阅读说明：本技术 一种基于大数据的建筑施工安全监测管理系统 (Building construction safety monitoring management system based on big data ) 是由 霍祥明 于 2020-07-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种基于大数据的建筑施工安全监测管理系统,包括风速检测模块、负载重量检测模块、拉绳夹角检测模块、工作距离分析模块、塔吊重力分析模块、吊杆离地高度检测模块、地基承载力检测模块、显示模块、控制服务器和存储数据库；本发明通过风速检测模块结合控制服务器判断塔吊能否开始工作,并通过检测负载的重量,判断塔吊起重是否超载,计算塔吊负载后的总重力,同时通过拉绳夹角检测模块、工作距离分析模块、吊杆离地高度检测模块和地基承载力检测模块并结合控制服务器综合计算塔吊侧倾稳定安全系数,对比判断塔吊是否符合安全起重要求,对不符合的塔吊立刻停止起重工作,并进行拆卸处理,预防塔吊侧倾事故。(The invention discloses a building construction safety monitoring management system based on big data, which comprises a wind speed detection module, a load weight detection module, a stay cord included angle detection module, a working distance analysis module, a tower crane gravity analysis module, a suspender ground clearance detection module, a foundation bearing capacity detection module, a display module, a control server and a storage database, wherein the stay cord included angle detection module is used for detecting the distance between the ground and the ground; the invention judges whether the tower crane can start working by combining the wind speed detection module with the control server, judges whether the crane is overloaded by detecting the weight of the load, calculates the total gravity of the tower crane after the load is loaded, comprehensively calculates the tower crane roll stability safety coefficient by combining the stay cord included angle detection module, the working distance analysis module, the suspender ground clearance detection module and the foundation bearing capacity detection module with the control server, judges whether the tower crane meets the safety crane lifting requirement by comparison, immediately stops the crane lifting work for the tower crane which is not met, and carries out disassembly treatment, thereby preventing the tower crane roll accident.)

一种基于大数据的建筑施工安全监测管理系统

技术领域

本发明涉及建筑施工安全监测领域，涉及到一种基于大数据的建筑施工安全监测管理系统。

背景技术

塔吊是建筑工地上必不可少的一种起重设备，主要用于建筑施工中物料的垂直和水平输送，具有使用范围广、起升高度高和施工效率高等特点。塔吊工作于多样的施工场合中，自身结构较复杂、作业环境恶劣，一旦出现安全事故，将严重危害人身及财产安全，因此塔吊运行安全问题备受人们关注。

目前塔吊运行安全存在一些不容忽视的问题，传统的塔吊起重作业是通过人们的经验进行塔吊起重作业，不考虑实时风速，当风速过大时会降低塔吊的平衡性，从而危害施工人员的生命，同时无法精确判断负载是否超重，无法检测地基承载力，并无法计算塔吊侧倾稳定安全系数，同时无法根据塔吊侧倾稳定安全系数判断塔吊是否符合安全起重要求，增加了塔吊侧倾事故的发生，为了解决以上问题，本发明设计了一种基于大数据的建筑施工安全监测管理系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于大数据的建筑施工安全监测管理系统，通过风速检测模块结合控制服务器判断塔吊能否开始工作，并通过检测负载的重量，判断塔吊起重是否超载，通过塔吊重力分析模块计算塔吊负载后的总重力，同时通过检测吊杆离地高度和地基承载力计算塔吊侧倾稳定安全系数，对比判断塔吊是否符合安全运行要求，对于不符合的塔吊立刻停止起重工作，并进行拆卸处理，解决了背景技术中存在的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于大数据的建筑施工安全监测管理系统，包括风速检测模块、负载重量检测模块、拉绳夹角检测模块、工作距离分析模块、塔吊重力分析模块、吊杆离地高度检测模块、地基承载力检测模块、显示模块、控制服务器和存储数据库；

所述控制服务器分别与风速检测模块、负载重量检测模块、工作距离分析模块、塔吊重力分析模块、吊杆离地高度检测模块、地基承载力检测模块、显示模块和存储数据库连接，存储数据库分别与塔吊重力分析模块和工作距离分析模块连接，拉绳夹角检测模块与工作距离分析模块连接；

