本發(fā)明屬于沖孔打樁機自動化控制，具體涉及基于大數(shù)據(jù)的沖孔打樁機自動化控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代建筑工程的快速發(fā)展，沖孔打樁機作為一種重要的基礎(chǔ)施工設(shè)備，在橋梁、高層建筑、地鐵等大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的沖孔打樁機主要依賴人工操作或簡單的機械化控制，其工作效率和施工質(zhì)量在很大程度上受到操作人員經(jīng)驗和技術(shù)水平的影響。然而，隨著工程項目規(guī)模的擴大和復(fù)雜性的增加，傳統(tǒng)控制方式逐漸暴露出諸多問題

2、現(xiàn)有的沖孔打樁機控制系統(tǒng)大多采用單一傳感器進行數(shù)據(jù)采集，缺乏對多源數(shù)據(jù)的綜合分析能力。由于施工環(huán)境復(fù)雜多變，單一的數(shù)據(jù)來源往往無法全面反映施工現(xiàn)場的實際情況，導(dǎo)致系統(tǒng)對突發(fā)狀況的響應(yīng)能力較弱。例如，在地質(zhì)條件復(fù)雜的區(qū)域，僅依靠單一傳感器可能無法及時識別地下障礙物或地質(zhì)變化，從而增加施工風(fēng)險。

3、綜上所述，傳統(tǒng)沖孔打樁機的控制方式已難以滿足現(xiàn)代建筑工程對高效、精準和安全施工的需求。因此，亟需一種能夠結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)的沖孔打樁機自動化控制系統(tǒng)及方法，以實現(xiàn)施工過程的智能化管理、精準控制和高效運行。這種系統(tǒng)不僅可以顯著提高施工效率，還能有效降低人為因素帶來的不確定性，為工程建設(shè)提供更加可靠的技術(shù)支持。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供基于大數(shù)據(jù)的沖孔打樁機自動化控制系統(tǒng)及方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中無法全面反映施工現(xiàn)場的實際情況的技術(shù)問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、基于大數(shù)據(jù)的沖孔打樁機自動化控制方法，包括：

4、步驟一、確定沖孔打樁機作業(yè)區(qū)域，通過采集沖孔打樁機在作業(yè)區(qū)域的工作數(shù)據(jù)，設(shè)置沖孔打樁機的動態(tài)控制系數(shù)；

5、步驟二、確定不同樁孔的地層環(huán)境變化因子，基于動態(tài)控制系數(shù)歷史序列，構(gòu)建預(yù)測未來時間段動態(tài)控制系數(shù)歷的預(yù)測模型；

6、步驟三、通過動態(tài)控制系數(shù)的預(yù)測模型判斷當(dāng)前時間段施工狀態(tài)是否正常，通過多參數(shù)協(xié)同調(diào)整異常施工狀態(tài)。

7、進一步的，采集沖孔打樁機在作業(yè)區(qū)域的工作數(shù)據(jù)，具體方法為：

8、以t時長劃分沖孔打樁機的工作時間段，明確沖孔打樁機作業(yè)區(qū)域的范圍和邊界，建立包含整個作業(yè)區(qū)域的三維坐標系，標記出沖孔打樁機每次打樁樁孔的坐標數(shù)據(jù)，利用預(yù)安裝在沖孔打樁機上的相關(guān)傳感器，實時采集沖孔打樁機的工作數(shù)據(jù)，將一個時間段內(nèi)收集到的工作數(shù)據(jù)記為，其中a(i)表示在第i個時間段內(nèi)沖孔打樁機的振動幅度均值，f(i)表示在第i個時間段內(nèi)沖孔打樁機的沖擊力均值，f(i，k)表示在第i個時間段內(nèi)沖孔打樁機第k次錘擊的錘擊頻率，即第k次錘擊與第k+1次錘擊之間的時間間隔長度，k大于1。

