CN116090815A - 一种非开挖气动新建管道的施工监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于管道施工技术领域，具体是一种非开挖气动新建管道的施工监测系统，包括施工监管平台，施工监管平台由处理器、数据存储模块、旧管道等级分类模块、爆管设备性能反馈模块、施工风险预测模块和非开挖施工监测模块组成；本发明是通过旧管道等级分类模块将待施工旧管道进行施工难易程度划分，爆管设备性能反馈模块将爆管气动锤头进行性能等级划分，施工风险预测模块将管道信息和爆管设备信息相结合并预先进行风险预测分析，有助于避免爆管气动锤头在后续施工过程中出现故障，非开挖施工监测模块通过多因素分析以实现对施工异常风险状况的监测，提升监测分析结果的准确性，进一步保证非开挖施工的安全顺利进行。
Description
技术领域
本发明涉及管道施工技术领域，具体是一种非开挖气动新建管道的施工监测系统。
背景技术
城市地下管道与居民的生活息息相关，健康完好的地下管道才能保证城市供水、供气、排污、防涝等功能，然而管道因常年埋于地下而受到上部荷载的压力、内部输送物的腐蚀，到了一定年限旧管道就需要更换，以往多采用直接开挖的方法，将旧管道取出并铺设新管道，作业规模大、占用公共道路，还会产生大量的噪音和浮尘，严重影响城市环境及居民的生活，而非开挖技术经过多年的发展而日趋蓬勃，在隧道开挖、管道铺设、管道维修更换等各个领域发挥着越来越重要的作用；
非开挖气动新建管道的施工方法属于爆管法的一种，爆管法又称胀管法，主要通过爆管工具将原有的旧管道爆裂，并将其爆裂的碎片挤到周围的土层，与此同时将新管或套管拉入以完成管道更换的方法，能够显著提高施工速度和减轻对地表的干扰；目前在进行非开挖气动新建管道的施工前难以将旧管道信息和爆管气动锤头的性能损耗信息相结合来预测当前爆管气动锤头的后续运行风险程度，以及在施工过程中无法基于多因素分析对施工异常风险状况进行监测，难以保证施工过程的顺利安全进行；
针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非开挖气动新建管道的施工监测系统，解决了现有技术在施工前难以将旧管道信息和爆管气动锤头的性能损耗信息相结合来预测当前爆管气动锤头的后续运行风险程度，且在施工过程中无法基于多因素分析对施工异常风险状况进行监测，难以保证施工过程顺利安全进行的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种非开挖气动新建管道的施工监测系统，包括施工监管平台，施工监管平台由处理器、数据存储模块、旧管道等级分类模块、爆管设备性能反馈模块、施工风险预测模块和非开挖施工监测模块组成，且处理器与数据存储模块、旧管道等级分类模块、爆管设备性能反馈模块、施工风险预测模块以及非开挖施工监测模块均通信连接；
旧管道等级分类模块在施工前基于待施工旧管道的管体信息进行施工难度等级分析并得到管道表现值，通过对管道表现值进行比较分析将待施工旧管道标记为难施工管道、一般难度施工管道或易施工管道，并将待施工旧管道的管道表现值和施工难度等级经处理器发送至数据存储模块；
爆管设备性能反馈模块在施工前基于爆管气动锤头的历史数据进行性能反馈分析并得到爆管气动锤头的性能衰退系数，通过对性能衰退系数进行比较分析将爆管气动锤头标记为优质头、良质头或劣质头并将爆管气动锤头的性能衰退系数和划分标记信息经处理器发送至数据存储模块；
施工风险预测模块在施工前通过对待施工旧管道的管道表现值和当前爆管气动锤头的性能衰退系数进行数值分析得到风险预测系数，基于待施工旧管道的施工难度等级、爆管气动锤头的划分标记信息和风险预测系数进行风险预测分析，生成高风险预测信号或低风险预测信号，将风险预测系数和高风险预测信号或低风险预测信号发送至处理器；
非开挖施工监测模块在施工过程中通过非开挖气动新建管道的监测分析获取到在检测时段的地貌表现系数和爆管气动锤头的施工运行值，通过对地貌表现系数和施工运行值进行数值分析获取到对应检测时段的初分值，对施工运行值和风险预测系数进行数值分析获取到对应检测时段的再分值，分别对初分值和再分值进行比较分析并基于比较分析结果生成运行信号Q1、Q2、Q3，且将运行信号Q1、Q2、Q3发送至处理器。
