CN116911078B - 一种大型沉井施工全过程控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种大型沉井施工全过程控制方法及系统，属于大型沉井施工的技术领域，用于解决相关技术中大型沉井施工过程中的平衡及稳定难以控制的问题，该方法中，预先构建施工现场的初始地质模型和每一节沉井的单节模拟模型，在沉井沉降时根据施工现场的实时图像数据和每一节沉井的位置姿态数据确定施工现场的实时地质模型，并预测沉井的位姿变化数据，再结合挖掘操作人员的经验数据智能确定警报策略。该系统应用该方法。基于前述手段，使挖掘操作人员的操作反应能够更有利于保障沉井的平衡稳定，即有利于保障大型沉井施工过程的平衡稳定。

Description

一种大型沉井施工全过程控制方法及系统

技术领域

本申请涉及大型沉井施工的技术领域，尤其涉及一种大型沉井施工全过程控制方法及系统。

背景技术

沉井是井筒状的结构物，它是以井内挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其它结构物的基础。沉井，尤其是大型沉井在施工过程中需要注意保持平衡及稳定，这种平衡稳定目前一般通过人为的施工控制管理实现。然而，人为的施工控制管理可靠性较差。

发明内容

本申请提供了一种大型沉井施工全过程控制方法及系统，其有利于保障大型沉井施工过程中的平衡及稳定。

第一方面，本申请提供了一种大型沉井施工全过程控制方法。该方法包括：

基于预获取的地质参数分布数据，构建施工现场的初始地质模型；

基于预获取的沉井规格数据，构建每一节沉井的单节模拟模型；

在沉井沉降过程中，

采集施工现场的实时图像数据，并获取每一节沉井的位置姿态数据；

根据所述实时图像数据和初始地质模型确定施工现场的实时地质模型；

根据所述实时地质模型以及每一节沉井的位置姿态数据和单节模拟模型，确定沉井的位姿变化趋势数据；

根据位姿变化趋势数据，判断沉井在预设时间阈值后的预测斜度数据是否超出预设斜度阈值；若是，则生成倾斜警报信息；

所述预设时间阈值和预设斜度阈值的获取方法包括：

获取挖掘操作人员的身份信息；

根据所述身份信息调取所述挖掘操作人员的沉井施工操作记录；

基于预训练的阈值生成模型，根据所述沉井施工操作记录确定所述预设时间阈值和预设斜度阈值。

通过采用上述技术方案，能够基于地质模型对沉井的沉降过程进行监测，监测沉井的位置姿态数据并预测沉井的位姿变化趋势数据，并且根据不同挖掘人员不同的经验，能够提供不同的警报策略，以便与保障警报策略应用的预设时间阈值和预设斜度阈值匹配于挖掘操作人员的施工操作记录，使挖掘操作人员的操作反应能够更有利于保障沉井的平衡稳定，即有利于保障大型沉井施工过程的平衡稳定。

进一步地，所述地质参数分布数据包括多个指定空间点位的空间位置数据和地质参数数据；

所述基于预获取的地质参数分布数据，构建施工现场的初始地质模型包括：

基于预训练的类别参数对照模型，根据每个指定空间点位的地质参数数据确定一个地质类别数据；

基于预获取的地质类别模型库，根据每个指定空间点位的地质类别数据确定一种地质模型数据；

将所有指定空间点位的地质模型数据代入预训练的构造模型，生成所述初始地质模型。

进一步地，所述位置姿态数据的获取方法包括：

获取配置于每一节沉井的若干采集元件采集所得的加速度数据和高精度定位数据；

根据所述加速度数据和高精度定位数据，确定每一节沉井的位置姿态数据。

进一步地，所述根据所述实时图像数据和初始地质模型确定施工现场的实时地质模型包括：

在所述实时图像数据中识别确定沉井内的地质图像数据，并在所述地质图像数据中确定多个增量空间点位的空间位置数据；

将每一增量空间点位的局部地质图像数据代入预训练的类别图像对照模型，得到每一增量空间点位的地质类别数据；

基于所述地质类别模型库，根据每一增量空间点位的地质类别数据确定一种地质模型数据；

根据指定空间点位和增量空间点位的位置关系，确定被去除的指定空间点位，被去除的指定空间点位处于沉井内已经被挖掘的部分；

将增量空间点位和其他空间点位的地质模型数据代入所述构造模型，生成所述实时地质模型。

进一步地，所述沉井施工操作记录包括沉井直径数据、以及沉井施工过程中产生的最大斜度数据、以及所述最大斜度数据产生时的第一深度数据、以及沉井施工过程中的最快斜度变化数据、以及所述最快斜度变化数据产生时的第二深度数据；

