具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明提供了一种基于大数据的预应力施工质量评估方法,用于对预应力施工质量进行评估，实现预应力施工质量的事中控制，质量问题的事前预防。在不干扰和影响正常施工的情况下，实现科学的随机抽样检测，以及动态及时的数据结果处理；并能实现数据结果的客观性评估，能发挥体现检测工作对施工质量控制作用，体现检测数据的有效价值，降低施工质量控制成本，将传统的预应力施工质量评估方式由经验驱动转变为数据驱动。

该评估方法具体包括以下步骤：

依据工程项目设计文件，提取设计参数构建轻量化数字模型。

具体地，由于设计文件包含的信息量极大，对于预应力工程的施工质量评估而言，没有必要将所有的信息都纳入建模，因此本方法中采用了一种轻量化的数字模型。这种轻量化的数字模型依据工程建设项目的勘察、设计、施工文件材料，包括项目名称、项目概况、工程量、计划工期、工程类型、单位工程、分部工程、分项工程的名称、工程材料、施工顺序、工艺、独立构件类型、应力应变理论值和工序验收控制要求的技术参数，技术参数提取完成即轻量化数字模型构建完成。

由于数字建模过程提取的设计参数一般为理论值，其中部分参数设计受到具体的材料属性、工艺水平的限制，因此在正式施工前，需要开展一系列的基础参数试验。因此在构建轻量化数字模型完成后，收集试验基础资料，包括但不限于收集有关勘察设计文件、施工方案、试验作业条件等基础资料，制定试验方案，在同等工况条件下开展基础参数试验，将试验结果参数与设计参数校核，通过试验结果参数修正设计参数，例如用试验结果参数替换设计参数，制定与施工实际情况符合的工艺参数和质量评估标准，这里所涉及到的校核方法、修正方法以及制定与施工实际情况符合的工艺参数和质量评估标准所涉及到的方法均采用现有方法即可，按照工程建设相关规范给定的具体方法进行。

根据基础参数试验确定的参数，开展预制预应力构件的试生产。试生产过程中，对材料的尺寸外形、性能参数进行测量，材料包括但不限于预应力钢材，配套锚具、夹具和连接器，预应力管道，孔道压浆浆液，尺寸外形包括但不限于长度、直径、面积；性能参数包括力学性能参数和浆液性能参数，力学性能参数包括但不限于弹性模量、抗拉强度、传力性能、锚固性能，浆液性能参数包括但不限于凝结时间、流动度、泌水率、自由膨胀率、抗压强度、抗折强度，对施工机具性能参数及运行参数进行对比分析，施工机具包括但不限于张拉设备、压浆设备、真空泵，施工机具性能参数及运行参数包括但不限于精度、加载速度、卸载速度、同步误差、稳压性能、搅拌转速、压浆压力，然后对单次试生产结果进行现场计算验证，优化材料、机具的性能和工艺参数达到质量验收标准，将优化后的参数固化到所述轻量化数字模型中，形成基础标准化样本库。

然后进行预应力构件生产，在预应力构件的生产施工过程中，实时采集施工过程数据，动态分析处理施工过程数据，这里的动态分析处理指根据具体的外部环境进行分析处理，采用现有方法进行分析处理即可，根据该施工过程数据提取和/或计算出质量评价指标值，这里采用现有方法进行提取和/或分析，并将该质量评价指标值与轻量化数字模型进行匹配，进入数据库模型训练，这个数据库模型是指经过基础参数试验和试生产进行参数修正过的模型，较之轻量化数字模型，数据库模型中动态增加了对应工点场景下的各种影响因素，更具有针对性，进库样本(即质量评价指标值)在基础标准化样本库里进行快速评估，即根据相关规范标准确定的检验标准，由系统自动计算指标参数和误差范围，判断是否满足规范要求，根据结果进行质量分级，目的是掌握生产过程中实时质量情况。同时也会对进库样本进行分类和标记，形成动态工程大数据库。