进一步的，旧管道等级分类模块的具体运行过程包括：
在施工前获取到待施工旧管道的管体信息，管体信息包括待施工旧管道的厚度、硬度和长度，将待施工旧管道的厚度、硬度和长度标记为管厚值、管硬值和管长值；将待施工旧管道的管厚值、管硬值和管长值进行数值计算得到管道表现值；
通过数据存储模块调取管道表现区间，将管道表现值和管道表现区间进行比较，基于比较结果将待施工旧管道进行施工难度等级分类，将待施工旧管道的施工难度等级和管道表现值通过处理器发送至数据存储模块，数据存储模块将待施工旧管道的施工难度等级和管道表现值进行存储。
进一步的，管道表现值和管道表现区间的比较分析过程如下：
若管道表现值大于等于管道表现区间的最大值，将待施工旧管道标记为难施工管道，若管道表现值小于等于管道表现区间的最小值，将待施工旧管道标记为易施工管道，若管道表现值位于管道表现区间内，将待施工旧管道标记为一般难度施工管道，且难施工管道的施工难度等级大于一般难度施工管道的施工难度等级，一般难度施工管道的施工难度等级大于易施工管道的施工难度等级。
进一步的，爆管设备性能反馈模块的具体运行过程包括：
在施工前获取到爆管气动锤头的历史数据，历史数据包括投时值、生时值、运故值和运历值；将投时值、生时值、运故值和运历值进行数值计算得到爆管气动锤头的性能衰退系数；
通过数据存储模块调取性能衰退区间，将性能衰退系数与性能衰退区间进行比较，若性能衰退系数大于等于性能衰退区间的最大值，则将爆管气动锤头标记为劣质头，若性能衰退系数小于等于性能衰退区间的最小值，则将爆管气动锤头标记为优质头，若性能衰退系数位于性能衰退区间内，则将爆管气动锤头标记为良质头；
将爆管气动锤头的划分标记信息和性能衰退系数通过处理器发送至数据存储模块，数据存储模块对爆管气动锤头的划分标记信息和性能衰退系数进行存储。
进一步的，投时值表示爆管气动锤头当前日期与其开始投入使用日期的间隔时长，生时值表示爆管气动锤头当前日期与其生产日期的间隔时长，运故值表示爆管气动锤头当前日期与其开始投入使用日期的间隔时长内出现故障的次数；
运历值的分析获取方法如下：获取到爆管气动锤头当前日期与其开始投入使用日期的间隔时长内进行难施工管道的施工次数、一般难度施工管道的施工次数和易施工管道的施工次数并标记为难施次数、中施次数和易施次数；
向难施次数、中施次数和易施次数分配相应的权重系数eu1、eu2、eu3，eu1、eu2、eu3的取值均大于零且eu1＞eu2＞eu3；将难施次数、中施次数和易施次数分别与对应的权重系数相乘且将三组乘积的和值标记为运历值。
进一步的，施工风险预测模块的预测分析过程包括：
通过数据存储模块调取待施工旧管道的施工难度等级和当前爆管气动锤头的划分标记信息，在调取结果为难施工管道和劣质头时，生成高风险预测信号；其余情况则通过数据存储模块调取待施工旧管道的管道表现值和爆管气动锤头的性能衰退系数，向管道表现值和性能衰退系数分配权重系数eg1、eg2，eg1、eg2的取值均大于零且eg1＞eg2，将管道表现值和性能衰退系数分别与对应的权重系数相乘并将两组乘积的和值标记为风险预测系数；
通过数据存储模块调取风险预测阈值，将风险预测系数与风险预测阈值进行比较，若风险预测系数大于等于风险预测阈值，生成高风险信号，若风险预测系数小于风险预测阈值，生成低风险信号；将风险预测系数以及高风险预测信号或低风险预测信号发送至处理器。
进一步的，处理器通信连接预警显示模块，处理器在接收到低风险预测信号时，将风险预测系数发送至数据存储模块进行存储；处理器接收到高风险预测信号时生成预警指令，将预警指令发送至预警显示模块，监管人员接收到预警指令时对爆管气动锤头进行更换，当更换成符合要求的爆管气动锤头后处理器将对应的风险预测系数发送至数据存储模块进行存储。
进一步的，非开挖施工监测模块的具体运行过程包括：
