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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 軌道交通車站施工安全監(jiān)測(cè)與軟件分析
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 軌道交通車站施工安全監(jiān)測(cè)分析軟件圍繞本地監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)采集到的涵蓋與工程狀態(tài)相關(guān)的各項(xiàng)信息，由系統(tǒng)自動(dòng)分析處理繪制出對(duì)應(yīng)施工圖表。結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和各個(gè)工序進(jìn)度，配合周邊環(huán)境信息，進(jìn)行各類圖形的設(shè)計(jì)和展示。并且，利用預(yù)測(cè)算法，結(jié)合安全閾值進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)的智能化預(yù)警。
- 詳細(xì)介紹：
- 近十年來(lái)，軌道交通工程數(shù)量日益增加。然而，由于復(fù)雜的施工工序、不確定的施工環(huán)境、較短的工程發(fā)展年限，以及工程本身的高風(fēng)險(xiǎn)性，為施工增加了風(fēng)險(xiǎn)。通常軌道車站設(shè)置于城市繁華地段，一旦發(fā)生事故，將造成更為嚴(yán)重的后果。因此，基坑工程在施工中需要對(duì)各種項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)這些監(jiān)測(cè)信息結(jié)合工程進(jìn)行分析。得出的結(jié)論作為于工程后續(xù)階段的指導(dǎo)性意見(jiàn)。 伴隨信息工程和施工信息化的高速發(fā)展，基坑工程中信息系統(tǒng)的重要性也就越來(lái)越大。本文介紹軌道交通車站施工安全監(jiān)測(cè)分析軟件的目的是想通過(guò)信息管理的手段，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和工程狀況，及時(shí)了解工程狀況，發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)，確保工程安全，方便終端施工用戶使用。 軌道交通車站施工安全監(jiān)測(cè)分析軟件圍繞本地監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)采集到的涵蓋與工程狀態(tài)相關(guān)的各項(xiàng)信息，由系統(tǒng)自動(dòng)分析處理繪制出對(duì)應(yīng)施工圖表。結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和各個(gè)工序進(jìn)度，配合周邊環(huán)境信息，進(jìn)行各類圖形的設(shè)計(jì)和展示。并且，利用預(yù)測(cè)算法，結(jié)合安全閾值進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)的智能化預(yù)警。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)首先滿足了施工人員和專家能夠更加直觀方便地進(jìn)行管理和預(yù)測(cè)，通過(guò)圖形化監(jiān)測(cè)信，實(shí)現(xiàn)了工程信息的圖形化；同時(shí)，從信息輸入伊始就考慮到工程的施工流程。將工程進(jìn)度信息輸入到系統(tǒng)中，并結(jié)合監(jiān)測(cè)等其他模塊，綜合展示，監(jiān)測(cè)工況表現(xiàn)出數(shù)據(jù)變化的原因，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)信息的流程化；再者，考慮到終端用戶的使用習(xí)慣和系統(tǒng)的便捷性，設(shè)計(jì)了許多交互接口，通過(guò)提高系統(tǒng)的交互性來(lái)使系統(tǒng)的信息更方便歸類，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的交互化；另外，系統(tǒng)直觀反映了工程的進(jìn)度狀況，實(shí)現(xiàn)了工況的動(dòng)態(tài)化；最后，系統(tǒng)采用了灰色基因表達(dá)式編程算法,對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析,完成了工程風(fēng)險(xiǎn)的有效預(yù)警，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的智能化。 作為一套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)方案將采集到的各項(xiàng)工程信息進(jìn)行分析，充分展示了工程的狀態(tài)，同時(shí)又以交互化的監(jiān)測(cè)曲線視圖，深度挖掘了監(jiān)測(cè)信息的內(nèi)涵。而為了使系統(tǒng)更具實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的功能，系統(tǒng)中充分運(yùn)用了CAD技術(shù)，結(jié)合圖紙中的圖元與屬性數(shù)據(jù)對(duì)象，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)際新增測(cè)點(diǎn)監(jiān)視的需求。與此同時(shí)，系統(tǒng)中還融入了灰色基因表達(dá)式編程算法，以獲得基坑周邊地面沉降預(yù)測(cè)的高精度，加強(qiáng)較之于傳統(tǒng)算法的吻合度，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)及報(bào)警的功能。 