然后根据事先确定的抽样规则在生产的预应力构件中进行抽样，对抽样样本进行标记及跟踪监控，具体对抽样样本进行施工过程中的现场测量和工后检测。工后检测是指施工完成后进行的主要涉及与该次施工相关的内业资料、外业资料和一系列工后试验相关的检测，比如现场记录、电子数据记录、有效预应力检测、注浆饱满度检测等。

由于施工过程数据、测量数据和工后检测数据之间存在着明确的逻辑关系，因此对比施工过程数据、测量数据和工后检测数据进行验证，以检验这些数据之间的关系是否成立，并以此确定数据的合理有效性。验证完后即完成对抽样样本的检测，实现对预应力施工质量的评估。

作为本实施例的优选方案，还可将验证结果动态补充进样本数据库进行训练学习，形成符合单个工点客观实际的施工质量评估体系，实现施工质量的动态化评估。

如图1所示，本申请还提出了一种预应力施工质量评估系统，包括数字构件模块、基础试验模块、大数据平台和过程监控模块，该预应力施工质量评估系统按上述预应力施工质量评估方法对预应力施工质量进行评估。

如图2所示，其中，数字构件模块用于对预应力构件进行数字化建模，通过提取工程构件纸质设计文件中的信息，根据项目实施的具体情况和要求，设置模型分类并预设理论参数，形成项目的轻量化数字模型，以供后期灵活调用。轻量化数字模型中至少包括有预应力构件名称，该预应力构件对应的类型、预应力材料、张拉顺序、工艺、力以及伸长量。

基础实验模块包含用于开展基础性参数试验的设备、装置及配套软件，由多种类型的应力、应变传感器、数据采集仪及数据分析处理软件组成，这里可采用现有设备、装置及配套软件实现。在正式施工前，根据现场施工机具、材料和工艺特性需求，采用模块化组合方式根据试验组织方案和程序完成工艺参数的验证与标准参数的获取，这里具体可按照规范标准规定的试验程序开展试验，采集试验数据，通过试验数据结果的分析比较，选择确定合理的工艺参数以及标准参数。

过程监控模块用于现场施工过程跟踪，采用物联网技术将现场施工数据实时主动上传至大数据平台，也能接收大数据平台的远程访问与数据溯源请求。

大数据平台用于统一管理轻量化数字模型、基础标准样本库、施工监控数据，通过预设的施工质量评估框架，将施工计划、数据采集、分析处理和结果评估纳入整体性的动态管理。

本实施例中过程监控模块具体采用以下结构实现：

在每个预应力构件的施工机具上设置物联终端，每个物联终端与大数据平台通信连接。

每个物联终端内部集成有对施工机具的运行数据进行采集的数据采集模块、对该数据采集模块所采集数据进行处理的边缘计算模块、数据储存模块和通讯模块。物联终端通过机械连接装置安装在施工机具上，采用模块化的设计组装方式，可根据现场施工机具管路结构快速匹配，以使物联终端内的传感器能够稳定可靠地接入施工机具获取对应的状态及参数，并针对施工现场的恶劣工况采用全封闭式的防水、防尘防护罩。

其中，数据采集模块包括应力采集单元、应变采集单元和流量采集单元，所述应力采集单元、应变采集单元和流量采集单元分别与边缘计算模块连接，各个应力采集单元、应变采集单元和流量采集单元对其传感器的信号进行实时监控，并将监控的值经过协议编码后传输给边缘计算模块，以此完成数据采集过程。

边缘计算模块用于现场数据处理及基本逻辑控制，包括数据处理单元和逻辑控制单元。

数据处理单元在接收到数据后，对接收的数据编码进行解码，根据编码协议逆向定位数据来源，然后将该数据重新打包编码发送至逻辑控制单元；在重新打包时，依次打包编码物联终端的I D号、时间数据、电量数据、应力数据、应变数据和流量数据。

