一种光伏施工管理系统的制作方法

本发明涉及光伏施工相关领域，具体为一种光伏施工管理系统。

背景技术：

1、随着现代建筑业的快速发展，施工现场的规模和复杂性不断增加，施工安全问题变得愈发突出。每年，因施工现场的安全事故造成的人员伤亡和经济损失数量惊人。因此，提高施工现场的安全监控水平成为迫在眉睫的需求。近年来，人工智能(ai)、物联网(iot)以及大数据等技术的发展，为施工现场的智能安全监控提供了新的解决方案和机遇。

2、传统的施工现场安全监控主要依赖于人工巡查和现场管理人员的经验，这种方法不但效率低下，而且存在较大的主观性和误差。在复杂的施工环境中，人工巡查往往难以实时、全面地对现场进行监控。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种光伏施工管理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光伏施工管理系统，包括数据采集模块、智能规划工具模块、进度跟踪模块、质量控制模块和安全监控模块，所述数据采集模块利用无人机、传感器和gps设备实时采集施工现场的图像和数据，监测天气条件、设备状态和施工进度；

3、所述智能规划工具模块基于人工智能算法，自动规划施工顺序和资源分配，优化材料使用和人力资源配置；

4、所述进度跟踪仪模块动态显示施工进度，实时更新与原计划的偏差，并提供调整建议；

5、所述质量控制模块通过分析数据采集模块采集到的数据，评估施工质量，自动识别潜在的质量问题并发出预警；

6、所述安全监控模块监测施工现场的安全风险，自动检测违规操作和潜在危险，及时通知管理人员。

7、优选的，所述数据采集模块包括无人机单元、传感器单元和gps设备单元，且具体内容如下：

8、a、无人机单元：无人机配备高清摄像头和热成像设备，从空中拍摄施工现场的全景图像和视频，提供全面的视角；无人机搭载的gps设备单元，准确记录拍摄位置的地理坐标，生成精确的地理信息图；无人机采集到的数据通过无线通信技术实时传输到智能规划工具模块、进度跟踪模块和质量控制模块，供管理人员即时查看和分析；

9、b、传感器单元包含环境传感器、设备传感器和应力传感器，环境传感器包括温度、湿度、风速、降水量传感器，用于监测施工现场的环境条件；设备传感器包括振动传感器、压力传感器和电流传感器，用于监测光伏设备的运行状态和健康状况；应力传感器安装在结构建筑材料上，监控建筑物的受力情况，预防结构性风险；

10、c、gps设备单元用于实时获取现场设备、材料和人员的精确位置信息，防止遗失或误用；通过位置信息记录设备和人员的移动轨迹。

11、优选的，所述智能规划工具模块具体包括以下步骤：

12、步骤s1、任务分解：将整个施工项目分解为多个子任务，每个子任务包括具体的施工步骤，通过遗传算法，自动生成和优化施工顺序和资源分配方案；

13、步骤s2、根据步骤s1中生成的施工顺序和资源分配方案，确定各个施工阶段所需的材料类型和数量，优化材料的采购和运输；确定各个施工阶段所需的设备类型和数量，合理调度设备以避免闲置和冲突；根据任务需求和工人技能，合理分配工人，确保人力资源的高效利用；

14、步骤s3、实时监控施工进度，根据实际情况动态调整施工计划，确保项目按期完成。

15、优选的，所述步骤s1中通过遗传算法，自动生成和优化施工顺序和资源分配方案具体步骤如下：

16、步骤s11、初始种群生成：生成若干个初始解，即施工计划的初始方案。这些方案可以随机生成，或基于历史数据和经验进行初步优化；

17、步骤s12、定义适应度函数，评估每个方案的优劣，适应度函数综合考虑施工成本、时间、资源利用率因素，适应度函数公式如下：

18、[f(x)＝w1·\frac{1}{c(x)}+w2·\frac{1}{t(x)}+w3·u(x)]

19、其中，f(x)为适应度值，c(x)为方案x的总成本，t(x)为方案x的总工期，u(x)为资源利用率，w1，w2，w3为权重参数，用于平衡不同因素的重要性；

20、步骤s13、根据适应度值选择较优的方案进入下一代，采用轮盘赌选择法或锦标赛选择法策略；

21、步骤s14、通过交叉操作，将选择出的方案进行组合，生成新的方案，具体选择两个父方案进行交叉，产生两个子方案：

22、[\text{parent1}＝[t1，t2，t3，...，tn]]

23、表示父方案1，包含n个元素，分别为t1，t2，t3，...，tn；

24、[\text{parent2}＝[t1′，t2′，t3′，...，tn′]]

25、表示父方案2，包含n个元素，分别为t1′，t2′，t3′，...，tn′；

26、[\text{child1}＝[t1，t1'，t3，...，tn]]

27、表示子方案1，其中交替选择父方案1和父方案2的元素

28、[\text{child2}＝[t1′,t2,t3′，...,tn′]]

