模块包括项目参与方模块、项目选择模块、项目展示目标模块；
[0011]所述项目参与方模块用于选择项目参与方，项目参与方包括业主、施工、监理以及设计；
[0012]所述项目选择模块用于显示选择需要展示的项目名称；
[0013]所述项目展示模块用于展示当前选择项目对应的项目内容，其包括进度分析单元、安全分析单元以及质量分析单元；
[0014]其中，进度分析单元展示的项目内容包括隧道项目基本信息、隧道形象进度信息、月开挖进尺、日开挖进尺、实时进度、不同衬砌开挖日均进尺、开挖循环信息、循环工序表信息以及循环备注信息。
[0015]一种基于大数据的隧道施工数据管理系统的管理方法，包括以下步骤：
[0016]S1、数据采集：通过数据采集端定时在线采集施工过程数据，并上传至大数据库；
[0017]S2、数据管理：通过数据管理平台从大数据库中调取采集的施工过程数据，并离线进行数据管理后，上传至大数据库；
[0018]S3、数据分析：基于管理目标，通过数据分析平台调用大数据库中的施工过程数据进行分析，获取对应的分析目标；所述分析目标包括施工安全分析、施工质量分析以及施工进度分析，且所述施工进度分析包括施工工期预测和施工进度预测；
[0019]S4、数据展示：通过数据展示端对隧道施工过程数据以及分析目标进行可视化。
[0020]进一步地，所述步骤S2中，对施工过程数据进行数据管理包括数据修正以及数据处理；
[0021]所述数据修正包括对施工过程数据中异常数据进行修正以及对空缺数据进行填补，且在数据展示端保留数据修正标识；所述数据处理通过对修正后的施工过程数据进行处理获得数据分析平台进行目标分析时的基础数据；
[0022]所述数据处理方法包括以下分步骤：
[0023]A1、对施工过程数据进行类型划分；
[0024]其中，数据类型包括施工类型、施工工序、时间信息、备注信息、图像信息以及气象信息；
[0025]A2、对不同类型的施工过程数据进行数据关联；
[0026]其中，进行数据关联时，每个施工类型及施工工序均有对应的时间信息及备注信息，所述图像信息和气象信息为施工现场的环境信息；
[0027]A3、基于分析目标，确定不同施工过程数据及其关联数据的数据价值；
[0028]其中，数据价值通过施工过程数据与各分析目标之间的关联性、时间性以及预测性进行表征；
[0029]A4、根据数据价值和数据类型进行数据存储，作为数据分析平台的基础数据。
[0030]进一步地，所述步骤S3中，施工安全分析的方法具体为：
[0031]B1、基于与施工安全分析相关的数据价值，确定安全分析评估指标并根据安全等级进行指标参考值划分；
[0032]其中，评估指标包括地下渗水量、断层破碎情况、岩石风化程度、隧道埋深、跨度、围岩等级、应急救援水平以及应急演练频率；
[0033]B2、基于确定的评估指标，构建复合模糊物元R
mn
：
[0034][0035]式中，R
mn
为m个评估指标n维复合物元，M
i
为第i个评估指标，c
j
为评估指标的第j个特征，v
ij
为第i个评估指标第j个特征的模糊量值，i＝1,2,
…
,m，j＝1,2,
…
,n；
[0036]B3、确定各评估指标的从优隶属度ξ
ij
；
[0037]B4、根据各评估指标的从优隶属度构建对应的理想模糊物元R*；
[0038]B5、计算各评估指标的权重ω
i
；
[0039]其中，ω
i
＝αλ
i
+βη
i
，λ
i
为主观权重，η
i
为客观权重，α和β为组合系数，且α和β满足：
[0040][0041]B6、基于各评估指标的权重，计算待评估物元与对应理想模糊物元的欧氏贴近度，进而确定当前施工安全等级；其中，待评估物元即为各评估指标；
[0042]其中，欧氏贴近度ρH
i
为：
[0043][0044]式中，为理想模糊物元的量值。
[0045]进一步地，所述步骤S3中，施工质量分析的方法具体为：
[0046]C1、基于与施工安全分析相关的数据价值，确定施工质量的影响因素；
[0047]其中，影响因素包括人员因素、设备因素、材料因素、方法因素以及环境因素；
[0048]C2、构建施工工序与各影响因素中具体影响指标之间的关联矩阵；
[0049]C3、根据当前施工工序，确定对应关联矩阵中各影响指标得分，进而获得当前施工工序的质量分析结果。
[0050]进一步地，所述步骤S3中，施工工期预测方法具体为：
