CN112983548A - 一种地下施工的监测预警方法、装置、服务器以及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种地下施工的监测预警方法、装置、服务器以及系统。该地下施工的监测预警方法，包括获取监测对象施工前的初始数据，所述监测对象包括施工上部建筑、施工上部地面、地下施工面；根据所述初始数据计算用于监测所述监测对象的多个监测点；获取每一所述监测点的监测数据；根据每一所述监测点的监测数据判断是否发出预警指示。由于上述地下施工的监测方法通过获取施工上部建筑、施工上部地面、地下施工面的初始数据并通过所述初始数据计算求取监测点，其所获取的所述监测点更加科学，其监测范围也更加全面，实现了对地下结构施工过程更加科学全面的监测。

Description

一种地下施工的监测预警方法、装置、服务器以及系统

技术领域

本申请涉及地下施工监测领域，具体而言，涉及一种地下施工的监测预警方法、装置、服务器以及系统。

背景技术

地铁、下穿隧道、城市管廊等地下结构在施工过程中经常会碰到在建筑物下部施工的情景，在地下结构施工过程中，经常会因为超挖等因素导致上部土体松动，极容易造成地面变形甚至塌陷。

目前，施工过程中主要依靠经验及前期计算分析来判断施工可行性与风险，部分项目施工过程中有施工作业面的监测和地面沉降的监测，但是仍旧无法实现对地下结构施工过程的科学全面的监测。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种地下施工的监测预警方法、装置、服务器以及系统，用于实现对地下结构施工过程的科学全面的监测。

第一方面，本申请实施例提供了一种地下施工的监测预警方法，用于实现对地下结构施工过程的科学全面的监测，包括以下步骤：

获取监测对象施工前的初始数据，所述监测对象包括施工上部建筑、施工上部地面、地下施工面；所述施工上部地面指的是位于所述地下施工面上方的地面，所述施工上部建筑指的是位于所述施工上部地面上方的建筑；

根据所述初始数据计算用于监测所述监测对象的多个监测点；

获取每一所述监测点的监测数据；

根据每一所述监测点的监测数据判断是否发出预警指示。

在上述过程中，通过获取监测对象施工前的初始数据，所述监测对象包括施工上部建筑、施工上部地面、地下施工面；所述施工上部地面指的是位于所述地下施工面上方的地面，所述施工上部建筑指的是位于所述施工上部地面上方的建筑；根据所述初始数据计算用于监测所述监测对象的多个监测点；获取每一所述监测点的监测数据；根据每一所述监测点的监测数据判断是否发出预警指示。由于上述地下施工的监测方法通过获取施工上部建筑、施工上部地面、地下施工面的初始数据并通过所述初始数据计算求取监测点，其所获取的所述监测点更加科学，其监测范围也更加全面。因此，根据所述监测点的监测数据判断是否需要发出预警指示，可以实现对地下结构施工过程更加科学全面的监测。

可选的，所述根据每一所述监测点的监测数据判断是否发出预警指示，包括：根据所述初始数据计算预警阈值，所述预警阈值包括施工上部建筑预警阈值、施工上部地面预警阈值、施工面预警阈值；根据每一所述监测点的监测数据并通过模糊控制理论设置核心算法计算实际监测指标，所述实际监测指标包括施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标；判断所述施工上部建筑监测指标是否达到所述施工上部建筑预警阈值，当所述施工上部建筑监测指标达到所述施工上部建筑预警阈值时，发出第一施工上部建筑预警指示；判断所述施工上部地面监测指标是否达到所述施工上部地面预警阈值，当所述施工上部地面监测指标达到所述施工上部地面预警阈值时，发出第一施工上部地面预警指示；判断所述施工面监测指标是否达到所述施工面预警阈值，当所述施工面监测指标达到所述施工面预警阈值时，发出第一施工面预警指示。

在上述过程中，根据所测得的初始数据计算出预警阈值，根据每一监测点所测得的实际监测数据计算出施工过程中的监测指标，通过比较监测指标和预警阈值的大小，判断是否需要发出预警指示。

可选的，所述根据每一所述监测点的监测数据判断是否发出预警指示，还包括：根据所述初始数据计算总体预警阈值；通过对所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标进行归一化的权重分配计算总体监测指标；判断所述总体监测指标是否达到所述总体预警阈值，当所述总体监测指标达到所述总体预警阈值时，发出第二预警指示。