所述阈值生成模型包括：

；

其中，表示预设斜度阈值，/>为第一预设系数，/>为当前沉井的总深度，/>为当前沉井的直径数据，n为沉井施工操作记录涉及的沉井个数，/>为第i沉井施工过程中产生的最大斜度数据，/>为第i个沉井的沉井直径数据，/>为第i个沉井的第一深度数据，为第二预设系数，/>为第i个沉井施工过程中的最快斜度变化数据，/>为第i个沉井的第二深度数据。

第二方面，本申请提供了一种大型沉井施工全过程控制系统。该系统包括：地质参数获取模块、图像数据采集模块、位置姿态采集模块、人员信息获取模块、报警模块和控制模块；

所述地质参数获取模块用于获取地质参数分布数据，所述图像数据采集模块用于采集施工现场的实时图像数据，所述位置姿态采集模块用于采集每一节沉井的位置姿态数据，所述人员信息获取模块用于获取挖掘操作人员的身份信息，所述报警模块用于在倾斜警报信息发生时报警；

所述控制模块被配置为：

基于预获取的地质参数分布数据，构建施工现场的初始地质模型；

基于预获取的沉井规格数据，构建每一节沉井的单节模拟模型；

在沉井沉降过程中，

采集施工现场的实时图像数据，并获取每一节沉井的位置姿态数据；

根据所述实时图像数据和初始地质模型确定施工现场的实时地质模型；

根据所述实时地质模型以及每一节沉井的位置姿态数据和单节模拟模型，确定沉井的位姿变化趋势数据；

根据位姿变化趋势数据，判断沉井在预设时间阈值后的预测斜度数据是否超出预设斜度阈值；若是，则生成倾斜警报信息；

所述预设时间阈值和预设斜度阈值的获取方法包括：

获取挖掘操作人员的身份信息；

根据所述身份信息调取所述挖掘操作人员的沉井施工操作记录；

基于预训练的阈值生成模型，根据所述沉井施工操作记录确定所述预设时间阈值和预设斜度阈值。

进一步地，所述地质参数分布数据包括多个指定空间点位的空间位置数据和地质参数数据；

所述基于预获取的地质参数分布数据，构建施工现场的初始地质模型包括：

基于预训练的类别参数对照模型，根据每个指定空间点位的地质参数数据确定一个地质类别数据；

基于预获取的地质类别模型库，根据每个指定空间点位的地质类别数据确定一种地质模型数据；

将所有指定空间点位的地质模型数据代入预训练的构造模型，生成所述初始地质模型。

进一步地，所述位置姿态采集模块包括配置于每一节沉井的若干采集元件；

所述位置姿态数据的获取方法包括：

获取配置于每一节沉井的若干采集元件采集所得的加速度数据和高精度定位数据；

根据所述加速度数据和高精度定位数据，确定每一节沉井的位置姿态数据。

进一步地，所述根据所述实时图像数据和初始地质模型确定施工现场的实时地质模型包括：

在所述实时图像数据中识别确定沉井内的地质图像数据，并在所述地质图像数据中确定多个增量空间点位的空间位置数据；

将每一增量空间点位的局部地质图像数据代入预训练的类别图像对照模型，得到每一增量空间点位的地质类别数据；

基于所述地质类别模型库，根据每一增量空间点位的地质类别数据确定一种地质模型数据；

根据指定空间点位和增量空间点位的位置关系，确定被去除的指定空间点位，被去除的指定空间点位处于沉井内已经被挖掘的部分；

将增量空间点位和其他空间点位的地质模型数据代入所述构造模型，生成所述实时地质模型。

进一步地，所述沉井施工操作记录包括沉井直径数据、以及沉井施工过程中产生的最大斜度数据、以及所述最大斜度数据产生时的第一深度数据、以及沉井施工过程中的最快斜度变化数据、以及最快斜度变化数据产生时的第二深度数据；

所述阈值生成模型包括：

；

其中，表示预设斜度阈值，/>为第一预设系数，/>为当前沉井的总深度，/>为当前沉井的直径数据，n为沉井施工操作记录涉及的沉井个数，/>为第i沉井施工过程中产生的最大斜度数据，/>为第i个沉井的沉井直径数据，/>为第i个沉井的第一深度数据，为第二预设系数，/>为第i个沉井施工过程中的最快斜度变化数据，/>为第i个沉井的第二深度数据。

