CN115096250A - 一种基于数据分析的基坑变形监管系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数据分析的基坑变形监管系统，涉及基坑变形监管技术领域，解决了现有技术中，基坑工程变形监管过程中无法合理准确的进行监测点位设置的技术问题，将基坑区域进行监测点位设置，保证基坑区域内变形监测的准确性，以至于提高了基坑工程施工的安全性，防止基坑存在安全隐患且监测效率低下，造成基坑工程的效率降低；将对应基坑区域的监测进行分析，判断基坑区域内基坑变形监测是否合格，从而保证变形监测的监测周期设定稳定，防止监测周期影响变形监测效率，导致基坑区域的监测准确性降低；将基坑区域内的监测点位进行实时分析，判断监测点位的实时状态从而分析出当前监测点位的变形监测是否合格。

Description

一种基于数据分析的基坑变形监管系统

技术领域

本发明涉及基坑变形监管技术领域，具体为一种基于数据分析的基坑变形监管系统。

背景技术

伴随着社会的进步与发展，建筑工程面对的困难挑战也越来越多，特别是容易被人所忽视的基坑变形问题，更是频频成为危害建筑工程安全的主要潜在杀手。为了确保建筑工程安全稳定地进行，对于基坑变形问题的研究，尤其是基坑变形监测问题更成为建筑工程研究工作者争相研究的课题。

但是在现有技术中，基坑工程变形监管过程中，无法合理准确的进行监测点位设置，以至于监测点位设置不当导致变形监管效率降低；同时不能够将监测点位进行监测性能分析，不能够保证监测点位对应变形监测的合格性，从而影响基坑变形监测的效率。

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述提出的问题，而提出一种基于数据分析的基坑变形监管系统，将基坑区域进行监测点位设置，保证基坑区域内变形监测的准确性，以至于提高了基坑工程施工的安全性，防止基坑存在安全隐患且监测效率低下，造成基坑工程的效率降低；将对应基坑区域的监测进行分析，判断基坑区域内基坑变形监测是否合格，从而保证变形监测的监测周期设定稳定，防止监测周期影响变形监测效率，导致基坑区域的监测准确性降低；将基坑区域内的监测点位进行实时分析，判断监测点位的实时状态从而分析出当前监测点位的变形监测是否合格，提高了基坑变形监测的准确性，保证基坑变形的监测效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于数据分析的基坑变形监管系统，包括服务器，服务器连接有：

监测点位设定单元，用于将基坑区域进行监测点位设置，将基坑区域划分为i个子区域，将各个子区域进行数据采集，并在采集数据后进行各个子区域的数据分析，通过数据分析生成各个子区域的基坑点位设定系数；通过基坑点位设定系数比较将各个子区域划分为点位设定子区域和非点位设定子区域，并将其发送至服务器；

点位监测性能分析单元，用于将对应基坑区域的监测进行分析，判断基坑区域内基坑变形监测是否合格，将基坑区域内监测点位进行分析，通过分析获取到监测点位的点位监测性能分析系数，通过点位监测性能分析系数比较生成监测性能分析合格信号和监测性能分析不合格信号，并将其发送至服务器；

实时点位监测分析单元，用于将基坑区域内的监测点位进行实时分析，判断监测点位的实时状态，通过分析生成监测点位正常信号和监测点位异常信号，并将其发送至服务器；

监测预警分析控制单元，用于将基坑区域进行监测预警分析，通过基坑对应数据分析判断基坑的变形量，并根据其变形量进行实时监测预警，通过分析生成变形预警信号和变形安全信号，并将其发送至服务器。

作为本发明的一种优选实施方式，监测点位设定单元的运行过程如下：

采集到各个子区域对应土体坡度、对应未处于水平的土体体积以及各个子区域内管道覆盖面积以及周边道路的汽车通行频率；通过分析获取到各个子区域的基坑点位设定系数，将各个子区域的基坑点位设定系数Xi与基坑点位设定系数阈值进行比较：

若子区域的基坑点位设定系数超过基坑点位设定系数阈值，则将对应子区域标记为点位设定子区域，并将对应子区域设定监测点位；若子区域的基坑点位设定系数未超过基坑点位设定系数阈值，则将对应子区域标记为非点位设定子区域，并将对应子区域不进行监测点位设定；将点位设定子区域和非点位设定子区域的编号一同发送至服务器。

