基于大数据分析的基坑风险管理方法与系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于大数据分析的基坑风险管理方法与系统，步骤1：组建基坑风险管理系统硬件平台；步骤2：收集基坑风险相关信息；步骤3：动态收集基坑变形数据；步骤4：分析对比计算相关数据信息；步骤5：通过形象化手段展示收集到的基坑风险相关信息；步骤6：通过互联网方式及时传达有效信息至信息需求者；步骤7：记录信息需求者提出的风险处理手段及处理结果。本发明通过信息化的方式，采集基坑风险相关信息，方便保存、提取、整理和分析；能够及时地更新基坑数据；通过基坑风险相关信息的不断积累和分析，让基坑风险理论处于动态的调整中，从而使得风险管理更加准确有效；提高了信息传递效率及准确性，并且提供了风险防范预警。
【专利说明】
基于大数据分析的基坑风险管理方法与系统
技术领域
[0001 ]本发明涉及工程信息化技术领域，具体地，涉及一种基于大数据分析的基坑风险管理方法与系统。
【背景技术】
[0002]进入2012年，大数据(bigdata) —词越来越多地被提及，人们用它来描述和定义信息爆炸时代产生的海量数据。截止到2012年，数据量已经从TB(1024GB=1TB)级别跃升到PB(1024TB=1PB)、EB(1024PB=1EB)乃至 ZB(1024EB=1ZB)级别。国际数据公司(IDC)的研究结果表明:2008年全球产生的数据量为0.49ZB，2009年的数据量为0.8ZB，2010年增长为1.2ZB，2011年的数据量更是高达1.82ZB，相当于全球每人产生200GB以上的数据量。
[0003]消费领域的大数据分析已经获得了很多成功的案例，但在工程专业领域的大数据分析并没有太多实质化的成功应用。其根本原因在于工程信息化的相对落后。
[0004]近年来，在企业自发以及政府推动的双重动力下，工程信息化领域的基础应用BM(Building Informat1n Modeling即建筑信息模型)得到了良好的发展，也给工程大数据应用提供了基础。
[0005]基坑风险传统理论是经典的，可是，该理论是建立在过往的工程经验之上。现代基坑正朝着面积大，深度深，形状异的方向发展，这也使得传统基坑风险理论的局限性日益增加。另外，在基坑风险管理之中，有一个容易被忽视的环节，即信息传达的效率。基坑的变形破坏是一个逐渐发展的过程，是累计出来的事故而非突发的事故。信息传达的不及时或者缺失，对基坑风险管理也有着巨大的负面影响。
[0006]经检索:专利号为CN102880918A，名称为“基于数据融合分析的深基坑风险评估方法”，该方法借助计算机辅助技术建立的基坑工程三维数字模型，可以完整记录并形象显示基坑施工的所有信息，并可以自动生成施工日志和监测报表，便于施工人员或技术人员操作，省却了基坑工程复杂施工信息的记录工作。结合有限元分析技术、传统的静态评估、单监测项动态评估以及多监测项相关性评估的风险评估方法，克服了传统风险评估方法模糊评判的缺点，通过进行大量的数据融合，全面判断工程进展过程中存在的一系列风险源，并提出针对性策略，智能化程度非常高。该方法还可以利用学习模式，增加或修正风险判断准贝IJ，从而不断完善风险评估的准确性。
[0007]上述对比文献一定程度的解决了基坑风险评估的问题，利用计算机的强大性能，节省人工计算过程，加快风险评估的进度，提高了效率。但局限性也十分明显，具体如下:
[0008]I)、没有考虑到客观环境因素对基坑变形的影响，仅从施工过程中采集的主动性施工参数来评估基坑风险的情况；
[0009]2)、评估的方式不具有广泛性，仅针对单个项目；
[0010]3)、没有学习性，无法快速提供意见咨询，仍需要专业人员提供专业意见。
[0011]本发明专利不仅具有此对比专利的计算速度快的优点，也解决了其目前存在的局限性。
【发明内容】
[0012]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于大数据分析的基坑风险管理方法与系统。
[0013]根据本发明提供的基于大数据分析的基坑风险管理方法，包括如下步骤:
[0014]步骤1:组建基坑风险管理系统硬件平台，所述基坑风险管理系统硬件平台包括:数据服务器和计算服务器；
[0015]步骤2:收集基坑风险相关信息，并上传至数据服务器；
[0016]步骤3:获取基坑的变形信息，并上传至数据服务器；