综上所述，本申请具体包含以下有益效果：

提供了一种大型沉井施工全过程控制方法及系统，其能够监测和预测沉井施工过程中的位姿，并根据不同的挖掘操作人员提供不同的警报策略，以便于保障沉井施工过程中的平衡稳定；

沉井的位姿预测根据地质模型数据确定，较为准确；

警报策略中的阈值生成模型使预设时间阈值和预设斜度阈值能够合理关联于挖掘操作人员的经验，有利于保障沉井施工过程中的平衡稳定。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本申请的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本申请各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了能够在其中运行本申请实施例的示例性运行环境的方框图。

图2示出了本申请实施例中一种大型沉井施工全过程控制方法的流程图。

图3示出了本申请实施例中一种大型沉井施工全过程控制系统的方框图。

图4示出了沉井沉降的原理图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请实施例公开了一种大型沉井施工全过程控制方法及系统，其能够根据监测和预测所得的沉井位姿变化趋势，结合挖掘操作人员不同的经验提供不同的警报策略，有利于使挖掘操作人员保持沉井在施工过程中的平衡稳定。

第一方面，本申请实施例公开了一种大型沉井施工全过程控制方法。

参照图1和图4，该方法可以在示例性运行环境中运行，示例性运行环境包括采集模块、处理模块和执行模块，其中采集模块的功能是实现例如地质参数分布数据、沉井规格数据、实时图像数据、位置姿态数据和身份信息等数据信息的采集，处理模块的功能是对采集模块采集得到的数据信息进行处理，执行模块的功能是将最终的警报信息呈现给现场的施工人员。

采集模块实现地质参数分布数据的采集可以基于现有技术的手段实现。例如，地质参数分布数据可以通过人为观察采样、施工现场的地质资料查询预测等实现采集，沉井规格数据可以从施工项目书中获取或人为输入，实时图像数据可以通过摄像头等采集设备实现，位置姿态数据可以通过位姿采集设备例如惯性元件等实现，身份信息可以采用预先录入的手段实现。总之，基于现有技术能够实现本申请实施例所需信息的获取和采集。

警报信息可以为图像、声音、文字等多种形式，相应的执行模块可以为警报器、警报灯、扬声器、显示器等多种形式，相应实现方式为常规技术手段，此处不作具体公开。

参照图2，该方法主要由处理模块执行。该方法包括以下步骤：

S01：基于预获取的地质参数分布数据，构建施工现场的初始地质模型。

所述地质参数分布数据包括多个指定空间点位的空间位置数据和地质参数数据。具体来说，指定空间点位三维空间矩阵分布，且需要覆盖沉井施工过程中涉及的全部空间。在本申请实施例中，以施工现场所在水平面为xoy面，以竖直方向为z轴，以沉井在地面上的圆心为原点，构建三维空间直角坐标系，设沉井总体深度为100m，共4节，单节沉井的深度为25m，沉井的直径（外径）为20m，则沉井施工全过程涉及的地下空间为25≤x≤25、25≤y≤25、-100≤z≤0所围成的长方体，故此时多个指定空间点位的设置方式为在35≤x≤35、35≤y≤35、-110≤z≤0所围成的长方体空间内以x、y、z轴的坐标差距为5的方式设置，例如，（0,0,0）周围的坐标有六个，分别为（0,0,5）、（0,0,-5）、（0,5,0）、（0,-5,0）、（5,0,0）、（-5,0,0），但（0,0,5）不在35≤x≤35、35≤y≤35、-110≤z≤0所围成的长方体空间内所以舍弃，从而使每个指定空间点位周围的六个与其距离为1的指定空间点位都能够确定，继而能够确定35≤x≤35、35≤y≤35、-110≤z≤0所围成的长方体空间内所有的指定空间点位，所有的指定空间点位覆盖沉井施工全过程中涉及的地下空间。

关于以上指定空间点位的地质参数数据的获取方式，可以采用常规的地质勘探法，例如坑/槽探法、钻探法、地球物理勘探法等，获取的地质参数数据包含地质结构数据和土质类别数据，地质结构数据和土质类别数据可以体现指定空间点位的地质结构和每层地质结构的土质类别。

本步骤的方法具体包括：基于预训练的类别参数对照模型，根据每个指定空间点位的地质参数数据确定一个地质类别数据；基于预获取的地质类别模型库，根据每个指定空间点位的地质类别数据确定一种地质模型数据；将所有指定空间点位的地质模型数据代入预训练的构造模型，生成所述初始地质模型。