作为本发明的一种优选实施方式，点位监测性能分析单元的运行过程如下：

将监测过程中出现土体变形位置标记为变形点位，采集到基坑区域的实时监测频率、对应变形点位呈增长趋势时点位监测周期调节的间隔时长以及基坑区域内相邻变形点对应变形的高程中误差，通过分析获取到基坑区域内点位监测性能分析系数；将基坑区域内点位监测性能分析系数与点位监测性能分析系数阈值进行比较：

若基坑区域内点位监测性能分析系数超过点位监测性能分析系数阈值，则判定基坑区域的点位监测性能分析合格，生成监测性能分析合格信号并将监测性能分析合格信号发送至服务器；若基坑区域内点位监测性能分析系数未超过点位监测性能分析系数阈值，则判定基坑区域的点位监测性能分析不合格，生成监测性能分析不合格信号并将监测性能分析不合格信号发送至服务器。

作为本发明的一种优选实施方式，实时点位监测分析单元的运行过程如下：

采集到基坑区域内监测点位的实时水平位移和实时垂直位移，并根据基坑区域内监测点位的实时水平位移和实时垂直位移获取到监测点位的实时位置移动偏差；根据监测点位的实时位置移动偏差以及监测点位设定的初始位置获取到监测点位的形变位置，选取一个变形点位将其标记为分析变形点位，采集到监测点位处于初始位置时分析变形点位的变形高度以及监测点位处于形变位置时分析变形点位的变形高度，并通过减法运算获取到监测点位变形影响高度偏差；将监测点位的实时位置移动偏差与监测点位变形影响高度偏差分别与移动偏差阈值和影响高度偏差阈值进行比较：

若监测点位的实时位置移动偏差超过移动偏差阈值，或者监测点位变形影响高度偏差超过影响高度偏差阈值，则判定监测点位的实时分析不合格，生成监测点位异常信号并将监测点位异常信号发送至服务器；

若监测点位的实时位置移动偏差未超过移动偏差阈值，且监测点位变形影响高度偏差未超过影响高度偏差阈值，则判定监测点位的实时分析合格，生成监测点位正常信号并将监测点位正常信号发送至服务器。

作为本发明的一种优选实施方式，监测预警分析控制单元的运行过程如下：

采集到基坑区域内基坑坡顶竖向位移量以及水平位移量，并将其统一标记为基坑坡顶位移量；采集到基坑区域内边坡墙体的水平位移，并将基坑区域内边坡墙体的水平位移与基坑区域内基坑坡顶位移量分别与水平位移量阈值与坡顶位移量阈值进行比较：

若基坑区域内边坡墙体的水平位移超过水平位移量阈值，或者基坑区域内基坑坡顶位移量超过坡顶位移量阈值，则判定对应基坑区域变形风险高，生成变形预警信号并将变形预警信号发送至服务器；若基坑区域内边坡墙体的水平位移未超过水平位移量阈值，且基坑区域内基坑坡顶位移量未超过坡顶位移量阈值，则判定对应基坑区域变形风险低，生成变形安全信号并将变形安全信号发送至服务器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中，将基坑区域进行监测点位设置，保证基坑区域内变形监测的准确性，以至于提高了基坑工程施工的安全性，防止基坑存在安全隐患且监测效率低下，造成基坑工程的效率降低；将对应基坑区域的监测进行分析，判断基坑区域内基坑变形监测是否合格，从而保证变形监测的监测周期设定稳定，防止监测周期影响变形监测效率，导致基坑区域的监测准确性降低；将基坑区域内的监测点位进行实时分析，判断监测点位的实时状态从而分析出当前监测点位的变形监测是否合格，提高了基坑变形监测的准确性，保证基坑变形的监测效率；将基坑区域进行监测预警分析，通过基坑对应数据分析判断基坑的变形量，并根据其变形量进行实时监测预警，提高了基坑变形监测的稳定性以及合格性，保证基坑工程的工作效率。

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为本发明一种基于数据分析的基坑变形监管系统的原理框图；

图2为本发明中监测点位设定单元的运行流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，一种基于数据分析的基坑变形监管系统，包括服务器，服务器通讯连接有监测点位设定单元、点位监测性能分析单元、实时点位监测分析单元以及监测预警分析控制单元，其中，服务器与监测点位设定单元、点位监测性能分析单元、实时点位监测分析单元以及监测预警分析控制单元均为双向通讯连接；

