[0001] 本发明涉及建筑地基处理智能化技术领域，特别涉及一种强夯施工质量监测监控装置及方法。

[0002] 强夯法作为一种地基处理技术，因其节能、高效和环保的特性，具有显著的经济和推广价值。然而，目前强夯施工的监测和记录主要依赖人工进行，由于测量人员的技术水平和责任心不一，导致测量结果的准确性参差不齐，地质条件的复杂性，比如偏锤或埋锤现象，也会影响测量的准确性。另外，施工过程中，需要频繁进行立尺和读数，这占用了大量的施工时间；人工放线的工作量也巨大，且施工资料的纸质化处理耗费了不少时间。除此之外，传统的强夯施工中每台机械设备每个班次通常需要配备操作司机、测量员和辅助工人，以完成夯点定位和沉降量测量。随着人工成本的不断上升，这部分成本在工程总成本中所占比例日益增加。

[0003] 申请号为：CN201710583014.4的发明专利公开了强夯施工质量在线实时管控方法及强夯信息化施工方法，其方法包括：在强夯机上设置有施工导航系统，所述施工导航系统采集强夯机施工过程数据并完成数据融合，融合后的数据经过无线网络实时发送至云存储系统中，指挥中心的数据处理模块或数据处理服务器调用云存储系统中的数据，并实时计算得出强夯施工参数，并将计算得出的强夯施工参数与预设的施工控制标准自动对比，判断强夯施工参数是否达标，如果强夯施工参数没有达标，指挥中心的数据处理模块或数据处理服务器向管控PC端和/或强夯机施工导航系统的显示端和/或施工管理人员的微信端发出报警提示，指导现场施工调整。

[0004] 但是，上述现有技术在强夯施工参数没有达标时，数据处理模块或数据处理服务器直接发送报警提示，管理方不能直观的从不达标参数中确定施工问题，不够智能。

[0005] 有鉴于此，亟需一种强夯施工质量监测监控装置及方法，以至少解决上述不足。

[0091] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

[0092] 本发明实施例提供了一种强夯施工质量监测监控装置，如图1所示，包括：

[0093] 设计方案确定子系统1，用于获取施工现场的勘察报告和施工设计要求，根据勘察报告和施工设计要求确定设计方案；其中，施工现场为：进行强夯施工作业的工程现场；勘察报告为：施工现场的工程勘察报告，包括施工地点的地质、水文地质和环境条件等调查分析结果；施工设计要求为：需要强夯施工作业达到何种作业效果；设计方案为：强夯施工作业的具体措施；

[0094] 自动化施工子系统2，用于根据设计方案进行自动化施工；其中，自动化施工为：基于物联网技术、远程控制施工设备按照设计方案的要求作业；

[0095] 监测数据获取子系统3，用于获取自动化施工过程中的监测数据；其中，监测数据为：与强夯作业相关的数据，比如：夯锤定位、夯锤加速度等；

[0096] 现场数据预估子系统4，用于根据监测数据预估施工现场的承载力数据和变形模量数据；其中，承载力数据为：施工现场的地基在不产生失稳条件下能够安全承受的最大荷载；变形模量数据为：描述施工现场的土体或岩石在荷载作用下变形特性的参数；

[0097] 加固效果预估子系统5，用于根据监测数据、承载力数据和变形模量数据预估施工现场的基础沉降量，并绘制加固效果图。其中，基础沉降量为：施工现场的地基在强夯施工作业后的垂直位移量；加固效果图为可视化展示加固工程效果的示意图。

[0098] 上述技术方案的工作原理及有益效果为：

[0099] 本申请引入勘察报告和施工设计要求，确定强夯施工作业的设计方案。基于物联网技术、远程控制施工设备按照设计方案的要求进行自动化施工。实时监测自动化施工过程中的监测数据，根据监测数据预估承载力数据和变形模量数据。根据监测数据、承载力数据和变形模量数据预估基础沉降量，并绘制加固效果图，实时预测加固效果并进行可视化显示，更加直观且智能。