预训练的类别参数对照模型中包含地质参数数据和地质类别数据的对照关系，具体来说，将一个地质参数数据的地质结构数据和土质类别数据代入类别参数对照模型，即可得到一个地质类别数据。即类别参数对照模型的功能为确定每一个地质参数数据所属的地质类别数据，预训练的过程可以通过数据集训练，也可以通过人为训练将地质参数数据归类。

地质类别模型库中包含携带有地质类别数据标识的地质模型数据，且覆盖所有地质类别数据。地质类别模型库中的地质模型数据由预先人为构建。地质模型数据本身为包含地质层结构的三维图像模型，且为每层地质层结构赋予应力参数（反映地质层结构能够承受的力的大小，应力参数越大能够承受的力越大，地质层结构承受的力超出阈值时将破裂）和压缩参数（反映地质层结构能否被压缩，压缩参数越大说明地质层结构压缩前后的体积差越大），从而使地质模型数据能够模拟真实地质结构受到压力时的变化。

构造模型本身为同类连接模型，具体来说，在确定每一指定空间点位的地质模型数据后，在指定空间点位赋予一地质模型数据，并使该地质模型数据水平向四周蔓延，地质模型数据的每一层土质类别与周围相同的土质类别在第一预设距离内相吸引，并与周围不同的土质类别在第二预设距离内相排斥，使每一指定空间点位的地质模型数据的每一层土质类别相四周弥散并最终与相邻指定空间点位的相同类别的土质类别相连接、或者与不同类别的土质类别相邻形成地层截断，弥散完成后，使所有指定空间点位所在的矩形空间被地质模型数据填满。

在一个基于前例的示例中，35≤x≤35、35≤y≤35、-110≤z≤0所围成的长方体空间内所有的指定空间点位，每个指定空间点位均被安置一个地质模型数据，地质模型数据均为高度为5m、直径为1m的圆柱形，不同地质模型数据包含的地层结构和土质类别不同，将地质模型数据放置于指定空间点位时，地质模型数据的几何中心与指定空间点位重合。在将所有控制空间点位均放置相应的地质模型数据后，通过地质模型数据的底层的弥散即可实现在35≤x≤35、35≤y≤35、-110≤z≤0所围成的长方体空间内充盈形成整体的地质模型结构，得到的结果即为初始地质模型。

S02：基于预获取的沉井规格数据，构建每一节沉井的单节模拟模型。

沉井规格数据一般包含于沉井的施工项目书中，沉井规格数据包含沉井的材质以及沉井的形状参数，基于沉井规格数据能够得到单节沉井模型，单节沉井模型为三维模型，且每一节沉井的单节模拟模型均包含一个重量参数，自然，在多节沉井完成拼接后所有已有节沉井总体也包含一个总体的重量参数。

S1：在沉井沉降过程中；

应理解，以下步骤S11-S14均为沉井沉降过程中执行的方法步骤，沉井沉降过程是指当前节沉井已经完成筑造，在沉井内挖掘土壤以使沉井沉降的过程。

S11：采集施工现场的实时图像数据，并获取每一节沉井的位置姿态数据。

施工现场的实时图像数据包含沉井内和沉井外全方位、多角度的图像，理论上来讲能够获取施工现场的全部图像信息。

所述位置姿态数据的获取方法包括：获取配置于每一节沉井的若干采集元件采集所得的加速度数据和高精度定位数据；根据所述加速度数据和高精度定位数据，确定每一节沉井的位置姿态数据。高精度定位数据能够反映沉井的实时位置，加速度数据能够反映沉井上某一点的加速度。应理解，需要获取沉井上至少一个高精度定位数据和至少三个加速度数据，以实现对沉井整体位姿的反馈。

S12：根据所述实时图像数据和初始地质模型确定施工现场的实时地质模型。

本步骤的方法包括：在所述实时图像数据中识别确定沉井内的地质图像数据，并在所述地质图像数据中确定多个增量空间点位的空间位置数据；将每一增量空间点位的局部地质图像数据代入预训练的类别图像对照模型，得到每一增量空间点位的地质类别数据；基于所述地质类别模型库，根据每一增量空间点位的地质类别数据确定一种地质模型数据；根据指定空间点位和增量空间点位的位置关系，确定被去除的指定空间点位，被去除的指定空间点位处于沉井内已经被挖掘的部分；将增量空间点位和其他空间点位的地质模型数据代入所述构造模型，生成所述实时地质模型。

