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数字孪生在施工安全动态监测中的应用

目录

内容综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

1.2国内外发展状况．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.3主要研究内容与思路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.4本文结构安排．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

相关理论与技术基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

2.1数字孪生核心技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

2.2施工安全管理相关理论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

2.3动态监测技术体系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

基于数字孪生的施工安全监测系统构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

3.1系统总体架构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

3.2数字孪生体构建方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

3.3动态监测数据接入与融合．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

3.4监测预警功能实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

3.4.1临界值设定模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

3.4.2异常状态识别算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

3.4.3预警信息发布渠道．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

关键技术应用与实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

4.1高精度建模与重建技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

4.1.1地理空间获取手段．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

4.1.2三维模型轻量化处理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

4.2实时数据感知与传输技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

4.2.1传感器网络布设优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

4.2.2低延迟数据通信方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

4.3智能分析与预测技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49

4.3.1基于机器学习的风险识别．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

4.3.2基于仿真的趋势预测．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54

应用案例分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55

5.1案例项目概况介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56

5.2数字孪生监测系统部署实施．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．57

5.3系统运行效果评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60

讨论与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．61

6.1研究发现与启示．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．61

6.2未来发展趋势与建议．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62

1.内容综述

1.1研究背景与意义

数字孪生（DigitalTwin）技术，作为一项将物理对象和其虚拟对应体相互映射与互动的新兴技术，正在影响着多个行业，并推动着智能化与信息化发展。在建筑与施工领域，施工安全问题尤为复杂且重要。随着智能化建筑趋势的日益增长，如何利用现代科技手段提高施工安全性服药成为当前行业关注的焦点。

近年来，各类施工事故频发，不乏重特大事故，其造成的生命财产损失无法估量。这些事故不仅仅给施工单位带来了严