CN117646657B - 一种泥水盾构下穿技术的监测预警系统 - Google Patents
一种泥水盾构下穿技术的监测预警系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种泥水盾构下穿技术的监测预警系统，涉及泥水盾构的监测预警技术领域，包括：基于泥水盾构的每个盾构掘进阶段相对应的扰动参数以及影响参数，得到每个盾构掘进阶段相对应的监测方案；基于所述监测方案，获取相对应的每个盾构掘进阶段的实时监测参数并分析，绘制位移时程图；基于所述位移时程图以及预设单位锁定范围，得到相对应的盾构掘进阶段进行盾构下穿的下穿区域的每个下穿点的变形预测结果；基于所述变形预测结果以及预警数据库，对异常的下穿点集合进行分析，得到相对应的预警信息进行预警，提高对泥水盾构下穿技术的监测效率，精准地进行预警，保证泥水盾构下穿施工的安全。
Description
技术领域
本发明涉及泥水盾构的监测预警技术领域，尤其涉及一种泥水盾构下穿技术的监测预警系统。
背景技术
目前，随着科学技术的发展，采用泥水盾构技术进行隧道施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、不受气候影响的好处，其技术成为隧道施工的主要工具。泥水盾构在下穿工作中，最重要的是对泥水盾构机的监测预警，保证施工安全。现有的泥水盾构的监测预警系统仅仅监测泥水盾构的传感器的参数，也就是数据的不完善导致无法对施工中的变形进行精准预警。
因此，本发明提供一种泥水盾构下穿技术的监测预警系统。
发明内容
本发明提供一种泥水盾构下穿技术的监测预警系统，用以通过分析泥水盾构的每个盾构掘进阶段相对应的扰动参数以及影响参数，得到每个盾构掘进阶段相对应的监测方案，还通过分析监测方案获取相对应的每个盾构掘进阶段的实时监测参数并分析，绘制位移时程图，与预设单位锁定范围一起分析，得到相对应的盾构掘进阶段进行盾构下穿的下穿区域的每个下穿点的变形预测结果，分析变形预测结果以及预警数据库，对异常的下穿点集合进行分析，得到相对应的预警信息进行预警，提高对泥水盾构下穿技术的监测效率，精准地进行预警，保证泥水盾构下穿施工的安全。
本发明提供一种泥水盾构下穿技术的监测预警系统，包括：
方案设计模块：基于泥水盾构的每个盾构掘进阶段相对应的扰动参数以及影响参数，得到每个盾构掘进阶段相对应的监测方案；
实时分析模块：基于所述监测方案，获取相对应的每个盾构掘进阶段的实时监测参数并分析，绘制位移时程图；
变形预测模块：基于所述位移时程图以及预设单位锁定范围，得到相对应的盾构掘进阶段进行盾构下穿的下穿区域的每个下穿点的变形预测结果；
预警模块：基于所述变形预测结果以及预警数据库，对异常的下穿点集合进行分析，得到相对应的预警信息进行预警。
优选的，本发明提供一种泥水盾构下穿技术的监测预警系统，还包括：
土壤参数获取模块：获取泥水盾构正常运作在每种预设环境的土壤参数；
监测点确定模块：基于盾构监测机制来对所述土壤参数以及泥水盾构的硬件参数进行分析，构建泥水盾构在相应预设环境的土壤监测点分布。
优选的，本发明提供一种泥水盾构下穿技术的监测预警系统，方案设计模块，包括：
预设环境获取单元：基于泥水盾构的下穿任务，得到泥水盾构在每个盾构掘进阶段相对应的预设环境；
预设参数获取单元：基于泥水盾构在每个盾构掘进阶段相对应的扰动参数、影响参数以及相对应的预设环境，得到每种预设环境相对应的预设参数；
监测方案确定单元：基于泥水盾构的每个盾构掘进阶段相对应的预设参数以及预设环境相对应的土壤监测点分布，构建相对应的监测方案。