具体来说，初始地质模型为完整长方体空间，但随着沉井沉降的施工，会在该完整长方体空间内挖掘出一个与沉井适配的一定深度（随着施工进度变化）的圆柱形空间，增量空间点位位于该圆柱形空间的底面，相应的增量空间点位的地质参数数据、地质类别数据和地质模型数据均能够基于前述确定指定空间点位的地质参数数据、地质类别数据和地质模型数据的方式确定。

实时地质模型的生成原理不变，只是整体实时地质模型的形状为为挖除圆柱形空间的长方体空间，实时地质模型基于的空间点位为增量空间点位以及未被挖除的指定空间点位，基于这部分空间点位的地质模型数据和构造模型的弥散原理，即可得到新的地质模型，新的地质模型即为实时地质模型。

S13：根据所述实时地质模型以及每一节沉井的位置姿态数据和单节模拟模型，确定沉井的位姿变化趋势数据。

基于S11得到的实时的沉井的总体模型、每一节沉井的位置姿态数据以及S12得到的实时地质模型，能够构建施工现场的数字孪生模型，该数字孪生模型以实时地质模型为基托，实时的沉井的总体模型放置于实时地质模型上挖掘的圆柱形空间内，且沉井的位置姿态数据已知，即沉井的实时斜度可以计算。

由于实时地质模型中每一地质层结构均被赋予了一定的应力参数和压缩参数，能够模拟地质层结构收到压力时的形态变化趋势，且沉井对实时地质模型的压强面积（基于沉井的形状规格可以确定）以及沉井对实时地质模型的实时压力可以确定，从而能够确定沉井总体的沉降趋势。

预测位姿变化趋势数据的原理为：基于沉井当前的形状和重量、以及沉井与实时地质模型的位置关系，确定沉井对其接触部分的实时地质模型的应力，并结合地质层结构对应力的传导模型，结合地质层结构的应力参数和压缩参数，确定每一层地质层结构的受力断裂、受力压缩的情况，从而预测总沉井的位置姿态变化情况。总体而言，基于控制变量的原则，较低的部分优先沉降，下方地质层结构总体压缩参数较大的优先沉降，下方地质层结构应力参数较小的优先沉降。如此即可实现对沉井在姿态不绝对标准（轴线竖直）、其下方地质层结构分布不均匀的情况的沉降趋势预测。为了使位姿变化数据较为准确，以上具体的趋势参数可基于本领域技术人员的经验以及相关数据的训练得到。

基于以上原理，通过当前时间沉井的位置姿态数据可以预测单位时间后沉井的位置姿态数据，通过连续预测法，可以预测之后的位置姿态数据，即通过一个单位时间后的位置姿态数据，可以预测两个单位时间后的位置姿态数据，进而能够预测三个单位时间后的位置姿态数据。在预测时，赋予沉井与地质层结构之间以一定的预设摩擦力，并赋予沉井底部的土壤以一定的预设速度均匀挖除减少，以更为贴合实际的施工情况。如此即可实现沉井在一定时间内的位置姿态数据的预测，该一定时间内位置姿态数据的变化情况即为沉井的位姿变化趋势数据，即位姿变化趋势数据中包含当前时刻的斜度、一个单位时间后的斜度、两个单位时间后的斜度、...若干个单位时间（一定时间）后的斜度。

S14：根据位姿变化趋势数据，判断沉井在预设时间阈值后的预测斜度数据是否超出预设斜度阈值；若是，则生成倾斜警报信息。

应理解，预测时间阈值最大不超出步骤S13中的一定时间。将预设时间阈值带入位姿变化趋势数据，即可得到沉井在预设时间阈值后的预测斜度数据，继而实现预测斜度数据与预设斜度阈值的比较。

由于不同的挖掘操作人员的经验、反应速度等均不同，故不同的挖掘操作人员能够实现的操作难度也不同，可承受的最大斜度和最快倾斜速度也不同，故为了使倾斜警报信息更为个性化，使预设时间阈值和预设斜度阈值关联于挖掘操作人员的经验。

具体来说，所述预设时间阈值和预设斜度阈值的获取方法包括：获取挖掘操作人员的身份信息；根据所述身份信息调取所述挖掘操作人员的沉井施工操作记录；基于预训练的阈值生成模型，根据所述沉井施工操作记录确定所述预设时间阈值和预设斜度阈值。

