CN116399275B - 基于地质勘测的隧道测距系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于地质勘测的隧道测距系统，属于隧道工程建设技术领域，该测距系统能够自动对隧道内的收敛位移参数进行连续的采集，降低了工作人员的劳动强度，并在数据处理之后输出一组在同一时刻所采集的，受外部环境影响较小的收敛位移参数数据，相较于现有技术中在较长的时间内对隧道内收敛位移参数数据进行检测，能够显著降低外部因素造成的数据之间误差较大的问题；另外本发明通过对监测结果进行分析处理，尽可能的降低了外部环境的影响，使最终输出的结果更加的准确；整个检测过程中，无需隧道内进行完全停工，大大的降低了数据采集检测过程对施工过程的影响，提升了施工效率。

Description

基于地质勘测的隧道测距系统

技术领域

本发明属于隧道工程建设技术领域，具体的，涉及一种基于地质勘测的隧道测距系统。

背景技术

隧道是一种埋置于地层内的过程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式，在隧道的施工过程中，需要对完成开挖部分的拱顶位移进行量测监控，以此来对隧道拱顶的稳定性进行监控与判断，及时的发现存在异常的地方，有利于工作人员及时的做出反应，保证隧道施工过程中的安全性。

在现有技术中，对于隧道的变形监测，主要是依靠工作人员进行，这种方法一方面测量精度受对应测量人员的水平影响较大，另一方面每一次的测量时间较长，工作量较大，且由于单次获取的数据之间的时间跨度较大，导致同一批的数据受环境干扰存在误差较大的问题，另外，在测量过程中，隧道内以及外部环境造成的振动会对检测结果精度造成较为明显的影响，为了解决上述问题，提供一种能够实现对隧道收敛位移数据进行高精度、快速的检测的方法，本发明提供了以下技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于地质勘测的隧道测距系统，解决现有技术中在对隧道的收敛位移数据进行检测时，工作量大、同一批数据的时间跨度长，检测数据易受外部环境影响等因素会对检测结果精度造成较为明显的影响的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于地质勘测的隧道测距系统，包括：

量测单元，用于对已完成开挖部分的隧道断面进行收敛位移量测；

量测单元检测得到的收敛位移数据通过网络传输单元传输至数据存储单元；

网络传输单元，用于建立量测单元与数据存储单元之间的通信连接；

临时存储单元，用于对量测单元输入的收敛位移数据进行存储；

数据存储单元，用于对目标参数组进行存储；

控制器，用于对临时存储单元中保存的收敛位移数据进行分析处理，获取其中含有数据精度较高的收敛位移值的目标参数组，并将目标参数组传输至数据存储单元中进行存储；

所述目标参数组内包含同一时刻采集的各断面的收敛位移值；

报警单元，用于发出报警信息，提醒工作人员隧道中的对应断面所采集的收敛位移数据存在异常。

作为本发明的进一步方案，所述控制器获取目标参数组的方法包括如下步骤：

S1、在隧道的已开挖部分设置n个断面，通过量测单元对每个断面对应的收敛位移gi进行测量，其中1≤i≤n；

S2、量测单元每隔预设时间t1采集一次各断面对应的收敛位移值，从而在过去的预设时间A1内获取得到m个时序参数组，并通过网络传输单元将各时序参数组传输至临时存储单元进行存储，每一个时序参数组中包含同一时刻采集的各断面的收敛位移值；

对于同一个断面，获取其在过去的预设时间A1内依次采集的m个对应的收敛位移值，将这m个收敛位移值依次标记为gi1、gi2、…、gim；

根据公式计算得到gi1至gim这一组参数的分散值Qi；

当Qi≤Qy时，则认为所采集的gi1至gim这一组数据不存在异常位移值；

当Qi＞Qy时，则按照|gij-gip|从大到小的顺序依次删除对应的gij值，直至对应计算得到的Qi值满足Qi≤Qy，将对应删除的gij值标记为异常位移值，将删除异常位移值后剩余的gij的平均值标记为对照值；