可选的，所述根据每一所述监测点的监测数据并通过模糊控制理论设置核心算法计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标，包括：基于同一所述监测点的监测数据的数据变化率以及数据平均值变化率剔除所述监测数据中的异常数据；根据每一所述监测点剔除异常数据后的监测数据并通过模糊控制理论设置核心算法计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标。

在上述过程中，对监测数据中的异常数据进行了数据剔除，使得所计算的上述监测指标更加的科学可靠。

可选的，所述根据每一所述监测点的监测数据并通过模糊控制理论设置核心算法计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标，包括：对所述监测数据进行分组，对不同分组的监测数据进行并行处理并实现不同分组之间的数据共享；根据所述不同分组的监测数据的并行处理结果计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标。

在上述过程中，运用了多线程技术，在对监测数据进行分组后并行处理，缩短了预警的周期，可以更及时的通过监测数据发现施工中的问题，实现更快的预警响应。

可选的，所述根据每一所述监测点的监测数据并通过模糊控制理论设置核心算法计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标，包括：将每一所述监测点的监测数据划分为状态类监测数据和累积类监测数据；根据所述状态类监测数据的数值计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标；根据所述累积类监测数据的数据变化速率、数据变化加速度、数据增值计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标。

在上述过程中，通过累积类监测数据的数据变化速率、数据变化加速度、数据增值来计算监测指标，可以获得更加科学的监测指标计算结果。

可选的，所述第二预警指示分为一级第二预警指示、二级第二预警指示以及三级第二预警指示；所述总体预警阈值分为一级总体预警阈值、二级总体预警阈值以及三级总体预警阈值；当所述总体监测指标达到所述一级总体预警阈值时，发出一级第二预警指示；当所述总体监测指标达到所述二级总体预警阈值时，发出二级第二预警指示；当所述总体监测指标达到所述三级总体预警阈值时，发出三级第二预警指示。

第二方面，本申请实施例还提供了一种地下施工的监测预警装置，用于实现对地下结构施工过程的科学全面的监测，包括：

第一获取模块，用于获取监测对象施工前的初始数据，所述监测对象包括施工上部建筑、施工上部地面、地下施工面；所述施工上部地面指的是位于所述地下施工面上方的地面，所述施工上部建筑指的是位于所述施工上部地面上方的建筑；

计算模块，用于根据所述初始数据计算用于监测所述监测对象的多个监测点；

第二获取模块，用于获取每一所述监测点的监测数据；

判断预警模块，用于根据每一所述监测点的监测数据判断是否发出预警指示。

第三方面，本申请实施例还提供了一种服务器，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行如上述地下施工的监测预警方法中的任一方法。

第四方面，本申请实施例还提供了一种地下施工的监测预警系统，用于实现对地下结构施工过程的科学全面的监测，包括：

监测设备，所述监测设备用于监测地下施工过程中的监测对象；所述监测设备包括红外探测器、高清监控、温度传感器、液位传感器、温湿度传感器、激光扫描仪、加速度传感器、位移传感器、力传感器、倾斜传感器；

服务器，所述服务器和所述监测设备电连接，用于接收所述监测设备传输给所述服务器的监测数据，根据所述监测数据判断是否发出预警指示；所述服务器为上述第三方面所提供的服务器；

显示设备，所述显示设备和所述服务器电连接，用于接收所述服务器发出的预警指示。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种地下施工的监测预警方法的流程示意图。

