一种基于数据分析的钢结构与幕墙智能监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数据分析的钢结构与幕墙智能监测系统，具体涉及土木工程施工技术领域，包括：标准获取模块通过建立钢结构幕墙的仿真模型获取钢结构和幕墙的安装过程的标准位置信息和偏差阈值；钢结构实时监测模块用于获取实际的钢结构状态信息，将采集结果与标准数据库比较得到钢结构异常信息；幕墙实时监测模块用于获取幕墙子区域的状态信息，获取幕墙异常信息；稳定性监测模块用于监测完成后钢结构幕墙的稳定性，获取钢结构与幕墙的变形参数；调节模块包括调节设备和通信装置，基于异常集合生成调节策略集合消除异常信息，使钢结构安装与幕墙安装满足精度要求。结构安装与幕墙安装满足精度要求。结构安装与幕墙安装满足精度要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数据分析的钢结构与幕墙智能监测系统


[0001]本专利技术涉及土木工程施工
，更具体地说，本专利技术涉及一种基于数据分析的钢结构与幕墙智能监测系统。

技术介绍

[0002]随着城市的快速发展和人们审美需求的提升，对建筑形态的要求越来越高，各类公共建筑外立面的造型越来越独特，各种复杂形状幕墙的应用越发普遍，越来越多地出现在建筑幕墙设计中，由于建筑外曲面造型越来越复杂，对幕墙安装的施工精度要求越来越高。
[0003]基于人工的幕墙安装过程中不可避免地存在操作误差，现有的钢结构幕墙安装的监测基于人工主观观察，导致判断不准确，同时钢结构幕墙的安装实施往往在施工一段时间后监测安装质量，等到发现超出预设范围时，钢结构幕墙的安装进程已经完成大部分，这时候再去调整造成人力、物力财力的浪费，此需要一种钢结构与幕墙的智能监测系统，能够基于图像采集装置获取钢结构幕墙的安装进程和效果，能够在安装过程完成对安装操作的实时监测，提高安装的精度。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种基于数据分析的钢结构与幕墙智能监测系统，通过标准获取模块获取钢结构与幕墙安装的位置要求和阈值要求，通过钢结构实时监测模块获取实际钢结构的信息，与标准数据对比获取钢结构偏移指数，通过幕墙实时监测模块获取幕墙子区域的位置信息，与标准数据进行对比得到异常信息，最后通过调节模块消除异常，使钢结构安装与幕墙安装满足精度要求，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于数据分析的钢结构与幕墙智能监测系统，包括标准获取模块、钢结构实时监测模块、幕墙实时监测模块、稳定性监测模块和调节模块，所述标准获取模块通过建立钢结构幕墙的仿真模型获取钢结构和幕墙的安装过程的标准位置信息和偏差阈值，将得到的标准数据和偏差阈值存储在标准数据库中；所述钢结构实时监测模块用于获取实际的钢结构状态信息，包括钢结构外观监测单元和钢结构位置监测单元，钢结构实时监测模块将采集结果与标准数据库比较得到钢结构异常信息，将异常钢结构异常信息传输至调节模块；所述幕墙实时监测模块用于获取幕墙子区域的状态信息，包括幕墙外观监测单元和幕墙偏移指数获取单元，幕墙实时监测模块将采集结果与标准数据库比较得到幕墙异常信息同时传输至调节模块；所述稳定性监测模块用于监测完成后钢结构幕墙的稳定性，获取钢结构与幕墙的变形参数，基于变形参数获取幕墙稳定性指数，将结果传输至调节模块；
所述调节模块包括调节设备和通信装置，建立每种异常信息对应的调节策略的映射表，基于异常集合，生成调节策略集合。
[0006]优选的，所述标准获取模块基于钢结构幕墙的设计需求建立仿真模型，从仿真模型中获取钢结构与幕墙的标准位置信息和偏差阈值，基于BIM模型建立钢结构幕墙的仿真模型，设置基准线和水平点得到钢结构的中心轴坐标、幕墙的位置坐标，所述标准位置信息包括钢立柱的中轴线信息和幕墙子区域的三维坐标信息，所述偏差阈值包括钢立柱中轴线偏差阈值th1和幕墙子区域的偏差阈值th2。