所述风速检测模块包括风速传感器，用于对当天塔吊起重作业时的实时风速进行检测，记录检测的实时风速值，记为v，将检测的实时风速值发送至控制服务器；

所述控制服务器用于接收风速检测模块发送的实时风速值，提取存储数据库中存储的各标准风速等级对应的风速值，将接收的风速值与各标准风速等级对应的风速值进行对比，筛选该风速值对应的风速等级，同时提取存储数据库中存储的塔吊正常起重作业的安全风速等级，将筛选的风速等级与塔吊正常起重作业的安全风速等级进行对比，若筛选的风速等级大于塔吊正常起重作业的安全风速等级，表示塔吊不能开始工作，若筛选的风速等级小于或等于塔吊正常起重作业的安全风速等级，表示塔吊可以开始工作，控制塔吊执行起重工作，并将对比后的风速等级发送至显示模块；

所述负载重量检测模块包括重力传感器，用于对塔吊起重的负载重量进行检测，通过重力传感器对塔吊起重的负载重量进行检测，将检测的负载重量发送至控制服务器；

所述控制服务器用于接收负载重量检测模块发送的负载重量，提取存储数据库中存储的塔吊起重负载的最大安全重量，将接收的负载重量与存储的塔吊起重负载的最大安全重量进行对比，若接收的负载重量大于塔吊起重负载的最大安全重量，表示塔吊无法进行工作，若接收的负载重量小于或等于塔吊起重负载的最大安全重量，表示塔吊可以正常工作，将对比后的负载重量分别发送至工作距离分析模块和塔吊重力分析模块；

所述拉绳夹角检测模块包括角度传感器，用于分别对平衡臂与平衡臂拉绳之间的夹角、起重臂与起重臂拉绳之间的夹角和起重臂与变幅小车所在位置连接塔吊尖顶的拉绳之间的夹角进行检测，通过角度传感器检测平衡臂与平衡臂拉绳之间的夹角，记为α，检测起重臂与起重臂拉绳之间的夹角，记为β，同时检测起重臂与变幅小车所在位置连接塔吊尖顶的拉绳之间的夹角，记为θ，并将检测的平衡臂与平衡臂拉绳之间的夹角、起重臂与起重臂拉绳之间的夹角和起重臂与变幅小车所在位置连接塔吊尖顶的拉绳之间的夹角发送至工作距离分析模块；

所述工作距离分析模块用于接收控制服务器发送的对比后的负载重量，同时接收拉绳夹角检测模块发送的平衡臂与平衡臂拉绳之间的夹角、起重臂与起重臂拉绳之间的夹角和起重臂与变幅小车所在位置连接塔吊尖顶的拉绳之间的夹角，并提取存储数据库中存储的平衡臂和平衡臂上的平衡重的标准总重量、起重臂的标准总重量、平衡臂的标准长度和起重臂的标准长度，根据接收的负载重量计算变幅小车工作时离驾驶室的距离，将变幅小车工作时离驾驶室的距离发送至控制服务器；

所述塔吊重力分析模块用于接收控制服务器发送的对比后的负载重量，提取存储数据库中存储的平衡臂和平衡臂上的平衡重的标准总重量、起重臂的标准总重量和驾驶室的标准重量，计算塔吊负载后的总重力，将计算的塔吊负载后总重力发送至控制服务器；

所述控制服务器用于接收工作距离分析模块发送的变幅小车工作时离驾驶室的距离，同时接收塔吊重力分析模块发送的塔吊负载后总重力，提取存储数据库中存储的变幅小车在起重臂上初始安全距离，将变幅小车工作时离驾驶室的距离减去变幅小车在起重臂上初始安全距离，计算得出变幅小车在起重臂上运动距离，根据计算的变幅小车在起重臂上运动距离控制变幅小车移动到起重臂上该距离的位置；

所述吊杆离地高度检测模块用于对塔吊的吊杆离地面的高度进行检测，测量塔身标准节的高度，统计塔身使用标准节的个数，根据塔身标准节的高度乘标准节的个数计算吊杆离地高度，记为h，将吊杆离地高度发送至控制服务器；

所述地基承载力检测模块包括贯入分析仪，用于对塔吊底座所在地区的地基承载力进行检测，采用标准贯入试验方法，通过贯入分析仪对比分析获得地基承载力，记为P，将获得的地基承载力发送至控制服务器；

所述控制服务器用于接收吊杆离地高度检测模块发送的吊杆离地高度，同时接收地基承载力检测模块发送的地基承载力，提取存储数据库中存储的地基所占地面的面积，计算塔吊侧倾稳定安全系数，提取存储数据库中存储的塔吊标准侧倾稳定安全系数，将计算的塔吊侧倾稳定安全系数与塔吊标准侧倾稳定安全系数进行对比，若计算的塔吊侧倾稳定安全系数大于或等于塔吊标准侧倾稳定安全系数，表示塔吊符合安全起重要求，若计算的塔吊侧倾稳定安全系数小于塔吊标准侧倾稳定安全系数，表示塔吊不符合安全起重要求，控制塔吊停止起重工作，同时通知相关人员对塔吊进行拆卸处理，并将塔吊侧倾稳定安全系数发送至显示模块；

