本發(fā)明涉及信息管理，具體為一種基于數(shù)據(jù)分析的智能化施工管理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、計算機(jī)在20世紀(jì)后半葉的發(fā)展，使得數(shù)據(jù)處理和存儲能力大幅提高。施工管理開始從手工記錄和管理逐步轉(zhuǎn)向計算機(jī)化管理。而隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及推動了信息的實(shí)時傳輸和共享，施工管理系統(tǒng)得以在線化，支持遠(yuǎn)程協(xié)作和管理；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使得施工現(xiàn)場可以安裝大量傳感器，用于監(jiān)測環(huán)境條件、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和人員活動；實(shí)現(xiàn)了實(shí)時數(shù)據(jù)采集和傳輸技術(shù)的應(yīng)用，使施工管理更加精細(xì)化和智能化。隨著施工項(xiàng)目規(guī)模的擴(kuò)大和復(fù)雜性的增加，施工過程中積累了大量的結(jié)構(gòu)、環(huán)境、人員和設(shè)備數(shù)據(jù)，這無疑增加了對施工過程管理的難度和對施工信息處理的時間；在施工過程中，由于施工場地可能涉及范圍較廣，每個場施工項(xiàng)目中需要的人員和部門較為繁雜，造成了不同部門或團(tuán)隊(duì)之間的信息共享不足，導(dǎo)致安全監(jiān)測信息無法全面整合；在發(fā)現(xiàn)安全隱患后，信息傳遞和溝通可能不及時，影響問題的解決速度等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于數(shù)據(jù)分析的智能化施工管理系統(tǒng)及方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種基于數(shù)據(jù)分析的智能化施工管理方法，所述方法包括以下步驟：

4、s100、收集歷史中施工過程中每個部門的人員數(shù)據(jù)，提取歷史中施工部門的特征數(shù)據(jù)，對提取的每個特征數(shù)據(jù)進(jìn)行計算生成決策樹，將所有特征數(shù)據(jù)的決策數(shù)據(jù)進(jìn)行合并構(gòu)建分類器，在現(xiàn)場施工時利用分類器對參與施工的所有人員數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，得到現(xiàn)場施工的部門類別；

5、進(jìn)一步的，根據(jù)施工人員特征對現(xiàn)場施工進(jìn)行部門分類的具體步驟為：

6、s101、收集歷史中施工過程中每個部門的人員數(shù)據(jù)為，表示收集歷史中施工過程中每個部門中第1、2、3、...、n種人員數(shù)據(jù)，n為正整數(shù)；對收集的歷史中每個部門人員數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，提取每個部門中均存在的人員數(shù)據(jù)為特征數(shù)據(jù)，構(gòu)建特征數(shù)據(jù)集為，表示提取的施工部門第1、2、3、...、m個特征數(shù)據(jù)，m為正整數(shù)；

7、s102、在確定施工部門的特征數(shù)據(jù)后，收集歷史中每個部門的相同特征數(shù)據(jù)值為，表示收集的歷史中第1、2、3、...、j個部門的相同特征數(shù)據(jù)值，j為正整數(shù)；對歷史中每個部門中相同特征數(shù)據(jù)值進(jìn)行k次收集，提取收集的歷史中每個部門k個相同特征數(shù)據(jù)中最大值和最小值；將提取的j個部門的最大值和最小值從小到大進(jìn)行排序后為，表示從小到大排序后第1、2、3、...、j個部門的相同特征數(shù)據(jù)最大值和最小值；對相鄰部門中前一個最大值和后一個最小值進(jìn)行比較，當(dāng)時，判斷相鄰部門在相同特征數(shù)據(jù)值存在交錯，表示相鄰部門中前一個部門的相同特征數(shù)據(jù)最大值，表示相鄰部門中后一個部門的相同特征戶數(shù)最小值；當(dāng)時，判斷相鄰部門在相同特征數(shù)據(jù)值不存在交錯；

8、s103、當(dāng)判斷相鄰部門在相同特征數(shù)據(jù)存在交錯后，對相鄰部門中前一個部門的最大值和后一個部門的最小值進(jìn)行替換，公式為：