最后，本系統(tǒng)已經(jīng)在上海地鐵十一號(hào)線曹楊路地鐵站進(jìn)行了試用。目前，正在寧波市軌道交通一號(hào)線舟孟北路站進(jìn)行運(yùn)用，并計(jì)劃投入杭州軌道交通建設(shè)的施工中。在應(yīng)用中進(jìn)行實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)、發(fā)明目的：軌道交通車站施工位于城市中心,一旦發(fā)生事故后果十分嚴(yán)重。作品通過(guò)信息管理手段，監(jiān)測(cè)分析工程情況，發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)，確保安全性，希望降低近年來(lái)由于地鐵建設(shè)快速擴(kuò)張所帶來(lái)了事故頻發(fā)的現(xiàn)狀。 基本思路：與傳統(tǒng)只分析實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不同，作品在此基礎(chǔ)上結(jié)合工程具體的單體和工況、地質(zhì)條件和周邊信息，基于CAD圖紙和可視化技術(shù)，直觀全面地展示當(dāng)前工程狀態(tài)并事先智能安全預(yù)警。 技術(shù)關(guān)鍵：①工程單體和工序劃分和圖紙表達(dá)②CAD文件的讀取、修改和動(dòng)畫功能展示③ 監(jiān)測(cè)信息全方位可視化展示設(shè)計(jì)④周邊環(huán)境安全預(yù)測(cè)功能設(shè)計(jì) 創(chuàng)新點(diǎn)：①通過(guò)采集工程信息，聯(lián)系工程進(jìn)度，全面描述工程狀態(tài)，以交互式的監(jiān)測(cè)曲線圖設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，深入挖掘監(jiān)測(cè)信息的內(nèi)涵； ②充分運(yùn)用CAD技術(shù)，建立CAD圖中圖元和屬性數(shù)據(jù)對(duì)象的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)分析圖表和數(shù)據(jù)間的雙向可視化查詢，緊密結(jié)合施工工序及環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的展示和分析；③根據(jù)提出的灰色基因表達(dá)式編程算法，從而獲得更高的基坑周邊地面沉降預(yù)測(cè)精度和高于傳統(tǒng)算法的吻合度，幫助系統(tǒng)完成風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)及報(bào)警。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 作品的設(shè)計(jì)理念有所超越。把監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化與工程工況結(jié)合，改變了原來(lái)只根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的閾值或變化量進(jìn)行分析的狀況，使分析更具針對(duì)性。系統(tǒng)充分利用圖紙資源，圍繞CAD圖紙進(jìn)行進(jìn)度跟蹤和測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)，使表達(dá)準(zhǔn)確，便于推廣。 1.圖形化。設(shè)計(jì)角度，系統(tǒng)通過(guò)圖形化方式進(jìn)行信息展示。圖形化監(jiān)測(cè)信息使使用者能夠更直觀方便的進(jìn)行管理和預(yù)測(cè)； 2.流程化。系統(tǒng)從信息輸入伊始就考慮到施工流程。將進(jìn)度信息輸入系統(tǒng)中，結(jié)合監(jiān)測(cè)等其他模塊綜合展示，表現(xiàn)出數(shù)據(jù)變化的原因而不再是獨(dú)立數(shù)據(jù)。 3.交互化。整個(gè)系統(tǒng)的界面和功能采取了大量交互化設(shè)計(jì)。終端用戶可以通過(guò)交互化功能更方便的使用系統(tǒng)。這對(duì)于以往工程監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)均存在的信息分散、界面不友好和難于操作的狀況有極大提高； 4.動(dòng)態(tài)化。動(dòng)態(tài)化的設(shè)計(jì)保證了系統(tǒng)能夠直觀的反映基坑這一動(dòng)態(tài)工程的進(jìn)度狀況。比以往只能通過(guò)圖表和報(bào)表制作靜態(tài)圖像是極大的進(jìn)步，也是提升用戶體驗(yàn)的設(shè)計(jì)。 5.智能化。設(shè)計(jì)了灰色基因表達(dá)式編程算法,對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析,完成工程風(fēng)險(xiǎn)的有效預(yù)警。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 獲第十二屆全國(guó)挑戰(zhàn)杯課外學(xué)術(shù)科技競(jìng)賽上海市選拔賽特等獎(jiǎng) 本系統(tǒng)根據(jù)上海地鐵十一號(hào)線曹楊路地鐵站施工情況進(jìn)行了開發(fā)和試用。 目前在寧波市軌道交通一號(hào)線舟孟北路站進(jìn)行運(yùn)用 計(jì)劃投入杭州軌道交通建設(shè)的施工中
作品所處階段
- 初步使用
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 不轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場(chǎng)演示系統(tǒng)，或展示系統(tǒng)界面的截圖和操作視屏