9、進一步的，設(shè)置沖孔打樁機的動態(tài)控制系數(shù)，具體方法為：

10、利用公式表示沖孔打樁機的動態(tài)控制系數(shù)，其中，表示在第a個打樁樁孔i時間段內(nèi)沖孔打樁機的振動幅度均值，表示在第a個打樁樁孔i時間段內(nèi)沖孔打樁機的沖擊力均值，表示在第a個打樁樁孔i時間段內(nèi)沖孔打樁機第k次錘擊的錘擊頻率，k大于等于1，n(i)表示第a個打樁樁孔i時間段內(nèi)沖孔打樁機的錘擊總次數(shù)，表示第a個打樁樁孔i時間段內(nèi)沖孔打樁機錘擊頻率的最大值，e表示自然對數(shù)的底數(shù)，通過動態(tài)控制系數(shù)量化施工狀態(tài)的動態(tài)平衡性，確定由多個歷史時間段動態(tài)控制系數(shù)所確定的動態(tài)控制系數(shù)歷史序列。

11、進一步的，確定不同樁孔的地層環(huán)境變化因子，具體方法為：

12、利用公式表示不同樁孔的地層環(huán)境變化因子，其中，a表示第a個打樁樁孔，表示第a個打樁樁孔隨每個時間段變化的地層環(huán)境變化因子，b為基礎(chǔ)因子，根據(jù)工程類型預(yù)設(shè)，例如對于橋梁樁基類型預(yù)設(shè)b=0.25，對于建筑樁基類型預(yù)設(shè)b=0.18，表示第a個打樁樁孔的樁身沉入深度，表示第a個打樁樁孔第i個時間段與第i-1時間段樁身沉入深度的差值，表示沖孔打樁機在第a個打樁樁孔工作的時間段總個數(shù)，i表示第i個時間段，表示在第a個打樁樁孔第i個時間段內(nèi)沖孔打樁機的沖擊力均值，表示沖孔打樁機在第a個打樁樁孔工作的所有時間段的平均值。

13、進一步的，構(gòu)建預(yù)測未來時間段動態(tài)控制系數(shù)歷的預(yù)測模型，具體方法為：

14、利用公式表示動態(tài)控制系數(shù)的預(yù)測模型，其中，a表示第a個打樁樁孔，表示第a個打樁樁孔隨每個時間段變化的地層環(huán)境變化因子，表示沖孔打樁機在第a個打樁樁孔第i個時間段的動態(tài)控制系數(shù)，表示沖孔打樁機在第a個打樁樁孔第i+1個時間段的動態(tài)控制系數(shù)預(yù)測值，j表示沖孔打樁機在第a個打樁樁孔工作的第j個時間段，且j不等于i，表示沖孔打樁機在第a個打樁樁孔第j個時間段的控制權(quán)重系數(shù)。

15、進一步的，通過動態(tài)控制系數(shù)的預(yù)測模型判斷當(dāng)前時間段施工狀態(tài)是否正常，具體方法為：

16、使用準確性經(jīng)過驗證的預(yù)測模型，通過上一時間段的動態(tài)控制系數(shù)預(yù)測當(dāng)前時間段的動態(tài)控制系數(shù)，為了量化當(dāng)前施工狀態(tài)與預(yù)測狀態(tài)的偏差，定義差異度為當(dāng)前動態(tài)控制系數(shù)真實值與預(yù)測值的偏差表征，當(dāng)在第a個打樁樁孔第i時間段的差異度大于等于差異度度閾值時，判定施工狀態(tài)偏離預(yù)期處于異常狀態(tài)，需進行參數(shù)調(diào)整。

17、進一步的，定義差異度為當(dāng)前動態(tài)控制系數(shù)真實值與預(yù)測值的偏差表征，具體方法為：

18、利用公式表示差異度，其中，表示在第a個打樁樁孔第i個時間段的差異度，表示沖孔打樁機在第a個打樁樁孔第i個時間段的動態(tài)控制系數(shù)，表示沖孔打樁機在第a個打樁樁孔第i個時間段的動態(tài)控制系數(shù)預(yù)測值，表示在第a個打樁樁孔i時間段內(nèi)沖孔打樁機的錘擊總次數(shù)，表示在第a個打樁樁孔i時間段內(nèi)沖孔打樁機第k次錘擊的錘擊頻率，表示在第a個打樁樁孔i時間段內(nèi)沖孔打樁機錘擊頻率的平均值。

