一种整体爬升钢平台施工安全监理辅助方法及系统与流程

1.本发明涉及监测领域，特别是涉及一种整体爬升钢平台施工安全监理辅助方法及系统。


背景技术：

2.随着超高层建筑的发展，建筑设计中越来越多地采用复杂多变的体型及结构体系，给超高层建造带来了较大的挑战。为了应对此类难题，提出一种有效适用于复杂超高层建筑的施工装备势在必行，整体爬升钢平台就是符合该需求的装备之一。
3.整体爬升钢平台装备具有整体性强、机械集成化程度高、施工安全性能好的特点，是目前我国超高层建筑结构施工广泛采用的核心施工装备，大幅度提升了建筑行业机械化施工水平和施工效率，对于我国建筑业发展有重要意义。由于使用整体钢平台进行超高空作业存在发生重大安全事故的可能，对整体钢平台的施工作业进行安全施工监理是超高层建筑施工监理的重要内容。至目前为止，使用钢平台模架装备进行超高层建筑施工的过程中尚未出现致命性安全事故，但由于其超高空作业以及作业过程中“搁置—爬升”两种状态反复切换的特点，存在发生重大安全事故的概率。因此，有必要对其进行安全监控技术研究，进一步提升钢平台施工的安全性水平，达到施工风险提前预控的目的。
4.整体爬升钢平台模架系统无论从施工过程的安全需求角度，亦或从社会经济影响的角度而言，都在施工装备安全方面有极高的风险控制要求。但是整体爬升钢平台模架在超高层施工过程中存在许多风险源，如若发生事故，必然会导致无可挽回的重大经济损失及人员伤亡，因此保证整体爬升钢平台模架在施工过程中的安全运行尤为重要。
5.当前，监理方对以上钢平台及其附属设施施工安全的监理缺乏科学、有效的手段。目前普遍采用的监理人员现场“督导”的方法不仅需要较多的人力，而且凭人的主观判断只能监督施工过程的规范性，无法监测设备的状态并及时发现设备存在的潜在风险。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种整体爬升钢平台施工安全监理辅助方法及系统，能够实现钢平台关键附属设施及施工环境的状态实时监测，满足超高建筑施工过程中工程安全监理的需要。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
8.一种整体爬升钢平台施工安全监理辅助方法，包括：
9.获取传感器的监测值；
10.根据所述监测值确定待修正的监测值；
11.根据第一预设滑动窗口和施工规范阈值，对所述待修正的监测值进行修正，得到修正后的监测值序列；
12.统计第二预设滑动窗口内修正后的监测值序列超过预警阈值的监测值个数和不超过预警阈值的监测值个数；
13.根据所述超过预警阈值的监测值个数和所述不超过预警阈值的监测值个数确定是否开启监测预警。
14.可选的，所述传感器的监测值包括：风速监测值、平整度监测值、高度监测值、振动度监测值和垂直度监测值。
15.可选的，所述根据所述监测值确定待修正的监测值，具体包括：
16.对所述传感器初始监测连续得到的k个监测值取平均值得到初始修正值；所述k为大于1的正整数；
17.将所述监测值减去所述初始修正值确定所述待修正的监测值。
18.可选的，所述根据第一预设滑动窗口和施工规范阈值，对所述待修正的监测值进行修正，得到修正后的监测值序列，具体包括：
19.统计所述第一预设滑动窗口内的所述待修正的监测值大于所述施工规范阈值的个数，记为n；
20.若n等于1，则将大于所述施工规范阈值的所述第一预设滑动窗口内的所述待修正的监测值删除，并将所述第一预设滑动窗口内剩余待修正的监测值取平均值得到所述修正后的监测值序列；
21.若n不等于1，则将所述第一预设滑动窗口内所有待修正的监测值取平均值得到所述修正后的监测值序列。
22.可选的，所述根据所述超过预警阈值的监测值个数和所述不超过预警阈值的监测值个数确定是否开启监测预警，具体包括：
23.当所述超过预警阈值的监测值个数大于所述不超过预警阈值的监测值个数时，开启监测预警；
