一种灌浆时空数偶分析方法与流程

1.本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种灌浆时空数偶分析方法。


背景技术：

2.随着大物云移的技术发展，施工信息化水平得到的空前的发展，这主要在数据监测，数据传输方面我国已经走在了世界的前列，但施工信息化管理依然有很多工作要做。工程总承包制在国内已经推行十年有余了，越来越多的勘察设计和建筑施工行业采用这一工程管理办法，这里最为关键的一个环节是承包商的成熟程度。随着承包商越来越成熟，采用工程总承包可能性也越大，只有承包商给予业主更高的性价比，更快的施工速度，更好的质量保障，业主才会选择这种模式。在世界工程领域中，发达国家工程总承包收入占比非常高，其核心能力主要在工程总承包所需技术、管理、信息化、团队能力等方面，也正是这种能力使他们占据工程行业的尖端市场。水电施工项目，尤其是灌浆项目，是典型良心工程，施工结果难以肉眼判断由于分包的外协单位和各路承包单位受利益驱使，常常对关键施工数据进行“优化”，给工程质量带来隐患，如果没有一套有效的管理系统对灌浆工程进行监控，则工程总承包模式的推进难以保证，工程项目的建设很难让业主放心。
3.目前国内已经有一些业主单位采用了信息系统对灌浆进行管理，如白鹤滩电站，丰宁抽水蓄能电站，阿尔塔什水利枢纽等。这些信息系统能够及时对灌浆数据进行统计汇总，能够形象化展示，对业主管理带来了便利，但是这些系统都是为业主单位量身定制，没有充分考虑施工单位的需求。对于施工单位而言，工程质量是建设出来的，而不是监控出来的，他们更关心设备分布，设备使用效率，施工强度等信息，这样便于它们合理安排作业，提高施工效率，而这些需求，需要对灌浆过程大数据库进行深入挖掘，而这些是国内外较为欠缺的技术。为此，我们提出一种灌浆时空数偶分析方法。


