基于物联网的工程施工安全监测仿真优化管理方法及系统与流程

本发明涉及施工仿真监测，尤其涉及一种基于物联网的工程施工安全监测仿真优化管理方法及系统。

背景技术：

1、在建筑工程施工过程中，安全管理和风险评估是非常重要的环节。传统的施工安全管理主要依赖于人工经验和技术人员的事后检查，这种方法存在一定的局限性。随着物联网技术的进步，越来越多研究倾向于如何利用先进的信息技术手段来提高施工过程的安全性和效率。

2、然而，现有的基于物联网的施工安全监测系统还存在一些问题：例如大多数现有的施工安全监测系统侧重于实时监控和报警功能，缺乏对施工环节进行精细化的风险评估和预测能力，难以提前发现潜在的安全隐患。此外，传统的方法往往在出现问题后再进行补救措施，而无法有效预测施工过程中可能出现的问题，导致施工方案优化变得困难且效率低下。虽然有些系统采用了仿真模拟技术，但由于没有充分考虑施工环节之间的关联性和相互影响，使得仿真结果不够准确，无法有效地指导施工方案的优化。

技术实现思路

1、为了解决上述提出的至少一个技术问题，本发明提供一种基于物联网的工程施工安全监测仿真优化管理方法及系统。

2、第一方面，本发明提供了一种基于物联网的工程施工安全监测仿真优化管理方法，所述方法包括：

3、步骤s10、基于建筑工程项目的bim模型确定项目施工的初始规划方案，根据初始规划方案确定串行仿真任务；其中，初始规划方案包括各个施工环节的执行顺序以及施工方案；

4、步骤s20、对串行仿真任务进行依次仿真，当识别出串行仿真任务中某一施工环节的仿真结果不满足预设条件时，中止串行仿真任务，将对应的施工环节标记为串行异常施工环节，获取串行异常施工环节的第一施工风险值；

5、步骤s30、对串行异常施工环节的前序施工环节进行单独仿真，得到前序施工环节的第二施工风险值；根据第一施工风险值和第二施工风险值，确定前序施工环节对串行异常施工环节的施工风险贡献值；

6、步骤s40、判断施工风险贡献值是否大于预设阈值；若是，对前序施工环节的施工方案进行优化；若否，对串行异常施工环节的施工方案进行优化；

7、步骤s50、基于优化后的施工方案对串行仿真任务进行更新，并返回执行步骤s20-步骤s40，直至所有施工环节的仿真结果满足预设条件时，生成第一目标规划方案。

8、优选地，所述获取串行异常施工环节的第一施工风险值，包括：

9、分别计算人员配置风险、资源配置风险和环境风险，根据定人员配置风险、资源配置风险和环境风险计算第一施工风险值：

10、;

11、;

12、式中，表示风险评估指标，满足时，分别对应人员配置风险、资源配置风险以及环境风险；、分别表示第个风险评估指标的提取参数和权重因子；表示第一施工风险值，表示满足高斯函数的变量曲率，为自然常数。

13、优选地，计算所述人员配置风险，包括：

14、分别对施工人员的经验水平以及施工任务的复杂度划分等级，得到人员经验分数和任务复杂度分数；

15、根据人员经验分数和任务复杂度分数计算人员配置风险：

16、;

17、式中，表示人员配置风险，分别表示人员经验分数和任务复杂度分数；、均为调节因子，满足。

18、优选地，计算所述资源配置风险，包括：

19、;

20、式中，表示资源配置风险，分别表示材料质量、结构载荷以及供应稳定性分数，为常数，满足。

21、优选地，计算所述环境风险，包括：

22、;

23、式中，表示环境风险，分别表示权重因子，分别表示施工场景下的环境温度、湿度和风速；分别表示环境温度、湿度和风速的基准值；表示能见度风险、降雪量风险、降水量风险或雷电风险。

24、优选地，所述根据第一施工风险值和第二施工风险值，确定前序施工环节对串行异常施工环节的施工风险贡献值，包括：

25、;