在进行非开挖气动新建管道的施工时，获取到检测时段旧管道施工区域的地貌信息，地貌信息包括土厚数据和含水数据，土厚数据表示检测时段旧管道施工区域与地面的垂向距离，含水数据表示检测时段旧管道施工区域的土层含水量数据；通过数据存储模块调取适宜含水范围，将适宜含水范围的最大值和最小值进行均值计算得到含水标准值，将含水数据与含水标准值进行差值计算并取绝对值得到含水表现值；将土厚数据与含水表现值的比值标记为检测时段的地貌表现系数；
获取到检测时段爆管气动锤头的速度量值、振动量值和温度量值，速度量值为爆管气动锤头在检测时段的推进速度，振动量值表示检测时段爆管气动锤头的振动频率和振动幅度大小的数据量值，温度量值为检测时段爆管气动锤头的表面温度；将爆管气动锤头的速度量值、振动量值和温度量值进行数值计算得到爆管气动锤头在检测时段的施工运行值；
将检测时段的施工运行值和地貌表现系数进行数值计算得到初分值，将风险预测系数与检测时段的施工运行值进行数值计算得到再分值；通过数据存储模块调取初分阈值和再分阈值；
将初分值和再分值与初分阈值和再分阈值分别进行比较，若初分值和再分值均小于对应阈值，则生成运行信号Q1，若初分值和再分值均大于等于对应阈值，则生成运行信号Q3，其余情况生成运行信号Q2；将运行信号Q1、Q2、Q3发送至处理器。
进一步的，处理器接收到运行信号Q3时，编辑文本信息“亟需调整或暂停”并将文本信息发送至预警显示模块；处理器接收到运行信号Q2时，编辑文本信息“需持续关注或调整”并将文本信息发送至预警显示模块；处理器接收到运行信号Q1时，不编辑文本信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，在施工前，旧管道等级分类模块将待施工旧管道进行施工难度等级分析并将待施工旧管道标记为难施工管道、一般难度施工管道或易施工管道，有助于监管人员直观了解待施工旧管道的施工难易程度，爆管设备性能反馈模块将爆管气动锤头进行性能反馈分析并将爆管气动锤头标记为优质头、良质头或劣质头，有助于监管人员了解爆管气动锤头的性能状况和等级；
2、本发明中，在施工前，施工风险预测模块通过管道表现值和性能衰退系数进行数值分析得到风险预测系数并基于待施工旧管道的施工难度等级、爆管气动锤头的划分标记信息和风险预测系数进行风险预测分析，处理器接收到高风险预测信号将预警指令发送至预警显示模块，通过将管道信息和爆管设备信息相结合并进行预先分析，以使爆管气动锤头能够与待施工旧管道相匹配，有助于避免后续爆管气动锤头在进行待施工旧管道的施工过程中出现故障，保证后续施工的安全顺利进行；
3、本发明中，非开挖施工监测模块对非开挖气动新建管道的施工过程进行监测分析以得到检测时段的地貌表现系数和爆管气动锤头的施工运行值，基于地貌表现系数、施工运行值以及风险预测系数进行分析得到检测时段的初分值和再分值，比较分析后生成相应的运行信号，通过多因素分析以实现对施工异常风险状况的监测，提升监测分析结果的准确性，监管人员接收到预警信息时作出相应的应对措施以保证施工过程的顺利持续进行，进一步保证施工的安全顺利进行。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明；
图1为本发明的整体系统框图；
图2为本发明的第二系统框图。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1-2所示，本发明提出的一种非开挖气动新建管道的施工监测系统，包括施工监管平台，施工监管平台由处理器、数据存储模块、旧管道等级分类模块、爆管设备性能反馈模块、施工风险预测模块和非开挖施工监测模块组成，且处理器与数据存储模块、旧管道等级分类模块、爆管设备性能反馈模块、施工风险预测模块以及非开挖施工监测模块均通信连接；
旧管道等级分类模块在施工前基于待施工旧管道的管体信息进行施工难度等级分析并得到管道表现值，通过对管道表现值进行比较分析将待施工旧管道标记为难施工管道、一般难度施工管道或易施工管道并将待施工旧管道的管道表现值和分类标记信息发送至处理器；旧管道等级分类模块的具体运行过程如下：
步骤S1、在施工前获取到待施工旧管道的管体信息，管体信息包括待施工旧管道的厚度、硬度和长度，将待施工旧管道的厚度、硬度和长度标记为管厚值GH、管硬值GY和管长值GC；
