一种基于大数据分析的建筑施工环境智能实时监测系统

技术领域

本发明属于建筑施工环境监测技术领域，涉及到一种基于大数据分析的建筑施工环境智能实时监测系统。

背景技术

由于,目前在建筑施工室内施工过程中粗放型管理、施工作业人员缺乏环保意识等原因,造成在现阶段的施工作业过程中,对建筑施工室内的环境造成一定的影响，其次,施工人员在室内长期处在粉尘、高温等环境下作业,容易造成身体损伤。现有大部分的解决方案是靠经验来判断施工过程中的粉尘浓度、温度等状况,大多数安全事故发生时，此类危险源已在一段时间内达到极值，而施工人员仅凭工作经验无法在事故发生前对此类危害源进行精准识别、判断，并根据其危害程度，作出是否撤离危险现场的决定。虽然部分建筑施工室内已安装配备环境监测设备，但是依靠施工人员粗放试监控，其检测内容无法满足实时在线连续监测的需要，无法及时、全面地获取施工室内的环境参数,以致监测效率低，不能很好的对建筑施工室内环境污染情况采取具体措施。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于大数据分析的建筑施工环境智能实时监测系统，该系统通过有害气体检测模块、环境参数检测模块、噪音检测模块、数据预处理模块并结合建模分析服务器，对建筑施工室内的环境污染程度进行评估，以分析建筑施工室内的环境综合影响系数，解决了现有技术无法对施工环境进行实时监测，存在环境的检测效率低，准确性差及工作量大的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于大数据分析的建筑施工环境智能实时监测系统，包括区域划分模块、噪音检测模块、有害气体检测模块，环境参数检测模块、数据库、数据预处理模块、建模分析服务器和显示终端；

所述区域划分模块分别与环境参数检测模块、有害气体检测模块和噪音检测模块连接，数据预处理模块分别与环境参数检测模块、有害气体检测模块、噪音检测模块和建模分析服务器连接，数据库分别与数据预处理模块和建模分析服务器连接，显示终端和建模分析服务器连接；

所述区域划分模块，用于对建筑施工室内的待检测区域进行区域划分，采用空间立体网格的划分方式将待检测区域划分为若干体积相同且相互连接的检测空间子区域，其划分步骤如下：

S1：以建筑施工室内任一拐角所在位置为原点建立空间直角坐标系，以室内房间的长作为X轴，以室内房间的宽作为Y轴，以室内房间的高作为Z轴；

S2：获取建筑施工室内的长度、宽度和高度；

S3：将建筑施工室内的长、宽、高分别进行均匀等分，划分的每段长、宽、高构成一个检测空间子区域，进而将建筑施工室内待检测区域划分为若干检测空间子区域，划分的各检测空间子区域按照预设的顺序进行编号，依次标记为1,2,...,m,...,n；

所述噪音检测模块，包括分贝检测仪，用于实时检测建筑施工室内各检测空间子区域的噪音分贝，并将检测的建筑施工室内各检测空间子区域的噪音分贝发送至数据预处理模块；

所述环境参数检测模块，包括环境检测单元，用于实时对建筑施工室内各检测空间子区域的环境参数进行检测，并将建筑施工室内各检测空间子区域环境参数中的空气温度、空气湿度、风速和粉尘浓度发送至数据预处理模块；

所述有害气体检测模块，包括气体检测仪，用于实时检测建筑施工室内各检测空间子区域的有害气体种类及对应的浓度，并将建筑施工室内各检测空间子区域的有害气体种类及对应的浓度发送至数据预处理模块；

所述数据预处理模块，用于接收噪音检测模块发送的建筑施工室内各检测空间子区域的噪音分贝，接收环境参数检测模块发送的建筑施工室内各检测空间子区域环境参数中的空气湿度、空气湿度、风速和粉尘浓度，接收有害气体检测模块发送的建筑施工室内各检测空间子区域的有害气体种类及对应的浓度，对接收的建筑施工室内各检测空间子区域的噪音分贝进行统计，构成噪音分贝集合T(t1,t2,...,tm,...,tn)，tm表示为建筑施工室内第m个检测空间子区域对应的噪音分贝，对接收的建筑施工室内各检测子区域环境参数进行统计，构成环境参数集合S

数据预处理模块提取数据库中存储的各级别噪音对应的分贝阈值，将噪音分贝集合中建筑施工室内各检测空间子区域内的噪音分贝进行平均值计算，得到建筑施工室内的噪音分贝平均值，将噪音分贝平均值与各级别噪音对应的噪音分贝阈值作对比，若噪音分贝平均值小于一级噪音对应的噪音分贝阈值，则该建筑施工室内的噪音分贝等级为一级，若噪音分贝平均值大于一级噪音对应的噪音分贝阈值小于二级噪音对应的噪音分贝阈值，则该建筑施工室内的噪音分贝等级为二级，若噪音分贝平均值大于二级噪音对应的噪音分贝阈值，则该建筑施工室内的噪音分贝等级为三级，并将建筑施工室内的噪声分贝等级发送至建模分析服务器；