可以理解的是，变形监测在基坑施工过程中有着重要的作用，其数据能直观的反应出支护结构及周边环境的变化程度，从而为基坑施工提供正确的指导，便于对安全隐患进行及时处理；

同时，在基坑变形监测的过程中，其监测点位的设置尤其重要，合适的点位设置能够保证基坑变形监测的准确性，防止点位所在区域发生变形从而导致监测出现偏差，服务器生成监测点位设定信号并将监测点位设定信号发送至监测点位设定单元；

请参阅图2所示，监测点位设定单元接收到监测点位设定信号后，将基坑区域进行监测点位设置，保证基坑区域内变形监测的准确性，以至于提高了基坑工程施工的安全性，防止基坑存在安全隐患且监测效率低下，造成基坑工程的效率降低；

将基坑区域划分为i个子区域，i为大于1的自然数，采集到各个子区域对应土体坡度以及对应未处于水平的土体体积，并将各个子区域对应土体坡度以及对应未处于水平的土体体积分别标记为TPDi和TTJi；采集到各个子区域内管道覆盖面积以及周边道路的汽车通行频率，并将各个子区域内管道覆盖面积以及周边道路的汽车通行频率分别标记为FGMi和TXPi；

可以理解的是，土体坡度和土体体积能够体现基坑变形的风险以及造成的影响，是作为监测点设定的可靠依据；同时管道覆盖面积和汽车通行频率也能够体现基坑影响变形的风险；

通过公式

获取到各个子区域的基坑点位设定系数Xi，其中，a1、a2、a3以及a4均为预设比例系数，且a1+a2+a3+a4=1.25，e为自然常数，β为误差修正因子，取值为1.36；

将各个子区域的基坑点位设定系数Xi与基坑点位设定系数阈值进行比较：

若子区域的基坑点位设定系数Xi超过基坑点位设定系数阈值，则将对应子区域标记为点位设定子区域，并将对应子区域设定监测点位；若子区域的基坑点位设定系数Xi未超过基坑点位设定系数阈值，则将对应子区域标记为非点位设定子区域，并将对应子区域不进行监测点位设定；

将点位设定子区域和非点位设定子区域的编号一同发送至服务器；

服务器接收到点位设定子区域和非点位设定子区域的编号后，将点位设定子区域完成监测点位设定后，将各个监测点位形成监测覆盖网，且监测覆盖网覆盖整个基坑区域，同时生成监测性能分析信号并将监测性能分析信号发送至点位监测性能分析单元，点位监测性能分析单元接收到监测性能分析信号后，将对应基坑区域的监测进行分析，判断基坑区域内基坑变形监测是否合格，从而保证变形监测的监测周期设定稳定，防止监测周期影响变形监测效率，导致基坑区域的监测准确性降低；

将监测过程中出现土体变形位置标记为变形点位，采集到基坑区域的实时监测频率以及对应变形点位呈增长趋势时点位监测周期调节的间隔时长，并将基坑区域的实时监测频率以及对应变形点位呈增长趋势时点位监测周期调节的间隔时长分别标记为JPL和JGS；采集到基坑区域内相邻变形点对应变形的高程中误差，并将基坑区域内相邻变形点对应变形的高程中误差标记为ZWC；

通过公式

获取到基坑区域内点位监测性能分析系数C，其中，bet1、bet2以及bet3均为预设比例系数，且bet1＞bet2＞bet3＞0，e为自然常数，α为误差修正因子，取值为0.98；

将基坑区域内点位监测性能分析系数C与点位监测性能分析系数阈值进行比较：

若基坑区域内点位监测性能分析系数C超过点位监测性能分析系数阈值，则判定基坑区域的点位监测性能分析合格，生成监测性能分析合格信号并将监测性能分析合格信号发送至服务器；若基坑区域内点位监测性能分析系数C未超过点位监测性能分析系数阈值，则判定基坑区域的点位监测性能分析不合格，生成监测性能分析不合格信号并将监测性能分析不合格信号发送至服务器；

服务器接收到监测性能分析合格信号后生成实时点位监测分析信号并将实时点位监测分析信号发送至实时点位监测分析单元，实时点位监测分析单元接收到实时点位监测分析信号后，将基坑区域内的监测点位进行实时分析，判断监测点位的实时状态从而分析出当前监测点位的变形监测是否合格，提高了基坑变形监测的准确性，保证基坑变形的监测效率；

