本发明涉及建筑施工监测，更具体地说，本发明涉及一种高大模板施工安全监测系统。
背景技术：
1、随着现代建筑技术的发展，高大模板的应用在建筑施工中变得越来越广泛。这种模板支撑系统在高层建筑、桥梁、大型工业厂房等施工中广泛使用，能够提供稳定的支撑，确保混凝土浇筑的顺利进行。然而，高大模板的受力复杂多变，容易受到外界环境、施工荷载等多重因素的影响，导致其稳定性和安全性面临挑战。传统的模板监测方法大多依赖人工检查或简单的监测设备，无法对施工过程中实时变化的受力情况进行有效监控，容易忽视局部受力异常或潜在的安全隐患。此外，随着建筑高度和施工规模的不断增加，对模板受力的动态监测和实时预警的需求越来越迫切。因此，开发一种能够实时、动态监测高大模板施工受力情况，并提供安全预警的智能化监测系统，成为当前技术领域的重要需求。
技术实现思路
1、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
2、一种高大模板施工安全监测系统，包括模板数据采集模块、动态荷载分析模块、插值模块、时间窗分析模块、相邻区域综合分析模块、预警模块；
3、模板数据采集模块实时通过传感器网络进行数据采集，收集施工现场各高大模板预先划分得到的不同的基础区域的受力情况数据；
4、动态荷载分析模块通过实时分析各基础区域的受力情况数据，动态调整受力区域的划分，得到调整后的各个优化区域；
5、插值模块基于优化区域的受力情况数据进行插值处理，确保数据的平滑过渡并将过渡结果输送至时间窗分析模块，避免由于突变导致的误判；
6、时间窗分析模块通过滑动时间窗对优化区域的受力情况数据进行平均分析，并生成自身波动系数；
7、相邻区域综合分析模块用于对相邻优化区域的荷载进行综合分析，考虑不同区域之间的交互影响，生成相邻区域影响系数；
8、预警模块基于模糊逻辑，对各优化区域的自身波动系数、相邻区域影响系数进行模糊化处理，生成优化区域的风险等级。
9、在一个优选的实施方式中，一种高大模板施工安全监测系统，还包括施工报告生成模块，用于对模板数据采集模块、动态荷载分析模块、插值模块、时间窗分析模块、相邻区域综合分析模块和预警模块的运行情况进行记录，生成施工安全报告。
10、在一个优选的实施方式中，受力情况数据包括荷载、应力、位移和振动数据。
11、在一个优选的实施方式中，动态荷载分析模块通过实时分析各基础区域的受力情况数据，动态调整受力区域的划分，得到调整后的各个优化区域指的是：
12、通过k-means聚类算法，对基础区域的受力情况进行重新划分，k-means聚类算法根据基础区域的受力情况的相似性，将受力情况相似的基础区域归为一类，从而动态调整受力区域的划分，目标函数为：
13、；为目标函数，为基础区域的总数，为受力区域的数量，即最终要划分的优化区域的总数，为第i个基础区域的受力数据点，为第j个优化区域的中心点，代表计算基础区域数据点与优化区域中心点之间的欧氏距离；
14、最终目的是最小化目标函数，得到调整后的各个优化区域。
15、在一个优选的实施方式中，在最小化目标函数的过程中，对相邻区域的应力、位移进行连续性检查，确保调整后的区域划分不会产生突变或不连续的情况，具体为：
16、连续性公式检查公式一：对每个基础区域的应力和相邻区域进行连续性检查，；
17、连续性公式检查公式二：对每个基础区域的位移和相邻区域进行连续性检查，；r为与基础区域相邻的所有相邻区域的集合，该集合中的所有相邻区域的应力平均值需要满足连续性公式检查公式一，位移平均值需要满足连续性公式检查公式二；
18、、均为预设的误差数值；
19、如果存在优化区域划分结果不符合连续性检查的条件，则需要重新划分优化区域。
20、在一个优选的实施方式中，插值模块基于优化区域的受力情况数据进行插值处理指的是：
21、基础区域发生合并或分割的瞬间，对得到的优化区域的受力数据进行插值处理，插值处理公式为：
22、；表示基础区域发生合并或分割的瞬间得到的优化区域的受力数据集合，表示距离优化区域中心点最近的一个基础区域在动态调整前一时刻的受力数据集合，表示距离优化区域中心点最近的一个基础区域在动态调整前一时刻，其相邻的所有基础区域前一时刻的受力数据平均值的集合，为预设的调节系数。
23、在一个优选的实施方式中，时间窗分析模块通过滑动时间窗对优化区域的受力情况数据进行平均分析，并生成自身波动系数指的是：
24、使用hdi对荷载、应力、位移量、振动幅度进行标记，i表示数据的种类，采用滑动时间窗分析方法，得到时间窗口内的平均荷载、平均应力、平均位移量、平均振动幅度，然后进行以下计算：
25、；表示预设的比例系数，表示在时间窗口内采集数据的总次数，表示自身波动系数。