数据预处理模块将环境参数集合中各检测子区域的环境参数与数据库中存储的标准环境参数进行对比，得到环境参数对比集合ΔS

所述数据库用于存储建筑施工室内的长、宽、高，存储各级别噪音对应的噪音分贝阈值，存储各噪音分贝等级对应的噪音分贝影响系数，存储标准环境参数，并存储标准有害气体种类浓度；

所述建模分析服务器用于接收数据预处理模块发送的建筑施工室内的噪声分贝等级、环境参数对比集合和有害气体种类浓度对比集合，提取数据库中存储的建筑施工室内的长、宽、高，提取数据库中各噪声分贝等级对应的各噪声分贝影响系数，将建筑施工室内的噪声分贝等级与各噪声分贝等级对应的各噪声分贝影响系数进行对比，筛选得出该建筑施工室内噪声分贝等级对应的噪声分贝影响系数，进而根据该建筑施工室内的长、宽、高、噪声分贝等级对应的噪声分贝影响系数、环境参数对比集合和有害气体种类浓度对比集合，以统计建筑施工室内的环境综合影响系数，并将噪声分贝等级、环境参数对比集合、有害气体种类浓度对比集合和环境综合影响系数发送至显示终端；

所述显示终端用于接收建模分析服务器发送的噪声分贝等级、环境参数对比集合、有害气体种类浓度对比集合和环境综合影响系数，并进行显示。

进一步地，所述环境参数检测单元包括温度检测单元、湿度检测单元、风速检测单元和粉尘浓度检测单元，温度检测单元为温度传感器，安装在建筑施工室内，用于实时检测建筑施工室内各检测子区域的空气温度，湿度检测单元为湿度传感器，用于实时检测建筑施工室内各检测子区域的空气湿度，风速检测单元为风速测定仪，用于实时检测建筑施工室内各检测子区域的风速，粉尘浓度检测单元为粉尘浓度检测仪，用于实时检测建筑施工室内各检测子区域的粉尘浓度。

进一步地，所述各噪声分贝等级对应的噪声分贝影响系数的大小顺序为ξ1＜ξ2＜ξ3。

进一步地，所述标准环境参数包括标准空气温度、空气湿度、风速和粉尘浓度，标准有害气体种类浓度包括标准甲醛浓度、苯浓度、氨浓度和氡浓度。

进一步地，所述建筑施工室内噪音分贝平均值计算公式为

进一步地，环境综合影响系数计算公式为

进一步地，环境综合影响系数越大，表示建筑施工室内环境污染状况越严重，环境综合影响系数越小，表示建筑施工室内环境污染状况越安全。

有益效果：

(1)本发明通过有害气体检测模块、环境参数检测模块、噪音检测模块、数据预处理模块并结合建模分析服务器，对建筑施工室内的环境污染程度进行评估，以分析建筑施工室内的环境综合影响系数，环境综合影响系数直观地展示了当前建筑施工室内的环境污染情况，实现了对室内环境污染状况的量化展示，便于施工人员合理安排施工环节，保护了施工人员的身体健康，同时可以进行自动实时监测，提高了施工环境检测效率和准确性，便于采取对应的措施，促进施工进程的开展。

(2)本发明在区域划分模块，在建筑施工室内建立空间直角坐标系，采用空间网格状的划分方式，将建筑施工室划分为若干检测空间子区域，并通过对各检测子区域进行环境检测，避免单个区域检测对环境检测造成的误差现象，使得检测的施工室内的环境参数值更接近真实数值，提高了环境检测的准确性和可靠性。

(3)本发明在显示终端，通过直观显示分析、处理后的环境综合影响系数，方便施工人员直接通过显示的各种监测数据和评估结果采取对应的措施，极大减小了施工现场发生安全事故的概率，保护了施工人员的身体健康。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的模块示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，一种基于大数据分析的建筑施工环境智能实时监测系统，包括区域划分模块、噪音检测模块、有害气体检测模块，环境参数检测模块、数据库、数据预处理模块、建模分析服务器和显示终端；

所述区域划分模块分别与环境参数检测模块、有害气体检测模块和噪音检测模块连接，数据预处理模块分别与环境参数检测模块、有害气体检测模块、噪音检测模块和建模分析服务器连接，数据库分别与数据预处理模块和建模分析服务器连接，显示终端和建模分析服务器连接；

所述区域划分模块，用于对建筑施工室内的待检测区域进行区域划分，采用空间立体网格的划分方式将待检测区域划分为若干体积相同且相互连接的检测空间子区域，其划分步骤如下：

S1：以建筑施工室内任一拐角所在位置为原点建立空间直角坐标系，以室内房间的长作为X轴，以室内房间的宽作为Y轴，以室内房间的高作为Z轴；

S2：获取建筑施工室内的长度、宽度和高度；

S3：将建筑施工室内的长、宽、高分别进行均匀等分，划分的每段长、宽、高构成一个检测空间子区域，进而将建筑施工室内待检测区域划分为若干检测空间子区域，划分的各检测空间子区域按照预设的顺序进行编号，依次标记为1,2,...,m,...,n；