9、，

10、公式中，th表示對相鄰部門中前一個部門的最大值和后一個部門的最小值進(jìn)行替換的替換值；替換后存在交錯的相鄰部門的數(shù)據(jù)區(qū)間為和；表示相鄰部門中前一個部門的替換后的區(qū)間，表示相鄰部門中后一個部門的替換后的區(qū)間；利用計算的替換值對所有存在交錯的部門的最大值和最小值進(jìn)行替換，最終得到相同特征數(shù)據(jù)在所有部門中的區(qū)間；對特征數(shù)據(jù)集中所有特征數(shù)據(jù)在所有部門中的區(qū)間均進(jìn)行收集分析，得到每種特征數(shù)據(jù)在所有部門中的區(qū)間；利用每種特征數(shù)據(jù)在所有部門中的區(qū)間設(shè)計決策樹，構(gòu)建得到m個決策樹為，表示利用特征數(shù)據(jù)構(gòu)建的第1、2、3、...、m種決策樹；將構(gòu)建的m種決策樹進(jìn)行疊加建立分類器；

11、s104、在現(xiàn)場施工中實(shí)時采集每個人員數(shù)據(jù)在特征數(shù)據(jù)集中存在的實(shí)時特征數(shù)據(jù)，利用分類器對采集的每個人員數(shù)據(jù)中的實(shí)時特征數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，設(shè)采集的每個人員數(shù)據(jù)中實(shí)時特征數(shù)據(jù)為，表示采集的每個人員數(shù)據(jù)中第1、2、3、...、l中特征數(shù)據(jù)，l為正整數(shù)；對采集的l種實(shí)時特征數(shù)據(jù)利用分類器進(jìn)行判斷后得到l中分類結(jié)果為，表示利用分類器對l種實(shí)時特征數(shù)據(jù)判斷后第1、2、3、...、l個分類結(jié)果，對l個分類結(jié)果進(jìn)行綜合分析，公式為：

12、，

13、公式中，re表示分類后每種分類結(jié)果的綜合概率，h表示相同分類結(jié)果的個數(shù)，ts表示采集的實(shí)時特征數(shù)據(jù)，表示分類后每個結(jié)果中部門的區(qū)間邊界值，包括和；計算采集的實(shí)時特征數(shù)據(jù)和邊界值的差值，并選取兩個差值中的最小值；計算得到每種判斷結(jié)果的綜合概率，選擇綜合概率最大的結(jié)果作為對應(yīng)人員數(shù)據(jù)的判斷結(jié)果；利用分類器對現(xiàn)場施工中每個人員數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷后得到所有的部門種類為，表示現(xiàn)場施工中第1、2、3、...、g種部門，g為正整數(shù)。

14、通過對歷史中每個部門的人員數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提取特征數(shù)據(jù)構(gòu)建決策樹，利用決策樹疊加構(gòu)建分類器，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場施工人員數(shù)據(jù)的分類，得到現(xiàn)場施工的部門種類，利用自動化的技術(shù)手段對現(xiàn)場施工部門種類進(jìn)行判斷，避免人為主觀意識判斷造成的不確定性；并且采用多種決策樹疊加構(gòu)建分類器的方法，可以減少分類器分類錯誤的機(jī)率，使用多個決策樹綜合判斷，去除了單個決策樹判斷時的誤差。

15、s200、在將現(xiàn)場施工部門進(jìn)行分類后，收集歷史中進(jìn)行施工時的流程數(shù)據(jù)，構(gòu)建現(xiàn)場的施工流程鏈；對每個施工部門的流程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，查找每個施工部門在施工流程鏈中的位置并進(jìn)行標(biāo)記；

16、進(jìn)一步的，查找每個施工部門在施工流程鏈中的位置并進(jìn)行標(biāo)記的具體步驟為：

17、s201、收集歷史中每個部門在施工時的流程數(shù)據(jù)為，表示收集的歷史中第1、2、3、...、j種部門的流程數(shù)據(jù)，對收集的每個部門的流程數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，提取流程數(shù)據(jù)最小值對應(yīng)的部門作為施工首部門，之后依次根據(jù)流程數(shù)據(jù)從小到大的順序?qū)κ占臍v史中每個部門進(jìn)行排序構(gòu)建施工流程鏈為，表示構(gòu)建的施工過程中第1、2、3、...、f個流程，f為正整數(shù)；