优选的，本发明提供一种泥水盾构下穿技术的监测预警系统，实时分析模块，包括：
列表构建单元：按照盾构掘进阶段的顺序构建预设环境列表；
组合单元：将所述预设环境列表中每个盾构掘进阶段以及相邻的前一个盾构掘进阶段、后一个盾构掘进阶段相对应的预设环境进行组合，得到预设环境组合；
第一土壤参数获取单元：若所述预设环境组合中存在不一致的预设环境，则获取所述预设环境组合中每个盾构掘进阶段的全部监测点的实时监测参数中的第一土壤参数；
平均值计算单元：对每个盾构掘进阶段下的全部第一土壤参数进行平均处理，得到对应的第一平均值；
差值计算单元：计算预设环境组合中的每个预设环境的预设土壤参数与对应第一平均值的第一差值；
绘制单元：获取位于泥水盾构机身的机身定位点在预设环境组合中每个盾构掘进阶段下的每个时刻的位移变化坐标，按照时刻顺序对每个机身定位点的所有位移变化坐标进行绘制，得到初始位移时程图；
运作参数获取单元：若预设环境组合中的所有第一差值均小于或等于预设合理差值，则从所述预设环境组合中每个盾构掘进阶段的实时监测参数中提取运作参数；
曲线图构建单元：基于每个盾构掘进阶段中不同时刻下的每种运作参数，并按照时间顺序构建每种运作参数的第一运作曲线图；
状态分析单元：基于每种运作参数的运作曲线对照表以及第一运作曲线图，得到每个第一运作曲线的曲线总体运作状态以及每个时刻单独运行状态；
标签赋予单元：根据同个盾构掘进阶段下每个运作参数的曲线总体运作状态以及每个时刻单独运行状态，向对应运作参数的匹配时刻赋予变化标签，并将每个时刻赋予的变化标签设置在所述初始位移时程图的对应位置变化坐标上并进行第一修正，得到第一位移时程图；
差值判断单元：若预设环境组合中的所有第一差值中存在大于预设合理差值的情况，则锁定对应的盾构掘进阶段，并对锁定阶段进行分析，来对所述初始位移时程图进行第二修正，得到第二位移时程图。
优选的，本发明提供一种泥水盾构下穿技术的监测预警系统，变形预测模块，包括：
形状分析单元：获取位移时程图中每个时刻下的所有机身定位点进行定位点顺序连接成的轮廓形状；
下穿区域获取单元：基于相同盾构掘进阶段的每个轮廓形状，且结合所述位移时程图确定的每个机身定位点的曲线变化情况，锁定每个相同盾构掘进阶段中初始时刻下的轮廓形状的若干初始点，且以预设单位锁定范围为基准，对所述相同盾构掘进阶段中的所有轮廓形状进行同个初始点的下行时刻的框选，得到对应初始点的下穿区域；
第二曲线分析单元：将每个框选单元的中心点进行连接得到对应下穿区域的第一线，同时，基于与每个框选单元对应的预设下穿点进行连接得到对应下穿区域的第二线；
下穿点变形预测单元：对同个初始点的第一线以及第二线进行分析，得到相应初始点在下一盾构掘进阶段的变形预测结果。
优选的，本发明提供一种泥水盾构下穿技术的监测预警系统，预警模块，包括：
第三曲线分析单元：基于变形预测结果确定下一盾构掘进阶段中每个初始点的第三变化曲线；
下穿点异常分析单元：基于所述第三变化曲线以及对应实际变化曲线，得到同个第三变化曲线的异常下穿点集合；
剔除单元：分别确定每个异常下穿点集合中的异常下穿点的个数，若大于或等于预设异常个数，则将对应第三变化曲线剔除；
指数计算单元：若小于预设异常个数，则计算对应第三变化曲线的异常指数；
筛选单元：若异常指数小于预设指数，则将对应第三变化曲线进行保留。
优选的，本发明提供一种泥水盾构下穿技术的监测预警系统，指数计算单元，包括：