图2为本申请实施例提供的一种地下施工的监测预警装置的结构示意图。

图3为本申请实施例提供的一种用于地下施工的监测预警系统的服务器示意图。

图4为本申请实施例提供的一种地下施工的监测预警系统的结构示意图。

图5为本申请实施例提供的另一种地下施工的监测预警系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

针对现有技术中存在的不足，本申请实施例提供一种地下施工的监测预警方法、装置、服务器以及系统，用于实现对地下结构施工过程的科学全面的监测。

请参照图1，图1为本申请实施例提供的一种地下施工的监测预警方法的流程示意图，该地下施工的监测预警方法，用于实现对地下结构施工过程的科学全面的监测，包括如下步骤：

步骤101、获取监测对象施工前的初始数据。

步骤102、根据所述初始数据计算用于监测所述监测对象的多个监测点。

步骤103、获取每一所述监测点的监测数据。

步骤104、根据每一所述监测点的监测数据判断是否发出预警指示。

其中，在步骤101中，通过施工前对监测对象进行实地检测获取施工前监测对象的初始数据，该监测对象包括施工上部建筑、施工上部地面、地下施工面；施工上部地面指的是位于所述地下施工面上方的地面，施工上部建筑指的是位于所述施工上部地面上方的建筑。其中，初始数据包括施工上部建筑中的墙体的倾斜程度，墙面上的裂缝位置和程度等数据；施工上部地面的地面沉降程度，地面裂缝位置和程度等数据；施工面的预计挖方程度，施工具体位置等数据。

其施工方法可以是矿山法、新奥法、盾构法、浅埋暗挖法、盖挖法；所述施工上部建筑可以是砌体结构建筑、钢筋混凝土结构建筑、钢结构建筑，且建筑层数不限；其地下施工对象可以是下穿隧道、下穿地铁、下穿网管。

其中，在步骤102中，通过初始数据计算监测点的位置，包括常规的监测位置以及根据初始数据计算的危险的监测位置。其中，危险的监测位置指的是倾斜程度数据较大的墙体或者墙面上的裂缝位置或者地面沉降程度数据较大的地面位置或者存在裂缝的地面位置等。

其中，在步骤103中，通过在监测点设置监测用于监测的监测装置来获取监测点的监测数据，其中，监测装置可以是红外探测器、高清监控、温度传感器、液位传感器、温湿度传感器、激光扫描仪、加速度传感器、位移传感器、力传感器、倾斜传感器等。

其中，在步骤104中，对监测数据进行分析，根据监测点的监测数据判断是否发出预警指示。

由上可知，本申请实施例提供的一种地下施工的监测预警方法，通过获取监测对象施工前的初始数据，所述监测对象包括施工上部建筑、施工上部地面、地下施工面；所述施工上部地面指的是位于所述地下施工面上方的地面，所述施工上部建筑指的是位于所述施工上部地面上方的建筑；根据所述初始数据计算用于监测所述监测对象的多个监测点；获取每一所述监测点的监测数据；根据每一所述监测点的监测数据判断是否发出预警指示。由于上述地下施工的监测方法通过获取施工上部建筑、施工上部地面、地下施工面的初始数据并通过所述初始数据计算求取监测点，其所获取的所述监测点更加科学，其监测范围也更加全面。因此，根据所述监测点的监测数据判断是否需要发出预警指示，可以实现对地下结构施工过程更加科学全面的监测。

在一些可选的实施例中，步骤104具体包括：步骤1041、根据所述初始数据计算预警阈值，所述预警阈值包括施工上部建筑预警阈值、施工上部地面预警阈值、施工面预警阈值；步骤1042、根据每一所述监测点的监测数据并通过模糊控制理论设置核心算法计算实际监测指标，所述实际监测指标包括施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标；步骤1043、判断所述施工上部建筑监测指标是否达到所述施工上部建筑预警阈值，当所述施工上部建筑监测指标达到所述施工上部建筑预警阈值时，发出第一施工上部建筑预警指示；判断所述施工上部地面监测指标是否达到所述施工上部地面预警阈值，当所述施工上部地面监测指标达到所述施工上部地面预警阈值时，发出第一施工上部地面预警指示；判断所述施工面监测指标是否达到所述施工面预警阈值，当所述施工面监测指标达到所述施工面预警阈值时，发出第一施工面预警指示。

其中，在步骤1041中，通过有限元计算分析得到施工过程中的预警阈值。

其中，在步骤1042中，模糊控制是以模糊集理论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种智能控制方法，是从行为上模仿人的模糊推理和决策过程的一种智能控制算法。首先，需要将现场操作人员的控制经验以及相关专家的经验知识编写成模糊控制规则，然后将来自传感器的实时信号(即监测点的监测数据)模糊化，将模糊化后的信号作为模糊规则的输入，完成模糊推理，执行推理后所得到的输出。