在一个示例中，所述沉井施工操作记录包括沉井直径数据、以及沉井施工过程中产生的最大斜度数据、以及所述最大斜度数据产生时的第一深度数据、以及沉井施工过程中的最快斜度变化数据、以及所述最快斜度变化数据产生时的第二深度数据；

所述阈值生成模型包括：

；

其中，表示预设斜度阈值，/>为第一预设系数，/>为当前沉井的总深度，/>为当前沉井的直径数据，n为沉井施工操作记录涉及的沉井个数，/>为第i沉井施工过程中产生的最大斜度数据，/>为第i个沉井的沉井直径数据，/>为第i个沉井的第一深度数据，为第二预设系数，/>为第i个沉井施工过程中的最快斜度变化数据，/>为第i个沉井的第二深度数据。

在每一次沉井施工操作记录中，记录每隔单位时间内斜度的变化量为/>，则每隔单位时间/>的斜度变化速度为/>，取最大的/>为该次沉井施工操作记录的最快斜度变化数据/>。

前式中，第一预设系数和第二预设系数可根据本领域技术人员对模型的实际要求预先设定。

如此，即可实现对不同经验的挖掘操作人员合理确定不同的预设斜度阈值和预设时间阈值，即针对不同经验的挖掘操作人员和当前沉井的实际情况提供个性化的警报策略。

基于前述内容，该方法能够基于地质模型对沉井的沉降过程进行监测，监测沉井的位置姿态数据并预测沉井的位姿变化趋势数据，并且根据不同挖掘人员不同的经验，能够提供不同的警报策略，以便与保障警报策略应用的预设时间阈值和预设斜度阈值匹配于挖掘操作人员的施工操作记录，使挖掘操作人员的操作反应能够更有利于保障沉井的平衡稳定，即有利于保障大型沉井施工过程的平衡稳定。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

以上是关于方法实施例的介绍，以下通过系统实施例，对本申请实施例所述方案进行进一步说明。

第二方面，本申请提供了一种大型沉井施工全过程控制系统。参照图3，该系统200包括：地质参数获取模块210、图像数据采集模块220、位置姿态采集模块230、人员信息获取模块240、报警模块250和控制模块260。

所述地质参数获取模块210用于获取地质参数分布数据，所述图像数据采集模块220用于采集施工现场的实时图像数据，所述位置姿态采集模块230用于采集每一节沉井的位置姿态数据，所述人员信息获取模块240用于获取挖掘操作人员的身份信息，所述报警模块250用于在倾斜警报信息发生时报警。

