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基本信息

項目名稱:
軌道交通車站施工安全監(jiān)測與軟件分析
小類:
機械與控制
簡介:
軌道交通車站施工安全監(jiān)測分析軟件圍繞本地監(jiān)測信息進行設(shè)計。通過采集到的涵蓋與工程狀態(tài)相關(guān)的各項信息,由系統(tǒng)自動分析處理繪制出對應(yīng)施工圖表。結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)和各個工序進度,配合周邊環(huán)境信息,進行各類圖形的設(shè)計和展示。并且,利用預(yù)測算法,結(jié)合安全閾值進行風(fēng)險的智能化預(yù)警。
詳細(xì)介紹:
近十年來,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)險性,為施工增加了風(fēng)險。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各種項目進行監(jiān)測,并根據(jù)這些監(jiān)測信息結(jié)合工程進行分析。得出的結(jié)論作為于工程后續(xù)階段的指導(dǎo)性意見。 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)的重要性也就越來越大。本文介紹軌道交通車站施工安全監(jiān)測分析軟件的目的是想通過信息管理的手段,實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和工程狀況,及時了解工程狀況,發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險,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)測分析軟件圍繞本地監(jiān)測信息進行設(shè)計。通過采集到的涵蓋與工程狀態(tài)相關(guān)的各項信息,由系統(tǒng)自動分析處理繪制出對應(yīng)施工圖表。結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)和各個工序進度,配合周邊環(huán)境信息,進行各類圖形的設(shè)計和展示。并且,利用預(yù)測算法,結(jié)合安全閾值進行風(fēng)險的智能化預(yù)警。 本系統(tǒng)設(shè)計時首先滿足了施工人員和專家能夠更加直觀方便地進行管理和預(yù)測,通過圖形化監(jiān)測信,實現(xiàn)了工程信息的圖形化;同時,從信息輸入伊始就考慮到工程的施工流程。將工程進度信息輸入到系統(tǒng)中,并結(jié)合監(jiān)測等其他模塊,綜合展示,監(jiān)測工況表現(xiàn)出數(shù)據(jù)變化的原因,實現(xiàn)了監(jiān)測信息的流程化;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)計了許多交互接口,通過提高系統(tǒng)的交互性來使系統(tǒng)的信息更方便歸類,實現(xiàn)了系統(tǒng)的交互化;另外,系統(tǒng)直觀反映了工程的進度狀況,實現(xiàn)了工況的動態(tài)化;最后,系統(tǒng)采用了灰色基因表達式編程算法,對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行智能分析,完成了工程風(fēng)險的有效預(yù)警,實現(xiàn)了系統(tǒng)的智能化。 作為一套監(jiān)測系統(tǒng),該設(shè)計方案將采集到的各項工程信息進行分析,充分展示了工程的狀態(tài),同時又以交互化的監(jiān)測曲線視圖,深度挖掘了監(jiān)測信息的內(nèi)涵。而為了使系統(tǒng)更具實時監(jiān)測的功能,系統(tǒng)中充分運用了CAD技術(shù),結(jié)合圖紙中的圖元與屬性數(shù)據(jù)對象,實現(xiàn)動態(tài)跟蹤監(jiān)測數(shù)據(jù)與實際新增測點監(jiān)視的需求。與此同時,系統(tǒng)中還融入了灰色基因表達式編程算法,以獲得基坑周邊地面沉降預(yù)測的高精度,加強較之于傳統(tǒng)算法的吻合度,實現(xiàn)了風(fēng)險的預(yù)測及報警的功能。 最后,本系統(tǒng)已經(jīng)在上海地鐵十一號線曹楊路地鐵站進行了試用。目前,正在寧波市軌道交通一號線舟孟北路站進行運用,并計劃投入杭州軌道交通建設(shè)的施工中。在應(yīng)用中進行實踐,發(fā)現(xiàn)和解決問題。

作品圖片

  • 軌道交通車站施工安全監(jiān)測與軟件分析
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作品專業(yè)信息

設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

作品設(shè)計、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。作品通過信息管理手段,監(jiān)測分析工程情況,發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險,確保安全性,希望降低近年來由于地鐵建設(shè)快速擴張所帶來了事故頻發(fā)的現(xiàn)狀。 基本思路:與傳統(tǒng)只分析實時監(jiān)測數(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②CAD文件的讀取、修改和動畫功能展示③ 監(jiān)測信息全方位可視化展示設(shè)計④周邊環(huán)境安全預(yù)測功能設(shè)計 創(chuàng)新點:①通過采集工程信息,聯(lián)系工程進度,全面描述工程狀態(tài),以交互式的監(jiān)測曲線圖設(shè)計為基礎(chǔ),深入挖掘監(jiān)測信息的內(nèi)涵; ②充分運用CAD技術(shù),建立CAD圖中圖元和屬性數(shù)據(jù)對象的關(guān)聯(lián),實現(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)境進行監(jiān)測數(shù)據(jù)的展示和分析;③根據(jù)提出的灰色基因表達式編程算法,從而獲得更高的基坑周邊地面沉降預(yù)測精度和高于傳統(tǒng)算法的吻合度,幫助系統(tǒng)完成風(fēng)險預(yù)測及報警。

