基建全过程监测数据多维融合分析应用

张永奈 吴松 刘承志

摘要：介绍了基建全过程监测数据多维融合分析应用的建设内容，分析了其系统架构，该应用充分挖掘了数据价值，提升了对基建施工现场安全风险的深层分析能力，为施工现场的安全高效管控提供了技术支撑。

关键词：多维融合分析;基建全过程;现场感知;数据分析

0 引言

随着基建全过程综合数字化管理平台的开发与逐步应用，各个基建现场逐步开展了感知层建设，但目前感知层数据的应用局限在基建工程现场，使用人员仅限于施工现场人员，数据利用率低，数据价值没有得到深度应用。因此，迫切需要深入挖掘基建工程现场感知层数据的数据价值，以指导现场安全施工，提高工程监管水平。

基建全过程监测数据多维融合分析应用主要依托于基建全过程综合数字化管理平台的建设，通过梳理建管单位对基建工程管控的跨专业需求，结合平台积累的业务数据、监测数据，从多个维度分析施工现场各类安全措施、人员合规、绿色施工的落实情况，以进一步提升建管单位对施工现场所存问题的深层分析能力，提升管控力度。

1 系统功能

基建全过程监测数据多维融合分析应用如图1所示。

1.1    建立在建工程安全画像

建立工程安全作业分析模型，结合工程施工作业过程中的各类业务数据和现场感知监测数据，建立工程安全画像，识别存在安全隐患的工程，主要内容如下：

（1）基于基建全过程综合数字化管理平台积累的施工单位、作业人员、安全风险、作业票、站班会、日管控单、安全检查、现场监测数据，开展工程安全画像标签的定时计算。

（2）结合全省在建工程坐标信息，从工程类型、电压等级、作业阶段、建管单位、施工单位等多个维度，结合GIS地图，展示输变电工程安全画像全景视图。

（3）定期生成全省在建输变电工程安全画像报告。

1.2    变电工程受力状态分析

针对变电工程土建、建筑、设备吊装等作业阶段，建立深大基坑、房建及主变吊装等关键作业的受力分析模型，并结合测点监测数据，开展受力状态分析，主要内容包括：

（1）变电工程土建阶段受力分析。根据全过程管控平台中基坑监测采集的混凝土支撑轴力、深层土体水平位移、边坡位移、桩顶水平垂直位移等数据，结合深大基坑监测规范与基坑受力分析模型，对深大基坑的受力状态进行分析与预警。

（2）变电工程建筑物与主变吊装阶段受力分析。在房建及设备安装阶段，结合高大模板支撑的倾角、支撑载荷数据、激光测距数据，开展建筑物与主变吊装过程中的受力监测分析。

1.3    输电工程受力状态分析

（1）针对不同塔形建立融合抱杆系统、承托系统、拉线系统、起吊系统、牵引系统的受力分析模型。（2）立塔抱杆受力分析与预警。基于输电杆塔在立塔阶段的抱杆负荷、倾角、抱杆高度、牵引绳拉力、抱杆拉线对地夹角数据，开展输电工程立塔组塔的受力状态、倾斜状态分析与预警。（3）针对不同电压等级、不同塔形，选取部分作业数据形成典型立塔抱杆受力数据库。

1.4    构建施工人员立体画像

结合施工人员信息、工程进出场记录、考勤记录、现场作业情况、人员资质信息、违章行为等数据，对施工人员画像进行多维度刻画，构建施工人员立体画像库，主要内容包括：

（1）根据施工人员数据的业务属性、业务特征、时域和空域特征，从不同维度对施工人员属性进行标识，建立全省施工人员画像标签库。（2）基于基建全过程综合数字化管理平台积累的施工人员信息、工程进出场记录、考勤记录、现场作业情况、体检报告、保险信息、资质信息、违章行为等数据，刻画施工人员立体画像。（3）结合全省在建工程作业点，从全省、建管单位、分包单位、工程、项目部、班组等多个维度，结合GIS地图和看板，展示全省施工人员立体画像全景视图。（4）基于全省施工人员立体画像，开展施工人员施工作业情况评估及异常状态分析，识别存在高风险的施工作业人员，准确掌握全省施工人员动态情况。

2 系统架构

将应用系统分为应用展现层、分析服务层、数据处理层和资源层，各层相对独立构建又互为依赖。具体的系统架构如图2所示。

（1）应用展现层：主要提供PC端监测数据多维融合分析应用的可视化展示功能，主要包括工程安全画像全景视图、变电工程受力状态可视化、输电工程受力状态可视化、施工人员立体画像全景视图等功能。

（2）分析服务层：基于多维度融合分析模型，通过分类聚类、关联、回归等算法，实现不同业务场景应用下多维数据模型中维度与度量、维度与维度之间相互关系的分析与计算，为整个系统提供服务支撑，包括工程安全画像服务、变电工程受力状态分析服务、输电工程受力状态分析服务、施工人员立体画像分析服务等。

（3）数据处理层：提供数据服务接口，供分析服务层调用，对基建全过程综合数字化管理平台中的各类监测数据和业务应用数据进行数据转换及存取。其中，监测数据主要包括混凝土支撑轴力、深层土体水平位移、边坡位移、桩顶水平垂直位移、高大模板支撑的倾角、支撑载荷数据、激光测距数据以及输电杆塔在立塔阶段的抱杆负荷、倾角、抱杆高度、牵引绳拉力、抱杆拉线对地夹角等数据;业务数据包括施工人员信息、工程进出场记录、考勤记录、现场作业情况、人员资质信息、违章行为、施工单位、作业人员、安全风险、作业票、站班会、日管控单、安全检查以及现场监测数据。

（4）资源层：数据存储在基建全过程综合数字化管理平台数据库服务器中，系统应用服务器部署互联网大区，结构化数据存储在信息内网，非结构化数据存储在信息外网。

3 结语

通过基建全过程监测数据多维融合分析应用的建设，对各基建现场的物联感知层采集的监测数据和业务应用数据进行整合分析，充分挖掘了數据价值，拓展了监测分析的广度和深度，实现了跨专业、跨类型的数据关联分析及预测，提升了对施工现场安全风险的深层分析能力，为施工现场的安全高效管控提供了技术支撑。

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[3] 张茜.输变电工程管理信息系统的优化方法研究[D].北京：华北电力大学，2016.

收稿日期：2020-07-04

作者简介：张永奈（1980—），男，安徽五河人，高级工程师，从事输变电工程管理工作。