步骤S2、通过公式将待施工旧管道的管厚值GH、管硬值GY和管长值GC进行数值计算，通过计算分析后得到该待施工旧管道的管道表现值GBZ；其中，a1、a2、a3为预设比例系数，a1、a2、a3的取值均大于零且a1＞a2＞a3；
需要说明的是，管道表现值GBZ与管厚值GH、管硬值GY和管长值GC的数值均呈正比关系，管厚值GH的数值越大、管硬值GY的数值越大、管长值GC的数值越大，则管道表现值GBZ的数值越大，表明待施工旧管道的施工难度越大；
步骤S3、通过数据存储模块调取管道表现区间，管道表现区间由监管人员预先设置，管道表现区间为管道表现值的预设判定区间，将管道表现值和管道表现区间进行比较，基于比较结果将待施工旧管道进行施工难度等级分类；
步骤S4、若管道表现值大于等于管道表现区间的最大值，将待施工旧管道标记为难施工管道，若管道表现值小于等于管道表现区间的最小值，将待施工旧管道标记为易施工管道，若管道表现值位于管道表现区间内，将待施工旧管道标记为一般难度施工管道；
需要说明的是，难施工管道的施工难度等级大于一般难度施工管道的施工难度等级，一般难度施工管道的施工难度等级大于易施工管道的施工难度等级；
步骤S5、将待施工旧管道的施工难度等级和管道表现值通过处理器发送至数据存储模块，数据存储模块将待施工旧管道的施工难度等级和管道表现值进行存储，有助于监管人员直观了解待施工旧管道的施工难易程度。
爆管设备性能反馈模块在施工前基于爆管气动锤头的历史数据进行性能反馈分析并得到爆管气动锤头的性能衰退系数，通过对性能衰退系数进行比较分析将爆管气动锤头标记为优质头、良质头或劣质头；爆管设备性能反馈模块的具体运行过程如下：
步骤T1、在施工前获取到爆管气动锤头的历史数据，爆管气动锤头的历史数据包括投时值（投时值表示爆管气动锤头当前日期与其开始投入使用日期的间隔时长）、生时值（生时值表示爆管气动锤头当前日期与其生产日期的间隔时长）、运故值（运故值表示爆管气动锤头当前日期与其开始投入使用日期的间隔时长内出现故障的次数）和运历值，并将投时值、生时值、运故值和运历值标记为TS、SS、YG和YL；
运历值YL的分析获取方法为：统计爆管气动锤头当前日期与其开始投入使用日期的间隔时长内进行各种施工难度等级的管道施工次数，即获取到爆管气动锤头当前日期与其开始投入使用日期的间隔时长内进行难施工管道的施工次数、一般难度施工管道的施工次数和易施工管道的施工次数并标记为难施次数、中施次数和易施次数；
向难施次数、中施次数和易施次数分配相应的权重系数eu1、eu2、eu3，eu1、eu2、eu3的取值均大于零且eu1＞eu2＞eu3；将难施次数、中施次数和易施次数分别与对应的权重系数相乘且将三组乘积的和值标记为运历值YL，即运历值YL=eu1*难施次数+eu2*中施次数+eu3*易施次数；需要说明的是，运历值YL的数值越大，表明对应爆管气动锤头在历史运行时的损耗越大；
步骤T2、通过公式将投时值TS、生时值SS、运故值YG和运历值YL进行数值计算，通过计算分析后得到爆管气动锤头的性能衰退系数XSX；其中，k1、k2、k3、k4为固定数值的预设比例系数，k1、k2、k3、k4的取值均大于零且k1＜k2＜k3＜k4；
需要说明的是，性能衰退系数XSX与投时值TS、生时值SS、运故值YG和运历值YL的数值均呈正比关系，投时值TS的数值越大、生时值SS的数值越大、运故值YG的数值越大、运历值YL的数值越大，则性能衰退系数XSX的数值越大，表明对应的爆管气动锤头的性能越差；
T3、通过数据存储模块调取性能衰退区间，将性能衰退系数XSX与性能衰退区间进行比较，若性能衰退系数XSX大于等于性能衰退区间的最大值，则将爆管气动锤头标记为劣质头，若性能衰退系数XSX小于等于性能衰退区间的最小值，则将爆管气动锤头标记为优质头，若性能衰退系数XSX位于性能衰退区间内，则将爆管气动锤头标记为良质头；
T4、将爆管气动锤头的划分标记信息和性能衰退系数XSX通过处理器发送至数据存储模块，数据存储模块对爆管气动锤头的划分标记信息和性能衰退系数XSX进行存储，有助于监管人员了解爆管气动锤头的性能状况，以及有助于监管人员直观了解爆管气动锤头的性能等级。
