本發(fā)明屬于建筑工地數(shù)據(jù)采集，具體為一種基于物聯(lián)網(wǎng)的建筑工地現(xiàn)場綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、建筑工地數(shù)據(jù)采集是建筑行業(yè)中重要的一環(huán)，它涉及對工地現(xiàn)場各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時、準(zhǔn)確地收集和整理。這些數(shù)據(jù)包括但不限于工程進(jìn)度、人員配置、材料使用、設(shè)備狀態(tài)、安全狀況等方面。通過高效的數(shù)據(jù)采集，有助于提高建筑工地的管理水平，確保工程質(zhì)量和安全，降低成本，提升企業(yè)競爭力。建筑工地數(shù)據(jù)采集還需要關(guān)注材料使用和設(shè)備狀態(tài)。通過對材料的采購、使用、庫存等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時采集，可以確保材料的合理使用，降低浪費(fèi)。通過對設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，保證設(shè)備的正常使用，提高工程效率。建筑工地數(shù)據(jù)采集還需要關(guān)注工程安全和質(zhì)量管理。通過對工地的安全隱患進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，可以預(yù)防事故的發(fā)生。通過對工程質(zhì)量的實(shí)時監(jiān)控，可以確保工程質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，避免后期出現(xiàn)質(zhì)量問題。建筑工地數(shù)據(jù)采集是建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理的重要手段。通過實(shí)時、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集，可以提高建筑工地的管理水平，確保工程質(zhì)量和安全，降低成本，提升企業(yè)競爭力。

2、但是傳統(tǒng)的建筑工地數(shù)據(jù)處理方法可能依賴于人工分析和處理，從而影響了整體的精確性和高效性，同時傳統(tǒng)的決策支持可能依賴于經(jīng)驗(yàn)和直覺，從而使得整體決策過程中會存在失誤。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：為了解決上述提出的問題，提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的建筑工地現(xiàn)場綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種基于物聯(lián)網(wǎng)的建筑工地現(xiàn)場綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括傳感器模塊、視頻監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示模塊、存儲模塊、通信模塊和遠(yuǎn)程服務(wù)器模塊；

3、所述數(shù)據(jù)處理模塊的內(nèi)部設(shè)置有數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、特征工程模塊、模型訓(xùn)練與預(yù)測模塊和智能決策支持模塊；

4、所述傳感器模塊實(shí)時監(jiān)測工地現(xiàn)場的環(huán)境參數(shù)和活動，并將原始數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊。

5、所述視頻監(jiān)控模塊通過攝像頭捕捉工地現(xiàn)場的視覺信息，并將視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊。

6、所述數(shù)據(jù)處理模塊對接收到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、預(yù)處理和特征提取，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以識別模式和預(yù)測趨勢。處理后的數(shù)據(jù)被發(fā)送到顯示模塊和存儲模塊。同時這些數(shù)據(jù)也將通過通信模塊發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器模塊。

7、所述顯示模塊接收來自數(shù)據(jù)處理模塊的統(tǒng)計圖表和報告，并將其展示給工地現(xiàn)場的管理人員。

8、所述存儲模塊負(fù)責(zé)長期保存數(shù)據(jù)處理模塊生成的統(tǒng)計圖表、報告和原始數(shù)據(jù)。同時這些數(shù)據(jù)也會被同步到遠(yuǎn)程服務(wù)器模塊，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的冗余備份和遠(yuǎn)程訪問。

9、所述通信模塊將數(shù)據(jù)處理模塊生成的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器模塊；

10、所述遠(yuǎn)程服務(wù)器模塊是一個中央數(shù)據(jù)處理和存儲中心，接收來自多個工地的數(shù)據(jù)。所述遠(yuǎn)程服務(wù)器模塊提供數(shù)據(jù)存儲服務(wù)，確保數(shù)據(jù)的安全性和可訪問性。管理人員可以通過安全的遠(yuǎn)程訪問接口查看實(shí)時數(shù)據(jù)和報告，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理；

11、所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)被傳遞到特征工程模塊，以進(jìn)行特征提取和選擇，所述特征工程模塊內(nèi)部產(chǎn)生的經(jīng)過特征工程處理的數(shù)據(jù)被用于訓(xùn)練和驗(yàn)證機(jī)器學(xué)習(xí)模型，所述模型訓(xùn)練與預(yù)測模塊利用訓(xùn)練好的模型對新數(shù)據(jù)產(chǎn)生的預(yù)測結(jié)果被傳遞到智能決策支持模塊，以生成決策支持信息。