18、s202、實(shí)時采集現(xiàn)場施工中每個部門的流程數(shù)據(jù)，利用采集的流程數(shù)據(jù)在施工流程鏈中查找現(xiàn)場施工每個部門的流程位置并在每個部門中進(jìn)行標(biāo)記為，表示對現(xiàn)場施工中第1、2、3、...、g個部門在施工流程鏈中的位置進(jìn)行標(biāo)記。

19、s300、在對每個部門在施工流程鏈中的位置進(jìn)行標(biāo)記后，計算在施工流程鏈中相鄰位置部門之間的關(guān)聯(lián)指數(shù)；利用計算的關(guān)聯(lián)指數(shù)、施工流程鏈構(gòu)建現(xiàn)場施工體系；

20、進(jìn)一步的，利用計算的關(guān)聯(lián)指數(shù)、施工流程鏈構(gòu)建現(xiàn)場施工體系的具體步驟為：

21、s301、當(dāng)對施工流程鏈中每個流程部門的個數(shù)進(jìn)行判斷，收集施工流程鏈中每個流程中部門個數(shù)為，表示收集的施工流程鏈中第1、2、3、...、f個流程的部門個數(shù)；對每個流程中的部門個數(shù)進(jìn)行判斷，當(dāng)時，判斷對應(yīng)流程中存在信息孤立風(fēng)險；對施工流程鏈中每個流程均進(jìn)行判斷，得到所有存在信息孤立風(fēng)險的流程；計算存在信息孤立風(fēng)險的流程所有部門和上一級流程中每個部門的關(guān)聯(lián)指數(shù)，設(shè)上一級流程中的部門個數(shù)為y，收集歷史中每兩個部門之間進(jìn)行信息交流的次數(shù)和信息量，公式為：

22、，

23、公式中，ga表示存在信息孤立風(fēng)險的流程中每個部門和上一級每個部門的關(guān)聯(lián)指數(shù)，x表示收集的兩個部門之間進(jìn)行信息交流的次數(shù)，q表示兩個部門之間進(jìn)行信息交流時的信息量；計算得到存在信息孤立風(fēng)險的流程中每個部門和上一級流程中y個部門的關(guān)聯(lián)指數(shù)，選取關(guān)聯(lián)指數(shù)最大值對應(yīng)的上一級部門作為存在信息孤立風(fēng)險流程中部門的管理部門，對存在信息孤立風(fēng)險的流程中每個部門均進(jìn)行計算，得到上一級中y個部門中每個部門管理的存在信息孤立風(fēng)險的流程部門為，表示上一級中每個部門管理的存在信息孤立風(fēng)險的流程中第1、2、3、...、d個部門；

24、s302、對所有存在信息孤立風(fēng)險的流程中的部門進(jìn)行計算，查找管理部門，結(jié)合施工流程鏈構(gòu)建樹狀結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場施工體系，設(shè)施工流程鏈中施工首部門作為第一管理層，之后根據(jù)施工流程鏈依次確定管理層，設(shè)施工流程鏈中最后的流程作為施工基層。

25、利用歷史中每個部門的流程數(shù)據(jù)確定施工流程鏈，并對現(xiàn)場施工部門在施工流程鏈中的位置進(jìn)行標(biāo)記，之后查找存在信息孤立風(fēng)險的流程，計算部門之間的關(guān)聯(lián)指數(shù)，結(jié)合施工流程鏈構(gòu)建現(xiàn)場施工體系；利用現(xiàn)場施工體系對施工時的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析管理時，將所有部門的信息在現(xiàn)場施工體系中進(jìn)行流通，利用上一級部門對下一級部門進(jìn)行管理，通過樹狀管理的方式，去除了現(xiàn)成施工時單獨(dú)部門的信息孤立問題，使所有部門的信息可以在現(xiàn)場施工體系中傳播。

26、s400、在現(xiàn)場施工體系中每個部門中設(shè)置傳感器，利用傳感器實(shí)時采集施工時每個部門的現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)；根據(jù)歷史中施工時發(fā)生事故的環(huán)境數(shù)據(jù)計算事故閾值，利用事故閾值對每個部門的施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測并預(yù)警；

27、進(jìn)一步的，利用事故閾值對每個部門的施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測并預(yù)警的具體步驟為：