其中，在步骤1043中，分别判断上述预警指标是否达到相应的预警阈值，当预警指标达到相应的预警阈值时，发出对应的预警指示，如果上述施工上部地面监测指标、施工上部建筑监测指标同时达到相应的施工上部地面预警阈值、施工上部建筑预警阈值，则同时发出第一施工上部地面预警指示以及第一施工上部建筑预警指示。

在一些可选的实施例中，步骤104具体还包括：根据所述初始数据计算总体预警阈值；通过对所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标进行归一化的权重分配计算总体监测指标；判断所述总体监测指标是否达到所述总体预警阈值，当所述总体监测指标达到所述总体预警阈值时，发出第二预警指示。

其中，在根据上述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标获得总体监测指标时，由于上述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标对总体监测指标的贡献度不同，相应权重也不同，采用归一化的权重分配计算总体监测指标可以保证总体监测指标的可靠性；其中，可以采用熵值法或者pca确定权重。

在一些可选的实施例中，步骤1041具体包括：基于同一所述监测点的监测数据的数据变化率以及数据平均值变化率剔除所述监测数据中的异常数据；根据每一所述监测点剔除异常数据后的监测数据并通过模糊控制理论设置核心算法计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标。

其中，对于单点失真数据，通过数据变化阈值区分该数据是有效数据还是故障异常数据；对于持续失真数据，判断是否是至少两个监测点的监测数据同步失真所导致的；对于单点失真、数据变化率较大的持续失真以及数据缺失的连续失真，可以通过数据变化率对失真数据进行识别，在确认其为异常数据后剔除；对于数据变化率较小的持续失真，可以通过计算数据的平均值变化率，在单位时间内对失真数据进行识别，确认其为异常数据后剔除。

在一些可选的实施例中，步骤1041具体还包括：对所述监测数据进行分组，对不同分组的监测数据进行并行处理并实现不同分组之间的数据共享；根据所述不同分组的监测数据的并行处理结果计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标。

其中，可以结合模糊控制理论的计算对象，根据预警工作的总任务量、预警耗时、计算节点资源这些指标，设置预警任务分配调度管理器，并构建多个线程的预警计算框架。在每一预警进程内启用多个预警计算线程，通过预警任务分配调度管理器将计算任务动态分配给不同的线程，多个线程同步进行预警计算。所选用线程的数量需要以可以协调预警计算任务的执行速率以及数据库的读写速率之间的平衡为准。并通过异步锁机制，实现各个线程间的通信以及数据共享，保障线程的数据安全。同时通过高速缓存技术缓解数据库的数据读写压力，实现分布式存储，极大地缩短了完成一次完整预警所需的时间，可以满足大规模实时监测预警应用场景的需求。

在一些可选的实施例中，步骤1041具体还包括：将每一所述监测点的监测数据划分为状态类监测数据和累积类监测数据；根据所述状态类监测数据的数值计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标；根据所述累积类监测数据的数据变化速率、数据变化加速度、数据增值计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标。

其中，状态类监测数据只有监测正常和不正常(或者安全和危险)两种状态；累积类监测数据，主要是指和变形、位移相关的监测数据。累积类监测数据在计算监测指标时，主要是根据当前位移—时间曲线，其变形速率、变形加速度、变形速率增量、改进切线角模型等对其监测指标进行综合判断。

在一些可选的实施例中，所述第二预警指示分为一级第二预警指示、二级第二预警指示以及三级第二预警指示；所述总体预警阈值分为一级总体预警阈值、二级总体预警阈值以及三级总体预警阈值；当所述总体监测指标达到所述一级总体预警阈值时，发出一级第二预警指示；当所述总体监测指标达到所述二级总体预警阈值时，发出二级第二预警指示；当所述总体监测指标达到所述三级总体预警阈值时，发出三级第二预警指示。

请参照图2，图2为本申请实施例提供的一种地下施工的监测预警装置的结构示意图，该地下施工的监测预警装置，用于实现对地下结构施工过程的科学全面的监测，包括：

第一获取模块201，用于获取监测对象施工前的初始数据，所述监测对象包括施工上部建筑、施工上部地面、地下施工面；所述施工上部地面指的是位于所述地下施工面上方的地面，所述施工上部建筑指的是位于所述施工上部地面上方的建筑；