[0007]优选的，所述钢结构外观监测单元基于训练后的卷积神经网络模型识别钢材、预埋件、衔接件的外观缺陷，卷积神经网络模型的训练方式为：设置初始权重矩阵经过损失函数进行迭代训练，将人工标记缺陷的样本为卷积神经输入，训练至识别精度满足要求，得到最终的权重矩阵和识别模型。
[0008]优选的，所述位置偏移参数获取单元用于获取钢结构的位置偏移参数，从标准数据库中获取预设的钢结构位置参数和误差阈值，将超出阈值的钢结构标记在异常钢结构数据集中，同时传输至调节模块。
[0009]优选的，所述钢结构位置监测单元通过获取平面内的钢结构偏移指数，并与偏移阈值比较得到异常钢结构立柱集合，包括下列步骤：步骤S01 、将一个平面内钢结构划分为若干个子区域，设一个子区域中的钢结构包括n根钢立柱；步骤S02、获取子区域中每根钢立柱的中轴线方程的斜率和位移，记为y1，y2，
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，yn，其中y1=k1x+b1，yn=knx+bn，获取每根钢立柱对应的标准斜率和位移记为（ki0，bi0）；步骤S03、基于标准数据库获取每根钢立柱与标准的倾斜角度和位移距离，记为（θ1，l1），所述位移参数为钢结构的θ1=|k1
‑
ki0|，l1=|b1
‑
b2|，计算钢立柱的偏移指数GPi，满足公式步骤S04、获取钢立柱的初始偏移阈值th1，将超出阈值th1的钢立柱横梁进行标记，并传输至异常集合中；步骤S05、计算相邻子区域的偏移阈值：设满足阈值的钢立柱有m根，获取m根钢立柱的累计偏移指数Lpi，满足公式，获取相邻区域的钢结构的偏移阈值为tha1；步骤S06、重复步骤S02、S03，超出阈值tha1的钢立柱横梁进行标记，并传输至异常集合中，将所有异常的数据传输至调节模块。
[0010]优选的，在相邻区域中交替使用静态偏移阈值和动态偏移阈值，静态偏移阈值为钢立柱中轴线偏差阈值th1，动态偏移阈值为tha1，满足公式。
[0011]优选的，所述幕墙外观监测单元用于监测幕墙外观的缺陷，利用基于深度学习算法的神经网络模型获取不符合标准的幕墙。
[0012]优选的，所述幕墙偏移指数获取单元通过机器视觉获得幕墙子区域图像信息，通
过与标准与阈值数据库进行对比得到幕墙子区域的偏移指数，包括下列步骤：步骤S11、幕墙子区域的划分：将幕墙划分为若干个子区域，得到幕墙的n个子区域同时编号，记为幕墙子区域1，2，
…
，n；步骤S12、幕墙子区域的数据采集：采集幕墙子区域的三维图像信息，根据基准线和水平点建立三维坐标，得到每个幕墙子区域四个顶点的三维坐标，幕墙子区域上顶点的三维坐标记为d1i，d2i，d3i，d4i；步骤S13、获取幕墙子区域的标准与偏差值域th2：从标准数据库中得到幕墙子区域的标准位置信息，即顶点的理想三维坐标记为Ld1i，Ld2i，Ld3i，Ld4i；步骤S14、获取幕墙子区域顶点的偏移指数：将实际的顶点三维坐标与预设的三维坐标进行对比，将幕墙子区域四个顶点的偏移参数记为MP1i，MP2i，MP3i，MP4i，，其中（Xi，Yi，Zi）表示顶点的三维坐标，（LXi，LYi，LZi）表示顶点对应的标准顶点的三维坐标，λ1、λ2、λ3分别表示幕墙在x轴、y轴、z轴的系数常数，数值越大表明偏移空间越小；步骤S15、获取幕墙子区域综合变形指数ZMpi：满足公式ZMpi=（MP1i+MP2i+MP3i+MP4i）；步骤S16、异常子区域的标记：将顶点偏移参数、综合偏移指数与异常判别阈值th2进行比较，将超出阈值的幕墙子区域标记并传输至异常幕墙集合中。
[0013]优选的，所述稳定性监测模块用于监测施工完成后的钢结构与幕墙的变形参数，获取钢结构相对于施工结束时的变形参数a，获取幕墙相对于施工结束时的变形参数b，将结果传输至调节模块。