施工风险预测模块在施工前通过对待施工旧管道的管道表现值GBZ和当前爆管气动锤头的性能衰退系数XSX进行数值分析得到风险预测系数FYX，基于待施工旧管道的分类标记信息、爆管气动锤头的标记信息和风险预测系数FYX进行风险预测分析，生成高风险预测信号或低风险预测信号；施工风险预测模块的预测分析过程如下：
步骤D1、通过数据存储模块调取待施工旧管道的施工难度等级信息和当前爆管气动锤头的划分标记信息，待施工旧管道的施工难度等级的分类集合为{难施工管道，一般难度施工管道，易施工管道}，爆管气动锤头的划分标记信息的集合为{优质头，良质头，劣质头}；
步骤D2、在调取结果为难施工管道和劣质头时，生成高风险预测信号；
其余情况则通过数据存储模块调取待施工旧管道的管道表现值GBZ和爆管气动锤头的性能衰退系数XSX，向管道表现值GBZ和性能衰退系数XSX分配权重系数eg1、eg2，eg1、eg2的取值均大于零且eg1＞eg2，将管道表现值GBZ和性能衰退系数XSX分别与对应的权重系数相乘并将两组乘积的和值标记为风险预测系数FYX；
即风险预测系数FYX=eg1*GBZ+eg2*XSX，管道表现值GBZ的数值越大、爆管气动锤头的性能衰退系数XSX的数值越大，则风险预测系数FYX的数值越大，表明应用当前的爆管气动锤头来对当前的待施工旧管道进行非开挖施工时的风险程度越高，施工过程出现故障的可能性越大；
步骤D3、通过数据存储模块调取风险预测阈值，将风险预测系数FYX与风险预测阈值进行比较，若风险预测系数FYX大于等于风险预测阈值，生成高风险信号，若风险预测系数FYX小于风险预测阈值，生成低风险信号；
步骤D4、将风险预测系数以及高风险预测信号或低风险预测信号发送至处理器。处理器通信连接预警显示模块，处理器在接收到低风险预测信号时，将风险预测系数发送至数据存储模块进行存储；处理器接收到高风险预测信号时生成预警指令，将预警指令发送至预警显示模块，预警显示模块进行预警信息显示并发出预警声，以提醒监管人员对爆管气动锤头进行更换，监管人员在接收到预警指令时应当对爆管气动锤头进行更换，保证后续施工的安全顺利进行，当更换成符合要求的爆管气动锤头后处理器将对应的风险预测系数FYX发送至数据存储模块进行存储。
非开挖施工监测模块在施工过程中通过非开挖气动新建管道的监测分析获取到在检测时段的地貌表现系数和爆管气动锤头的施工运行值，通过对地貌表现系数和施工运行值进行数值分析获取到对应检测时段的初分值，对施工运行值和风险预测系数进行数值分析获取到对应检测时段的再分值，分别对初分值和再分值进行比较分析并基于比较分析结果生成运行信号Q1、Q2、Q3，非开挖施工监测模块的具体运行过程如下：
步骤G1、在进行非开挖气动新建管道的施工时，获取到检测时段旧管道施工区域的地貌信息，地貌信息包括土厚数据和含水数据，土厚数据表示检测时段旧管道施工区域与地面的垂向距离，含水数据表示检测时段旧管道施工区域的土层含水量数据；
步骤G2、通过数据存储模块调取适宜含水范围，适宜含水范围由监管人员预先设置，将适宜含水范围的最大值和最小值进行均值计算得到含水标准值，将含水量数据与含水标准值进行差值计算并取绝对值得到含水表现值；
需要说明的是，含水表现值反映了检测时段施工区域的土层含水量数据相较于适宜含水范围的偏离程度，含水表现值的数值越小，表明对应施工区域的土层含水状况越好；
将土厚数据与含水表现值的比值标记为检测时段的地貌表现系数DBX，即地貌表现系数DBX=土厚数据/含水表现值；地貌表现系数DBX用于反映施工过程中对应施工区域出现坍塌的风险程度，地貌表现系数DBX的数值越大，表明施工过程中对应施工区域出现坍塌的可能性越小，则对应施工区域为非易坍塌区域；反之，则对应施工区域为易坍塌区域；
步骤G3、获取到检测时段爆管气动锤头的速度量值、振动量值和温度量值，且速度量值为爆管气动锤头在检测时段的推进速度，振动量值表示检测时段爆管气动锤头的振动频率和振动幅度大小的数据量值，温度量值为检测时段爆管气动锤头的表面温度；
步骤G4、通过公式SYZ=b1*速度量值+b2*振动量值+b3*温度量值将爆管气动锤头的速度量值、振动量值和温度量值进行数值计算，经过数值计算分析后得到爆管气动锤头在检测时段的施工运行值SYZ；其中，b1、b2、b3为固定数值的预设比例系数，b1、b2、b3的取值均大于零且b1＞b2＞b3；