[0100] 在一个实施例中，设计方案确定子系统，包括：

[0101] 施工参数获取模块，用于根据勘察报告和施工设计要求，确定施工能级和工艺参数；其中，施工能级为：夯锤的击打能量；工艺参数为：夯点间距和夯击次数；

[0102] 夯点图绘制模块，用于根据施工现场图、施工能级和工艺参数，绘制夯点图；其中，施工现场图为：施工现场的地图；夯点图为：在施工现场图中标记了夯锤夯点的标记图；

[0103] 报告差异区域确定模块，用于确定勘察报告的报告区域，根据报告区域的区域信息，确定报告差异区域；其中，报告区域为：勘察报告中报告的施工现场的区域；区域信息为：报告区域的相关信息，比如：报告区域的地形信息、积水信息等；报告差异区域为：当前时刻的区域信息和勘察时刻的区域信息存在差异时的报告区域；

[0104] 方案调整模块，用于根据报告差异区域，调整施工能级、工艺参数和夯点图；其中，调整施工能级、工艺参数和夯点图时，由管理人员输入调整参数；

[0105] 设计施工说明生成模块，用于基于预设的生成模版，根据施工能级、工艺参数和夯点图，生成设计施工说明。其中，预设的生成模版由人工预先设置。

[0106] 上述技术方案的工作原理及有益效果为：

[0107] 本申请根据勘察报告和施工设计要求自动确定施工能级和工艺参数，根据施工现场图、施工能级和工艺参数确定在施工现场图中标记了夯锤夯点的标记图。由于实际作业时和勘探时的土层情况可能存在不同，引入报告差异区域，根据报告差异区域，调整施工能级、工艺参数和夯点图。根据生成模版，生成设计施工说明，提高了设计施工说明的适宜性。

[0108] 在一个实施例中，自动化施工子系统，包括：

[0109] 夯点位置坐标测量模块，用于基于卫星定位技术，测量夯点位置坐标；其中，夯点位置坐标为：夯点位置的GPS定位坐标；

[0110] 第一运动数据测量模块，用于基于激光测距技术，测量夯锤的第一运动数据；其中，第一运动数据为：通过激光测距模块检测的运动轨迹，运动速度以及运动距离；

[0111] 惯性数据测量模块，用于基于惯性测量技术，测量夯锤的惯性数据；其中，惯性数据为：夯锤的加速度、角速度、速度、地磁强度、压力和温度；

[0112] 第二运动数据获取模块，用于根据惯性数据校正第一运动数据，获取第二运动数据；其中，第二运动数据为：基于惯性数据对激光测距模块的检测数据进行校正后获得的结果；

[0113] 测算模块，用于根据第二运动数据，确定击数和夯沉量；

[0114] 自动化施工模块，用于基于设计方案，根据夯点位置坐标、击数和夯沉量，进行自动化施工。

[0115] 上述技术方案的工作原理及有益效果为：

[0116] 本申请引入卫星定位技术确定夯点位置坐标，基于激光测距技术测量第一运动数据。引入惯性测量技术测量夯锤的惯性数据。基于惯性数据校正第一运动数据获取第二运动数据，提高了第二运动数据的精准性，进一步提高了后续击数和夯沉量的测算精度。基于设计方案，根据夯点位置坐标、击数和夯沉量，进行自动化施工，施工控制更精准。

[0117] 在一个实施例中，现场数据预估子系统，包括：

[0118] 理论施工效果推演模块，用于根据勘察报告，推演理论施工效果；其中，理论施工效果为：根据勘察报告中的数据和施工设计要求推演出的施工完成后预期达到的效果；

[0119] 预判数据获取模块，用于根据监测数据，获取预判数据；其中，预判数据为：根据监测数据确定各点的夯沉量以及总体的夯沉量，再根据各点的夯沉量以及总体的夯沉量预测场地的承载力和变形模量，将场地的承载力和变形模量作为预判数据；

[0120] 现场实验数据获取模块，用于获取现场实验数据；其中，现场实验数据为：现场静荷载实验数据和原位动力触探实验数据；

[0121] 预判数据确定模块，用于基于历史施工效果，根据预判数据和现场实验数据，确定承载力数据和变形模量数据。其中，历史施工效果为：以往施工后实际得到的效果以及实际得到的效果在之前预测的效果；确定承载力数据和变形模量数据时，基于预判数据和现场实验数据、历史施工效果进行情形匹配，修正预判数据获得承载力数据和变形模量数据。