26、式中，表示前序施工环节对串行异常施工环节的施工风险贡献值，分别表示第一施工风险值和第二施工风险值；为常数，满足。

27、优选地，所述方法还包括：

28、根据初始规划方案确定并行仿真任务，对并行仿真任务同时仿真，识别出并行仿真任务中仿真结果不满足预设条件的所有施工环节，标记为并行异常施工环节；

29、对并行异常施工环节的施工方案进行优化，基于优化后的施工方案对并行仿真任务进行更新并重新进行并行仿真任务，直至所有的施工环节的仿真结果满足预设条件时，生成第二目标规划方案。

30、第二方面，本发明还提供了一种基于物联网的工程施工安全监测仿真优化管理系统，所述系统包括：

31、初始方案规划单元，用于执行步骤s10：基于建筑工程项目的bim模型确定项目施工的初始规划方案，根据初始规划方案确定串行仿真任务；其中，初始规划方案包括各个施工环节的执行顺序以及施工方案；

32、串行异常标记单元，用于执行步骤s20：对串行仿真任务进行依次仿真，当识别出串行仿真任务中某一施工环节的仿真结果不满足预设条件时，中止串行仿真任务，将对应的施工环节标记为串行异常施工环节，获取串行异常施工环节的第一施工风险值；

33、风险贡献值计算单元，用于执行步骤s30：对串行异常施工环节的前序施工环节进行单独仿真，得到前序施工环节的第二施工风险值；根据第一施工风险值和第二施工风险值，确定前序施工环节对串行异常施工环节的施工风险贡献值；

34、施工方案优化单元，用于执行步骤s40：判断施工风险贡献值是否大于预设阈值；若是，对前序施工环节的施工方案进行优化；若否，对串行异常施工环节的施工方案进行优化；

35、循环仿真单元，用于执行步骤s50：基于优化后的施工方案对串行仿真任务进行更新，并返回执行步骤s20-步骤s40，直至所有施工环节的仿真结果满足预设条件时，生成第一目标规划方案。

36、第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序代码，所述计算机程序代码包括计算机指令，当所述处理器执行所述计算机指令时，所述电子设备执行如上述第一方面及其任意一种可能实现的方式的方法。

37、第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被电子设备的处理器执行时，使所述处理器执行如上述第一方面及其任意一种可能实现的方式的方法。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

39、1）本发明通过构建项目施工的初始规划方案，基于各个施工环节的执行顺序确定出串行仿真任务和并行仿真任务，串行仿真任务即在实施顺序上有先后要求的施工任务，而并行仿真任务能够对无依赖关系的并行施工环节同时仿真，通过对不同施工环节进行分类确定出串行、并行仿真方案，能够有针对性地实施仿真过程，从而对施工过程进行精细化的风险评估，以及时发现施工过程中潜在的风险点，进而优化施工方案，减少后续投入真实施工场景时安全事故的发生。

40、2）本发明在执行串行仿真任务时，当识别出某一施工环节的仿真结果不满足预设条件时，会立刻中止串行仿真任务，先针对该异常环节的异常原因进行分析并调整施工方案，避免后续无效仿真导致的资源浪费问题。在进行施工方案动态优化过程时，会先得到异常环节的第一施工风险值，然后对异常环节的前序施工环节单独仿真，得到前序施工环节的第二施工风险值；根据第一施工风险值和第二施工风险值，确定前序施工环节对串行异常施工环节的施工风险贡献值；然后根据贡献值的大小确定对异常环节或是前序环节的施工方案进行优化，由于考虑了不同施工环节之间的关联性和相互影响，从而大大提升了仿真结果的准确性，从而有效地指导施工方案的优化。

41、3）在优化施工方案后，本发明会基于优化后的施工方案对串行仿真任务进行更新，并返回执行串行仿真任务，即恢复仿真任务并从中止的施工环节向后依次执行仿真，直至所有施工环节的仿真结果都满足预设条件时，利用优化后的施工方案对初始施工规划方案整体更新，从而生成第一目标规划方案，实现了对初始规划方案的有效优化过程，大大提升了目标规划方案的合理性和准确性，为后续投入实际施工场景提供了可靠的指导方案，能够有效降低施工过程中的安全风险，提高施工效率，最终增强实际施工过程的能效。

42、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。