[0017]步骤4:把当前基坑风险相关信息与基坑的历史信息进行比对分析，得到相应的比对分析结果，将该结果作为成果数据；
[0018]步骤5:将收集到的基坑风险相关信息以三维模型方式进行展示；
[0019]步骤6:根据成果数据判断当前基坑风险相关信息是否异常，利用互联网根据判断结果执行不同的信息推送操作。
[0020]优选地，所述步骤I包括:部署数据服务器，部署计算服务器;连接网络，实现用户端与数据服务器之间的信息交互，所述用户端包括web端和移动端;所述数据服务器用于完成数据存储以及端口的数据同步，所述计算服务器用于分析数据服务器上的基坑风险相关信息并返回分析结果至数据服务器。
[0021]优选地，所述步骤2中基坑风险相关信息包括:以经玮度表示的地理位置信息、以固定时区表述的时间信息、以地理位置信息与时间信息确定的气象信息、以地质勘探为手段确认的工程地质信息与水文信息、以平面或三维方式展示的结构设计信息、以进度方式表现的施工工况信息。
[0022]优选地，所述步骤3包括:
[0023]步骤3.1:通过监测设备获取基坑变形信息；
[0024]步骤3.2:整理基坑变形信息成标准格式;所述标准格式为列表分类后的信息，能够根据不同使用者设置不同的列表。
[0025]步骤3.3:将基坑变形信息通过互联网以监测系统服务器对数据服务器，或web端对数据服务器的方式，上传至数据服务器。
[0026]优选地，所述步骤4包括:
[0027]步骤4.1:计算服务器调取数据服务器内当前基坑风险相关信息；
[0028]步骤4.2:计算服务器将当前基坑风险相关信息与历史信息进行对比分析计算;其中，所述历史信息为已经结束的基坑风险相关信息以及当前项目已有的基坑风险相关信息;
[0029]步骤4.3:计算服务器将对比分析计算的成果返回给数据服务器。
[0030]优选地，所述步骤4.2包括:
[0031 ]步骤4.2.1:将时间信息进行数值化，并定义为Xml参数;将气象信息进行数值化，并定义为Xm2参数;将工程地质信息数值化，并定义为Xm3参数;将水文信息数值化，并定义为Xm参数;将结构设计信息数值化，并定义为Xm5参数;将基坑变形信息数值化，并定义为16参数;将施工工况信息数值化，并定义为Xm7参数;将其他可能造成基坑变形的未确定信息数值化，并定义为)U参数，其中η为大于7的自然数，代表第η个参数，m为大于O的自然数，代表第m个项目；
[0032]步骤4.2.2:计算第m个项目的安全系数k，计算公式如下:
[0033]k = Σ fmi(Xmi)
[0034]式中:fmi(X)代表不同参数的风险影响因子函数，根据历史Xmi演算得出，i为大于等零，且小于等于η的自然数集合。
[0035]优选地，所述步骤5包括:
[0036]步骤5.1:获取工程相关图纸信息或三维B頂模型；当获取的是工程相关图纸信息，则执行步骤5.2;当获取的是三维B頂模型则执行步骤5.3;
[0037]步骤5.2:将图纸信息转化成三维B頂模型；
[0038]步骤5.3:将三维B頂模型转化成能够在网页上浏览的数据结构；
[0039]步骤5.4:从三维B頂模型中提取能够用于映射虚拟构件与实际构件的编号类信息;
[0040]步骤5.5:将虚拟构件与实际构件进行映射，并关联数据服务器中的数据库，调用与实际构件相关的信息；
[0041 ]步骤5.6:以三维模型为载体，表现基坑风险相关信息。
[0042]优选地，所述步骤6包括:若成果数据正常，则在手机端或web端调用查阅成果数据时，传送给手机端或web端；
[0043]步骤6.2:若成果数据中出现异常或报警数据，则数据服务器将异常信息或报警信息通过互联网主动推送至被授予相关权限的账号的手机端，并且推送异常或报警数据的同时，推送建议的异常或报警状态的处理办法。
[0044]优选地，还包括步骤7:记录信息需求者提出的风险处理手段及处理结果;具体地，记录信息需求者采纳的由系统建议的处理办法及处理结果以及记录信息需求者主动采用的处理办法和处理结果。
[0045]根据本发明提供的基于大数据分析的基坑风险管理系统，包括:数据服务器、计算服务器、基坑风险相关信息收集模块、基坑变形监测模块、比对分析模块、展示模块以及信息推送模块；
[0046]所述数据服务器与计算服务器能够连接互联网，实现用户端与数据服务器之间的信息交互;所述数据服务器用于完成数据存储以及端口的数据同步，所述计算服务器用于分析数据服务器上的基坑风险相关信息并返回分析的成果数据至数据服务器；
