本发明涉及一种基于传感器的建筑施工安全监测方法及系统，智能安全监测。
背景技术：
1、建筑施工安全是保障工程顺利推进、保护人员生命财产安全的关键环节，在施工的各个项目中占据着非常重要的地位。无论是高楼大厦的建设，还是桥梁道路的施工，实时且精准的安全监测，能够及时发现潜在风险，预防安全事故的发生，成为提升施工管理水平、确保工程质量的核心需求。
2、当前，对于建筑施工安全的监测主要以人工为主，通过安全巡检员利用一些简单的仪器监测，对建筑施工区域进行的局部环境或结构进行数据采集，例如使用测距仪监测基坑深度。然而，随着建筑工程规模的不断扩大以及施工环境的日益复杂，施工现场的装置结构、施工设备以及安全影响因素都在改变，导致传统的安全监测方法对目前很多建筑施工区域的安全监测都不够全面。
技术实现思路
1、本发明提供一种基于传感器的建筑施工安全监测方法及系统，其主要目的在于提升建筑施工区域安全监测的全面性。
2、为实现上述目的，本发明提供的一种基于传感器的建筑施工安全监测方法，包括：
3、采集建筑施工区域的多传感器数据，其中，所述多传感器数据包含结构传感数据、红外传感数据及气体传感数据，所述结构传感数据包含钢结构振动数据、钢结构倾角数据及钢结构应力数据；
4、将所述结构传感数据转换为联合嵌入向量，利用所述联合嵌入向量对所述建筑施工区域进行结构应力部署，得到动态孪生场景，利用所述动态孪生场景，绘制所述建筑施工区域的结构形变曲线，利用所述结构形变曲线，对所述建筑施工区域进行钢结构安全监测，得到第一安全监测结果；
5、基于所述气体传感数据，对所述建筑施工区域进行混合气体解耦，得到单气特征谱线，利用所述单气特征谱线，分析所述多气体区域的单气浓度值，利用所述单气浓度值，对所述建筑施工区域进行气体安全监测，得到第二安全监测结果；
6、利用所述红外传感数据，对所述建筑施工区域的施工设备进行热斑轨迹追踪，得到热斑演化轨迹，基于所述热斑演化轨迹，构建所述施工设备的热力图，基于所述热力图，对所述施工设备进行设备过热安全监测，得到第三安全监测结果；
7、基于所述第一安全监测结果、所述第二安全监测结果及所述第三安全监测结果，构建所述建筑施工区域的安全监测报告。
8、可选的，将所述结构传感数据转换为联合嵌入向量，包括：
9、提取所述结构传感数据的三维度特征，得到振动向量、倾角向量及应力向量；
10、对所述振动向量进行小波包变换处理，得到小波变换向量；
11、对所述倾角向量进行四元数微分处理，得到四维角向量；
12、对所述应力向量进行主应力分析处理，得到联合应力向量；
13、对所述小波变换向量、所述四维角向量及所述联合应力向量进行跨模态映射，得到初步融合特征向量；
14、将所述初步融合特征向量进行空间语义约束，得到联合嵌入向量。
15、可选的，利用所述联合嵌入向量对所述建筑施工区域进行结构应力部署，得到动态孪生场景，包括：
16、对所述联合嵌入向量进行力学参数解耦，得到结构化力学参数集；
17、利用所述结构化力学参数集，分析所述建筑施工区域的瞬态力学场；
18、根据所述瞬态力学场，构建所述建筑施工区域的应力-几何耦合模型；
19、对所述应力-几何耦合模型进行可视化渲染，得到动态孪生场景。
20、可选的，利用所述动态孪生场景，绘制所述建筑施工区域的结构形变曲线，包括：
21、对所述动态孪生场景进行应力梯度聚类处理，以识别所述动态孪生场景中的高应力节点群；
22、构建所述高应力节点群中应力节点的位移场矩阵；
23、基于所述位移场矩阵，计算所述动态孪生场景中的节点等效形变量；
24、基于所述节点等效形变量，绘制所述建筑施工区域的结构形变曲线。
25、可选的，利用所述结构形变曲线，对所述建筑施工区域进行钢结构安全监测，得到第一安全监测结果，包括：
26、计算所述结构形变曲线的形变速率；
27、基于所述形变速率，识别所述建筑施工区域中的钢结构突变点，得到异常点集；
28、根据所述异常点集，识别所述建筑施工区域的钢结构异常模式；
29、基于所述钢结构异常模式，对所述建筑施工区域进行钢结构安全监测，得到第一安全监测结果。
30、可选的，所述计算所述结构形变曲线的形变速率，包括：
31、对所述结构形变曲线进行滑动窗口处理，得到采样曲线；
32、利用下述公式计算所述采样曲线的形变速率：
33、；