其中1≤j≤m，gip=(gi1+gi2+、…、+gim)/m，Qy为预设值；

S3、获取各断面在过去的A1时间内对应的异常位移值；

获取各异常位移值对应的采集时刻；

将每次采集收敛位移值的时刻标记为rj；

获取各采集收敛位移值的时刻rj对应的异常位移值的数量k，其中1≤k≤n；

将m个采集收敛位移值的时刻rj对应的异常位移值的数量k依次标记为k1、k2、…、km；

选取最小的kj值对应的采集收敛位移值的时刻作为初选定位时刻；

当初选定位时刻只有一个时，则将该初选定位时刻所采集的对应时序参数组标记为目标参数组；

当初选定位时刻有两个或两个以上，且各初选定位时刻对应的异常位移值数量均为0时，则随机选取一个初选时刻所采集的对应时序参数组标记为目标参数组；

当初选定位时刻有两个或者两个以上，且各初选定位时刻对应的异常位移值数量均大于0时，则对于一个初选定位时刻，获取其对应的u个异常位移值Y1、Y2、…、Yu以及各异常位移值对应的对照值D1、D2、…、Du；

根据公式X=|Y1-D1|+|Y2-D2|+、…、+|Yu-Du|计算得到各初选定位时刻对应的漂移系数X；

选取漂移系数X最小的初选定位时刻所采集的对应时序参数组，并将其标记为目标参数组。

作为本发明的进一步方案，所述量测单元在各断面上设置有一个或一个以上的测点。

作为本发明的进一步方案，当一个断面上设置有两个或两个以上的测点时，计算该断面对应的各测点采集的收敛位移的平均值作为该断面的收敛位移。

作为本发明的进一步方案，当同一断面对应的多个测点所采集的收敛位移之间的差值大于预设值时，则认为该断面的收敛位移的量测存在异常，报警单元发出报警信息。

作为本发明的进一步方案，所述A1取值为30min，t1取值为20s。

作为本发明的进一步方案，所述控制器还用于判断各断面所采集的收敛位移数据是否存在异常，包括如下步骤：

连续获取w个目标参数组；

对于一个断面，按照时间顺序将w个目标参数组中其所对应的w个收敛位移值依次标记为gm1、gm2、…、gmw；

当满足gmc-gm(c-1)≥gmy时，则认为对应的断面所采集的收敛位移数据存在异常，报警单元发出报警信息；

其中2≤c≤w+1。

本发明的有益效果：

1、本发明能够自动对隧道内的收敛位移参数进行连续的采集，降低了工作人员的劳动强度，并在数据处理之后输出一组在同一时刻所采集的，受外部环境影响较小的收敛位移参数数据，相较于现有技术中在较长的时间内对隧道内收敛位移参数数据进行检测，能够显著降低外部因素造成的数据之间误差较大的问题；

2、本发明通过安装在各断面检测位置的量测单元对各断面对应的收敛位移进行实时的监测，并通过对监测结果进行分析处理，筛除其中受到外部环境影响而导致存在明显变形的数据，同时在最终输出的目标参数组中，尽可能的降低了外部环境的影响，使最终输出的结果更加的准确；

另外，整个检测过程中，无需隧道内进行完全停工，大大的降低了数据采集检测过程对施工过程的影响，提升了施工效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明基于地质勘测的隧道测距系统的框架结构示意图。

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。

基于地质勘测的隧道测距系统，如图1所示，包括：

量测单元，用于对已完成开挖部分的隧道断面进行收敛位移量测，所述量测单元在各断面上设置有一个或一个以上的测点；

量测单元检测得到的收敛位移数据通过网络传输单元传输至数据存储单元；

所述断面是指隧道的纵向断面；

网络传输单元，用于建立量测单元与临时存储单元之间的通信连接；

临时存储单元，用于对量测单元输入的收敛位移数据进行存储；

数据存储单元，用于对目标参数组进行存储；

控制器，用于对临时存储单元中保存的收敛位移数据进行分析处理，获取其中含有数据精度较高的收敛位移值的目标参数组，并将目标参数组传输至数据存储单元中进行存储；

报警单元，用于发出报警信息，提醒工作人员隧道中的对应断面所采集的收敛位移数据存在异常；

所述控制器获取目标参数组的方法包括如下步骤：

S1、在隧道的已开挖部分设置n个断面，在每个断面上设置量测单元，通过量测单元对每个断面对应的收敛位移gi进行测量，其中1≤i≤n；

其中，当一个断面上设置有两个或两个以上的测点时，计算该断面对应的各测点采集的收敛位移的平均值作为该断面的收敛位移；

需要注意的是，当同一断面对应的多个测点所采集的收敛位移之间的差值大于预设值时，则认为该断面的收敛位移的量测存在异常，报警单元发出报警信息；

断面的设置规则为：可以为等距离设置断面，或通过工作人员进行划分；

S2、量测单元每隔预设时间t1采集一次各断面对应的收敛位移值，从而在过去的预设时间A1内获取得到m个时序参数组，并通过网络传输单元将各时序参数组传输至临时存储单元进行存储，每一个时序参数组中包含的是同一时刻采集的各断面的收敛位移值；