[0047]所述基坑风险相关信息收集模块，用于收集基坑风险相关信息，并上传至数据服务器；
[0048]所述基坑变形监测模块，用于监测基坑变形信息，并上传至数据服务器；
[0049]所述展示模块，用于将收集到的基坑风险相关信息以三维模型方式进行展示；
[0050]所述信息推送模块，用于根据成果数据判断当前基坑风险相关信息是否异常，利用互联网根据判断结果执行不同的信息推送操作。
[0051]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0052]1、本发明提供的基于大数据分析的基坑风险管理方法通过信息化的方式，采集基坑风险相关信息，方便保存、提取、整理和分析;能够及时地更新基坑数据;通过基坑风险相关信息的不断积累和分析，让基坑风险理论处于动态的调整中，从而使得风险管理更加准确有效。
[0053]2、本发明提供的基于大数据分析的基坑风险管理方法提高了信息传递效率及准确性，并且提供了风险防范预警。
【附图说明】
[0054]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0055]图1为基于大数据分析的基坑风险管理方法的流程图；
[0056]图2为基于大数据分析的基坑风险管理方法的系统平台结构示意图。
【具体实施方式】
[0057]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0058]根据基于大数据分析的基坑风险管理方法，包括如下步骤:
[0059]步骤1:组建基坑风险管理系统硬件平台，所述基坑风险管理系统硬件平台包括:数据服务器和计算服务器；
[0060]步骤2:收集基坑风险相关信息，并上传至数据服务器；
[0061 ]步骤3:获取基坑的变形信息，并上传至数据服务器；
[0062]步骤4:把当前基坑风险相关信息与基坑的历史信息进行比对分析，得到相应的比对分析结果，将该结果作为成果数据；
[0063]步骤5:将收集到的基坑风险相关信息以三维模型方式进行展示；
[0064]步骤6:根据成果数据判断当前基坑风险相关信息是否异常，利用互联网根据判断结果执行不同的信息推送操作。
[0065]所述步骤I包括:部署数据服务器，部署计算服务器;连接网络，实现用户端与数据服务器之间的信息交互，所述用户端包括web端和移动端;所述数据服务器用于完成数据存储以及端口的数据同步，所述计算服务器用于分析数据服务器上的基坑风险相关信息并返回分析结果至数据服务器。
[0066]所述步骤2中基坑风险相关信息包括:以经玮度表示的地理位置信息、以固定时区表述的时间信息、以地理位置信息与时间信息确定的气象信息、以地质勘探为手段确认的工程地质信息与水文信息、以平面或三维方式展示的结构设计信息、以进度方式表现的施工工况信息。
[0067]所述步骤3包括:
[0068]步骤3.1:通过监测设备获取基坑变形信息；
[0069]步骤3.2:整理基坑变形信息成标准格式;所述标准格式为列表分类后的信息，能够根据不同使用者设置不同的列表。
[0070]步骤3.3:将基坑变形信息通过互联网以监测系统服务器对数据服务器，或web端对数据服务器的方式，上传至数据服务器。
[0071]所述步骤4包括:
[0072]步骤4.1:计算服务器调取数据服务器内当前基坑风险相关信息；
[0073]步骤4.2:计算服务器将当前基坑风险相关信息与历史信息进行对比分析计算;其中，所述历史信息为已经结束的基坑风险相关信息以及当前项目已有的基坑风险相关信息;
[0074]步骤4.3:计算服务器将对比分析计算的成果返回给数据服务器。
[0075]所述步骤4.2包括:
[0076]步骤4.2.1:将时间信息进行数值化，并定义为Xml参数;将气象信息进行数值化，并定义为Xm2参数;将工程地质信息数值化，并定义为Xm3参数;将水文信息数值化，并定义为Xm参数;将结构设计信息数值化，并定义为Xm5参数;将基坑变形信息数值化，并定义为16参数;将施工工况信息数值化，并定义为Xm7参数;将其他可能造成基坑变形的未确定信息数值化，并定义为)U参数，其中η为大于7的自然数，代表第η个参数，m为大于O的自然数，代表第m个项目；
[0077]步骤4.2.2:计算第m个项目的安全系数k，计算公式如下:
[0078]k = Σ fmi (Xmi)
[0079]式中:fmi(X)代表不同参数的风险影响因子函数，根据历史Xmi演算得出，i为大于等零，且小于等于η的自然数集合。
[0080]所述步骤5包括:
[0081]步骤5.1:获取工程相关图纸信息或三维WM模型；当获取的是工程相关图纸信息，则执行步骤5.2;当获取的是三维B頂模型则执行步骤5.3;
[0082]步骤5.2:将图纸信息转化成三维B頂模型；
[0083 ]步骤5.3:将三维B頂模型转化成能够在网页上浏览的数据结构；
[0084]步骤5.4:从三维B頂模型中提取能够用于映射虚拟构件与实际构件的编号类信息;
[0085]步骤5.5:将虚拟构件与实际构件进行映射，并关联数据服务器中的数据库，调用与实际构件相关的信息；
[0086]步骤5.6:以三维模型为载体，表现基坑风险相关信息。
[0087]所述步骤6包括:若成果数据正常，则在手机端或web端调用查阅成果数据时，传送给手机端或web端；
[0088]步骤6.2:若成果数据中出现异常或报警数据，则数据服务器将异常信息或报警信息通过互联网主动推送至被授予相关权限的账号的手机端，并且推送异常或报警数据的同时，推送建议的异常或报警状态的处理办法。
[0089]还包括步骤7:记录信息需求者提出的风险处理手段及处理结果；具体地，记录信息需求者采纳的由系统建议的处理办法及处理结果以及记录信息需求者主动采用的处理办法和处理结果。
[0090]根据本发明提供额基于大数据分析的基坑风险管理系统，包括:数据服务器、计算服务器、基坑风险相关信息收集模块、基坑变形监测模块、比对分析模块、展示模块以及信息推送模块；
[0091]所述数据服务器与计算服务器能够连接互联网，实现用户端与数据服务器之间的信息交互;所述数据服务器用于完成数据存储以及端口的数据同步，所述计算服务器用于分析数据服务器上的基坑风险相关信息并返回分析的成果数据至数据服务器；
[0092]所述基坑风险相关信息收集模块，用于收集基坑风险相关信息，并上传至数据服务器；
[0093]所述基坑变形监测模块，用于监测基坑变形信息，并上传至数据服务器；
[0094]所述展示模块，用于将收集到的基坑风险相关信息以三维模型方式进行展示；
[0095]所述信息推送模块，用于根据成果数据判断当前基坑风险相关信息是否异常，利用互联网根据判断结果执行不同的信息推送操作。
[0096]具体地，以某基坑项目应用本发明中的方法为例。首先如图2组建平台硬件系统，部署软件平台环境。收集地理位置信息、时间信息、气象信息、工程地质信息与水文信息、结构设计信息等初始信息并录入平台系统的数据服务器中。
[0097]在项目推进的过程中，如图1所示，动态收集基坑变形信息和施工工况过程信息并存入数据服务器中，由计算服务器实时调取每一次的基坑变形信息，进行分析对比计算并得出相应的风险计算结果。通过三维数字化载体，形象的表现出实际采集到的基坑变形信息，并且推送风险计算结果以及建议处理方式，提供决策依据。
[0098]信息需求者通过web或移动端获得相应的信息后，选择采取建议或自行判断处理风险的手段，并通过移动端或web端记录实际风险处理手段以及处理结果，作为数据成为下一个类型风险情况的决策依据。
[0099]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
【主权项】
1.一种基于大数据分析的基坑风险管理方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1:组建基坑风险管理系统硬件平台，所述基坑风险管理系统硬件平台包括:数据服务器和计算服务器； 步骤2:收集基坑风险相关信息，并上传至数据服务器； 步骤3:获取基坑的变形信息，并上传至数据服务器； 步骤4:把当前基坑风险相关信息与基坑的历史信息进行比对分析，得到相应的比对分析结果，将该结果作为成果数据； 步骤5:将收集到的基坑风险相关信息以三维模型方式进行展示； 步骤6:根据成果数据判断当前基坑风险相关信息是否异常，利用互联网根据判断结果执行不同的信息推送操作。2.根据权利要求1所述的基于大数据分析的基坑风险管理方法，其特征在于，所述步骤I包括:部署数据服务器，部署计算服务器;连接网络，实现用户端与数据服务器之间的信息交互，所述用户端包括web端和移动端;所述数据服务器用于完成数据存储以及端口的数据同步，所述计算服务器用于分析数据服务器上的基坑风险相关信息并返回分析结果至数据服务器。3.根据权利要求1所述的基于大数据分析的基坑风险管理方法，其特征在于，所述步骤2中基坑风险相关信息包括:以经玮度表示的地理位置信息、以固定时区表述的时间信息、以地理位置信息与时间信息确定的气象信息、以地质勘探为手段确认的工程地质信息与水文信息、以平面或三维方式展示的结构设计信息、以进度方式表现的施工工况信息。