34、其中，表示采样曲线的形变速率，表示第i个滑动窗口采样时间戳，n表示滑动窗口半径，k表示滑动窗口内相对位置索引，表示向后扩展n个时间步的边界位置，表示向前扩展n个时间步的边界位置，表示k的高斯权重，表示采样间隔，表示1在t时刻的形变量，表示在t时刻的形变量。
35、可选的，基于所述气体传感数据，对所述建筑施工区域进行混合气体解耦，得到单气特征谱线，包括：
36、对所述气体传感数据进行数据标准化处理，得到标准化气体数据；
37、利用所述标准化气体数据，构建所述建筑施工区域的混合气体特征矩阵；
38、利用所述混合气体特征矩阵，识别所述建筑施工区域中混合气体的吸收峰强度和波长；
39、基于所述吸收峰强度和所述波长，利用下述公式计算所述混合气体的光谱信号强度：
40、；
41、其中，光谱信号强度，n表示混合气体的数量，表示混合气体中第j种气体的吸收峰强度，混合气体的波长，表示j的中心波长，表示j的标准差；
42、基于所述光谱信号强度，对所述建筑施工区域进行混合气体解耦，得到单气特征谱线。
43、可选的，利用所述单气特征谱线，分析所述多气体区域的单气浓度值，包括：
44、对所述单气特征谱线进行基线校正，得到纯净吸收峰谱线；
45、对所述纯净吸收峰谱线进行峰值测定处理，得到纯净吸收峰谱线中特定波长处的吸收峰强度向量；
46、基于所述吸收峰强度向量，利用朗伯-比尔标定模型，识别所述多气体区域的单气初始浓度值；
47、对所述单气初始浓度值进行交叉干扰校正，得到单气浓度值。
48、可选的，利用所述红外传感数据，对所述建筑施工区域的施工设备进行热斑轨迹追踪，得到热斑演化轨迹，包括：
49、利用所述红外传感数据，构建所述建筑施工区域的温度矩阵；
50、基于所述温度矩阵，识别所述建筑施工区域中施工设备的热斑点；
51、对所述热斑点进行多帧轨迹关联，得到热斑演化轨迹。
52、为了解决上述问题，本发明还提供一种基于传感器的建筑施工安全监测系统，所述系统包括：
53、数据采集模块，用于采集建筑施工区域的多传感器数据，其中，所述多传感器数据包含结构传感数据、红外传感数据及气体传感数据，所述结构传感数据包含钢结构振动数据、钢结构倾角数据及钢结构应力数据；
54、第一监测模块，用于将所述结构传感数据转换为联合嵌入向量，利用所述联合嵌入向量对所述建筑施工区域进行结构应力部署，得到动态孪生场景，利用所述动态孪生场景，绘制所述建筑施工区域的结构形变曲线，利用所述结构形变曲线，对所述建筑施工区域进行钢结构安全监测，得到第一安全监测结果；
55、第二监测模块，用于基于所述气体传感数据，对所述建筑施工区域进行混合气体解耦，得到单气特征谱线，利用所述单气特征谱线，分析所述多气体区域的单气浓度值，利用所述单气浓度值，对所述建筑施工区域进行气体安全监测，得到第二安全监测结果；
56、第三监测模块，用于利用所述红外传感数据，对所述建筑施工区域的施工设备进行热斑轨迹追踪，得到热斑演化轨迹，基于所述热斑演化轨迹，构建所述施工设备的热力图，基于所述热力图，对所述施工设备进行设备过热安全监测，得到第三安全监测结果；
57、安全监测报告模块，用于基于所述第一安全监测结果、所述第二安全监测结果及所述第三安全监测结果，构建所述建筑施工区域的安全监测报告。
58、本发明先通过部署振动、倾角及应力传感器采集钢结构振动频率、倾斜角度及内部应力数据，利用红外传感器获取设备表面热辐射能量，气体传感器监测混合气体浓度，实现施工区域结构状态、设备温度及气体成分的多维数据覆盖，为后续分析提供实时基础数据支撑；进一步的，本发明通过联合嵌入向量生成、动态孪生场景构建及结构形变曲线绘制这三个步骤帮助用户分析钢结构在施工过程中的变形趋势、速率及超限情况，从而及时发现应力集中、构件变形异常等潜在风险；进一步的，本发明通过单气特征谱线提取和单气浓度计算两个步骤可将建筑施工区域测得的单气浓度值，与预先设定的气体安全阈值（如甲烷爆炸下限、一氧化碳中毒临界值）进行对比，若浓度超过阈值则发出安全预警，未超则判定安全；进一步的，本发明通过热斑演化轨迹分析和热力图构建这两个方法来分析设备温度分布云图中高温区域的位置、范围及温度值，判断施工设备是否存在过热故障；更进一步的，本发明通过构建安全监测报告可以将建筑施工区域内钢结构安全、气体安全及设备过热等分散的风险信息整合汇总，以结构化报告形式呈现整体安全态势，为用户提供全面、精准的决策依据。因此，本发明可以提升建筑施工区域安全监测的全面性。