技术实现要素：

4.基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种灌浆时空数偶分析方法，将经典数据分析和施工相结合，能够有效进行数据挖掘，便于施工过程中调整施工参数，提高施工效率，解决了现有灌浆管理系统无法满足施工单位需求的问题。
5.本发明提供如下技术方案：一种灌浆时空数偶分析方法，包括如下步骤：
6.s1、建立带有数据时间和数据地理信息的数据库；
7.s2、建立各类时间空间数偶关系集合，包括时间与波速的关系、空间与波速的关系、时空与波速的关系；
8.s3、判断数据的相关性，其中包括正相关、负相关和不相关；
9.s4、相关性辨识完毕后，按照线性回归的方法对相关数偶进行排列分析，经过线性回归后，将参数方程组成一个设计曲面；
10.s5、通过描点法，将时间的次序，空间的关系，时空关系和波速经过相关性分析的数偶，在曲线上进行标记，凡是在参数方程标记的曲面之上表示施工过程质量合格，反之则
不合格。
11.优选的，所述步骤s1中的地理信息包括和灌浆相关的单元、部位、深度、桩号。
12.优选的，所述步骤s2中按照时间的次序建立波速关系{t1，y1}，{t2，y2}，{t3，y3}...{tn，yn}，次序是先后关系和并列关系，其中t表示时间，y表示波速。
13.优选的，所述步骤s2中按照空间的关系建立波速关系{g1，y1}，{g2，y2}，{g3，y3}...{gn，yn}，关系是水平相邻和垂直相邻，其中g表示空间，y表示波速。
14.优选的，所述步骤s2中按照时空关系建立波速关系{t1，g1，y1}，{t2，g2，y2}，{t3，g3，y3}...{tn，gn，yn}，其中t表示时间，g表示空间，y表示波速。
15.优选的，所述步骤s4中由时空数偶数据服务站提供经过相关性处理后的数偶集合；由数据采集器通过网络从时空数偶数据服务站将数偶集合下载到设备中，并进行概率分布计算，最后通过数据显示终端展示数据采集器分析的结果。
16.优选的，数偶集合进行概率分布计算得到数偶的分布曲线分为双峰型和单峰型，其中：
17.单峰分布，表示施工的一致性非常好，若施工结果合格，则设计和施工吻合；若施工结果不合格，则设计和施工不吻合，需要优化设计；
18.双峰分布，表示施工一致性欠佳，若施工合格，则设计和施工吻合，需要优化施工管理；若施工不合格，则设计和施工不吻合，需要优化设计和施工管理。
19.优选的，所述步骤s4中，设x1为累计时间，x2为深度，y为波速，根据设计指标和施工进度，获得一个关于施工天数的参数方程组，t为时间序；
20.累计时间与施工天数的参数方程为f(x1)＝f(t)
……
(1)
21.深度与施工天数的参数方程为g(x2)＝g(t)
……
(2)
22.波速与施工天数的参数方程为h(y)＝h(t)
……
(3)
23.当施工过程中发现实际施工和设计偏差较大时，采用平移法得到：
24.f(x1)＝f(t+k1)
……
(1)
25.g(x2)＝g(t+k2)
……
(2)
26.h(y)＝h(t+k3)
……
(3)
27.当kn》0，设计曲面左移，证明施工获得的数据高于设计要求；
28.当kn≤0，设计曲面右移，证明施工获得的数据比设计要求低。
29.本发明提供了一种灌浆时空数偶分析方法，能对数据库的元素用数偶进行建模，通过模型比较数偶间的相关性，当有相关性的时候，通过线性回归体现客观规律，本方法的应用是一套过程数据分析方法，将经典数据分析和施工相结合，能够有效进行数据挖掘，便于施工过程中调整施工参数，提高施工效率
附图说明
30.图1为本发明方法流程图；
31.图2为本发明线性回归示意图；
32.图3为本发明设备示意图；
33.图4为本发明数偶的分布曲线单峰图；
34.图5为本发明数偶的分布曲线双峰图。
具体实施方式
35.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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.数偶，又叫数对，它是由两个元素描叙的物理量。例如某个灌浆部位得1-5单元累计灌浆量分别为a，b，c，d，e；如果用数偶可以表示为{a，l1}，{a，l2}，{a，l3}，{a，l4}，{a，l5}，如果ln表示了灌浆长度，通过这种表达，工程管理者除了了解灌量外，还可及判断出基本的地质情况，施工强度，为进一步优化施工提供指导。数偶是一种大数据挖掘模型，合理的建立数偶模型，可以有效发掘过程数据的价值。