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 1.系統(tǒng)把監(jiān)測(cè)信息和環(huán)境信息和工程進(jìn)度聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)可視化的手段展示信息的內(nèi)涵，與同類產(chǎn)品相比，能夠更為準(zhǔn)確地表達(dá)當(dāng)前工程的實(shí)際情況。 2.圍繞CAD圖紙，進(jìn)行施工過(guò)程的動(dòng)態(tài)顯示，通過(guò)與用戶的交互，幫助用戶發(fā)現(xiàn)工程風(fēng)險(xiǎn)。 3.改進(jìn)了灰色理論，根據(jù)測(cè)斜等信息預(yù)測(cè)地面沉降，自動(dòng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，確保了工程的安全。 適用范圍及推廣前景： 本系統(tǒng)不僅適用于軌道交通地下車站施工，而且適用于其它基坑的施工中。由于目前我國(guó)地下空間開發(fā)和高層建筑發(fā)展迅猛，因此系統(tǒng)也具有廣闊的工程應(yīng)用前景。
同類課題研究水平概述
- 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀： 1．?dāng)?shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和采集系統(tǒng)發(fā)展很快。 例如謝偉[1]等設(shè)計(jì)了基于Web方式，利用數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能替代人工來(lái)進(jìn)行各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的更新，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的組織管理，并通過(guò)web遠(yuǎn)程訪問(wèn)提高工作的效率。在吳振君[2]等提出把工程數(shù)據(jù)和地質(zhì)條件緊密結(jié)合的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路中，將系統(tǒng)的操作建立在GIS圖形平臺(tái)，提供可視化的管理系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中可以導(dǎo)入圖紙并在圖紙上進(jìn)行操作和查詢。鄭加柱[3]等在Visual Basic 6.0平臺(tái)上，開發(fā)出了深基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理及可視化系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了深基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)管理、分析、查詢及三維動(dòng)畫顯示等功能。Rick Wilkins[4] 介紹了使用監(jiān)測(cè)機(jī)器人和傳感器組成的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。 2．對(duì)于監(jiān)測(cè)信息分析也日益受到重視 在王海飆[5]等人的研究中，他們注意到了對(duì)施工進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和控制的重要意義，在處理好基坑基本信息的同時(shí)，有效地監(jiān)測(cè)工程相關(guān)的地面和建筑物的變化信息，通過(guò)及時(shí)的信息反饋，避免基坑塌方等危險(xiǎn)。Zhiqin LIU[6] 介紹了運(yùn)用數(shù)值模擬分析方法對(duì)深基坑支護(hù)引起的相鄰建筑變形的分析和監(jiān)測(cè)的比較研究。 當(dāng)前存在的問(wèn)題 1． 只考慮檢測(cè)信息，沒(méi)有和工程進(jìn)度、周邊環(huán)境有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)。 基坑監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容是基坑的地下墻體側(cè)斜和周邊環(huán)境的分層沉降、孔隙水壓力等信息。這些數(shù)據(jù)的變化不僅與地質(zhì)條件相關(guān)，而主要受到工程進(jìn)度的影響。而目前該系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)中只是單一的分析監(jiān)測(cè)值的變化，而沒(méi)有注重與工程實(shí)際進(jìn)度和狀態(tài)聯(lián)系起來(lái)，導(dǎo)致在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)生較大變化時(shí)，就很難分析其究竟是出現(xiàn)了施工風(fēng)險(xiǎn)前兆還是正常施工的影響。 2． 基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)能力還有待提高。 絕大多數(shù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)缺乏對(duì)信息的有效分析，只是局限于一些簡(jiǎn)單曲線圖的顯示，雖然有些系統(tǒng)也有對(duì)基坑周邊環(huán)境的預(yù)測(cè)，但是效果還有所提高。 3．?dāng)?shù)據(jù)的可視化展示和用戶交互性功能缺乏。 大部分系統(tǒng)沒(méi)有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和工程的其他信息組合在一張圖上顯示，通常圖上顯示內(nèi)容有限，而實(shí)際上在車站開挖過(guò)程中，如果不根據(jù)用戶要求動(dòng)態(tài)把監(jiān)測(cè)信息和其它信息結(jié)合起來(lái)按一定的方式顯示，其能夠提供的價(jià)值就會(huì)下降。