；其中，表示对应第三变化曲线的异常指数；表示对应第三变化曲线涉及到的时刻数量；表示第三变化曲线中第个时刻相对应的数值；表对应实际变化曲线中第i个时刻相对应的数值；表示第三变化曲线中与所有中的最大值所对应时刻的数据；表示对应实际变化曲线中与所有中的最大值所对应时刻的数值；表示第个时刻的异常权重；表示对应第三变化曲线的盾构掘进阶段的计算系数；表示对应第三变化曲线的异常下穿点集合中的异常下穿点的个数；N02表示预设异常个数。
优选的，本发明提供一种泥水盾构下穿技术的监测预警系统，预警模块，包括：
信息匹配单元：基于保留的第三变化曲线的异常下穿点集合以及预警数据库，匹配相对应的预警信息；
方法匹配单元：基于所述预警信息的危险等级，匹配相对应的预警方法进行预警。
优选的，本发明提供一种泥水盾构下穿技术的监测预警系统，所述标签赋予单元，包括：
确定初始位移时程图中每个时刻下所对应第一位置点的初始坐标；
按照对应时刻向每个初始坐标赋予的标签结果，计算对应第一位置点的调节坐标范围；
；
其中，表示对应初始坐标基于对应曲线总体运作状态z1的变量函数，表示对应初始坐标基于对应时刻的单独运行状态z2的变量函数；表示对应时刻下所有第一位置点所涉及到的变量函数中的最小值的方差；表示对应时刻下所有第一位置点所涉及到的的方差；表示对应时刻下所有第一位置点所涉及到的的方差；n1表示对应时刻下所有位置点的涉及数量；表示对应初始坐标的x1的横坐标范围；表示对应初始坐标的y1的纵坐标范围；
分别从x2与y2中随机抽取一点，与原本对应的第一位置点进行横坐标均值计算以及纵坐标均值计算，得到最后坐标，按照最后坐标来对原本对应的第一位置点进行第一修正，得到第一位移时程图。
与现有技术相比，本申请的有益效果如下：通过分析泥水盾构的每个盾构掘进阶段相对应的扰动参数以及影响参数，得到每个盾构掘进阶段相对应的监测方案，还通过分析监测方案获取相对应的每个盾构掘进阶段的实时监测参数并分析，绘制位移时程图，与预设单位锁定范围一起分析，得到相对应的盾构掘进阶段进行盾构下穿的下穿区域的每个下穿点的变形预测结果，分析变形预测结果以及预警数据库，对异常的下穿点集合进行分析，得到相对应的预警信息进行预警，提高对泥水盾构下穿技术的监测效率，精准地进行预警，保证泥水盾构下穿施工的安全。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明实施例提供的一种泥水盾构下穿技术的监测预警系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明实施例提供的一种泥水盾构下穿技术的监测预警系统，如图1所示，包括：
方案设计模块：基于泥水盾构的每个盾构掘进阶段相对应的扰动参数以及影响参数，得到每个盾构掘进阶段相对应的监测方案；
实时分析模块：基于所述监测方案，获取相对应的每个盾构掘进阶段的实时监测参数并分析，绘制位移时程图；
变形预测模块：基于所述位移时程图以及预设单位锁定范围，得到相对应的盾构掘进阶段进行盾构下穿的下穿区域的每个下穿点的变形预测结果；
预警模块：基于所述变形预测结果以及预警数据库，对异常的下穿点集合进行分析，得到相对应的预警信息进行预警。
该实施例中，盾构掘进阶段指的是泥水盾构进行下穿掘进的工作阶段，包括：掘进阶段、泥浆调整阶段、送排泥阶段、泥水分离阶段以及注浆阶段。
该实施例中，扰动参数指的是泥水盾构进行下穿掘进时，对地层产生一定扰动,对周围的地层和地表产生位移和变形的扰动机理以及扰动规律。
该实施例中，影响参数指的是泥水盾构进行下穿掘进时对周围的地层和地表产生位移和变形的影响范围以及影响程度。
该实施例中，监测方案指的是通过对泥水盾构的每个盾构掘进阶段相对应的扰动参数以及影响参数进行分析，得到的对每个盾构掘进阶段进行监测的具体方案，包括：监测点的设置，传感器的设置，需要监测的参数。