26、在一个优选的实施方式中，相邻区域综合分析模块用于对相邻优化区域的荷载进行综合分析，考虑不同区域之间的交互影响，生成相邻区域影响系数指的是：
27、从每个相邻区域获取其荷载数据lj，根据相邻区域j与当前区域之间的距离，计算距离权重：；为衰减系数，取值大于1，表示相邻区域与当前优化区域之间的距离；
28、根据相邻区域的荷载大小，计算荷载权重，荷载权重通过相邻区域j的荷载数据lj处于所有相邻区域的荷载数据之和得到；
29、相邻区域影响系数计算公式为：
30、；k表示相邻区域的总数量，表示相邻区域影响系数。
31、在一个优选的实施方式中，预警模块基于模糊逻辑，对各优化区域的自身波动系数、相邻区域影响系数进行模糊化处理，生成优化区域的风险等级指的是：
32、将优化区域的自身波动系数、相邻区域影响系数均作为输入变量，将优化区域的风险等级作为输出变量，对输入变量模糊化处理，将输入变量的值转换为模糊集合，对输出变量模糊化处理，将输出变量转换为模糊集合，制定模糊规则，描述不同数据种类组合下的施工安全性，将模糊化后的输入变量通过模糊规则进行推理，得到优化区域的风险等级。
33、本发明的技术效果和优点：
34、本发明通过模板数据采集模块，能够实时获取高大模板在施工过程中的受力情况，涵盖荷载、应力、位移和振动四个数据指标，确保对施工现场的动态监控。这种实时数据采集能够及时反映施工过程中受力变化，有助于预防因受力异常引发的结构失稳或事故。
35、通过动态荷载分析模块，本发明能够根据各基础区域的受力情况，智能化地动态调整受力区域的划分，优化区域划分，提高监测的精准度。该功能确保了即使在施工过程中受力分布发生变化，系统也能快速响应，及时调整监测区域，保证数据的可靠性。
36、本发明的一个重要目的是能够更好地把控和精准定位局部危险区域。通过对受力数据的实时分析与区域调整，本发明可以精确识别局部的高风险区域，避免大范围的盲目排查，从而提高施工现场的安全管理效率。
37、插值模块通过对受力情况的平滑过渡处理，能够避免因瞬时数据突变引发的系统误判，确保数据的连续性和一致性。这种处理方式降低了监测过程中因数据突变而引发的误报，提升了系统的判断精度。
38、时间窗分析模块通过滑动时间窗，对每个优化区域的受力数据进行平均分析，生成自身波动系数，能够有效捕捉区域内的受力趋势，避免因短时间波动导致的误判。结合相邻区域综合分析模块的交互影响分析，系统可以更全面地评估施工安全情况。
39、通过模糊逻辑处理，本发明能够将优化区域的自身波动系数和相邻区域影响系数作为输入变量，进行模糊化处理并生成风险等级。该智能化预警机制能够综合多项数据，动态调整风险评估等级，帮助施工人员及时发现潜在的安全隐患，并采取相应的防范措施。系统还具备施工报告生成功能，能够记录各模块的运行情况，生成详细的施工安全报告，提供施工安全评估和追溯依据，帮助项目管理者及时了解施工进展和风险情况，从而提高管理效率。
1.一种高大模板施工安全监测系统，其特征在于，包括模板数据采集模块、动态荷载分析模块、插值模块、时间窗分析模块、相邻区域综合分析模块、预警模块；
2.根据权利要求1所述的一种高大模板施工安全监测系统，其特征在于，还包括施工报告生成模块，用于对模板数据采集模块、动态荷载分析模块、插值模块、时间窗分析模块、相邻区域综合分析模块和预警模块的运行情况进行记录，生成施工安全报告。
3.根据权利要求2所述的一种高大模板施工安全监测系统，其特征在于，受力情况数据包括荷载、应力、位移和振动数据。
4.根据权利要求3所述的一种高大模板施工安全监测系统，其特征在于，动态荷载分析模块通过实时分析各基础区域的受力情况数据，动态调整受力区域的划分，得到调整后的各个优化区域指的是：
5.根据权利要求4所述的一种高大模板施工安全监测系统，其特征在于，在最小化目标函数的过程中，对相邻区域的应力、位移进行连续性检查，确保调整后的区域划分不会产生突变或不连续的情况，具体为：
6.根据权利要求5所述的一种高大模板施工安全监测系统，其特征在于，插值模块基于优化区域的受力情况数据进行插值处理指的是：
7.根据权利要求6所述的一种高大模板施工安全监测系统，其特征在于，时间窗分析模块通过滑动时间窗对优化区域的受力情况数据进行平均分析，并生成自身波动系数指的是：
8.根据权利要求7所述的一种高大模板施工安全监测系统，其特征在于，相邻区域综合分析模块用于对相邻优化区域的荷载进行综合分析，考虑不同区域之间的交互影响，生成相邻区域影响系数指的是：
9.根据权利要求8所述的一种高大模板施工安全监测系统，其特征在于，预警模块基于模糊逻辑，对各优化区域的自身波动系数、相邻区域影响系数进行模糊化处理，生成优化区域的风险等级指的是：