逻辑控制单元在接收到数据后实时进行逻辑运算，本实施例中仅用应力数据来判断是否达到触发阈值，如达到触发阈值，触发追踪模块追踪与该数据信息对应的数据采集模块。具体为：逻辑控制单元实时监测接收到的数据中应力数据是否大于触发阈值，如420，如果达到，则将收到的数据存储至物联终端的数据储存模块并发送至大数据平台，并在数据储存模块内对该数据的发送状态进行标记，如发送成功，则标记为已发送，如发送失改，则标记为未发送；逻辑控制单元实时判断数据储存模块中是否存在未发送的数据，如有，则将未发送数据通过通信模块发送至大数据平台；如无，则不发送数据。

因此，本实施例中，逻辑控制单元的作用有两点：

数据存储逻辑控制：对需要存储的数据进行筛选，即达到阈值触发条件的数据才进行存储，作用是完成数据在物联终端上的本地存储。

数据发送逻辑控制：对物联终端本地存储的数据进行传输，即通过通信模块将本地数据发送至大数据平台，作用是完成物联终端本地存储数据的上传，包含实时上传和失败后重传的逻辑控制。

通讯模块集成于物联终端内部，通过电路板直接连接于数据采集模块上，并采用无线通信方式与大数据平台进行数据和指令交互。通讯模块接收到数据后，模块进行网络配置，并主动向大数据平台进行握手，完成连接后将数据采用透传模式进行发送，发送完毕并接收到大数据平台返回数据后断开连接，并将接收到的数据发送给边缘计算模块，边缘计算模块标记其发送成功的数据，并存放于数据存储模块中；如通讯模块向大数据平台发送数据失败，边缘计算模块标记其未发送成功的数据，并存放于数据存储模块中。

每个所述物联终端内部还集成有电源管理模块，电源管理模块用于整个系统电量管理，用电优化，安全管理，电源管理模块包含电量监测单元、分配管理单元。

电量监测单元通过对主电路中的电压根据节能管理算法进行监测，通常30s～43200s监测一次，将采集的电压值进行编码后发送给分配管理单元。

分配管理单元接收到采集的电压数据后进行判断，如果最近一次采集的电压大于设定值，如3100，则进入正常模式，所有模块逻辑正常工作，当最近一次采集电压小于等于设定值，则进入节能模式，通讯模块不再进行供电。

在大数据平台中设置追踪模块，采用自动触发和/或轮询访问的方式获取物联终端采集的数据信息，对施工事件进行过程监控。当物联终端主动传输的数据信息达到触发阈值时，自动触发追踪模块的追踪功能，根据该数据信息中的ID号追踪与该ID号对应的物联终端；通过物联终端的ID号及协议编码问题环节，追踪模块也能通过轮询访问的方式远程唤醒物联终端，获取实时数据及历史数据。

在大数据平台中设置处理发布模块，用于监控数据的处理，通过上述的事件追踪结果，将追踪模块追踪到的信息与施工作业项目信息逆向关联，关联内容包括施工作业的人员、机具、材料、工艺和施工计划，根据预设参数标准，对监控结果进行统计。

具体地，处理发布模块对接收到的数据进行匹配、分析和判断。

匹配：根据物联终端的ID号定位数据来源，通过协议编码序号逆向关联施工机具、用户、组织、施工计划，将该数据对应到施工计划中的与该数据对应的构件及构件的具体位置和工序环节。这里匹配的算法采用现有算法进行匹配即可，例如预设贝叶斯模型算法、根据施工计划预设排队模型算法、根据工艺参数预设条件模型算法、根据用户和机具动作触发的事件模型算法等。

分析：对该数据进行相关规范标准规定的参数指标计算。这里的相关规范标准规定的参数指标具体包括控制应力、伸长值、锚固回缩量、锚固后的实际有效预应力、张拉同步性、持荷时间、浆液初始流动度及温度、压浆量、稳压压力及时间。

判断：根据预设参数标准判断计算所得的所述参数指标是否合格。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。