该实施例中，实时监测参数指的是按照监测方案实时获取的表示泥水盾构运作的状态的参数，包括：土壤中水以及泥沙的比例、切口水压、掘进速度、掘削量以及泥水的调整、送排、分离、注浆的效率。
该实施例中，位移时程图指的是表示在每个盾构掘进阶段进行下穿掘进时，泥水盾构机的构造形状位移随着时间变化的图。
该实施例中，预设单位锁定范围指的是预先设置的泥水盾构运作的偏移影响泥水盾构机运作的锁定范围，是一个指定的锁定大小。
该实施例中，下穿区域指的是泥水盾构机进行下穿时对周围土体的影响区域。
该实施例中，下穿点指的是下穿区域中泥水盾构机身的点。
该实施例中，变形预测结果指的是盾构掘进阶段进行盾构下穿的下穿区域的每个下穿点在下一盾构掘进阶段中的形变的预测的曲线。
该实施例中，预警数据库指的是包含泥水盾构的运行的异常以及预警信息的数据库。
该实施例中，下穿点集合指的是异常的下穿点的集合。
该实施例中，预警信息指的是包含异常原因、如何初步进行处理的信息。
上述技术方案的工作原理及有益效果是：通过分析泥水盾构的每个盾构掘进阶段相对应的扰动参数以及影响参数，得到每个盾构掘进阶段相对应的监测方案，还通过分析监测方案获取相对应的每个盾构掘进阶段的实时监测参数并分析，绘制位移时程图，与预设单位锁定范围一起分析，得到相对应的盾构掘进阶段进行盾构下穿的下穿区域的每个下穿点的变形预测结果，分析变形预测结果以及预警数据库，对异常的下穿点集合进行分析，得到相对应的预警信息进行预警，提高对泥水盾构下穿技术的监测效率，精准地进行预警，保证泥水盾构下穿施工的安全。
实施例2：
根据发明实施例1提供的系统，包括：
土壤参数获取模块：获取泥水盾构正常运作在每种预设环境的土壤参数；
监测点确定模块：基于盾构监测机制来对所述土壤参数以及泥水盾构的硬件参数进行分析，构建泥水盾构在相应预设环境的土壤监测点分布。
该实施例中，预设环境指的是泥水盾构可以进行下穿掘进工作的土体环境。
该实施例中，土壤参数指的是泥水盾构能够正常运作的土体的水以及泥沙的比例。
该实施例中，盾构监测机制指的是能够对泥水盾构工作前进行工作前分析的机制。
该实施例中，硬件参数指的是泥水盾构进行下穿掘进时能够影响到的土壤的范围。
该实施例中，土壤监测点分布指的是能够监测到泥水盾构涉及到的全部环境土壤的监测土壤参数的点。
上述技术方案的工作原理及有益效果是：通过分析泥水盾构能够正常运作的每种环境的土壤参数以及泥水盾构的硬件参数，得到能够监测到泥水盾构涉及到的环境土壤的的土壤监测点分布，有利于后续排除土壤导致的泥水盾构机出现的问题。
实施例3：
根据发明实施例2提供的系统，方案设计模块，包括：
预设环境获取单元：基于泥水盾构的下穿任务，得到泥水盾构在每个盾构掘进阶段相对应的预设环境；
预设参数获取单元：基于泥水盾构在每个盾构掘进阶段相对应的扰动参数、影响参数以及相对应的预设环境，得到每种预设环境相对应的预设参数；
监测方案确定单元：基于泥水盾构的每个盾构掘进阶段相对应的预设参数以及预设环境相对应的土壤监测点分布，构建相对应的监测方案。
该实施例中，下穿任务指的是泥水盾构需要进行下穿掘进的任务的详细信息，包括：下穿要求以及周围环境。
该实施例中，预设参数指的是泥水盾构机在每种预设环境下运作正常时的参数，包括：切口水压、掘进速度、掘削量以及泥水指标。
上述技术方案的工作原理及有益效果是：通过分析泥水盾构的每个盾构掘进阶段相对应的扰动参数以及影响参数，得到每个盾构掘进阶段相对应的监测方案，提高对泥水盾构下穿技术的监测效率。
实施例4：
根据发明实施例3提供的系统，实时分析模块，包括：