需要说明的是，施工运行值SYZ与速度量值、振动量值和温度量值的数值均呈正比关系，速度量值的数值越大、振动量值的数值越大、温度量值的数值越大，则施工运行值SYZ的数值越大，表明爆管气动锤头在检测时段的运行异常可能性越大；
步骤G5、通过公式，将检测时段的施工运行值SYZ和地貌表现系数DBX进行数值计算，通过计算分析后得到初分值CFZ；其中，c1、c2为固定数值的预设权重系数，0＜c1＜c2；需要说明的是，初分值CFZ与检测时段的施工运行值SYZ呈正比关系以及与地貌表现系数DBX呈反比关系，施工运行值SYZ的数值越大、地貌表现系数DBX的数值越小，则初分值CFZ的数值越大；
通过公式将风险预测系数FYX与检测时段的施工运行值SYZ进行数值计算，经过计算分析后得到再分值ZFZ；其中，c3、c4为固定数值的预设权重系数，0＜c3＜c4；需要说明的是，再分值ZFZ与风险预测系数FYX与检测时段的施工运行值SYZ均呈正比关系，施工运行值SYZ的数值越大、风险预测系数FYX的数值越大，则再分值ZFZ的数值越大；
步骤G6、通过数据存储模块调取初分阈值和再分阈值（初分阈值和再分阈值均由监管人员预先设置），将初分值CFZ和再分值ZFZ与初分阈值和再分阈值分别进行比较；若初分值CFZ和再分值ZFZ均小于对应阈值，则生成运行信号Q1；若初分值CFZ和再分值ZFZ均大于等于对应阈值，则生成运行信号Q3；其余情况生成运行信号Q2，将运行信号Q1、Q2、Q3发送至处理器。
处理器接收到运行信号Q3时，编辑文本信息“亟需调整或暂停”并将文本信息发送至预警显示模块，预警显示模块还包括闪烁灯，预警显示模块进行文本信息显示并闪烁红光；处理器接收到运行信号Q2时，编辑文本信息“需持续关注或调整”并将文本信息发送至预警显示模块，预警显示模块进行文本信息显示并闪烁黄光，监管人员接收到预警信息时可作出相应的应对措施以保证施工过程的顺利持续进行；
处理器接收到运行信号Q1时，表明当前施工操作一切正常，不编辑文本信息；优选的，处理器接收到运行信号Q2时，发出调节指令以自动降低爆管气动锤头的推进速度，处理器接收到运行信号Q3时，发出调节指令以自动降低爆管气动锤头的推进速度或使其暂时停止推进，有助于保证非开挖气动新建管道的顺利施工。
本发明的工作过程及原理如下：
使用时，通过旧管道等级分类模块在施工前基于待施工旧管道的管体信息进行施工难度等级分析以得到管道表现值，通过对管道表现值进行比较分析将待施工旧管道标记为难施工管道、一般难度施工管道或易施工管道，有助于监管人员直观了解待施工旧管道的施工难易程度；通过爆管设备性能反馈模块在施工前基于爆管气动锤头的历史数据进行性能反馈分析以得到爆管气动锤头的性能衰退系数，通过对性能衰退系数进行比较分析将爆管气动锤头标记为优质头、良质头或劣质头，有助于监管人员了解爆管气动锤头的性能状况和性能等级；
施工风险预测模块在施工前通过管道表现值和性能衰退系数进行数值分析得到风险预测系数，基于待施工旧管道的施工难度等级、爆管气动锤头的划分标记信息和风险预测系数进行风险预测分析，生成高风险预测信号或低风险预测信号并发送至处理器，处理器接收到高风险预测信号将预警指令发送至预警显示模块，以提醒监管人员对爆管气动锤头进行更换，通过将管道信息和爆管设备信息相结合并进行预先分析，有助于避免后续爆管气动锤头在进行待施工旧管道的施工过程中出现故障，保证后续施工的安全顺利进行；
非开挖施工监测模块对非开挖气动新建管道的施工过程进行监测分析以得到检测时段的地貌表现系数和爆管气动锤头的施工运行值，基于地貌表现系数、施工运行值以及风险预测系数进行分析得到对应检测时段的初分值和再分值，对初分值和再分值进行比较分析以生成相应的运行信号，处理器据此编辑相应的文本信息并通过预警显示模块进行显示和预警，监管人员接收到预警信息时作出相应的应对措施以保证施工过程的顺利持续进行，通过多因素分析以实现对施工异常风险状况的监测，提升监测分析结果的准确性，进一步保证施工的安全顺利进行。