[0122] 上述技术方案的工作原理及有益效果为：

[0123] 本申请根据勘察报告推测出理论施工效果。基于监测数据进行完工效果预判，获取预判数据。匹配出以往施工后实际得到的效果以及之前预测的效果。以此精细预估出各区域的沉降量，对可能出现的问题提前修正。避免事后出现施工结果不达标的情况。

[0124] 本发明实施例提供了一种强夯施工质量监测监控装置，还包括：

[0125] 质量分析子系统，用于根据加固效果图和施工设计要求，进行施工质量分析，获取质量分析结果；

[0126] 其中，质量分析子系统，包括：

[0127] 效果图构建规则获取模块，用于获取加固效果图的效果图构建规则；其中，效果图构建规则根据使用的模拟强夯施工的加固效果图的软件确定；

[0128] 目标效果图确定模块，用于根据效果图构建规则和施工设计要求，确定目标效果图；其中，目标效果图为：根据施工设计要求施工后，理论上的加固效果图；

[0129] 质量分析结果获取模块，用于对比分析加固效果图和目标效果图，获取质量分析结果。

[0130] 上述技术方案的工作原理及有益效果为：

[0131] 虽然强夯施工过程是按照施工设计要求来进行的，但是施工过程中仍可能引入偏差，因此，确定加固施工效果图后进行质量分析。引入加固效果图的效果图构建规则。根据效果图构建规则和施工设计要求，确定根据施工设计要求施工后理论上的加固效果图(即目标效果图)。将加固效果图和目标效果图进行对比确定质量分析结果，更加合理。

[0132] 在一个实施例中，质量分析结果获取模块，包括：

[0133] 强夯参数获取子模块，用于获取夯点位置坐标的强夯参数；其中，强夯参数为：影响强夯施工的效果的参数，比如：夯锤的重量、落距、夯击次数和夯击能等；

[0134] 坐标对应关系获取子模块，用于获取夯点位置坐标和效果图之间的坐标对应关系；

[0135] 局部关联效果图确定子模块，用于根据强夯参数和坐标对应关系，确定加固效果图和目标效果图之间的局部关联效果图；其中，确定加固效果图和目标效果图之间的局部关联效果图时，确定强夯参数对应夯点位置坐标的强夯作业影响范围，根据强夯作业影响范围，确定加固效果图的局部和目标效果图的局部，并作为局部关联效果图；

[0136] 局部关联图像相似度计算子模块，用于基于局部关联效果图进行图像特征匹配，确定局部关联图像相似度；

[0137] 分析关联图像确定子模块，用于若局部关联图像相似度小于等于预设的局部关联图像相似度阈值，将相应局部关联图像作为分析关联图像；其中，预设的局部关联图像相似度阈值由人工预先设置；

[0138] 图像差异向量构建子模块，用于根据分析关联图像的图像差异特征，构建图像差异向量；其中，图像差异特征为：图像特征匹配结果小于局部关联图像相似度的图像特征对；构建图像差异向量时，将图像特征对中同一特征类型的图像特征元素作差并填入特征类型预设的向量位置处，获得图像差异向量，比如：图像特征元素为图像的RGB值，特征类型为：颜色；

[0139] 质量分析结果确定子模块，用于根据图像差异向量和预设的分析策略库，确定分析策略并进行施工质量分析，获取质量分析结果。其中，分析策略库包括：多个预选图像差异向量和分析策略。

[0140] 上述技术方案的工作原理及有益效果为：

[0141] 本申请获取强夯参数和坐标对应关系，确定强夯参数对应夯点位置坐标的强夯作业影响范围，根据强夯作业影响范围，确定加固效果图的局部和目标效果图的局部并关联，获得局部关联效果图。将局部关联效果图进行图像特征匹配，确定局部关联图像相似度，若局部关联图像相似度小于等于局部关联图像相似度阈值，说明该局部加固效果未达到理想的加固效果，将其作为分析关联图像。