计算模块202，用于根据所述初始数据计算用于监测所述监测对象的多个监测点；

第二获取模块203，用于获取每一所述监测点的监测数据；

判断预警模块204，用于根据每一所述监测点的监测数据判断是否发出预警指示。

在一些可选的实施例中，上述判断预警模块204具体用于：根据所述初始数据计算预警阈值，所述预警阈值包括施工上部建筑预警阈值、施工上部地面预警阈值、施工面预警阈值；根据每一所述监测点的监测数据并通过模糊控制理论设置核心算法计算实际监测指标，所述实际监测指标包括施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标；判断所述施工上部建筑监测指标是否达到所述施工上部建筑预警阈值，当所述施工上部建筑监测指标达到所述施工上部建筑预警阈值时，发出第一施工上部建筑预警指示；判断所述施工上部地面监测指标是否达到所述施工上部地面预警阈值，当所述施工上部地面监测指标达到所述施工上部地面预警阈值时，发出第一施工上部地面预警指示；判断所述施工面监测指标是否达到所述施工面预警阈值，当所述施工面监测指标达到所述施工面预警阈值时，发出第一施工面预警指示。

在一些可选的实施例中，上述判断预警模块204具体还用于：根据所述初始数据计算总体预警阈值；通过对所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标进行归一化的权重分配计算总体监测指标；判断所述总体监测指标是否达到所述总体预警阈值，当所述总体监测指标达到所述总体预警阈值时，发出第二预警指示。

在一些可选的实施例中，上述计算模块202具体用于：基于同一所述监测点的监测数据的数据变化率以及数据平均值变化率剔除所述监测数据中的异常数据；根据每一所述监测点剔除异常数据后的监测数据并通过模糊控制理论设置核心算法计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标。

在一些可选的实施例中，上述计算模块202具体用于：对所述监测数据进行分组，对不同分组的监测数据进行并行处理并实现不同分组之间的数据共享；根据所述不同分组的监测数据的并行处理结果计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标。

在一些可选的实施例中，上述计算模块202具体用于：将每一所述监测点的监测数据划分为状态类监测数据和累积类监测数据；根据所述状态类监测数据的数值计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标；根据所述累积类监测数据的数据变化速率、数据变化加速度、数据增值计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标。

上述地下施工的监测预警装置中各模块的具体实现方式可以参照前面介绍的地下施工的监测预警方法中相应步骤的实现方法。

请参照图3，图3为本申请实施例提供的一种用于地下施工的监测预警系统的服务器示意图，本申请提供一种服务器3，包括：处理器301和存储器302，处理器301和存储器302通过通信总线303和/或其他形式的连接机构(未标出)互连并相互通讯，存储器302存储有处理器301可执行的计算机程序，当计算设备运行时，处理器301执行该计算机程序，以执行时执行上述实施例的任一可选的实现方式中的方法。

请参照图4，图4为本申请提供的一种地下施工的监测预警系统的结构示意图，包括监测设备401、服务器3以及显示设备402。其中，监测设备401用于监测地下施工过程中的监测对象；服务器3和监测设备401电连接，用于接收监测设备401传输给服务器3的监测数据，根据该监测数据判断是否发出预警指示；显示设备402和服务器3电连接，用于接收服务器3发出的预警指示。

监测设备401的布设应根据各地下施工项目的不同需求来设计，布设在危险建筑中应每层布设，且每层布设数量应根据单层建筑面积进行调整，一般单个传感器辐射范围不超过2000平方米。其中，加速度传感器、位移传感器、力传感器、激光扫描仪等，可以用来监测施工上部建筑在施工过程中的各类关键指标；对于施工上部建筑周边环境，监测设备401一般应在关键点位(危险点位或者最佳监测点位)，主要包括红外探测器、高清监控、温度传感器等，用来监测周围的环境变化；布设在施工上部建筑周边路面的监测设备401主要包括加速度传感器、位移传感器、力传感器、激光扫描仪等，因为地下施工导致的上部安全问题通常会最先通过地面变形、受力变化等现象体现出来；施工面及周边环境监测主要布设有加速度传感器、位移传感器、力传感器、液位传感器、温湿度传感器等，通过这些设备来监测施工一线各类参数变化，当出现开挖超方、土体垮塌等情况时，可及时传送数据对上部情况进行有效预警。