19、進一步的，通過多參數(shù)協(xié)同調(diào)整異常施工狀態(tài)，具體方法為：

20、利用公式根據(jù)差異度，計算振動幅度、沖擊力與錘擊頻率調(diào)整參考值，其中，sgn表示符號函數(shù)用于調(diào)控方向，表示在第a個打樁樁孔第i時間段振動幅度的調(diào)整參考值，表示在第a個打樁樁孔第i時間段沖擊力的調(diào)整參考值，表示在第a個打樁樁孔第i時間段錘擊頻率的調(diào)整參考值，xa表示振動幅度的權(quán)重系數(shù)，xf表示沖擊力的權(quán)重系數(shù)，xf表示錘擊頻率的權(quán)重系數(shù)，s、u與v為常數(shù)因子，根據(jù)計算得到的調(diào)整量在下一時間段對沖孔打樁機的振動幅度、沖擊力和錘擊頻率進行調(diào)整。

21、本發(fā)明還提供基于大數(shù)據(jù)的沖孔打樁機自動化控制系統(tǒng)，應(yīng)用于所述的基于大數(shù)據(jù)的沖孔打樁機自動化控制方法，包括：

22、動態(tài)控制系數(shù)設(shè)置模塊，用于確定沖孔打樁機作業(yè)區(qū)域，通過采集沖孔打樁機在作業(yè)區(qū)域的工作數(shù)據(jù)，設(shè)置沖孔打樁機的動態(tài)控制系數(shù)；

23、動態(tài)控制系數(shù)預(yù)測模塊，用于確定不同樁孔的地層環(huán)境變化因子，基于動態(tài)控制系數(shù)歷史序列，構(gòu)建預(yù)測未來時間段動態(tài)控制系數(shù)歷的預(yù)測模型；

24、多參數(shù)協(xié)同調(diào)整模塊，用于通過動態(tài)控制系數(shù)的預(yù)測模型判斷當(dāng)前時間段施工狀態(tài)是否正常，通過多參數(shù)協(xié)同調(diào)整異常施工狀態(tài)。

25、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：

26、1、本發(fā)明通過建立包含整個作業(yè)區(qū)域的三維坐標系，標記樁孔的坐標數(shù)據(jù)，便于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和施工優(yōu)化，通過綜合一個時間段內(nèi)預(yù)處理后的工作數(shù)據(jù)，設(shè)置沖孔打樁機的動態(tài)控制系數(shù)，通過動態(tài)控制系數(shù)量化施工狀態(tài)的動態(tài)平衡性，有助于評估沖孔打樁機在施工過程中的穩(wěn)定性和一致性，確定動態(tài)控制系數(shù)歷史序列，可以進一步分析施工狀態(tài)的變化趨勢，為施工優(yōu)化和決策提供依據(jù)；

27、2、本發(fā)明通過確定地層環(huán)境變化因子，有助于能夠準確捕捉到地層環(huán)境的變化趨勢，基于動態(tài)控制系數(shù)歷史序列和地層環(huán)境變化因子，建立的預(yù)測模型能夠準確預(yù)測未來時間段的動態(tài)控制系數(shù)，預(yù)測模型的應(yīng)用還有助于減少施工過程中的不確定性和風(fēng)險，提高了施工的安全性和可控性；

28、3、本發(fā)明通過將差異度分析與多參數(shù)協(xié)同調(diào)控結(jié)合，能夠?qū)崟r監(jiān)測施工狀態(tài)并動態(tài)調(diào)整沖孔打樁機的作業(yè)參數(shù)，確保施工過程的高效性和安全性。結(jié)合空間-參數(shù)融合、精準預(yù)測、高靈敏度和穩(wěn)定調(diào)控等技術(shù)優(yōu)勢，顯著提升了沖孔打樁機的智能化水平，為復(fù)雜地質(zhì)條件下的施工提供了可靠的技術(shù)支持。