24.当所述超过预警阈值的监测值个数小于等于所述不超过预警阈值的监测值个数确时，关闭异常预警。
25.一种整体爬升钢平台施工安全监理辅助系统，包括：数据采集端、数据处理端和数据显示与分析端；
26.所述数据采集端，分别设置在钢平台、塔吊、布料机以及升降机上，用于采集监测值；
27.所述数据处理端，与所述数据采集端控制连接，用于对所述监测值进行预处理得到修正后的监测值序列，并将所述修正后的监测值序列上传到所述数据显示与分析端；
28.所述数据显示与分析端，用于接收所述修正后的监测值序列，对所述修正后的监测值序列进行存储并显示在显示界面上，并根据所述修正后的监测值序列和预警阈值进行预警分析，生成监测报告。
29.可选的，所述数据采集端包括测风速传感器、测平整度传感器、测垂直度传感器、测振动度传感器和测高度传感器；所述测风速传感器，设置在钢平台顶部通风处，用于采集施工环境风速监测值；所述测平整度传感器，设置在钢平台顶层顶板上，用于采集钢平台平整度监测值；所述测垂直度传感器，设置在塔吊侧壁上，用于采集塔吊垂直度监测值；所述测振动度传感器，设置在布料机机身底部，用于采集布料机振动度监测值；所述测高度传感器，设置在升降机上，用于采集升降机高度监测值。
30.可选的，所述数据处理端包括控制器和nb
‑
iot模块；所述控制器对所述监测值进
行预处理后得到的所述修正后的监测值序列通过所述nb
‑
iot模块上传到所述数据显示与分析端。
31.可选的，所述测风速传感器、所述测平整度传感器、所述测垂直度传感器和所述测振动度传感器均通过rs
‑
485与所述控制器连接；所述测高度传感器通过i2c总线与所述控制器连接。
32.可选的，所述数据显示与分析端包括服务器和中心控制器；所述服务器与所述nb
‑
iot模块无线连接；所述中心控制器，与所述服务器连接。
33.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
34.本发明提供一种整体爬升钢平台施工安全监理辅助方法及系统，包括：获取传感器的监测值，根据监测值确定待修正的监测值，根据第一预设滑动窗口和施工规范阈值，对待修正的监测值进行修正，得到修正后的监测值序列，统计第二预设滑动窗口内修正后的监测值序列超过预警阈值的监测值个数和不超过预警阈值的监测值个数，并根据超过预警阈值的监测值个数和不超过预警阈值的监测值个数确定是否开启监测预警。本发明通过实时接收传感器采集的监测值，实时更新修正后的监测值序列，并根据修正后的监测值序列超过预警阈值和不超过预警阈值的监测值的个数判断是否开启监测预警，能够对钢平台关键附属设施及施工环境的状态进行实时监测，满足超高建筑施工过程中工程安全监理的需要。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本发明整体爬升钢平台施工安全监理辅助方法的流程图；
37.图2为本发明整体爬升钢平台施工安全监理辅助方法的数据预处理的流程图；
38.图3为本发明整体爬升钢平台施工安全监理辅助方法的施工安全预警流程图；
39.图4为本发明整体爬升钢平台施工安全监理辅助系统的架构图；
40.图5为本发明整体爬升钢平台施工安全监理辅助系统工作流程示意图。
41.符号说明：
42.测平整度传感器—1，测垂直度传感器—2，测振动度传感器—3，测高度传感器—4，测风速传感器—5，数据采集端—6，平整度数据处理端—7，垂直度数据处理端—8，振动度数据处理端—9，高度数据处理端—10，风速数据处理端—11，数据处理端—12，显示界面—13，服务器—14，数据显示与分析端—15。
具体实施方式
43.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.本发明的目的是提供一种整体爬升钢平台施工安全监理辅助方法及系统，能够实现钢平台关键附属设施及施工环境的状态实时监测，满足超高建筑施工过程中工程安全监理的需要。