[0142] 而加固效果图的图像特征对应表征的含义不同，比如：通过不同颜色展示土层的承载力数据，那么根据图像颜色差异特征，构建图像差异向量，确定分析策略库中不同颜色的加固效果图的分析策略进行施工质量分析，确定质量分析结果，提高了分析效率。

[0143] 本发明实施例提供了一种强夯施工质量监测监控装置，还包括：

[0144] 关联建筑影响分析子系统，用于根据加固效果图的地理参数，确定关联建筑并进行影响分析；其中，地理参数为：与加固效果图相关的施工区域的位置相关的参数；关联建筑为：受到施工区域加固工程影响的建筑物；

[0145] 其中，关联建筑影响分析子系统，包括：

[0146] 区域边界加固特征获取模块，用于获取加固效果图对应施工区域的区域边界加固特征；其中，区域边界加固特征为：施工区域的加固边界的加固信息的特征化表示；

[0147] 影响辐射范围确定模块，用于根据区域边界加固特征和地理参数，确定影响辐射范围；其中，影响辐射范围为：加固工程可能影响到的范围；

[0148] 影响建筑确定模块，用于确定影响辐射范围内的影响建筑；其中，影响建筑为：受到施工区域加固工程影响的建筑物；

[0149] 影响分析结果确定模块，用于根据影响建筑的建筑信息和区域边界加固特征，确定影响分析结果。其中，建筑信息为：影响建筑的信息，比如：建筑结构、用途、年代、材料和当前状态等；影响分析结果为：区域边界加固特征对影响建筑的影响后果，比如：地基土层挤压导致影响建筑的地面铺设层拱起。

[0150] 上述技术方案的工作原理及有益效果为：

[0151] 本申请将施工区域边界的加固信息特征化获取区域边界加固特征。根据区域边界加固特征和地理参数，确定加固工程可能影响到的影响辐射范围。确定受到施工区域加固工程影响的建筑物。并根据影响建筑的建筑信息和区域边界加固特征确定区域边界加固特征对影响建筑的影响后果，提高了强夯施工的适宜性。

[0152] 在一个实施例中，影响建筑确定模块，包括：

[0153] 当前建筑确定子模块，用于确定影响辐射范围内的当前建筑；其中，当前建筑为：在进行强夯施工时已经存在的建筑；

[0154] 施工规划获取子模块，用于获取影响辐射范围关联的未来施工规划；其中，未来施工规划为：影响辐射范围内未来的施工计划；

[0155] 未来建筑确定子模块，用于根据未来施工规划，确定未来建筑；其中，未来建筑为：解析施工规划确定的影响辐射范围内未来施工的建筑；

[0156] 影响建筑确定子模块，用于将当前建筑和未来建筑共同作为影响建筑。

[0157] 上述技术方案的工作原理及有益效果为：

[0158] 确定影响建筑时，除了考虑周边已经建成的建筑，还需要考虑到未来施工的建筑。因此，本申请首先确定影响辐射范围内的当前建筑，另外，引入未来施工规划确定影响辐射范围内未来施工的建筑，将当前建筑和未来建筑共同作为影响建筑，影响建筑的确定过程更全面。

[0159] 在一个实施例中，影响分析结果确定模块，包括：

[0160] 加固特征类型获取子模块，用于获取区域边界加固特征的加固特征类型；其中，加固特征类型为：加固土层种类；

[0161] 影响传导关系确定子模块，用于根据加固特征类型，确定影响传导关系；其中，影响传导关系为：何种强夯施工参数在对应加固土层中存在何种传导关系；

[0162] 实际影响分布确定子模块，用于根据区域边界加固特征和影响传导关系，确定对影响建筑的实际影响分布；其中，实际影响分布为：区域边界加固特征对影响建筑的地基的影响分布，比如：对影响建筑的地基土层的密度改变、土层均匀性改变等；