科學(xué)性、先進性

作品的設(shè)計理念有所超越。把監(jiān)測數(shù)據(jù)變化與工程工況結(jié)合,改變了原來只根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的閾值或變化量進行分析的狀況,使分析更具針對性。系統(tǒng)充分利用圖紙資源,圍繞CAD圖紙進行進度跟蹤和測點監(jiān)測,使表達準(zhǔn)確,便于推廣。 1.圖形化。設(shè)計角度,系統(tǒng)通過圖形化方式進行信息展示。圖形化監(jiān)測信息使使用者能夠更直觀方便的進行管理和預(yù)測; 2.流程化。系統(tǒng)從信息輸入伊始就考慮到施工流程。將進度信息輸入系統(tǒng)中,結(jié)合監(jiān)測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立數(shù)據(jù)。 3.交互化。整個系統(tǒng)的界面和功能采取了大量交互化設(shè)計。終端用戶可以通過交互化功能更方便的使用系統(tǒng)。這對于以往工程監(jiān)測管理系統(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.動態(tài)化。動態(tài)化的設(shè)計保證了系統(tǒng)能夠直觀的反映基坑這一動態(tài)工程的進度狀況。比以往只能通過圖表和報表制作靜態(tài)圖像是極大的進步,也是提升用戶體驗的設(shè)計。 5.智能化。設(shè)計了灰色基因表達式編程算法,對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行智能分析,完成工程風(fēng)險的有效預(yù)警。

獲獎情況及鑒定結(jié)果

獲第十二屆全國挑戰(zhàn)杯課外學(xué)術(shù)科技競賽上海市選拔賽特等獎 本系統(tǒng)根據(jù)上海地鐵十一號線曹楊路地鐵站施工情況進行了開發(fā)和試用。 目前在寧波市軌道交通一號線舟孟北路站進行運用 計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)場演示系統(tǒng),或展示系統(tǒng)界面的截圖和操作視屏

使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測

技術(shù)特點和優(yōu)勢: 1.系統(tǒng)把監(jiān)測信息和環(huán)境信息和工程進度聯(lián)系起來,通過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)確地表達當(dāng)前工程的實際情況。 2.圍繞CAD圖紙,進行施工過程的動態(tài)顯示,通過與用戶的交互,幫助用戶發(fā)現(xiàn)工程風(fēng)險。 3.改進了灰色理論,根據(jù)測斜等信息預(yù)測地面沉降,自動進行風(fēng)險預(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

國內(nèi)外現(xiàn)狀: 1.?dāng)?shù)據(jù)的動態(tài)監(jiān)測和采集系統(tǒng)發(fā)展很快。 例如謝偉[1]等設(shè)計了基于Web方式,利用數(shù)據(jù)倉庫和計算機網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能替代人工來進行各類監(jiān)測數(shù)據(jù)的更新,實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的組織管理,并通過web遠(yuǎn)程訪問提高工作的效率。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)測系統(tǒng)設(shè)計思路中,將系統(tǒng)的操作建立在GIS圖形平臺,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行操作和查詢。鄭加柱[3]等在Visual Basic 6.0平臺上,開發(fā)出了深基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)管理及可視化系統(tǒng),實現(xiàn)了深基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)的動態(tài)管理、分析、查詢及三維動畫顯示等功能。Rick Wilkins[4] 介紹了使用監(jiān)測機器人和傳感器組成的自動監(jiān)控系統(tǒng)。 2.對于監(jiān)測信息分析也日益受到重視 在王海飆[5]等人的研究中,他們注意到了對施工進行動態(tài)監(jiān)測和控制的重要意義,在處理好基坑基本信息的同時,有效地監(jiān)測工程相關(guān)的地面和建筑物的變化信息,通過及時的信息反饋,避免基坑塌方等危險。Zhiqin LIU[6] 介紹了運用數(shù)值模擬分析方法對深基坑支護引起的相鄰建筑變形的分析和監(jiān)測的比較研究。 當(dāng)前存在的問題 1. 只考慮檢測信息,沒有和工程進度、周邊環(huán)境有機地聯(lián)系起來。 基坑監(jiān)測的主要內(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),而主要受到工程進度的影響。而目前該系統(tǒng)的監(jiān)測中只是單一的分析監(jiān)測值的變化,而沒有注重與工程實際進度和狀態(tài)聯(lián)系起來,導(dǎo)致在監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)生較大變化時,就很難分析其究竟是出現(xiàn)了施工風(fēng)險前兆還是正常施工的影響。 2. 基于監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預(yù)測和風(fēng)險能力還有待提高。 絕大多數(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)缺乏對信息的有效分析,只是局限于一些簡單曲線圖的顯示,雖然有些系統(tǒng)也有對基坑周邊環(huán)境的預(yù)測,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)沒有監(jiān)測數(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,而實際上在車站開挖過程中,如果不根據(jù)用戶要求動態(tài)把監(jiān)測信息和其它信息結(jié)合起來按一定的方式顯示,其能夠提供的價值就會下降。
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