29、表示子方案2，也交替选择父方案1和父方案2的元素；

30、步骤s15、对交叉后的方案进行变异，随机调整某些任务的顺序或资源分配，以增加种群的多样性，避免局部最优；

31、步骤s16、重复上述步骤，经过多代迭代，不断优化方案，直至达到预设的迭代次数或适应度值满足要求。

32、优选的，所述进度跟踪仪模块包括动态显示单元、偏差预警单元、调整建议单元，具体内容如下：

33、动态显示单元根据数据采集模块采集的无人机单元、传感器单元和gps设备单元实时采集施工现场的各类数据，包括施工任务的完成情况、设备运行状态和人员位置；在使用甘特图、进度条、柱状图图表直观展示各个施工任务的进展情况，使管理人员快速掌握施工进度；

34、偏差预警单元将数据采集模块实时采集到的数据与预设的施工计划进行比对，计算实际进度与计划进度的偏差，当偏差超过设定值时，系统自动发出预警通知，提醒管理人员注意；

35、调整建议单元对偏差原因进行分析，结合施工现场的实际情况，提供优化调整的建议。

36、优选的，所述质量控制模块包括数据分析单元、预警单元和决策支持单元，具体的：

37、数据分析单元使用如下方法进行处理和分析：计算数据采集模块采集数据的均值、方差统计量，评估施工质量的整体水平；使用决策树模型算法，对施工质量进行预测和评估，识别潜在的质量问题；利用图像处理和ai识别技术，分析无人机影像数据，检测施工缺陷；

38、预警单元的预警机制如下：预警单元持续监控各项质量指标，当指标超出设定阈值时，立即发出预警；根据问题的严重程度，分为不同级别的预警具体分为警告、严重警告、紧急警告，并通过短信、邮件、app推送方式，及时通知相关人员；

39、决策支持单元生成详细的质量问题分析报告，内容包括：详细描述识别出的质量问题及其出现原因；提供支持问题识别的详细数据和分析结果，基于分析结果，提供具体的改进建议和措施。

40、优选的，所述数据分析单元使用决策树模型算法，对施工质量进行预测和评估，识别潜在的质量问题的具体步骤如下：

41、步骤a、数据分析单元将数据采集模块采集的数据进行数据预处理，包括对数据进行去除噪声、处理缺失值、校正错误数据，同时对数据进行归一化或标准化处理；

42、步骤b、将步骤a中预处理后的数据提取有用特征数据，在使用主成分分析pca算法选择对评估施工质量最有影响的特征，其中主成分分析pca特征选择公式为：[z＝xw]，其中z为降维后的特征数据，x为有用特征数据，w为特征向量矩阵；

43、步骤c、对步骤b中评估出的最有影响的特征数据分为训练集和测试集，其中80％用于训练集，20％用于测试集；

44、步骤d、对训练集中的特征数据计算不同分裂点的基尼指数，选择基尼指数最小的分裂点作为当前节点的分裂点，其中基尼指数计算公式为：[\text{gini index}＝\frac{nl}{n}\text{gini}{dl)+\frac{nr}\text{gini}(dr)]，其中nl和nr分别是左子节点和右子节点的样本数量，nr是当前节点的样本总数，dl和dr分别是左右子节点的数据集；

45、步骤e、利用步骤d确定的最优分裂点，将数据集分成两个子节点，同时对每个子节点重复上述过程，直到满足停止条件；

46、步骤f、使用测试集评估决策树模型性能，再使用训练好的策树模型对新的数据采集模块数据进行质量评估，并识别潜在的问题点，为质量控制提供支持。

47、优选的，一种电子设备，包括：处理器和存储器，其中，所述存储器中存储有可供处理器调用的计算机程序；

48、所述处理器通过调用所述存储器中存储的计算机程序，执行以实施如权利要求1-7任一项所述的一种光伏施工管理系统。

49、优选的，一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如权利要求1-7任意一项所述的一种光伏施工管理系统。

50、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

51、实时监控与预警：本系统利用高分辨率摄像头和多种环境传感器(如温度传感器、烟雾传感器、噪声传感器等)，实现对施工现场的24小时实时监控。结合先进的视频分析算法、ai识别算法和传感器数据融合技术，系统能够及时检测并识别出潜在的安全隐患和违规操作。一旦发现危险情况，系统将立即发出声光报警通知现场工作人员，并通过短信或app提示管理人员，有效预防安全事故的发生。

52、多模态数据融合：本系统将视频数据与环境传感器数据进行综合分析，提高了监控效果的准确性和可靠性。通过对不同数据源的协同处理，系统能够更加全面地了解施工现场的实时状况，从而做出更准确的判断。同时，多模态数据的融合还能够有效减少单一数据源的盲区和误报率。

53、智能学习与自我优化：本系统集成了遗传算法合决策树算法，使其具备强大的学习能力，系统能够根据历史数据和运行逻辑不断自我优化，逐步适应不同的施工环境和工作条件。通过定期更新和模型训练，系统能够不断提升监控精度和安全管理水平，确保在长期使用中始终保持高效、稳定的运行状态。

54、总之，本发明提出的施工现场智能安全监控系统，在提高安全监控效率、准确性和实时性方面具有显著优势，能够有效保障施工现场的人员和财产安全，减少事故发生的概率。同时，其灵活的架构和自我优化能力，确保系统在不同环境下均能高效运行，具有广泛的应用前景。