采集到基坑区域内监测点位的实时水平位移和实时垂直位移，并根据基坑区域内监测点位的实时水平位移和实时垂直位移获取到监测点位的实时位置移动偏差；根据监测点位的实时位置移动偏差以及监测点位设定的初始位置获取到监测点位的形变位置，选取一个变形点位将其标记为分析变形点位，采集到监测点位处于初始位置时分析变形点位的变形高度以及监测点位处于形变位置时分析变形点位的变形高度，并通过减法运算获取到监测点位变形影响高度偏差；

将监测点位的实时位置移动偏差与监测点位变形影响高度偏差分别与移动偏差阈值和影响高度偏差阈值进行比较：

若监测点位的实时位置移动偏差超过移动偏差阈值，或者监测点位变形影响高度偏差超过影响高度偏差阈值，则判定监测点位的实时分析不合格，生成监测点位异常信号并将监测点位异常信号发送至服务器；

若监测点位的实时位置移动偏差未超过移动偏差阈值，且监测点位变形影响高度偏差未超过影响高度偏差阈值，则判定监测点位的实时分析合格，生成监测点位正常信号并将监测点位正常信号发送至服务器；服务器接收到监测点位异常信号后，将对应监测点位进行位置调整；

服务器接收到监测点位正常信号后，生成监测预警分析信号并将监测预警分析信号发送至监测预警分析控制单元，监测预警分析控制单元接收到监测预警分析信号后，将基坑区域进行监测预警分析，通过基坑对应数据分析判断基坑的变形量，并根据其变形量进行实时监测预警，提高了基坑变形监测的稳定性以及合格性，保证基坑工程的工作效率；

采集到基坑区域内基坑坡顶竖向位移量以及水平位移量，并将其统一标记为基坑坡顶位移量；采集到基坑区域内边坡墙体的水平位移，并将基坑区域内边坡墙体的水平位移与基坑区域内基坑坡顶位移量分别与水平位移量阈值与坡顶位移量阈值进行比较：

若基坑区域内边坡墙体的水平位移超过水平位移量阈值，或者基坑区域内基坑坡顶位移量超过坡顶位移量阈值，则判定对应基坑区域变形风险高，生成变形预警信号并将变形预警信号发送至服务器，服务器接收到变形预警信号后，将对应基坑区域的坡顶和边坡进行加固；

若基坑区域内边坡墙体的水平位移未超过水平位移量阈值，且基坑区域内基坑坡顶位移量未超过坡顶位移量阈值，则判定对应基坑区域变形风险低，生成变形安全信号并将变形安全信号发送至服务器。

上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；

本发明在使用时，通过监测点位设定单元将基坑区域进行监测点位设置，将基坑区域划分为i个子区域，将各个子区域进行数据采集，并在采集数据后进行各个子区域的数据分析，通过数据分析生成各个子区域的基坑点位设定系数；通过基坑点位设定系数比较将各个子区域划分为点位设定子区域和非点位设定子区域，并将其发送至服务器；通过点位监测性能分析单元将对应基坑区域的监测进行分析，判断基坑区域内基坑变形监测是否合格，将基坑区域内监测点位进行分析，通过分析获取到监测点位的点位监测性能分析系数，通过点位监测性能分析系数比较生成监测性能分析合格信号和监测性能分析不合格信号，并将其发送至服务器；通过实时点位监测分析单元将基坑区域内的监测点位进行实时分析，判断监测点位的实时状态，通过分析生成监测点位正常信号和监测点位异常信号，并将其发送至服务器；通过监测预警分析控制单元将基坑区域进行监测预警分析，通过基坑对应数据分析判断基坑的变形量，并根据其变形量进行实时监测预警，通过分析生成变形预警信号和变形安全信号，并将其发送至服务器。

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 (5)

1.一种基于数据分析的基坑变形监管系统，其特征在于，包括服务器，服务器连接有：

监测点位设定单元，用于将基坑区域进行监测点位设置，将基坑区域划分为i个子区域，将各个子区域进行数据采集，并在采集数据后进行各个子区域的数据分析，通过数据分析生成各个子区域的基坑点位设定系数；通过基坑点位设定系数比较将各个子区域划分为点位设定子区域和非点位设定子区域，并将其发送至服务器；

点位监测性能分析单元，用于将对应基坑区域的监测进行分析，判断基坑区域内基坑变形监测是否合格，将基坑区域内监测点位进行分析，通过分析获取到监测点位的点位监测性能分析系数，通过点位监测性能分析系数比较生成监测性能分析合格信号和监测性能分析不合格信号，并将其发送至服务器；