上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置，权重系数/比例系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于权重系数/比例系数的大小，只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (9)
1.一种非开挖气动新建管道的施工监测系统，包括施工监管平台，其特征在于，施工监管平台由处理器、数据存储模块、旧管道等级分类模块、爆管设备性能反馈模块、施工风险预测模块和非开挖施工监测模块组成，且处理器与数据存储模块、旧管道等级分类模块、爆管设备性能反馈模块、施工风险预测模块以及非开挖施工监测模块均通信连接；
旧管道等级分类模块在施工前基于待施工旧管道的管体信息进行施工难度等级分析并得到管道表现值，通过对管道表现值进行比较分析将待施工旧管道标记为难施工管道、一般难度施工管道或易施工管道，并将待施工旧管道的管道表现值和施工难度等级经处理器发送至数据存储模块；
爆管设备性能反馈模块在施工前基于爆管气动锤头的历史数据进行性能反馈分析并得到爆管气动锤头的性能衰退系数，通过对性能衰退系数进行比较分析将爆管气动锤头标记为优质头、良质头或劣质头，并将爆管气动锤头的性能衰退系数和划分标记信息经处理器发送至数据存储模块；
施工风险预测模块在施工前通过对待施工旧管道的管道表现值和当前爆管气动锤头的性能衰退系数进行数值分析得到风险预测系数，基于待施工旧管道的施工难度等级、爆管气动锤头的划分标记信息和风险预测系数进行风险预测分析，生成高风险预测信号或低风险预测信号，并将风险预测系数和高风险预测信号或低风险预测信号发送至处理器；
非开挖施工监测模块在施工过程中通过非开挖气动新建管道的监测分析获取到在检测时段的地貌表现系数和爆管气动锤头的施工运行值，通过对地貌表现系数和施工运行值进行数值分析获取到对应检测时段的初分值，对施工运行值和风险预测系数进行数值分析获取到对应检测时段的再分值，分别对初分值和再分值进行比较分析并基于比较分析结果生成运行信号Q1、Q2、Q3，且将运行信号Q1、Q2、Q3发送至处理器。
2.根据权利要求1所述的一种非开挖气动新建管道的施工监测系统，其特征在于，旧管道等级分类模块的具体运行过程包括：
在施工前获取到待施工旧管道的管体信息，管体信息包括待施工旧管道的厚度、硬度和长度，将待施工旧管道的厚度、硬度和长度标记为管厚值、管硬值和管长值；将待施工旧管道的管厚值、管硬值和管长值进行数值计算得到管道表现值；
通过数据存储模块调取管道表现区间，将管道表现值和管道表现区间进行比较，基于比较结果将待施工旧管道进行施工难度等级分类，将待施工旧管道的施工难度等级和管道表现值通过处理器发送至数据存储模块，数据存储模块将待施工旧管道的施工难度等级和管道表现值进行存储。
3.根据权利要求2所述的一种非开挖气动新建管道的施工监测系统，其特征在于，管道表现值和管道表现区间的比较分析过程如下：
若管道表现值大于等于管道表现区间的最大值，将待施工旧管道标记为难施工管道；若管道表现值小于等于管道表现区间的最小值，将待施工旧管道标记为易施工管道；若管道表现值位于管道表现区间内，将待施工旧管道标记为一般难度施工管道；且难施工管道的施工难度等级大于一般难度施工管道的施工难度等级，一般难度施工管道的施工难度等级大于易施工管道的施工难度等级。
4.根据权利要求1所述的一种非开挖气动新建管道的施工监测系统，其特征在于，爆管设备性能反馈模块的具体运行过程包括：
在施工前获取到爆管气动锤头的历史数据，历史数据包括投时值、生时值、运故值和运历值，将投时值、生时值、运故值和运历值进行数值计算得到爆管气动锤头的性能衰退系数；
通过数据存储模块调取性能衰退区间，将性能衰退系数与性能衰退区间进行比较，若性能衰退系数大于等于性能衰退区间的最大值，则将爆管气动锤头标记为劣质头，若性能衰退系数小于等于性能衰退区间的最小值，则将爆管气动锤头标记为优质头，若性能衰退系数位于性能衰退区间内，则将爆管气动锤头标记为良质头；
将爆管气动锤头的划分标记信息和性能衰退系数通过处理器发送至数据存储模块，数据存储模块对爆管气动锤头的划分标记信息和性能衰退系数进行存储。