45.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
46.如图1、图2和图3所示，本发明提供的整体爬升钢平台施工安全监理辅助方法，包括：
47.步骤101：获取传感器的监测值。
48.具体的，传感器的监测值包括：风速监测值、平整度监测值、高度监测值、振动度监测值和垂直度监测值。
49.进一步的，获取传感器的监测值，并将监测值按监测时间的顺序进行编号，得到编号后的监测值。
50.更为具体的，对监测值vi按监测时间顺序从左到右排序，构成一个一维有序数列。
51.步骤102：根据监测值确定待修正的监测值；具体包括：
52.对传感器初始监测连续得到的k个监测值取平均值得到初始修正值；k为大于1的正整数。
53.具体的，选取传感器初始安装后第一次监测得到的前10个监测值的平均值作为初始修正值vm。
54.将监测值减去初始修正值确定待修正的监测值。
55.具体的，将所有监测值减去初始修正值(vi
‑
vm)，以尽可能消除传感器安装时局部平面不平整导致的系统误差，得到系统误差修正后的待修正的监测值vfi。
56.步骤103：根据第一预设滑动窗口和施工规范阈值，对待修正的监测值进行修正，得到修正后的监测值序列；具体包括：
57.统计第一预设滑动窗口内的待修正的监测值大于施工规范阈值的个数，记为n。
58.具体的，将待修正的监测值置于窗口大小为n的第一预设滑动窗口内，第一预设滑动窗口内的编号最小的待修正的监测值位于第一预设滑动窗口的起始位置；n为大于1的正整数；将第一预设滑动窗口内的待修正的监测值与施工规范阈值进行比较，并将第一预设滑动窗口内的待修正的监测值大于施工规范阈值的个数记为n。
59.进一步的，选取窗口大小为5的滑动窗口(5代表连续5次监测)，窗口初态位于数列最左侧，即数列中编号最小的5个监测值位于滑动窗口内。统计窗口内的5个监测数据中大于施工规范阈值d的个数n。
60.若n等于1，则将大于施工规范阈值的第一预设滑动窗口内的待修正的监测值删除，并将第一预设滑动窗口内剩余待修正的监测值取平均值，用该平均值替换位于第一滑动窗口最左侧的观测值；若n不等于1，则将第一预设滑动窗口内所有待修正的监测值取平均值，同样用该平均值替换位于第一预设滑动窗口最左侧的观测值；位于第一预设滑动窗口最左侧的观测值作为修正后的监测值序列其中的一个值；第一预设滑动窗口右移一个单位。第一预设滑动窗口每右移一个单位，重复一次上述判断过程，每重复一次上述判断过程，就会得到修正后的监测值序列的一个值，从而得到修正后的监测值序列。
61.具体的，如果n＝1，则将此大于阈值d的监测值作为随机误差删除，删除该作为随
机误差的监测值后，该监测值左侧的监测值依次向右移动一个单位，使得第一预设滑动窗口的最左侧空出来，取剩余观测值的平均值作为修正后的监测值序列内的值vsi，其中，i代表每次第一预设滑动窗口初始状态最左侧观测值的序号；vsi置于滑动窗口内最左侧；如果n≠1，则取所有窗口内的五个监测值的平均值作为修正后的监测值序列内的值vsi，其中，i代表每次第一预设滑动窗口初始状态最左侧观测值的序号；将第一预设滑动窗口内最左侧观测值删除，将vsi置于滑动窗口内最左侧；滑动窗口右移一个单位。第一预设滑动窗口每右移一个单位，重复一次上述判断过程，每重复一次上述判断过程，就会得到修正后的监测值序列的一个值vsi，其中，i代表每次第一预设滑动窗口初始状态最左侧观测值的序号；从而得到修正后的监测值序列。
62.进一步的，将经预处理得到的修正后的监测值序列vsi按监测时间顺序从左到右排序，构成一个一维有序数列：vs1，vs2，vs3，
…
，vsn，
…
。选取窗口大小为9的第二预设滑动窗口(9代表连续9次监测)，将窗口置于数列最左侧，此时数列中vs1
‑