所述控制模块260被配置为：

基于预获取的地质参数分布数据，构建施工现场的初始地质模型；

基于预获取的沉井规格数据，构建每一节沉井的单节模拟模型；

在沉井沉降过程中；

采集施工现场的实时图像数据，并获取每一节沉井的位置姿态数据；

根据所述实时图像数据和初始地质模型确定施工现场的实时地质模型；

根据所述实时地质模型以及每一节沉井的位置姿态数据和单节模拟模型，确定沉井的位姿变化趋势数据；

根据位姿变化趋势数据，判断沉井在预设时间阈值后的预测斜度数据是否超出预设斜度阈值；若是，则生成倾斜警报信息；

所述预设时间阈值和预设斜度阈值的获取方法包括：

获取挖掘操作人员的身份信息；

根据所述身份信息调取所述挖掘操作人员的沉井施工操作记录；

基于预训练的阈值生成模型，根据所述沉井施工操作记录确定所述预设时间阈值和预设斜度阈值。

进一步地，所述地质参数分布数据包括多个指定空间点位的空间位置数据和地质参数数据；

所述基于预获取的地质参数分布数据，构建施工现场的初始地质模型包括：

基于预训练的类别参数对照模型，根据每个指定空间点位的地质参数数据确定一个地质类别数据；

基于预获取的地质类别模型库，根据每个指定空间点位的地质类别数据确定一种地质模型数据；

将所有指定空间点位的地质模型数据代入预训练的构造模型，生成所述初始地质模型。

进一步地，所述位置姿态采集模块包括配置于每一节沉井的若干采集元件；

所述位置姿态数据的获取方法包括：

获取配置于每一节沉井的若干采集元件采集所得的加速度数据和高精度定位数据；

根据所述加速度数据和高精度定位数据，确定每一节沉井的位置姿态数据。

进一步地，所述根据所述实时图像数据和初始地质模型确定施工现场的实时地质模型包括：

在所述实时图像数据中识别确定沉井内的地质图像数据，并在所述地质图像数据中确定多个增量空间点位的空间位置数据；

将每一增量空间点位的局部地质图像数据代入预训练的类别图像对照模型，得到每一增量空间点位的地质类别数据；

基于所述地质类别模型库，根据每一增量空间点位的地质类别数据确定一种地质模型数据；

根据指定空间点位和增量空间点位的位置关系，确定被去除的指定空间点位，被去除的指定空间点位处于沉井内已经被挖掘的部分；

将增量空间点位和其他空间点位的地质模型数据代入所述构造模型，生成所述实时地质模型。

进一步地，所述沉井施工操作记录包括沉井直径数据、以及沉井施工过程中产生的最大斜度数据、以及所述最大斜度数据产生时的第一深度数据、以及沉井施工过程中的最快斜度变化数据、以及所述最快斜度变化数据产生时的第二深度数据；

所述阈值生成模型包括：

；

其中，表示预设斜度阈值，/>为第一预设系数，/>为当前沉井的总深度，/>为当前沉井的直径数据，n为沉井施工操作记录涉及的沉井个数，/>为第i沉井施工过程中产生的最大斜度数据，/>为第i个沉井的沉井直径数据，/>为第i个沉井的第一深度数据，为第二预设系数，/>为第i个沉井施工过程中的最快斜度变化数据，/>为第i个沉井的第二深度数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，所述描述的模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

综上所述，本申请具体包含以下有益效果：

提供了一种大型沉井施工全过程控制方法及系统，其能够监测和预测沉井施工过程中的位姿，并根据不同的挖掘操作人员提供不同的警报策略，以便于保障沉井施工过程中的平衡稳定；

沉井的位姿预测根据地质模型数据确定，较为准确；

警报策略中的阈值生成模型使预设时间阈值和预设斜度阈值能够合理关联于挖掘操作人员的经验，有利于保障沉井施工过程中的平衡稳定。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种大型沉井施工全过程控制方法，其特征在于，包括：

基于预获取的地质参数分布数据，构建施工现场的初始地质模型；

基于预获取的沉井规格数据，构建每一节沉井的单节模拟模型；

在沉井沉降过程中，

采集施工现场的实时图像数据，并获取每一节沉井的位置姿态数据；

根据所述实时图像数据和初始地质模型确定施工现场的实时地质模型；

根据所述实时地质模型以及每一节沉井的位置姿态数据和单节模拟模型，确定沉井的位姿变化趋势数据；

根据位姿变化趋势数据，判断沉井在预设时间阈值后的预测斜度数据是否超出预设斜度阈值；若是，则生成倾斜警报信息；

所述预设时间阈值和预设斜度阈值的获取方法包括：

获取挖掘操作人员的身份信息；

根据所述身份信息调取所述挖掘操作人员的沉井施工操作记录；

基于预训练的阈值生成模型，根据所述沉井施工操作记录确定所述预设时间阈值和预设斜度阈值；

所述沉井施工操作记录包括沉井直径数据、以及沉井施工过程中产生的最大斜度数据、以及所述最大斜度数据产生时的第一深度数据、以及沉井施工过程中的最快斜度变化数据、以及所述最快斜度变化数据产生时的第二深度数据；

所述阈值生成模型包括：

；

其中，表示预设斜度阈值，/>为第一预设系数，/>为当前沉井的总深度，/>为当前沉井的直径数据，n为沉井施工操作记录涉及的沉井个数，/>为第i沉井施工过程中产生的最大斜度数据，/>为第i个沉井的沉井直径数据，/>为第i个沉井的第一深度数据，/>为第二预设系数，/>为第i个沉井施工过程中的最快斜度变化数据，/>为第i个沉井的第二深度数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地质参数分布数据包括多个指定空间点位的空间位置数据和地质参数数据；

所述基于预获取的地质参数分布数据，构建施工现场的初始地质模型包括：

基于预训练的类别参数对照模型，根据每个指定空间点位的地质参数数据确定一个地质类别数据；

基于预获取的地质类别模型库，根据每个指定空间点位的地质类别数据确定一种地质模型数据；

将所有指定空间点位的地质模型数据代入预训练的构造模型，生成所述初始地质模型。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述位置姿态数据的获取方法包括：

获取配置于每一节沉井的若干采集元件采集所得的加速度数据和高精度定位数据；

根据所述加速度数据和高精度定位数据，确定每一节沉井的位置姿态数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述实时图像数据和初始地质模型确定施工现场的实时地质模型包括：