4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于大数据分析的基坑风险管理方法，其特征在于，所述步骤3包括: 步骤3.1:通过监测设备获取基坑变形信息； 步骤3.2:整理基坑变形信息成标准格式;所述标准格式为列表分类后的信息，能够根据不同使用者设置不同的列表。 步骤3.3:将基坑变形信息通过互联网以监测系统服务器对数据服务器，或web端对数据服务器的方式，上传至数据服务器。5.根据权利要求3所述的基于大数据分析的基坑风险管理方法，其特征在于，所述步骤4包括: 步骤4.1:计算服务器调取数据服务器内当前基坑风险相关信息； 步骤4.2:计算服务器将当前基坑风险相关信息与历史信息进行对比分析计算；其中，所述历史信息为已经结束的基坑风险相关信息以及当前项目已有的基坑风险相关信息； 步骤4.3:计算服务器将对比分析计算的成果返回给数据服务器。6.根据权利要求5所述的基于大数据分析的基坑风险管理方法，其特征在于，所述步骤4.2包括: 步骤4.2.1:将时间信息进行数值化，并定义为Xml参数;将气象信息进行数值化，并定义为Xm2参数;将工程地质信息数值化，并定义为Xm3参数;将水文信息数值化，并定义为Xm4参数;将结构设计信息数值化，并定义为Xm5参数;将基坑变形信息数值化，并定义为)U参数；将施工工况信息数值化，并定义为Xm7参数;将其他可能造成基坑变形的未确定信息数值化，并定义为)U参数，其中η为大于7的自然数，代表第η个参数，m为大于O的自然数，代表第m个项目； 步骤4.2.2:计算第m个项目的安全系数k，计算公式如下: k= Σ fmi(Xmi) 式中:fml(X)代表不同参数的风险影响因子函数，根据历史Xml演算得出，i为大于等零，且小于等于η的自然数集合。7.根据权利要求1所述的基于大数据分析的基坑风险管理方法，其特征在于，所述步骤5包括: 步骤5.1:获取工程相关图纸信息或三维模型；当获取的是工程相关图纸信息，则执行步骤5.2;当获取的是三维B頂模型则执行步骤5.3; 步骤5.2:将图纸信息转化成三维WM模型； 步骤5.3:将三维WM模型转化成能够在网页上浏览的数据结构； 步骤5.4:从三维WM模型中提取能够用于映射虚拟构件与实际构件的编号类信息； 步骤5.5:将虚拟构件与实际构件进行映射，并关联数据服务器中的数据库，调用与实际构件相关的信息； 步骤5.6:以三维模型为载体，表现基坑风险相关信息。8.根据权利要求1所述的基于大数据分析的基坑风险管理方法，其特征在于，所述步骤6包括:若成果数据正常，则在手机端或web端调用查阅成果数据时，传送给手机端或web端； 步骤6.2:若成果数据中出现异常或报警数据，则数据服务器将异常信息或报警信息通过互联网主动推送至被授予相关权限的账号的手机端，并且推送异常或报警数据的同时，推送建议的异常或报警状态的处理办法。9.根据权利要求1所述的基于大数据分析的基坑风险管理方法，其特征在于，还包括步骤7:记录信息需求者提出的风险处理手段及处理结果；具体地，记录信息需求者采纳的由系统建议的处理办法及处理结果以及记录信息需求者主动采用的处理办法和处理结果。10.一种基于大数据分析的基坑风险管理系统，其特征在于，包括:数据服务器、计算服务器、基坑风险相关信息收集模块、基坑变形监测模块、比对分析模块、展示模块以及信息推送模块； 所述数据服务器与计算服务器能够连接互联网，实现用户端与数据服务器之间的信息交互;所述数据服务器用于完成数据存储以及端口的数据同步，所述计算服务器用于分析数据服务器上的基坑风险相关信息并返回分析的成果数据至数据服务器； 所述基坑风险相关信息收集模块，用于收集基坑风险相关信息，并上传至数据服务器； 所述基坑变形监测模块，用于监测基坑变形信息，并上传至数据服务器； 所述展示模块，用于将收集到的基坑风险相关信息以三维模型方式进行展示； 所述信息推送模块，用于根据成果数据判断当前基坑风险相关信息是否异常，利用互联网根据判断结果执行不同的信息推送操作。
【文档编号】G06Q10/06GK106022634SQ201610371069
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】郑涵滨, 孔祥鹏, 董杰
【申请人】上海斯涵福信息科技有限公司