对于同一个断面，获取其在过去的预设时间A1内依次采集的m个对应的收敛位移值，将这m个收敛位移值依次标记为gi1、gi2、…、gim；

根据公式计算得到gi1至gim这一组参数的分散值Qi；

当Qi≤Qy时，则认为所采集的gi1至gim这一组数据不存在异常位移值；

当Qi＞Qy时，则按照|gij-gip|从大到小的顺序依次删除对应的gij值，直至对应计算得到的Qi值满足Qi≤Qy，将对应删除的gij值标记为异常位移值，将删除异常位移值后剩余的gij的平均值标记为对照值；

其中1≤j≤m，gip=(gi1+gi2+、…、+gim)/m，Qy为预设值；

在本发明的一个实施例中，所述A1取值为30min，t1取值为20s；

S3、获取各断面在过去的A1时间内对应的异常位移值；

获取各异常位移值对应的采集时刻；

将每次采集收敛位移值的时刻标记为rj；

获取各采集收敛位移值的时刻rj对应的异常位移值的数量k，其中1≤k≤n；

将m个采集收敛位移值的时刻rj对应的异常位移值的数量k依次标记为k1、k2、…、km；

选取最小的kj值对应的采集收敛位移值的时刻作为初选定位时刻；

当初选定位时刻只有一个时，则将该初选定位时刻所采集的对应时序参数组标记为目标参数组；

当初选定位时刻有两个或两个以上，且各初选定位时刻对应的异常位移值数量均为0时，则随机选取一个初选时刻所采集的对应时序参数组标记为目标参数组；

当初选定位时刻有两个或者两个以上，且各初选定位时刻对应的异常位移值数量均大于0时，则对于一个初选定位时刻，获取其对应的u个异常位移值Y1、Y2、…、Yu以及各异常位移值对应的对照值D1、D2、…、Du；

根据公式X=|Y1-D1|+|Y2-D2|+、…、+|Yu-Du|计算得到各初选定位时刻对应的漂移系数X；

选取漂移系数X最小的初选定位时刻所采集的对应时序参数组，并将其标记为目标参数组；

S4、通过网络传输单元将临时存储单元中的目标参数组发送至数据存储单元；

工作人员能够通过终端设备对数据存储单元以及临时存储单元中的数据进行读取；

在进行隧道收敛位移值的检测时，需要保证检测结果的精度，因此在实际操作中，无论是通过工作人员进行检测还是通过预先安装的检测装置进行检测，都需要隧道内暂停施工，降低大型机械设备在运行过程中的振动对检测结果的影响，这就导致整个检测过程一般需要停工进行，不利于在施工阶段对隧道内进行收敛位移值的及时、快速、准确的检测反馈，从而不利于及时的对隧道施工过程中的危险因子进行发现与解除；

而本发明通过安装在各断面检测位置的量测单元对各断面对应的收敛位移进行实时的监测，并通过对监测结果进行分析处理，筛除其中受到外部环境影响而导致存在明显变形的数据，同时在最终输出的目标参数组中，尽可能的降低了外部环境的影响，使最终输出的结果更加的准确；

S5、连续获取w个目标参数组；

对于一个断面，按照时间顺序将w个目标参数组中其所对应的w个收敛位移值依次标记为gm1、gm2、…、gmw；

当满足gmc-gm(c-1)≥gmy时，则认为对应的断面所采集的收敛位移数据存在异常，报警单元发出报警信息；

其中2≤c≤w+1。

本发明能够自动对隧道内的收敛位移参数进行连续的采集，并在数据处理之后输出一组在同一时刻所采集的，受外部环境影响较小的收敛位移参数数据，相较于现有技术中在较长的时间内对隧道内收敛位移参数数据进行检测，能够显著降低外部因素造成的数据之间误差较大的问题。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.基于地质勘测的隧道测距系统，其特征在于，包括：