5.根据权利要求4所述的一种非开挖气动新建管道的施工监测系统，其特征在于，投时值表示爆管气动锤头当前日期与其开始投入使用日期的间隔时长，生时值表示爆管气动锤头当前日期与其生产日期的间隔时长，运故值表示爆管气动锤头当前日期与其开始投入使用日期的间隔时长内出现故障的次数；
运历值的分析获取方法如下：获取到爆管气动锤头当前日期与其开始投入使用日期的间隔时长内进行难施工管道的施工次数、一般难度施工管道的施工次数和易施工管道的施工次数并标记为难施次数、中施次数和易施次数；
向难施次数、中施次数和易施次数分配相应的权重系数eu1、eu2、eu3，eu1、eu2、eu3的取值均大于零且eu1＞eu2＞eu3；将难施次数、中施次数和易施次数分别与对应的权重系数相乘且将三组乘积的和值标记为运历值。
6.根据权利要求1所述的一种非开挖气动新建管道的施工监测系统，其特征在于，施工风险预测模块的预测分析过程包括：
通过数据存储模块调取待施工旧管道的施工难度等级和当前爆管气动锤头的划分标记信息，在调取结果为难施工管道和劣质头时，生成高风险预测信号；其余情况则通过数据存储模块调取待施工旧管道的管道表现值和爆管气动锤头的性能衰退系数，向管道表现值和性能衰退系数分配权重系数eg1、eg2，eg1、eg2的取值均大于零且eg1＞eg2，将管道表现值和性能衰退系数分别与对应的权重系数相乘并将两组乘积的和值标记为风险预测系数；
通过数据存储模块调取风险预测阈值，将风险预测系数与风险预测阈值进行比较，若风险预测系数大于等于风险预测阈值，生成高风险信号，若风险预测系数小于风险预测阈值，生成低风险信号；将风险预测系数以及高风险预测信号或低风险预测信号发送至处理器。
7.根据权利要求6所述的一种非开挖气动新建管道的施工监测系统，其特征在于，处理器通信连接预警显示模块，处理器在接收到低风险预测信号时，将风险预测系数发送至数据存储模块进行存储；处理器接收到高风险预测信号时生成预警指令，将预警指令发送至预警显示模块，监管人员接收到预警指令时对爆管气动锤头进行更换，当更换成符合要求的爆管气动锤头后处理器将对应的风险预测系数发送至数据存储模块进行存储。
8.根据权利要求1所述的一种非开挖气动新建管道的施工监测系统，其特征在于，非开挖施工监测模块的具体运行过程包括：
在进行非开挖气动新建管道的施工时，获取到检测时段旧管道施工区域的地貌信息，地貌信息包括土厚数据和含水数据，土厚数据表示检测时段旧管道施工区域与地面的垂向距离，含水数据表示检测时段旧管道施工区域的土层含水量数据；通过数据存储模块调取适宜含水范围，将适宜含水范围的最大值和最小值进行均值计算得到含水标准值，将含水数据与含水标准值进行差值计算并取绝对值得到含水表现值；将土厚数据与含水表现值的比值标记为检测时段的地貌表现系数；
获取到检测时段爆管气动锤头的速度量值、振动量值和温度量值，速度量值为爆管气动锤头在检测时段的推进速度，振动量值表示检测时段爆管气动锤头的振动频率和振动幅度大小的数据量值，温度量值为检测时段爆管气动锤头的表面温度；将爆管气动锤头的速度量值、振动量值和温度量值进行数值计算得到爆管气动锤头在检测时段的施工运行值；
将检测时段的施工运行值和地貌表现系数进行数值计算得到初分值，将风险预测系数与检测时段的施工运行值进行数值计算得到再分值；通过数据存储模块调取初分阈值和再分阈值，将初分值和再分值与初分阈值和再分阈值分别进行比较；
若初分值和再分值均小于对应阈值，则生成运行信号Q1，若初分值和再分值均大于等于对应阈值，则生成运行信号Q3，其余情况生成运行信号Q2；将运行信号Q1、Q2、Q3发送至处理器。
9.根据权利要求8所述的一种非开挖气动新建管道的施工监测系统，其特征在于，处理器接收到运行信号Q3时，编辑文本信息“亟需调整或暂停”并将文本信息发送至预警显示模块；处理器接收到运行信号Q2时，编辑文本信息“需持续关注或调整”并将文本信息发送至预警显示模块；处理器接收到运行信号Q1时，不编辑文本信息。
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