本实施例在建筑施工室内建立空间直角坐标系，采用空间网格状的划分方式，将建筑施工室划分为若干检测空间子区域，并通过对各检测子区域进行环境检测，避免单个区域检测对环境检测造成的误差现象，使得检测的施工室内的环境参数值更接近真实数值，提高了环境检测的准确性和可靠性。

所述噪音检测模块，包括分贝检测仪，用于实时检测建筑施工室内各检测空间子区域的噪音分贝，并将检测的建筑施工室内各检测空间子区域的噪音分贝发送至数据预处理模块；

所述环境参数检测模块，包括环境检测单元，用于实时对建筑施工室内各检测空间子区域的环境参数进行检测，环境参数检测单元包括温度检测单元、湿度检测单元、风速检测单元和粉尘浓度检测单元，温度检测单元为温度传感器，安装在建筑施工室内，用于实时检测建筑施工室内各检测子区域的空气温度，湿度检测单元为湿度传感器，用于实时检测建筑施工室内各检测子区域的空气湿度，风速检测单元为风速测定仪，用于实时检测建筑施工室内各检测子区域的风速，粉尘浓度检测单元为粉尘浓度检测仪，用于实时检测建筑施工室内各检测子区域的粉尘浓度，并将建筑施工室内各检测空间子区域环境参数中的空气温度、空气湿度、风速和粉尘浓度发送至数据预处理模块；

所述有害气体检测模块，包括气体检测仪，用于实时检测建筑施工室内各检测空间子区域的有害气体种类及对应的浓度，并将建筑施工室内各检测空间子区域的有害气体种类及对应的浓度发送至数据预处理模块；

所述数据预处理模块，用于接收噪音检测模块发送的建筑施工室内各检测空间子区域的噪音分贝，接收环境参数检测模块发送的建筑施工室内各检测空间子区域环境参数中的空气湿度、空气湿度、风速和粉尘浓度，接收有害气体检测模块发送的建筑施工室内各检测空间子区域的有害气体种类及对应的浓度，对接收的建筑施工室内各检测空间子区域的噪音分贝进行统计，构成噪音分贝集合T(t1,t2,...,tm,...,tn)，tm表示为建筑施工室内第m个检测空间子区域对应的噪音分贝，对接收的建筑施工室内各检测子区域环境参数进行统计，构成环境参数集合S

数据预处理模块提取数据库中存储的各级别噪音对应的分贝阈值，将噪音分贝集合中建筑施工室内各检测空间子区域内的噪音分贝进行平均值计算，建筑施工室内噪音分贝平均值计算公式为

数据预处理模块将环境参数集合中各检测子区域的环境参数与数据库中存储的标准环境参数对应的标准空气温度、空气湿度、风速和粉尘浓度进行对比，得到环境参数对比集合ΔS

所述数据库用于存储建筑施工室内的长、宽、高，存储各级别噪音对应的噪音分贝阈值，各噪声分贝等级对应的噪声分贝影响系数的大小顺序为ξ1＜ξ2＜ξ3，存储各噪音分贝等级对应的噪音分贝影响系数，存储标准环境参数，包括标准空气温度、空气湿度、风速和粉尘浓度，并存储标准有害气体种类浓度，包括标准甲醛浓度、苯浓度、氨浓度和氡浓度；

所述建模分析服务器用于接收数据预处理模块发送的建筑施工室内的噪声分贝等级、环境参数对比集合和有害气体种类浓度对比集合，提取数据库中存储的建筑施工室内的长、宽、高、提取数据库中各噪声分贝等级对应的各噪声分贝影响系数，将建筑施工室内的噪声分贝等级与各噪声分贝等级对应的各噪声分贝影响系数进行对比，筛选得出该建筑施工室内噪声分贝等级对应的噪声分贝影响系数，进而根据该建筑施工室内的长、宽、高、噪声分贝等级对应的噪声分贝影响系数、环境参数对比集合和有害气体种类浓度对比集合，以统计建筑施工室内的环境综合影响系数，环境综合影响系数计算公式为

所述显示终端用于接收建模分析服务器发送的噪声分贝等级、环境参数对比集合、有害气体种类浓度对比集合和环境综合影响系数，并进行显示，通过直观显示分析、处理后的环境综合影响系数，方便施工人员直接通过显示的各种监测数据和评估结果采取对应的措施，极大减小了施工现场发生安全事故的概率，保护了施工人员的身体健康。

本发明通过通过有害气体检测模块、环境参数检测模块、噪音检测模块、数据预处理模块并结合建模分析服务器，对建筑施工室内的环境污染程度进行评估，以分析建筑施工室内的环境综合影响系数，环境综合影响系数直观地展示了当前建筑施工室内的环境污染情况，实现了对室内环境的量化展示，便于施工人员合理安排施工环节，保护了施工人员的身体健康，同时可以进行自动实时监测，提高了施工环境检测效率和准确性，便于采取对应的措施，促进施工进程的开展。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。