所述存储数据库用于存储各标准风速等级对应的风速值和塔吊正常起重作业的安全风速等级，存储塔吊起重负载的最大安全重量，并存储平衡臂和平衡臂上的平衡重的标准总重量、起重臂的标准总重量、驾驶室的标准重量、平衡臂的标准长度和起重臂的标准长度，存储变幅小车在起重臂上初始安全距离和地基所占地面的面积s_地，同时存储塔吊标准侧倾稳定安全系数；

所述显示模块用于接收控制服务器发送的风速等级和塔吊侧倾稳定安全系数，将接收的风速等级和塔吊侧倾稳定安全系数进行显示；

进一步地，所述变幅小车工作时离驾驶室的距离的计算公式为l′表示为变幅小车工作时离驾驶室的距离，m₃表示为平衡臂和平衡臂上的平衡重的标准总重量，α表示为平衡臂与平衡臂拉绳之间的夹角，g表示为地球表面的重力加速度，等于9.8m/s²，l₁表示为平衡臂的标准长度，m₁表示为起重臂的标准总重量，β表示为起重臂与起重臂前拉绳之间的夹角，l₂表示为起重臂的标准长度，θ表示为起重臂与变幅小车所在位置连接塔吊尖顶的拉绳之间的夹角，m₂表示为负载重量；

进一步地，所述标准贯入试验方法，包括如下步骤：

S1、用钻机先钻到需要进行标准贯入试验的土层，清孔后，换用标准贯入器，并量得深度尺寸；

S2、将贯入器垂直打入试验土层中，先打入15cm，不计击数，继续贯入土中30cm，记录其锤击数，此数即为标准贯入击数；

S3、提出贯入器，将贯入器中土样取出，进行鉴别描述、记录，然后换以钻探工具继续钻进，至下一需要进行试验的深度，再重复上述操作，一般可每隔1.0-2.0m进行一次试验；

S4、对同一土层应进行多次试验，然后取锤击数的平均值，通过贯入分析仪对比分析锤击数获得地基承载力；

进一步地，所述塔吊负载后的总重力计算公式为G_总＝(m₁+m₂+m₃+m₄)g，G_总表示为塔吊负载后的总重力，m₁表示为起重臂的标准总重量，m₂表示为负载重量，m₃表示为平衡臂和平衡重的标准总重量，m₄表示为驾驶室的标准重量，g表示为为地球表面的重力加速度，等于9.8m/s²；

进一步地，所述塔吊侧倾稳定安全系数的计算公式为

k₁表示为塔吊侧倾稳定安全系数，m_max表示为塔吊起重负载的最大安全重量，g表示为为地球表面的重力加速度，等于9.8m/s²，l′表示为变幅小车工作时离驾驶室的距离，G_总表示为塔吊负载后的总重力，h表示为吊杆离地的高度，v表示为当天塔吊起重作业时实时风速值，l₁表示为平衡臂的标准长度，l₂表示为起重臂的标准长度，e表示为自然数，等于2.718，P表示为地基承载力，s_地表示为地基所占地面的面积。

有益效果：

(1)本发明提供的一种基于大数据的建筑施工安全监测管理系统，通过风速检测模块检测实时风速值，判断塔吊能否开始工作，并通过负载重量检测模块对负载进行检测，判断塔吊起重是否超载，降低了塔吊安全事故的发生，同时通过塔吊重力分析模块分析计算塔吊的总重力，为后期综合计算塔吊侧倾稳定安全系数提供可靠的参考数据，并通过拉绳夹角检测模块、工作距离分析模块、吊杆离地高度检测模块和地基承载力检测模块并结合控制服务器综合计算塔吊侧倾稳定安全系数，对比判断塔吊是否符合安全起重要求，可以预防塔吊侧倾事故，保护了施工人员的生命安全。

(2)本发明中通过工作距离分析模块计算变幅小车工作时离驾驶室的距离，并通过控制服务器计算变幅小车在起重臂上运动距离，控制变幅小车移动至该位置，提高了塔吊的稳定性，增加了塔吊运输负载的安全范围。

(3)本发明中控制服务器通过塔吊侧倾稳定安全系数来控制不符合安全起重要求的塔吊，停止起重工作，同时通知相关人员对塔吊进行拆卸处理，降低了塔吊侧倾发生率，避免人员的慌乱，保障了人们的生命财产安全。