37.如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种灌浆时空数偶分析方法，具体过程如下：
38.第一步：建立数据库为传统方法但在数据库建立过程中，要求带有数据时间和数据地理信息，地理信息主要包括和灌浆相关的单元，部位，深度，桩号等。
39.第二步：建立各类时间空间数偶关系集合；
40.例如按照时间的次序建立波速关系{t1，y1}，{t2，y2}，{t3，y3}...{tn，yn}，次序主要是先后关系，和并列关系；
41.例如按照空间的关系建立波速关系{g1，y1}，{g2，y2}，{g3，y3}...{gn，yn}，关系主要是水平相邻和垂直相邻；
42.例如按照时空关系建立波速关系{t1，g1，y1}，{t2，g2，y2}，{t3，g3，y3}...{tn，gn，yn}，其中t表示时间，g表示空间，y表示波速；
43.第三步：判断数据的相关性
44.一般而言相关性的分类标准为下
45.(1)正相关：如果x,y变化的方向一致，如身高与体重的关系，r》0；一般地，
46.|r|》0.95存在显著性相关；
47.|r|≥0.8高度相关；
48.0.5≤|r|《0.8中度相关；
49.0.3≤|r|《0.5低度相关；
50.|r|《0.3关系极弱，认为不相关；
51.(2)负相关：如果x,y变化的方向相反，如吸烟与肺功能的关系，r《0；
52.(3)无线性相关：r＝0,这里注意,r＝0不代表他们之间没有关系,可能只是不存在线性关系。
53.在本系统中，所有相关性的标准为大于等于0.8，除此之外都为不相关。
54.第四步：相关性辨识完毕后，可按照线性回归的方法对相关数偶进行排列分析
55.设x1为累计时间，x2为深度，y为波速，根据设计指标和施工进度，我们获得一个关于施工天数的参数方程组，t为时间序(例如第1天，第二天，n天)
56.累计时间与施工天数的参数方程为f(x1)＝f(t)
……
(1)
57.深度与施工天数的参数方程为g(x2)＝g(t)
……
(2)
58.波速与施工天数的参数方程为h(y)＝h(t)
……
(3)
59.经过线性回归后，将参数方程组成一个设计曲面，即按照设计进行施工，施工一定天数，并且工程量达到一定数量，则波速将显著提高。
60.第五步：通过描点法，将时间的次序，空间的关系，时空关系和波速经过相关性分析的数偶。在曲线上进行标记，凡是在参数方程标记的曲面之上表示施工过程质量合格。通过该方法就可以分析出每一段施工质量变化规律，即使进行施工调整。如图2所示。
61.随着施工时间和深度的积累，岩体波速呈现提升的结论；换句话说如果岩体波速提升不足，主要要提还是在于施工的时间和深度不够，需要进行施工优化。
62.本发明具备的主要功能为：
63.(1)能够对灌浆关键设备进行定位，实时了解施工过程，即获取空间信息；
64.(2)通过时间序对灌浆数据进行格式化，通过时间序的选取，动态展示施工单元，工程的施工进度和工程量统计，即获取时间信息；
65.(3)建立以为时间序，设备定位信息为主导的时空信息数偶，以密度分布方式统计灌浆施工强度，设备使用强度，为施工决策做支撑。
66.如图3所示，本发明采用的仪器包括时空数偶数据服务站，数据采集器，数据显示终端。
67.施工过程分析仪基本原理：通过无线数据分析仪，接受灌浆时空数偶分析，并把数偶变成概率曲线绘制在手机或终端上。
68.时空数偶数据服务站提供经过相关性处理后的数偶集合；数据采集器通过网络从时空数偶数据服务站将数偶集合下载到设备中，并进行概率分布计算；数据显示终端，可以由手机，电脑，平板组成，数据终端用来展示数据采集器分析的结果。
69.仪器用途：曲线分析
70.数偶的分布曲线常常出现以上两种分型，第一种是双峰型，第二种是单峰型。
71.如图4所示，单峰分布，表示施工的一致性非常好，若施工结果合格，则设计和施工吻合；若施工结果不合格，则设计和施工不吻合，需要优化设计；
72.如图5所示，双峰分布，表示施工一致性欠佳，若施工合格，则设计和施工吻合，需要优化施工管理；若施工不合格，则设计和施工不吻合，需要优化设计和施工管理。
73.施工设计模拟仿真
74.当发现实际施工和设计偏差较大时：
75.f(x1)＝f(t)
……
(1)
76.g(x2)＝g(t)
……
(2)
77.h(y)＝h(t)
……
(3)
78.采用平移法
79.f(x1)＝f(t+k1)
……
(1)
80.g(x2)＝g(t+k2)
……
(2)
81.h(y)＝h(t+k3)
……
(3)