其中，监测设备401在施工上部地面的布设范围应该以地下施工的中线为基准，以下穿隧道施工为例，则应以下穿隧道的中线为基准，并横向向两边延伸，其延伸范围需要满足：当下穿隧道埋深最高点距离地面的距离小于下穿隧道直径的三倍时，延伸范围为下穿隧道埋深最高点距离地面的距离；当下穿隧道埋深最高点距离地面的距离大于下穿隧道直径的三倍时，延伸范围为下穿隧道直径的三倍。并且，纵向沿下穿隧道的走向布置，同时监测设备401的布设间距不大于下穿隧道直径的五倍。

请参照图5，其中，监测设备401可以包括红外探测器、高清监控、温度传感器、液位传感器、温湿度探测仪、激光扫描仪、加速度传感器、位移传感器、力传感器、倾斜传感器；显示设备402可以包括PC端、手机终端、平板终端以及现场显示屏，可以通过APP进行预警指示推送，也可以通过微信、短信、邮件以及AI电话发出预警指示，同时通过施工现场的显示屏显示预警指示，便于现场施工人员根据预警指示做出相应的预警措施。

其中，数据传输可以通过光纤、无线网络(包括5G网络)来进行，包括监测设备401的监测信息到服务器3的信息传输以及预警指示由服务器3到显示设备402的传输。该数据传输中还包含了数据稳定性保障、接入认证、防病毒、入侵检测。其中，可以对施工上部建筑设置倾斜传感器、位移传感器、加速度传感器、激光扫描仪来采集施工上部建筑的整体倾斜数据，关键构件应力应变数据以及整体倾斜加速度数据；对施工上部地面设置加速度传感器、位移传感器、激光扫描仪、高清摄像头等来监测施工上部地面的地面沉降数据，地面异常情况数据；对地下施工面设置液位传感器、力传感器、位移传感器和加速度传感器，来监测施工面的开挖超方数据、崩塌异常情况数据、掌子面应力数据。

上述数据通过无线网络整合成一路信号，并由有线光纤传输至服务器3，服务器3通过模糊控制理论设置核心算法计算施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标，包括：对施工上部建筑的整体倾斜数据，关键构件应力应变数据以及整体倾斜加速度数据进行归一化的权重分配计算施工上部建筑监测指标；对施工上部地面的地面沉降数据，地面异常情况数据进行归一化的权重分配计算施工上部地面监测指标；对施工面的开挖超方数据、崩塌异常情况数据、掌子面应力数据进行归一化的权重分配计算施工面监测指标。并通过上述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标进行归一化的权重分配计算总体监测指标或者直接根据施工上部建筑的整体倾斜数据，关键构件应力应变数据以及整体倾斜加速度数据；施工上部地面的地面沉降数据，地面异常情况数据；施工面的开挖超方数据、崩塌异常情况数据、掌子面应力数据进行归一化的权重分配计算总体监测指标。

其中，总体监测指标的计算可以和上述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标的计算同时进行，也可以在计算完成上述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标后再根据上述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标计算总体监测指标。上述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标均对应设置黄色、橙色和红色三级预警指示，总体监测指标也设置有一级总体预警指示(一级第二预警指示)、二级总体预警指示(二级第二预警指示)以及三级总体预警指示(三级第二预警指示)。

例如，以施工上部建筑监测指标为例，可以在施工上部建筑局部倾斜率达到0.0008(或沉降速率已连续3天大于0.5mm/d，且有变快趋势)时发布黄色预警，同时应加密监测频率，加强对建筑物沉降的动态观察，尤其是预警点附近的结构构件的检查，其中，局部倾斜率表示局部倾斜位移值与施工上部建筑物高度值的比值；在施工上部建筑局部倾斜率达到0.0014(或沉降速率已连续3天大于0.7mm/d，且有变快趋势)时发布橙色预警，同时继续加强上述监测、观察、检查，并应根据预警状态的特点进一步完善针对该状态的预警方案，同时应对盾构参数、开挖进度、工艺方法等做出检查和完善；在施工上部建筑局部倾斜率达到0.002或沉降速率已连续3天大于1mm/d，且有变快趋势(或当地表沉降大于30mm，或沉降速率已连续3天大于3mm/d)时，发布红色预警，并立即停工，对施工上部建筑采取应急措施。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露方法及其系统，可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地下施工的监测预警方法，其特征在于，包括：