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，一种基于大数据的建筑施工安全监测管理系统，包括风速检测模块、负载重量检测模块、拉绳夹角检测模块、工作距离分析模块、塔吊重力分析模块、吊杆离地高度检测模块、地基承载力检测模块、显示模块、控制服务器和存储数据库；

所述控制服务器分别与风速检测模块、负载重量检测模块、工作距离分析模块、塔吊重力分析模块、吊杆离地高度检测模块、地基承载力检测模块、显示模块和存储数据库连接，存储数据库分别与塔吊重力分析模块和工作距离分析模块连接，拉绳夹角检测模块与工作距离分析模块连接；

所述风速检测模块包括风速传感器，用于对当天塔吊起重作业时的实时风速进行检测，记录检测的实时风速值，记为v，将检测的实时风速值发送至控制服务器；

所述控制服务器用于接收风速检测模块发送的实时风速值，提取存储数据库中存储的各标准风速等级对应的风速值，将接收的风速值与各标准风速等级对应的风速值进行对比，筛选该风速值对应的风速等级，同时提取存储数据库中存储的塔吊正常起重作业的安全风速等级，将筛选的风速等级与塔吊正常起重作业的安全风速等级进行对比，若筛选的风速等级大于塔吊正常起重作业的安全风速等级，表示塔吊不能开始工作，若筛选的风速等级小于或等于塔吊正常起重作业的安全风速等级，表示塔吊可以开始工作，控制塔吊执行起重工作，将对比后的风速等级发送至显示模块；

所述负载重量检测模块包括重力传感器，用于对塔吊起重的负载重量进行检测，通过重力传感器对塔吊起重的负载重量进行检测，将检测的负载重量发送至控制服务器；

所述控制服务器用于接收负载重量检测模块发送的负载重量，提取存储数据库中存储的塔吊起重负载的最大安全重量，将接收的负载重量与存储的塔吊起重负载的最大安全重量进行对比，降低了塔吊安全事故的发生，若接收的负载重量大于塔吊起重负载的最大安全重量，表示塔吊无法进行工作，若接收的负载重量小于或等于塔吊起重负载的最大安全重量，表示塔吊可以正常工作，并将对比后的负载重量分别发送至工作距离分析模块和塔吊重力分析模块；

所述拉绳夹角检测模块包括角度传感器，用于分别对平衡臂与平衡臂拉绳之间的夹角、起重臂与起重臂拉绳之间的夹角和起重臂与变幅小车所在位置连接塔吊尖顶的拉绳之间的夹角进行检测，通过角度传感器检测平衡臂与平衡臂拉绳之间的夹角，记为α，检测起重臂与起重臂拉绳之间的夹角，记为β，同时检测起重臂与变幅小车所在位置连接塔吊尖顶的拉绳之间的夹角，记为θ，并将检测的平衡臂与平衡臂拉绳之间的夹角、起重臂与起重臂拉绳之间的夹角和起重臂与变幅小车所在位置连接塔吊尖顶的拉绳之间的夹角发送至工作距离分析模块；

所述工作距离分析模块用于接收控制服务器发送的对比后的负载重量，同时接收拉绳夹角检测模块发送的平衡臂与平衡臂拉绳之间的夹角、起重臂与起重臂拉绳之间的夹角和起重臂与变幅小车所在位置连接塔吊尖顶的拉绳之间的夹角，并提取存储数据库中存储的平衡臂和平衡臂上的平衡重的标准总重量、起重臂的标准总重量、平衡臂的标准长度和起重臂的标准长度，根据接收的负载重量计算变幅小车工作时离驾驶室的距离，变幅小车工作时离驾驶室的距离的计算公式为

l′表示为变幅小车工作时离驾驶室的距离，m₃表示为平衡臂和平衡臂上的平衡重的标准总重量，α表示为平衡臂与平衡臂拉绳之间的夹角，g表示为地球表面的重力加速度，等于9.8m/s²，l₁表示为平衡臂的标准长度，m₁表示为起重臂的标准总重量，β表示为起重臂与起重臂前拉绳之间的夹角，l₂表示为起重臂的标准长度，θ表示为起重臂与变幅小车所在位置连接塔吊尖顶的拉绳之间的夹角，m₂表示为负载重量，并将变幅小车工作时离驾驶室的距离发送至控制服务器；