12、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述傳感器模塊設(shè)置有溫度傳感器精確測量工地現(xiàn)場的氣溫變化，對于混凝土的澆筑和硬化過程至關(guān)重要。所述傳感器模塊設(shè)置有濕度傳感器實(shí)時監(jiān)測空氣中的水分含量，對于木材的存放和防止因濕度引起的材料損壞非常關(guān)鍵。所述傳感器模塊設(shè)置有光照傳感器測量工地現(xiàn)場的光照強(qiáng)度，確保工作場所的安全和舒適。所述傳感器模塊設(shè)置有噪音傳感器實(shí)時監(jiān)測工地現(xiàn)場的噪音水平，以保證符合政府規(guī)定的噪音標(biāo)準(zhǔn)，并保護(hù)工人的聽力。所述傳感器模塊設(shè)置有振動傳感器用于監(jiān)測設(shè)備或結(jié)構(gòu)的振動情況，預(yù)防過度振動造成的結(jié)構(gòu)損害。所述傳感器模塊設(shè)置有風(fēng)速傳感器監(jiān)測風(fēng)速，對于高層建筑施工和起重機(jī)操作等高空作業(yè)的安全至關(guān)重要。所述傳感器模塊將收集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和決策提供支持。

13、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述視頻監(jiān)控模塊通過安裝高清攝像頭，對工地現(xiàn)場進(jìn)行24小時實(shí)時監(jiān)控，確保工地現(xiàn)場的安全，并記錄所有活動，所述視頻監(jiān)控模塊的視頻數(shù)據(jù)可以用于事故調(diào)查、工人培訓(xùn)、工藝改進(jìn)用途。

14、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述顯示模塊通過大屏幕顯示器或交互式觸摸屏，展示實(shí)時的統(tǒng)計數(shù)據(jù)、圖表和視頻監(jiān)控畫面?？梢栽O(shè)置不同的顯示模式，以滿足不同的管理需求和決策場景。顯示模塊使得管理人員能夠直觀地了解工地現(xiàn)場的情況，并根據(jù)需要采取相應(yīng)的措施。

15、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述存儲模塊將采集到的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理模塊生成的統(tǒng)計圖表和報告進(jìn)行存儲。所述存儲模塊采用raid配置服務(wù)確保數(shù)據(jù)的安全和持久性。所述存儲模塊支持海量數(shù)據(jù)的長期存儲，方便進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)分析和審計。存儲模塊為數(shù)據(jù)的可追溯性和未來的數(shù)據(jù)分析提供了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

16、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述通信模塊將采集到的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理模塊生成的統(tǒng)計圖表和報告?zhèn)鬏數(shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器或云平臺。所述通信模塊通過安全的網(wǎng)絡(luò)連接通過vpn或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院屯暾?。所述通信模塊支持mqtt、http、websocket通信協(xié)議，以滿足不同的傳輸需求。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程訪問和共享，支持多地點(diǎn)、多用戶的實(shí)時監(jiān)控和管理。通信模塊為工地現(xiàn)場的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理提供了便利，并實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享和遠(yuǎn)程訪問。

17、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊中數(shù)據(jù)清洗包括以下步驟：

18、缺失值處理：檢查數(shù)據(jù)中是否存在缺失值，并進(jìn)行處理，如刪除或插補(bǔ)；

19、異常值處理：檢測并處理異常值，刪除或替換；

20、重復(fù)值處理：刪除重復(fù)的工地現(xiàn)場綜合數(shù)據(jù)記錄；

21、所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊中使用最小－最大標(biāo)準(zhǔn)化方法進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，具體步驟如下：

22、s1.計算最大值和最小值：對于每個特征，找到工地現(xiàn)場綜合數(shù)據(jù)集中的最大值(max)和最小值(min)；

23、s2.應(yīng)用變換公式：對于工地現(xiàn)場綜合數(shù)據(jù)集中的每個特征值x，使用以下公式進(jìn)行變換：

24、

25、其中，xnorm是變換后的值；

26、s3.變換工地現(xiàn)場綜合數(shù)據(jù)集：將上述變換應(yīng)用到整個數(shù)據(jù)集的每個特征上；經(jīng)過最?。畲髽?biāo)準(zhǔn)化后，所有特征都將被縮放到0到1的范圍。

27、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述特征工程模塊接收預(yù)處理后的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行特征提取和選擇。所述特征工程模塊通過選擇與預(yù)測目標(biāo)最相關(guān)的特征，以及降維來減少特征的數(shù)量，所述特征工程模塊使用主成分分析(pca)通過計算特征值的協(xié)方差矩陣來找到數(shù)據(jù)的主要成分，計算公式為：

28、其中σ是協(xié)方差矩陣，xi是數(shù)據(jù)點(diǎn)，是數(shù)據(jù)的平均值。

29、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述模型訓(xùn)練與預(yù)測模塊使用70％的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集，15％的數(shù)據(jù)作為驗(yàn)證集，15％的數(shù)據(jù)作為測試集；