82.当kn》0，设计曲面左移，证明施工获得的数据高于设计要求，可以加快施工进度提高效率；
83.当kn≤0，设计曲面右移，证明施工获得的数据比设计低，需要稳健的施工以保障施工质量。
84.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种灌浆时空数偶分析方法，其特征在于：包括如下步骤：s1、建立带有数据时间和数据地理信息的数据库；s2、建立各类时间空间数偶关系集合，包括时间与波速的关系、空间与波速的关系、时空与波速的关系；s3、判断数据的相关性，其中包括正相关、负相关和不相关；s4、相关性辨识完毕后，按照线性回归的方法对相关数偶进行排列分析，经过线性回归后，将参数方程组成一个设计曲面；s5、通过描点法，将时间的次序，空间的关系，时空关系和波速经过相关性分析的数偶，在曲线上进行标记，凡是在参数方程标记的曲面之上表示施工过程质量合格，反之则不合格。2.根据权利要求1所述的一种灌浆时空数偶分析方法，其特征在于：所述步骤s1中的地理信息包括和灌浆相关的单元、部位、深度、桩号。3.根据权利要求1所述的一种灌浆时空数偶分析方法，其特征在于：所述步骤s2中按照时间的次序建立波速关系{t1，y1}，{t2，y2}，{t3，y3}...{tn，yn}，次序是先后关系和并列关系，其中t表示时间，y表示波速。4.根据权利要求3所述的一种灌浆时空数偶分析方法，其特征在于：所述步骤s2中按照空间的关系建立波速关系{g1，y1}，{g2，y2}，{g3，y3}...{gn，yn}，关系是水平相邻和垂直相邻，其中g表示空间，y表示波速。5.根据权利要求4所述的一种灌浆时空数偶分析方法，其特征在于：所述步骤s2中按照时空关系建立波速关系{t1，g1，y1}，{t2，g2，y2}，{t3，g3，y3}...{tn，gn，yn}，其中t表示时间，g表示空间，y表示波速。6.根据权利要求1所述的一种灌浆时空数偶分析方法，其特征在于：所述步骤s4中由时空数偶数据服务站提供经过相关性处理后的数偶集合；由数据采集器通过网络从时空数偶数据服务站将数偶集合下载到设备中，并进行概率分布计算，最后通过数据显示终端展示数据采集器分析的结果。7.根据权利要求6所述的一种灌浆时空数偶分析方法，其特征在于：数偶集合进行概率分布计算得到数偶的分布曲线分为双峰型和单峰型，其中：单峰分布，表示施工的一致性非常好，若施工结果合格，则设计和施工吻合；若施工结果不合格，则设计和施工不吻合，需要优化设计；双峰分布，表示施工一致性欠佳，若施工合格，则设计和施工吻合，需要优化施工管理；若施工不合格，则设计和施工不吻合，需要优化设计和施工管理。8.根据权利要求1所述的一种灌浆时空数偶分析方法，其特征在于：所述步骤s4中，设x1为累计时间，x2为深度，y为波速，根据设计指标和施工进度，获得一个关于施工天数的参数方程组，t为时间序；累计时间与施工天数的参数方程为f(x1)＝f(t)
……
(1)深度与施工天数的参数方程为g(x2)＝g(t)
……
(2)波速与施工天数的参数方程为h(y)＝h(t)
……
(3)当施工过程中发现实际施工和设计偏差较大时，采用平移法得到：f(x1)＝f(t+k1)
……
(1)
g(x2)＝g(t+k2)
……
(2)h(y)＝h(t+k3)
……
(3)当k
n
>0，设计曲面左移，证明施工获得的数据高于设计要求；当k
n
≤0，设计曲面右移，证明施工获得的数据比设计要求低。

技术总结
本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种灌浆时空数偶分析方法，建立数据库；建立各类时间空间数偶关系集合；判断数据的相关性；相关性辨识完毕后，按照线性回归的方法对相关数偶进行排列分析，经过线性回归后，将参数方程组成一个设计曲面；通过描点法，将时间的次序，空间的关系，时空关系和波速经过相关性分析的数偶，在曲线上进行标记，凡是在参数方程标记的曲面之上表示施工过程质量合格，反之则不合格。本发明将经典数据分析和施工相结合，能够有效进行数据挖掘，便于施工过程中调整施工参数，提高施工效率，解决了现有灌浆管理系统无法满足施工单位需求的问题。统无法满足施工单位需求的问题。统无法满足施工单位需求的问题。


技术研发人员：欧阳兵 罗熠 李建东 王路 余丰 詹程远 杨青 郭亮 秦耀宗 宋虹兵
受保护的技术使用者：武汉长江科创科技发展有限公司 中国葛洲坝集团股份有限公司
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/9/14