获取监测对象施工前的初始数据，所述监测对象包括施工上部建筑、施工上部地面、地下施工面；所述施工上部地面指的是位于所述地下施工面上方的地面，所述施工上部建筑指的是位于所述施工上部地面上方的建筑；

根据所述初始数据计算用于监测所述监测对象的多个监测点；

获取每一所述监测点的监测数据；

根据每一所述监测点的监测数据判断是否发出预警指示。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每一所述监测点的监测数据判断是否发出预警指示，包括：

根据所述初始数据计算预警阈值，所述预警阈值包括施工上部建筑预警阈值、施工上部地面预警阈值、施工面预警阈值；

根据每一所述监测点的监测数据并通过模糊控制理论设置核心算法计算实际监测指标，所述实际监测指标包括施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标；

判断所述施工上部建筑监测指标是否达到所述施工上部建筑预警阈值，当所述施工上部建筑监测指标达到所述施工上部建筑预警阈值时，发出第一施工上部建筑预警指示；

判断所述施工上部地面监测指标是否达到所述施工上部地面预警阈值，当所述施工上部地面监测指标达到所述施工上部地面预警阈值时，发出第一施工上部地面预警指示；

判断所述施工面监测指标是否达到所述施工面预警阈值，当所述施工面监测指标达到所述施工面预警阈值时，发出第一施工面预警指示。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据每一所述监测点的监测数据判断是否发出预警指示，还包括：

根据所述初始数据计算总体预警阈值；

通过对所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标进行归一化的权重分配计算总体监测指标；

判断所述总体监测指标是否达到所述总体预警阈值，当所述总体监测指标达到所述总体预警阈值时，发出第二预警指示。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据每一所述监测点的监测数据并通过模糊控制理论设置核心算法计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标，包括：

基于同一所述监测点的监测数据的数据变化率以及数据平均值变化率剔除所述监测数据中的异常数据；

根据每一所述监测点剔除异常数据后的监测数据并通过模糊控制理论设置核心算法计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据每一所述监测点的监测数据并通过模糊控制理论设置核心算法计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标，包括：

对所述监测数据进行分组，对不同分组的监测数据进行并行处理并实现不同分组之间的数据共享；

根据所述不同分组的监测数据的并行处理结果计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据每一所述监测点的监测数据并通过模糊控制理论设置核心算法计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标，包括：

将每一所述监测点的监测数据划分为状态类监测数据和累积类监测数据；

根据所述状态类监测数据的数值计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标；

根据所述累积类监测数据的数据变化速率、数据变化加速度、数据增值计算所述施工上部建筑监测指标、施工上部地面监测指标、施工面监测指标。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二预警指示分为一级第二预警指示、二级第二预警指示以及三级第二预警指示；所述总体预警阈值分为一级总体预警阈值、二级总体预警阈值以及三级总体预警阈值；

当所述总体监测指标达到所述一级总体预警阈值时，发出一级第二预警指示；当所述总体监测指标达到所述二级总体预警阈值时，发出二级第二预警指示；当所述总体监测指标达到所述三级总体预警阈值时，发出三级第二预警指示。

8.一种地下施工的监测预警装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取监测对象施工前的初始数据，所述监测对象包括施工上部建筑、施工上部地面、地下施工面；所述施工上部地面指的是位于所述地下施工面上方的地面，所述施工上部建筑指的是位于所述施工上部地面上方的建筑；

计算模块，用于根据所述初始数据计算用于监测所述监测对象的多个监测点；

第二获取模块，用于获取每一所述监测点的监测数据；

判断预警模块，用于根据每一所述监测点的监测数据判断是否发出预警指示。

9.一种服务器，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行如权利要求1-7任一项所述的方法。

10.一种地下施工的监测预警系统，其特征在于，包括：

监测设备，所述监测设备用于监测地下施工过程中的监测对象；所述监测设备包括红外探测器、高清监控、温度传感器、液位传感器、温湿度传感器、激光扫描仪、加速度传感器、位移传感器、力传感器、倾斜传感器；

服务器，所述服务器和所述监测设备电连接，用于接收所述监测设备传输给所述服务器的监测数据，根据所述监测数据判断是否发出预警指示；所述服务器为权利要求9所述的服务器；

显示设备，所述显示设备和所述服务器电连接，用于接收所述服务器发出的预警指示。

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