量测单元，用于对已完成开挖部分的隧道断面进行收敛位移量测；

量测单元检测得到的收敛位移数据通过网络传输单元传输至数据存储单元；

网络传输单元，用于建立量测单元与数据存储单元之间的通信连接；

临时存储单元，用于对量测单元输入的收敛位移数据进行存储；

数据存储单元，用于对目标参数组进行存储；

控制器，用于对临时存储单元中保存的收敛位移数据进行分析处理，获取其中含有数据精度较高的收敛位移值的目标参数组，并将目标参数组传输至数据存储单元中进行存储；

所述目标参数组内包含同一时刻采集的各断面的收敛位移值；

报警单元，用于发出报警信息，提醒工作人员隧道中的对应断面所采集的收敛位移数据存在异常；

所述控制器获取目标参数组的方法包括如下步骤：

S1、在隧道的已开挖部分设置n个断面，通过量测单元对每个断面对应的收敛位移gi进行测量，其中1≤i≤n；

S2、量测单元每隔预设时间t1采集一次各断面对应的收敛位移值，从而在过去的预设时间A1内获取得到m个时序参数组，并通过网络传输单元将各时序参数组传输至临时存储单元进行存储，每一个时序参数组中包含同一时刻采集的各断面的收敛位移值；

对于同一个断面，获取其在过去的预设时间A1内依次采集的m个对应的收敛位移值，将这m个收敛位移值依次标记为gi1、gi2、…、gim；

根据公式计算得到gi1至gim这一组参数的分散值Qi；

当Qi≤Qy时，则认为所采集的gi1至gim这一组数据不存在异常位移值；

当Qi＞Qy时，则按照|gij-gip|从大到小的顺序依次删除对应的gij值，直至对应计算得到的Qi值满足Qi≤Qy，将对应删除的gij值标记为异常位移值，将删除异常位移值后剩余的gij的平均值标记为对照值；

其中1≤j≤m，gip=(gi1+gi2+、…、+gim)/m，Qy为预设值；

S3、获取各断面在过去的A1时间内对应的异常位移值；

获取各异常位移值对应的采集时刻；

将每次采集收敛位移值的时刻标记为rj；

获取各采集收敛位移值的时刻rj对应的异常位移值的数量k，其中1≤k≤n；

将m个采集收敛位移值的时刻rj对应的异常位移值的数量k依次标记为k1、k2、…、km；

选取最小的kj值对应的采集收敛位移值的时刻作为初选定位时刻；

当初选定位时刻只有一个时，则将该初选定位时刻所采集的对应时序参数组标记为目标参数组；

当初选定位时刻有两个或两个以上，且各初选定位时刻对应的异常位移值数量均为0时，则随机选取一个初选时刻所采集的对应时序参数组标记为目标参数组；

当初选定位时刻有两个或者两个以上，且各初选定位时刻对应的异常位移值数量均大于0时，则对于一个初选定位时刻，获取其对应的u个异常位移值Y1、Y2、…、Yu以及各异常位移值对应的对照值D1、D2、…、Du；

根据公式X=|Y1-D1|+|Y2-D2|+、…、+|Yu-Du|计算得到各初选定位时刻对应的漂移系数X；

选取漂移系数X最小的初选定位时刻所采集的对应时序参数组，并将其标记为目标参数组。

2.根据权利要求1所述的基于地质勘测的隧道测距系统，其特征在于，所述量测单元在各断面上设置有一个或一个以上的测点。

3.根据权利要求2所述的基于地质勘测的隧道测距系统，其特征在于，当一个断面上设置有两个或两个以上的测点时，计算该断面对应的各测点采集的收敛位移的平均值作为该断面的收敛位移。

4.根据权利要求2所述的基于地质勘测的隧道测距系统，其特征在于，当同一断面对应的多个测点所采集的收敛位移之间的差值大于预设值时，则认为该断面的收敛位移的量测存在异常，报警单元发出报警信息。

5.根据权利要求1所述的基于地质勘测的隧道测距系统，其特征在于，所述A1取值为30min，t1取值为20s。

6.根据权利要求2所述的基于地质勘测的隧道测距系统，其特征在于，所述控制器还用于判断各断面所采集的收敛位移数据是否存在异常，包括如下步骤：

连续获取w个目标参数组；

对于一个断面，按照时间顺序将w个目标参数组中其所对应的w个收敛位移值依次标记为gm1、gm2、…、gmw；

当满足gmc-gm(c-1)≥gmy时，则认为对应的断面所采集的收敛位移数据存在异常，报警单元发出报警信息；

其中2≤c≤w+1。