[0051]D1、获取历史隧道施工数据，对其进行统计分析，确定各施工工序的标准工期；
[0052]D2、构建PSO
‑
BP神经网络；
[0053]D3、将第t个施工工序的实际工期本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于大数据的隧道施工管理系统，其特征在于，包括数据采集端、数据管理平台、数据分析平台、大数据库以及数据展示端；所述数据采集端用于采集隧道施工全过程数据，并上传至大数据库中；所述数据管理平台用于对数据采集端采集的施工过程数据进行数据管理；所述数据分析平台用于对数据管理后的施工过程数据进行分析，包括施工安全分析、施工质量分析以及施工进度分析；其中施工进度分析包括施工工期预测和施工进度预测；所述大数据库用于存储数据采集的系统中的所有数据；所述数据展示端用于对施工过程数据及数据分析结果进行可视化。2.根据权利要求1所述的基于大数据的隧道施工数据管理系统，其特征在于，所述数据展示端的展示模块包括项目参与方模块、项目选择模块、项目展示目标模块；所述项目参与方模块用于选择项目参与方，项目参与方包括业主、施工、监理以及设计；所述项目选择模块用于显示选择需要展示的项目名称；所述项目展示模块用于展示当前选择项目对应的项目内容，其包括进度分析单元、安全分析单元以及质量分析单元；其中，进度分析单元展示的项目内容包括隧道项目基本信息、隧道形象进度信息、月开挖进尺、日开挖进尺、实时进度、不同衬砌开挖日均进尺、开挖循环信息、循环工序表信息以及循环备注信息。3.一种基于权利要求1～2任一权利要求所述的基于大数据的隧道施工数据管理系统的管理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、数据采集：通过数据采集端定时在线采集施工过程数据，并上传至大数据库；S2、数据管理：通过数据管理平台从大数据库中调取采集的施工过程数据，并离线进行数据管理后，上传至大数据库；S3、数据分析：基于管理目标，通过数据分析平台调用大数据库中的施工过程数据进行分析，获取对应的分析目标；所述分析目标包括施工安全分析、施工质量分析以及施工进度分析，且所述施工进度分析包括施工工期预测和施工进度预测；S4、数据展示：通过数据展示端对隧道施工过程数据以及分析目标进行可视化。4.根据权利要求3所述的管理方法，其特征在于，所述步骤S2中，对施工过程数据进行数据管理包括数据修正以及数据处理；所述数据修正包括对施工过程数据中异常数据进行修正以及对空缺数据进行填补，且在数据展示端保留数据修正标识；所述数据处理通过对修正后的施工过程数据进行处理获得数据分析平台进行目标分析时的基础数据；所述数据处理方法包括以下分步骤：A1、对施工过程数据进行类型划分；其中，数据类型包括施工类型、施工工序、时间信息、备注信息、图像信息以及气象信息；A2、对不同类型的施工过程数据进行数据关联；其中，进行数据关联时，每个施工类型及施工工序均有对应的时间信息及备注信息，所述图像信息和气象信息为施工现场的环境信息；
A3、基于分析目标，确定不同施工过程数据及其关联数据的数据价值；其中，数据价值通过施工过程数据与各分析目标之间的关联性、时间性以及预测性进行表征；A4、根据数据价值和数据类型进行数据存储，作为数据分析平台的基础数据。5.根据权利要求4所述的管理方法，其特征在于，所述步骤S3中，施工安全分析的方法具体为：B1、基于与施工安全分析相关的数据价值，确定安全分析评估指标并根据安全等级进行指标参考值划分；其中，评估指标包括地下渗水量、断层破碎情况、岩石风化程度、隧道埋深、跨度、围岩等级、应急救援水平以及应急演练频率；B2、基于确定的评估指标，构建复合模糊物元R
mn
：式中，R
mn
为m个评估指标n维复合物元，M
i
为第i个评估指标，c
j
为评估指标的第j个特征，v
ij
为第i个评估指标第j个特征的模糊量值，i＝1,2,
…
,m，j＝1,2,
…
,n；B3、确定各评估指标的从优隶属度ξ
ij
；B4、根据各评估指标的从优隶属度构建对应的理想模...

【专利技术属性】
技术研发人员：张睿，鲁正伟，向琦，汪碧云，魏亚洲，蒲彬，易传斌，蒋云东，陈雪岩，胡毅，陈有明，刘德会，
申请(专利权)人：四川川交路桥有限责任公司，
类型：发明
国别省市：