vs9位于第二预设滑动窗口内。
63.步骤104：统计第二预设滑动窗口内修正后的监测值序列超过预警阈值的监测值个数和不超过预警阈值的监测值个数。
64.具体的，将修正监测值置于窗口大小为m的第二预设滑动窗口内，第二预设滑动窗口内的编号最小的修正监测值位于第二预设滑动窗口的起始位置；m为大于1的正整数；将第二预设滑动窗口内的修正监测值与预警阈值进行比较；将第二预设滑动窗口内的系统修正值大于预警阈值的个数记为m1，将第二预设滑动窗口内的系统修正值小于等于预警阈值的个数记为m2。
65.进一步的，统计窗口内超过预警阈值d的监测值个数nb和不超过预警阈值d的监测值个数ns(d由施工规范给出)。
66.步骤105：根据超过预警阈值的监测值个数和不超过预警阈值的监测值个数确定是否开启监测预警；具体包括：
67.当超过预警阈值的监测值个数大于不超过预警阈值的监测值个数时，开启监测预警。
68.当超过预警阈值的监测值个数小于等于不超过预警阈值的监测值个数确时，关闭异常预警。
69.具体的，判断m1是否大于m2；若是，则开启监测预警；若否，则关闭异常预警。
70.进一步的，比较nb和ns的大小，如果nb>ns，则开启监测预警，否则，关闭异常预警。滑动窗口前移一个单位。
71.如图4所示，本发明提供的整体爬升钢平台施工安全监理辅助系统，包括：数据采集端6、数据处理端12和数据显示与分析端15；
72.数据采集端6，分别设置在钢平台、塔吊、布料机以及升降机上，用于采集监测值。
73.具体的，从施工安全性监理角度考量，监理方重点需要对施工过程中钢平台本身的稳定性及附着于钢平台上的一些重要活动设备的安全性进行重点监测。此外，考虑到环境对钢平台正常施工的影响，应该重点监测环境风和环境温湿度等参数，具体如下所述：
74.(1)钢平台的平整度监测
75.钢平台是超高层建筑施工的最主要施工场所，施工材料都堆放在钢平台上，施工
人员往来频繁，钢平台的倾斜必将酿成重大安全事故，必须保证钢平台的平整度在允许的范围内，因此，实时监测钢平台的平整度，并在钢平台平整度超过允许范围时及时预警对施工监理来说不仅具有必要性，而且具有紧迫性。
76.(2)塔吊的垂直度监测
77.塔吊是附着于钢平台上起吊建材的关键设备，塔吊在工作过程中必须保证塔吊主体与地面基本保持垂直(倾斜度不高于千分之四)。
78.(3)布料机的振动度监测
79.布料机的振动影响钢平台的稳定性，需要监测在各种状态下布料机机身的振动强度，保证振动强度在允许的范围内。
80.(4)施工升降机的升降监测
81.人货梯需要频繁上下升降运送施工人员和建筑材料到钢平台上，但在钢平台爬升阶段人货梯必须静止在最底层，以保证钢平台爬升时的安全。监控钢平台爬升阶段人货梯的高度具有必要性。
82.(5)环境风速监测
83.钢平台是一种高空附着物，当环境风速大于一定级别时钢平台的稳定性会受影响，此时如果继续施工存在极大的安全隐患。因此，需要监测环境风速，以便监理方有效监测施工方是否在安全状态下施工。
84.进一步的，数据采集端6包括：测风速传感器5、测平整度传感器1、测垂直度传感器2、测振动度传感器3和测高度传感器4；测风速传感器5，设置在钢平台顶部通风处，用于采集施工环境风速监测值；测平整度传感器1，设置在钢平台顶层顶板上，用于采集钢平台平整度监测值；测垂直度传感器2，设置在塔吊侧壁上，用于采集塔吊垂直度监测值；测振动度传感器3，设置在布料机机身底部，用于采集布料机振动度监测值；测高度传感器4，设置在升降机上，用于采集升降机高度监测值。数据采集端6的测风速传感器5、测平整度传感器1、测垂直度传感器2、测振动度传感器3和测高度传感器4分别负责实时采集施工环境风速、钢平台平整度、塔吊垂直度、布料机振动度和升降机高度。
85.数据处理端12，与数据采集端6控制连接，用于对监测值进行预处理得到修正后的监测值序列，并将修正后的监测值序列上传到数据显示与分析端15。