[0163] 抗干扰标准分布获取子模块，用于解析建筑信息，获取抗干扰标准分布；其中，抗干扰标准分布为：保证影响建筑安全性的地基参数；

[0164] 影响分析结果确定子模块，用于根据实际影响分布和抗干扰标准分布，确定影响分析结果。

[0165] 上述技术方案的工作原理及有益效果为：

[0166] 本申请引入区域边界加固特征的加固特征类型，确定加固特征类型对应的影响传导关系。根据区域边界加固特征和影响传导关系，确定实际影响分布。根据实际影响分布和抗干扰标准分布的对照结果，确定影响分析结果，及时确定可能对影响建筑带来的影响进行提前干预，提高了施工的规范性。

[0167] 在一个实施例中，实际影响分布确定子模块，包括：

[0168] 强夯施工影响事件获取单元，用于获取强夯施工影响事件；其中，强夯施工影响事件为：历史上在进行强夯施工过程中对周围建筑或环境产生的震动、位移或其他形式的影响的事件；

[0169] 关联关系提取单元，用于根据强夯施工影响事件，提取历史加固特征和历史影响传导关系的关联关系；其中，历史加固特征为：强夯施工影响事件中提取的强夯区域边界加固特征；历史影响传导关系为：强夯施工影响事件中，强夯施工对周围建筑影响的传递方式和路径，包括震动如何从施工点传播到建筑结构；

[0170] 局部三维地图获取单元，用于获取施工现场和影响建筑的局部三维地图；其中，局部三维地图为：施工现场和影响建筑之间的直线距离为直径的圆形区域的三维地图；

[0171] 三维信息获取单元，用于获取影响建筑的三维信息；其中，三维信息为：已经建成的影响建筑的三维扫描信息和未来的影响建筑的三维建模信息；

[0172] 目标三维模型建立单元，用于根据局部三维地图和三维信息，建立目标三维模型；其中，目标三维模型为：根据局部三维地图和三维信息的三维点云的相对位置进行拼接获得的三维模型；

[0173] 影响推演模型建立单元，用于根据关联关系和目标三维模型，建立影响推演模型；其中，影响推演模型为：基于历史加固特征、历史影响传导关系，以及目标三维模型，建立的用于预测和模拟强夯施工对周围建筑可能产生的影响的计算模型；

[0174] 推演影响获取单元，用于将区域边界加固特征和影响传导关系输入影响推演模型，获取推演影响；其中，推演影响为：影响推演模型推演的区域边界加固特征对影响建筑的影响结果；

[0175] 实际影响分布获取单元，用于根据推演影响，获取实际影响分布。

[0176] 上述技术方案的工作原理及有益效果为：

[0177] 本申请引入强夯施工影响事件，确定历史上历史加固特征和历史影响传导关系的关联关系。获取以施工现场和影响建筑之间的直线距离为直径的圆形区域的局部三维地图，建立局部三维地图和三维信息，建立目标三维模型。根据关联关系和目标三维模型，建立模拟强夯施工对周围建筑可能产生的影响的机理模型(影响推演模型)。将区域边界加固特征和影响传导关系输入影响推演模型，获取推演影响，并确定实际影响分布，提升了实际影响分布预估的精准性。

[0178] 本发明实施例提供了一种强夯施工质量监测监控方法，如图2所示，包括：

[0179] 步骤1：获取施工现场的勘察报告和施工设计要求，根据勘察报告和施工设计要求确定设计方案；

[0180] 步骤2：根据设计方案进行自动化施工；

[0181] 步骤3：获取自动化施工过程中的监测数据；

[0182] 步骤4：根据监测数据预估施工现场的承载力数据和变形模量数据；

[0183] 步骤5：根据监测数据、承载力数据和变形模量数据预估施工现场的基础沉降量，并绘制加固效果图。

[0184] 在一个实施例中，步骤1：获取施工现场的勘察报告和施工设计要求，根据勘察报告和施工设计要求确定设计方案，包括：

[0185] 根据勘察报告和施工设计要求，确定施工能级和工艺参数；

[0186] 根据施工现场图、施工能级和工艺参数，绘制夯点图；

[0187] 确定勘察报告的报告区域，根据报告区域的区域信息，确定报告差异区域；

[0188] 根据报告差异区域，调整施工能级、工艺参数和夯点图；

[0189] 基于预设的生成模版，根据施工能级、工艺参数和夯点图，生成设计施工说明。

[0190] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。