所述塔吊重力分析模块用于接收控制服务器发送的对比后的负载重量，提取存储数据库中存储的平衡臂和平衡臂上的平衡重的标准总重量、起重臂的标准总重量和驾驶室的标准重量，计算塔吊负载后的总重力，为后期综合计算塔吊侧倾稳定安全系数提供可靠的参考数据，塔吊负载后的总重力计算公式为G_总＝(m₁+m₂+m₃+m₄)g，G_总表示为塔吊的总重力，m₁表示为起重臂的标准总重量，m₂表示为负载重量，m₃表示为平衡臂和平衡重的标准总重量，m₄表示为驾驶室的标准重量，g表示为为地球表面的重力加速度，等于9.8m/s²，并将计算的塔吊负载后总重力发送至控制服务器；

所述控制服务器用于接收工作距离分析模块发送的变幅小车工作时离驾驶室的距离，同时接收塔吊重力分析模块发送的塔吊负载后总重力，提取存储数据库中存储的变幅小车在起重臂上初始安全距离，将变幅小车工作时离驾驶室的距离减去变幅小车在起重臂上初始安全距离，计算得出变幅小车在起重臂上运动距离，根据计算的变幅小车在起重臂上运动距离控制变幅小车移动到起重臂上该距离的位置，提高了塔吊的稳定性，增加了塔吊运输负载的安全范围；

所述吊杆离地高度检测模块用于对塔吊的吊杆离地面的高度进行检测，测量塔身标准节的高度，统计塔身使用标准节的个数，根据塔身标准节的高度乘标准节的个数计算吊杆离地高度，记为h，将吊杆离地高度发送至控制服务器；

所述地基承载力检测模块包括贯入分析仪，用于对塔吊底座所在地区的地基承载力进行检测，采用标准贯入试验方法，标准贯入试验方法，包括如下步骤：

S1、用钻机先钻到需要进行标准贯入试验的土层，清孔后，换用标准贯入器，并量得深度尺寸；

S2、将贯入器垂直打入试验土层中，先打入15cm，不计击数，继续贯入土中30cm，记录其锤击数，此数即为标准贯入击数；

S3、提出贯入器，将贯入器中土样取出，进行鉴别描述、记录，然后换以钻探工具继续钻进，至下一需要进行试验的深度，再重复上述操作，一般可每隔1.0-2.0m进行一次试验；

S4、对同一土层应进行多次试验，然后取锤击数的平均值，通过贯入分析仪对比分析锤击数获得地基承载力，记为P，将获得的地基承载力发送至控制服务器；

所述控制服务器用于接收吊杆离地高度检测模块发送的吊杆离地高度，同时接收地基承载力检测模块发送的地基承载力，提取存储数据库中存储的地基所占地面的面积，计算塔吊侧倾稳定安全系数，塔吊侧倾稳定安全系数的计算公式为k₁表示为塔吊侧倾稳定安全系数，m_max表示为塔吊起重负载的最大安全重量，g表示为为地球表面的重力加速度，等于9.8m/s²，l′表示为变幅小车工作时离驾驶室的距离，G_总表示为塔吊负载后的总重力，h表示为吊杆离地的高度，v表示为当天塔吊起重作业时实时风速值，l₁表示为平衡臂的标准长度，l₂表示为起重臂的标准长度，e表示为自然数，等于2.718，P表示为地基承载力，s_地表示为地基所占地面的面积，并提取存储数据库中存储的塔吊标准侧倾稳定安全系数，将计算的塔吊侧倾稳定安全系数与塔吊标准侧倾稳定安全系数进行对比，可以预防塔吊侧倾事故，保护了施工人员的生命安全，若计算的塔吊侧倾稳定安全系数大于或等于塔吊标准侧倾稳定安全系数，表示塔吊符合安全起重要求，若计算的塔吊侧倾稳定安全系数小于塔吊标准侧倾稳定安全系数，表示塔吊不符合安全起重要求，控制塔吊停止起重工作，同时通知相关人员对塔吊进行拆卸处理，降低了塔吊侧倾发生率，避免人员的慌乱，保障了人们的生命财产安全，并将塔吊侧倾稳定安全系数发送至显示模块；

所述存储数据库用于存储各标准风速等级对应的风速值和塔吊正常起重作业的安全风速等级，存储塔吊起重负载的最大安全重量，并存储平衡臂和平衡臂上的平衡重的标准总重量、起重臂的标准总重量、驾驶室的标准重量、平衡臂的标准长度和起重臂的标准长度，存储变幅小车在起重臂上初始安全距离和地基所占地面的面积s_地，同时存储塔吊标准侧倾稳定安全系数；

所述显示模块用于接收控制服务器发送的风速等级和塔吊侧倾稳定安全系数，将接收的风速等级和塔吊侧倾稳定安全系数进行显示，便于相关人员直观地了解风速等级和塔吊侧倾稳定安全系数对塔吊运行安全的影响；

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。