28、s401、收集歷史中施工時發(fā)生事故的環(huán)境數(shù)據(jù)，提取事故發(fā)生前后的每種環(huán)境數(shù)據(jù)值，計算事故發(fā)生前后每種環(huán)境數(shù)據(jù)值的差值為，ec表示每種環(huán)境數(shù)據(jù)在事故發(fā)生前后的差值，表示事故發(fā)生前的環(huán)境數(shù)據(jù)值，e表示事故發(fā)生后的環(huán)境數(shù)據(jù)值，提取所有環(huán)境數(shù)據(jù)差值中最大值作為施工發(fā)生事故時的特征環(huán)境數(shù)據(jù)；

29、s402、收集歷史中施工發(fā)生事故時的特征環(huán)境數(shù)據(jù)值，計算施工時的事故閾值，公式為：；公式中，ey表示施工時的事故閾值，表示收集的歷史中施工發(fā)生事故時特征環(huán)境數(shù)據(jù)值的平均值，表示收集的歷史中施工發(fā)生事故時特征環(huán)境數(shù)據(jù)值的標(biāo)準(zhǔn)差；

30、s403、在現(xiàn)場施工體系中每個部門中設(shè)置傳感器，利用傳感器實(shí)時采集施工時每個部門的現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)，提取現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)中的特征環(huán)境數(shù)據(jù)值ess，利用事故閾值對現(xiàn)場特征環(huán)境數(shù)據(jù)值進(jìn)行判斷，當(dāng)時，判斷對應(yīng)部門存在事故發(fā)生風(fēng)險，并進(jìn)行預(yù)警；當(dāng)時，判斷對應(yīng)部門不存在事故發(fā)生風(fēng)險；對現(xiàn)場施工體系中所有部門的特征環(huán)境數(shù)據(jù)均進(jìn)行判斷，得到所有預(yù)警部門為，表示第1、2、3、...、p個存在事故發(fā)生風(fēng)險的預(yù)警部門。

31、s500、對發(fā)出預(yù)警的部門進(jìn)行判斷，在現(xiàn)場施工系統(tǒng)中同一流程位置處，并且屬于同一個上級流程存在多個預(yù)警部門時，將所有預(yù)警信息發(fā)送至上級流程部門，上級流程部門對所有預(yù)警部門進(jìn)行綜合分析。

32、進(jìn)一步的，上級流程部門對所有預(yù)警部門進(jìn)行綜合分析的具體步驟為：

33、s501、在現(xiàn)場施工體系中查找所有管理層中每個部門的管理的下一級部門中預(yù)警部門個數(shù)gy，當(dāng)時，下一級預(yù)警部門將預(yù)警信息傳輸給上一級對應(yīng)的管理部門中，管理部門接收下一級每個預(yù)警部門的特征環(huán)境數(shù)據(jù)值，當(dāng)接收的所有預(yù)警部門的特征環(huán)境數(shù)據(jù)值相同時，管理部門判斷預(yù)警事故存在傳播性，管理部門對所有管理的下一級部門發(fā)出防患預(yù)警；

34、s502、當(dāng)時，下一級預(yù)警部門無需將預(yù)警信息傳輸給上一級管理部門，預(yù)警部門獨(dú)自處理事故。

35、通過對利用上一級管理部門對每個預(yù)警部門進(jìn)行判斷，之后進(jìn)行綜合分析；一方面通過上一級管理部門對存在具有傳播性的事故進(jìn)行及時防范，避免造成更大的損失；另一方面，當(dāng)判斷下一級預(yù)警部門為1時，預(yù)警部門可以自行進(jìn)行事故處理，減少了系統(tǒng)的信息處理量，增強(qiáng)了系統(tǒng)的工作效率。

36、一種基于數(shù)據(jù)分析的智能化施工管理系統(tǒng)，智能化施工管理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)收集模塊、部門分類模塊、現(xiàn)場施工體系構(gòu)建模塊、預(yù)警模塊和綜合分析模塊；

37、所述數(shù)據(jù)收集模塊用于收集歷史中施工時每個部門的人員數(shù)據(jù)，發(fā)生事故時的環(huán)境數(shù)據(jù)；

38、所述部門分類模塊用于對歷史中每個部門的人員數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，構(gòu)建分類器，利用分類器對現(xiàn)場施工時的人員數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，得到現(xiàn)場施工時的部門種類；