实时点位监测分析单元，用于将基坑区域内的监测点位进行实时分析，判断监测点位的实时状态，通过分析生成监测点位正常信号和监测点位异常信号，并将其发送至服务器；

监测预警分析控制单元，用于将基坑区域进行监测预警分析，通过基坑对应数据分析判断基坑的变形量，并根据其变形量进行实时监测预警，通过分析生成变形预警信号和变形安全信号，并将其发送至服务器。

2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的基坑变形监管系统，其特征在于，监测点位设定单元的运行过程如下：

采集到各个子区域对应土体坡度、对应未处于水平的土体体积以及各个子区域内管道覆盖面积以及周边道路的汽车通行频率；通过分析获取到各个子区域的基坑点位设定系数，将各个子区域的基坑点位设定系数与基坑点位设定系数阈值进行比较：

若子区域的基坑点位设定系数超过基坑点位设定系数阈值，则将对应子区域标记为点位设定子区域，并将对应子区域设定监测点位；若子区域的基坑点位设定系数未超过基坑点位设定系数阈值，则将对应子区域标记为非点位设定子区域，并将对应子区域不进行监测点位设定；将点位设定子区域和非点位设定子区域的编号一同发送至服务器。

3.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的基坑变形监管系统，其特征在于，点位监测性能分析单元的运行过程如下：

将监测过程中出现土体变形位置标记为变形点位，采集到基坑区域的实时监测频率、对应变形点位呈增长趋势时点位监测周期调节的间隔时长以及基坑区域内相邻变形点对应变形的高程中误差，通过分析获取到基坑区域内点位监测性能分析系数；将基坑区域内点位监测性能分析系数与点位监测性能分析系数阈值进行比较：

若基坑区域内点位监测性能分析系数超过点位监测性能分析系数阈值，则判定基坑区域的点位监测性能分析合格，生成监测性能分析合格信号并将监测性能分析合格信号发送至服务器；若基坑区域内点位监测性能分析系数未超过点位监测性能分析系数阈值，则判定基坑区域的点位监测性能分析不合格，生成监测性能分析不合格信号并将监测性能分析不合格信号发送至服务器。

4.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的基坑变形监管系统，其特征在于，实时点位监测分析单元的运行过程如下：

采集到基坑区域内监测点位的实时水平位移和实时垂直位移，并根据基坑区域内监测点位的实时水平位移和实时垂直位移获取到监测点位的实时位置移动偏差；根据监测点位的实时位置移动偏差以及监测点位设定的初始位置获取到监测点位的形变位置，选取一个变形点位将其标记为分析变形点位，采集到监测点位处于初始位置时分析变形点位的变形高度以及监测点位处于形变位置时分析变形点位的变形高度，并通过减法运算获取到监测点位变形影响高度偏差；将监测点位的实时位置移动偏差与监测点位变形影响高度偏差分别与移动偏差阈值和影响高度偏差阈值进行比较：

若监测点位的实时位置移动偏差超过移动偏差阈值，或者监测点位变形影响高度偏差超过影响高度偏差阈值，则判定监测点位的实时分析不合格，生成监测点位异常信号并将监测点位异常信号发送至服务器；

若监测点位的实时位置移动偏差未超过移动偏差阈值，且监测点位变形影响高度偏差未超过影响高度偏差阈值，则判定监测点位的实时分析合格，生成监测点位正常信号并将监测点位正常信号发送至服务器。

5.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的基坑变形监管系统，其特征在于，监测预警分析控制单元的运行过程如下：

采集到基坑区域内基坑坡顶竖向位移量以及水平位移量，并将其统一标记为基坑坡顶位移量；采集到基坑区域内边坡墙体的水平位移，并将基坑区域内边坡墙体的水平位移与基坑区域内基坑坡顶位移量分别与水平位移量阈值与坡顶位移量阈值进行比较：

若基坑区域内边坡墙体的水平位移超过水平位移量阈值，或者基坑区域内基坑坡顶位移量超过坡顶位移量阈值，则判定对应基坑区域变形风险高，生成变形预警信号并将变形预警信号发送至服务器；若基坑区域内边坡墙体的水平位移未超过水平位移量阈值，且基坑区域内基坑坡顶位移量未超过坡顶位移量阈值，则判定对应基坑区域变形风险低，生成变形安全信号并将变形安全信号发送至服务器。

Images