86.具体的，数据处理端12包括：控制器和nb
‑
iot模块；控制器对监测值进行预处理后得到的修正后的监测值序列通过nb
‑
iot模块上传到数据显示与分析端15。数据处理端12还包括：电源和数据存储模块。控制器可以为单片机；数据处理端12首先解析各种传感器采集的数据，对数据进行预处理，然后按照一定的时间间隔和保存格式对预处理后的数据进行本地存储，并通过nb
‑
iot模块将数据实时上传到数据显示和分析端。
87.此外，测风速传感器5、测平整度传感器1、测垂直度传感器2和测振动度传感器3均通过rs
‑
485与控制器连接；测高度传感器4通过i2c总线与控制器连接。
88.进一步的，数据采集端6的测风速传感器5、测平整度传感器1、测垂直度传感器2、测振动度传感器3和测高度传感器4分别与一个对应的单片机有线连接，其中测风速、测平整度、测振动度、测垂直度四种传感器与单片机通过rs
‑
485通信，测高度模块的传感器与单片机通过i2c总线进行通信。
89.更进一步的，数据采集端6与数据处理端12集成数据采集预处理模块。数据采集预
处理模块分别部署于不同的设备上，组成分布式结构。数据采集预处理模块包括：测风速模块、测平整度模块、测垂直度模块、测振动度模块和测高度模块；测风速模块设置在钢平台顶部通风处；测平整度模块设置在钢平台顶层顶板上；测垂直度模块设置在塔吊侧壁上；测振动度模块设置在布料机机身底部；测高度模块设置在升降机上。
90.数据显示与分析端15，用于接收修正后的监测值序列，对修正后的监测值序列进行存储并显示在显示界面13上，并根据修正后的监测值序列和预警阈值进行预警分析，生成监测报告。
91.具体的，数据显示与分析端15包括服务器14和中心控制器；服务器14与nb
‑
iot模块无线连接；中心控制器与服务器14连接。
92.进一步的，数据显示与分析端15负责多种传感器数据的处理、预警及监测报告生成，支持模块系统权限管理、传感器模块参数配置、监测数据显示与存储、用户界面展示等功能。
93.如图5所示，本发明提供的整体爬升钢平台施工安全监理辅助系统的工作流程如下所述：
94.步骤201：单片机与电源、数据存储模块和nb
‑
iot模块集成，组成数据处理端12。五个传感器分别与一个数据处理端12的单片机有线连接，构成五个数据采集与分析模块。
95.步骤202：将测风速模块部署于钢平台顶部通风处，测平整度模块部署于钢平台顶层顶板上，测垂直度模块部署于塔吊侧壁上，测振动度模块部署于布料机机身底部。测高度模块部署于施工升降机上。
96.步骤203：开启设备电源，连接数据网络，开始实时监测与数据上传。
97.步骤204：数据显示与分析端15进入实时监测模式，后台显示屏以图表形式实时显示监测结果，当出现异常时预警。
98.本发明提供的整体爬升钢平台施工安全监理辅助系统具有以下特点：
99.(1)五种传感器部署于钢平台不同位置或附属设施上，组成分布式体系结构，借助nb
‑
iot模块将数据集成到远程服务器14上，形成一个钢平台施工安全监理物联网系统。
100.(2)数据处理端12集成数据预处理算法，减小或消除随机误差及系统误差的影响。
101.(3)根据监理行业设备安全性施工标准，数据显示与分析端15集成钢平台施工安全智能预警算法，实现钢平台及其附属设施施工安全性预警，提升施工安全监理的信息化与智能化水平。
102.本系统可实现钢平台关键设备的状态数据的实时采集、分析与预警，为监理人员及时提供第一手客观数据，大大提高钢平台施工安全监理的科学性、有效性、准确性，有效降低钢平台施工的安全事故风险。
103.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
104.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不
应理解为对本发明的限制。