39、所述現(xiàn)場施工體系構(gòu)建模塊用于根據(jù)歷史數(shù)據(jù)構(gòu)建施工流程鏈，并計算每個部門之間的關(guān)聯(lián)指數(shù)，根據(jù)施工流程鏈和關(guān)聯(lián)指數(shù)構(gòu)建現(xiàn)場施工體系；

40、所述預(yù)警模塊用于利用歷史中施工時發(fā)生事故的特征環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行查找，利用特征環(huán)境數(shù)據(jù)計算得到施工時的事故閾值；

41、所述綜合分析模塊用于在判斷得到所有的預(yù)警部門后，判斷每個管理部門下預(yù)警部門的個數(shù)，管理部門對管理的所有預(yù)警部門的預(yù)警信息進(jìn)行判斷，對所有管理的下一級部門發(fā)出防患預(yù)警。

42、部門分類模塊包括分類器構(gòu)建單元和實(shí)時分類單元；

43、所述分類器構(gòu)建單元用于對歷史中施工的每個部門的人員數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，提取特征數(shù)據(jù)，利用特征數(shù)據(jù)構(gòu)建決策樹，將所有決策樹進(jìn)行疊加構(gòu)建分類器；

44、所述實(shí)時分類單元用于對現(xiàn)場施工的人員數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，提取人員數(shù)據(jù)中的現(xiàn)場特征數(shù)據(jù)，利用分類器對現(xiàn)場特征數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，得到現(xiàn)場施工的部門種類。

45、現(xiàn)場施工體系構(gòu)建模塊包括施工流程鏈單元和關(guān)聯(lián)指數(shù)計算單元；

46、所述施工流程鏈單元用于對歷史中每個部門的流程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，構(gòu)建施工流程鏈，采集現(xiàn)場施工部門的流程數(shù)據(jù)，確定現(xiàn)場施工部門在施工流程鏈中的位置并進(jìn)行標(biāo)記；

47、所述關(guān)聯(lián)指數(shù)計算單元用于對存在信息孤立風(fēng)險的流程進(jìn)行判斷，計算存在信息孤立風(fēng)險的流程中每個部門和上一級部門中的關(guān)聯(lián)指數(shù)，并結(jié)合施工流程鏈構(gòu)建現(xiàn)場施工體系。

48、預(yù)警模塊包括閾值計算單元和實(shí)時預(yù)警單元；

49、所述閾值計算單元用于對歷史中施工發(fā)生故障的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，查找特征環(huán)境數(shù)據(jù)，利用特征環(huán)境數(shù)據(jù)計算施工事故閾值；

50、所述實(shí)時預(yù)警單元用于對現(xiàn)場施工的每個部門中的特征環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，當(dāng)判斷現(xiàn)場施工部門存在事故發(fā)生風(fēng)險時發(fā)出預(yù)警。

51、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：

52、本發(fā)明利用決策樹疊加構(gòu)建分類器，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場施工人員數(shù)據(jù)的分類，得到現(xiàn)場施工的部門種類，利用自動化的技術(shù)手段對現(xiàn)場施工部門種類進(jìn)行判斷，避免人為主觀意識判斷造成的不確定性；并且采用多種決策樹疊加構(gòu)建分類器的方法，可以減少分類器分類錯誤的機(jī)率，使用多個決策樹綜合判斷，去除了單個決策樹判斷時的誤差。

53、本發(fā)明歷史數(shù)據(jù)構(gòu)建現(xiàn)場施工體系，利用現(xiàn)場施工體系對施工時的信息進(jìn)行分析處理，通過樹狀管理的方式，去除了現(xiàn)成施工時單獨(dú)部門的信息孤立問題，使所有部門的信息可以在現(xiàn)場施工體系中傳播。

54、本發(fā)明利用上一級管理部門對每個預(yù)警部門進(jìn)行判斷，之后進(jìn)行綜合分析；一方面通過上一級管理部門對存在具有傳播性的事故進(jìn)行及時防范，避免造成更大的損失；另一方面，當(dāng)判斷下一級預(yù)警部門為1時，預(yù)警部門可以自行進(jìn)行事故處理，減少了系統(tǒng)的信息處理量，增強(qiáng)了系統(tǒng)的工作效率。