在所述实时图像数据中识别确定沉井内的地质图像数据，并在所述地质图像数据中确定多个增量空间点位的空间位置数据；

将每一增量空间点位的局部地质图像数据代入预训练的类别图像对照模型，得到每一增量空间点位的地质类别数据；

基于所述地质类别模型库，根据每一增量空间点位的地质类别数据确定一种地质模型数据；

根据指定空间点位和增量空间点位的位置关系，确定被去除的指定空间点位，被去除的指定空间点位处于沉井内已经被挖掘的部分；

将增量空间点位和其他空间点位的地质模型数据代入所述构造模型，生成所述实时地质模型。

5.一种大型沉井施工全过程控制系统，其特征在于，包括地质参数获取模块(210)、图像数据采集模块(220)、位置姿态采集模块(230)、人员信息获取模块(240)、报警模块(250)和控制模块(260)；

所述地质参数获取模块(210)用于获取地质参数分布数据，所述图像数据采集模块(220)用于采集施工现场的实时图像数据，所述位置姿态采集模块(230)用于采集每一节沉井的位置姿态数据，所述人员信息获取模块(240)用于获取挖掘操作人员的身份信息，所述报警模块(250)用于在倾斜警报信息发生时报警；

所述控制模块(260)被配置为：

基于预获取的地质参数分布数据，构建施工现场的初始地质模型；

基于预获取的沉井规格数据，构建每一节沉井的单节模拟模型；

在沉井沉降过程中，

采集施工现场的实时图像数据，并获取每一节沉井的位置姿态数据；

根据所述实时图像数据和初始地质模型确定施工现场的实时地质模型；

根据所述实时地质模型以及每一节沉井的位置姿态数据和单节模拟模型，确定沉井的位姿变化趋势数据；

根据位姿变化趋势数据，判断沉井在预设时间阈值后的预测斜度数据是否超出预设斜度阈值；若是，则生成倾斜警报信息；

所述预设时间阈值和预设斜度阈值的获取方法包括：

获取挖掘操作人员的身份信息；

根据所述身份信息调取所述挖掘操作人员的沉井施工操作记录；

基于预训练的阈值生成模型，根据所述沉井施工操作记录确定所述预设时间阈值和预设斜度阈值；

所述沉井施工操作记录包括沉井直径数据、以及沉井施工过程中产生的最大斜度数据、以及所述最大斜度数据产生时的第一深度数据、以及沉井施工过程中的最快斜度变化数据、以及所述最快斜度变化数据产生时的第二深度数据；

所述阈值生成模型包括：

；

其中，表示预设斜度阈值，/>为第一预设系数，/>为当前沉井的总深度，/>为当前沉井的直径数据，n为沉井施工操作记录涉及的沉井个数，/>为第i沉井施工过程中产生的最大斜度数据，/>为第i个沉井的沉井直径数据，/>为第i个沉井的第一深度数据，/>为第二预设系数，/>为第i个沉井施工过程中的最快斜度变化数据，/>为第i个沉井的第二深度数据。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述地质参数分布数据包括多个指定空间点位的空间位置数据和地质参数数据；

所述基于预获取的地质参数分布数据，构建施工现场的初始地质模型包括：

基于预训练的类别参数对照模型，根据每个指定空间点位的地质参数数据确定一个地质类别数据；

基于预获取的地质类别模型库，根据每个指定空间点位的地质类别数据确定一种地质模型数据；

将所有指定空间点位的地质模型数据代入预训练的构造模型，生成所述初始地质模型。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述位置姿态采集模块包括配置于每一节沉井的若干采集元件；

所述位置姿态数据的获取方法包括：

获取配置于每一节沉井的若干采集元件采集所得的加速度数据和高精度定位数据；

根据所述加速度数据和高精度定位数据，确定每一节沉井的位置姿态数据。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述根据所述实时图像数据和初始地质模型确定施工现场的实时地质模型包括：

在所述实时图像数据中识别确定沉井内的地质图像数据，并在所述地质图像数据中确定多个增量空间点位的空间位置数据；

将每一增量空间点位的局部地质图像数据代入预训练的类别图像对照模型，得到每一增量空间点位的地质类别数据；

基于所述地质类别模型库，根据每一增量空间点位的地质类别数据确定一种地质模型数据；

根据指定空间点位和增量空间点位的位置关系，确定被去除的指定空间点位，被去除的指定空间点位处于沉井内已经被挖掘的部分；

将增量空间点位和其他空间点位的地质模型数据代入所述构造模型，生成所述实时地质模型。