[0014]优选的，所述调节模块通过建立异常信息与调节策略的映射，获取异常数据对应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数据分析的钢结构与幕墙智能监测系统，其特征在于：包括下列模块：标准获取模块通过建立钢结构幕墙的仿真模型获取钢结构和幕墙的安装过程的标准位置信息和偏差阈值，将得到的标准数据和偏差阈值存储在标准数据库中；钢结构实时监测模块用于获取实际的钢结构状态信息，包括钢结构外观监测单元和钢结构位置监测单元，钢结构实时监测模块将采集结果与标准数据库比较得到钢结构异常信息，将异常钢结构异常信息传输至调节模块；幕墙实时监测模块用于获取幕墙子区域的状态信息，包括幕墙外观监测单元和幕墙偏移指数获取单元，幕墙实时监测模块将采集结果与标准数据库比较得到幕墙异常信息同时传输至调节模块；稳定性监测模块用于监测完成后钢结构幕墙的稳定性，获取钢结构与幕墙的变形参数，基于变形参数获取幕墙稳定性指数，将结果传输至调节模块；所述调节模块包括调节设备和通信装置，建立每种异常信息对应的调节策略的映射表，基于异常集合，生成调节策略集合。2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的钢结构与幕墙智能监测系统，其特征在于：所述标准获取模块基于钢结构幕墙的设计需求建立仿真模型，从仿真模型中获取钢结构与幕墙的标准位置信息和偏差阈值，基于BIM模型建立钢结构幕墙的仿真模型，设置基准线和水平点得到钢结构的中心轴坐标、幕墙的位置坐标，所述标准位置信息包括钢立柱的中轴线信息和幕墙子区域的三维坐标信息，所述偏差阈值包括钢立柱中轴线偏差阈值th1和幕墙子区域的偏差阈值th2。3.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的钢结构与幕墙智能监测系统，其特征在于：所述钢结构外观监测单元基于训练后的卷积神经网络模型识别钢材、预埋件、衔接件的外观缺陷，卷积神经网络模型的训练方式为：设置初始权重矩阵经过损失函数进行迭代训练，将人工标记缺陷的样本为卷积神经输入，训练至识别精度满足要求，得到最终的权重矩阵和识别模型。4.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的钢结构与幕墙智能监测系统，其特征在于：所述位置偏移参数获取单元用于获取钢结构的位置偏移参数，从标准数据库中获取预设的钢结构位置参数和误差阈值，将超出阈值的钢结构标记在异常钢结构数据集中，同时传输至调节模块。5.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的钢结构与幕墙智能监测系统，其特征在于：所述钢结构位置监测单元通过获取平面内的钢结构偏移指数，并与偏移阈值比较得到异常钢结构立柱集合，包括下列步骤：步骤S01 、将一个平面内钢结构划分为若干个子区域，设一个子区域中的钢结构包括n根钢立柱；步骤S02、获取子区域中每根钢立柱的中轴线方程的斜率和位移，记为y1，y2，
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，yn，其中y1=k1x+b1，yn=knx+bn，获取每根钢立柱对应的标准斜率和位移记为（ki0，bi0）；步骤S03、基于标准数据库获取每根钢立柱与标准的倾斜角度和位移距离，记为（θ1，l1），所述位移参数为钢结构的θ1=|k1
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ki0|，l1=|b1
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b2|，计算钢立柱的偏移指数GPi，满足
公式步骤S04、获取钢立柱的初始偏移阈值th1，将超出阈值th1的钢立柱横梁进行标记，并传输至异常集合中；步骤S05、计算相邻子区域的偏移阈值：设满足阈值的钢立柱有m根，获取m根...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑志强，郭宵东，
申请(专利权)人：同创华建集团有限公司，
类型：发明
国别省市：