30、所述模型訓(xùn)練子模塊使用訓(xùn)練集對模型進(jìn)行訓(xùn)練，通過調(diào)整模型參數(shù)來優(yōu)化性能，使用批量梯度下降算法來優(yōu)化邏輯回歸模型的參數(shù)，迭代更新公式為：

31、其中θj是模型參數(shù)，α是學(xué)習(xí)率，j(θ)是交叉熵?fù)p失函數(shù)，其計算公式為：

32、

33、其中m是訓(xùn)練樣本數(shù)量，y(i)是第i個樣本的真實(shí)標(biāo)簽，hθ(x(i))是模型的預(yù)測結(jié)果。

34、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述智能決策支持模塊接收來自模型訓(xùn)練與預(yù)測模塊的預(yù)測結(jié)果，并將其轉(zhuǎn)化為可操作的見解或建議，這一模塊根據(jù)預(yù)測結(jié)果和業(yè)務(wù)邏輯制定決策策略；

35、所述智能決策支持模塊的決策策略制定基于模型的決策規(guī)則。所述智能決策支持模塊包括以下步驟：

36、s1.設(shè)定閾值，當(dāng)預(yù)測概率超過設(shè)定的值時采取特定行動；

37、s2.使用規(guī)則引擎或邏輯回歸等算法，將多個決策樹模型的輸出整合成一個綜合決策；

38、s3.考慮到成本效益分析，優(yōu)化決策策略以最大化利潤或最小化成本；

39、s4.執(zhí)行與監(jiān)控：實(shí)施決策策略，并監(jiān)控決策結(jié)果。收集反饋數(shù)據(jù)，用于后續(xù)模型的重新訓(xùn)練和優(yōu)化；

40、s5.報告與解釋：生成報告，向決策者解釋模型的預(yù)測結(jié)果和決策建議，提供可視化工具，幫助決策者理解模型的預(yù)測邏輯和決策依據(jù)。

41、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

42、1、本發(fā)明中，數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊提高了整體數(shù)據(jù)質(zhì)量：通過數(shù)據(jù)清洗、異常值處理和重復(fù)值處理，提高數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，確保后續(xù)分析的可靠性。數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊通過最小-最大標(biāo)準(zhǔn)化，將數(shù)據(jù)縮放到0到1的范圍內(nèi)，便于不同特征之間的比較和模型訓(xùn)練。同時特征工程模塊通過特征提取和選擇，識別與目標(biāo)變量最相關(guān)的特征，減少數(shù)據(jù)維度，提高模型訓(xùn)練的效率。特征工程模塊并使用主成分分析(pca)等方法，降低數(shù)據(jù)維度，去除冗余信息，使模型更加簡潔和高效；

43、2、本發(fā)明中，模型訓(xùn)練與預(yù)測模塊通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法，建立對工地現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)和活動趨勢的預(yù)測模型，為決策提供支持，通過模型訓(xùn)練和驗(yàn)證，不斷優(yōu)化模型參數(shù)，提高模型的預(yù)測準(zhǔn)確性和泛化能力。智能決策支持模塊根據(jù)預(yù)測結(jié)果和業(yè)務(wù)邏輯，生成具體的決策建議，幫助管理人員做出科學(xué)合理的決策。實(shí)施決策策略，并監(jiān)控決策結(jié)果，收集反饋數(shù)據(jù)，用于后續(xù)模型的重新訓(xùn)練和優(yōu)化。綜上所述，數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)部的四個模塊相互協(xié)作，共同提高了數(shù)據(jù)的質(zhì)量、模型的預(yù)測準(zhǔn)確性和決策支持能力，為建筑工地現(xiàn)場的綜合管理提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支持和智能決策能力，有助于提高工作效率、安全性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策支持，并帶來經(jīng)濟(jì)效益的提升。

44、3、本發(fā)明中，視頻監(jiān)控模塊和通信模塊實(shí)現(xiàn)了對工地現(xiàn)場的24小時實(shí)時監(jiān)控，管理人員可以通過遠(yuǎn)程服務(wù)器模塊實(shí)時查看工地現(xiàn)場的情況，并進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。這種遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理能力大大提高了管理效率，減少了現(xiàn)場人員的工作負(fù)擔(dān)。存儲模塊負(fù)責(zé)長期保存數(shù)據(jù)處理模塊生成的統(tǒng)計圖表、報告和原始數(shù)據(jù)，并同步到遠(yuǎn)程服務(wù)器模塊，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的冗余備份和遠(yuǎn)程訪問。這種數(shù)據(jù)存儲和備份能力保證了數(shù)據(jù)的安全性和可訪問性，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和決策提供了堅實(shí)的基礎(chǔ)。通過存儲模塊的海量數(shù)據(jù)存儲能力，系統(tǒng)可以進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)分析和趨勢預(yù)測，幫助管理人員了解工地現(xiàn)場的歷史情況，并預(yù)測未來的發(fā)展趨勢，為決策提供參考。