列表构建单元：按照盾构掘进阶段的顺序构建预设环境列表；
组合单元：将所述预设环境列表中每个盾构掘进阶段以及相邻的前一个盾构掘进阶段、后一个盾构掘进阶段相对应的预设环境进行组合，得到预设环境组合；
第一土壤参数获取单元：若所述预设环境组合中存在不一致的预设环境，则获取所述预设环境组合中每个盾构掘进阶段的全部监测点的实时监测参数中的第一土壤参数；
平均值计算单元：对每个盾构掘进阶段下的全部第一土壤参数进行平均处理，得到对应的第一平均值；
差值计算单元：计算预设环境组合中的每个预设环境的预设土壤参数与对应第一平均值的第一差值；
绘制单元：获取位于泥水盾构机身的机身定位点在预设环境组合中每个盾构掘进阶段下的每个时刻的位移变化坐标，按照时刻顺序对每个机身定位点的所有位移变化坐标进行绘制，得到初始位移时程图；
运作参数获取单元：若预设环境组合中的所有第一差值均小于或等于预设合理差值，则从所述预设环境组合中每个盾构掘进阶段的实时监测参数中提取运作参数；
曲线图构建单元：基于每个盾构掘进阶段中不同时刻下的每种运作参数，并按照时间顺序构建每种运作参数的第一运作曲线图；
状态分析单元：基于每种运作参数的运作曲线对照表以及第一运作曲线图，得到每个第一运作曲线的曲线总体运作状态以及每个时刻单独运行状态；
标签赋予单元：根据同个盾构掘进阶段下每个运作参数的曲线总体运作状态以及每个时刻单独运行状态，向对应运作参数的匹配时刻赋予变化标签，并将每个时刻赋予的变化标签设置在所述初始位移时程图的对应位置变化坐标上并进行第一修正，得到第一位移时程图；
差值判断单元：若预设环境组合中的所有第一差值中存在大于预设合理差值的情况，则锁定对应的盾构掘进阶段，并对锁定阶段进行分析，来对所述初始位移时程图进行第二修正，得到第二位移时程图。
该实施例中，预设环境列表指的是将每个盾构掘进阶段相对应的预设环境按照盾构掘进阶段的顺序，构建得到的列表。
该实施例中，预设环境组合指的是通过将预设环境列表中每个盾构掘进阶段以及相邻的前一个盾构掘进阶段、后一个盾构掘进阶段相对应的预设环境进行组合，得到的包含三个预设环境的组合。
该实施例中，第一土壤参数指的是每个盾构掘进阶段的每个监测点获取的土壤的水以及泥沙的比例。
该实施例中，第一平均值指的是对每个盾构掘进阶段下的全部第一土壤参数进行平均处理，得到的平均值。
该实施例中，预设土壤参数指的是预设环境在正常情况下的土壤参数范围的中间值。
该实施例中，第一差值指的是计算预设环境组合中的每个预设环境的预设土壤参数与对应第一平均值的差值。
该实施例中，机身定位点指的是泥水盾构机身的关键点，能够确定泥水盾构机身的定位的点。
该实施例中，位移变化坐标指的是每个时刻的机身定位点的坐标。
该实施例中，初始位移时程图指的是将位于泥水盾构机身的机身定位点在预设环境组合中每个盾构掘进阶段下的每个时刻的位移变化坐标，按照时刻顺序对每个机身定位点的所有位移变化坐标进行绘制，得到的表示泥水盾构机身轮廓变化的图。
该实施例中，预设合理差值指的是预先设置的表示土壤正常的预设土壤参数与对应第一平均值的差值。
该实施例中，运作参数指的是实时监测参数中的有关于泥水盾构机运作的参数，包括：切口水压、掘进速度、掘削量以及泥水的调整、送排、分离、注浆的效率。
该实施例中，第一运作曲线图指的是每种运作参数随着时间的变化而变化的曲线图。
该实施例中，运作曲线对照表指的是每种运作参数的运作曲线以及运行状态一一对照的表，其中，运行状态包括：正常、异常。
该实施例中，曲线总体运作状态指的是第一运作曲线相对应的运作参数总体的运行状态。
该实施例中，单独运行状态指的是第一运作曲线中每个时刻相对应的运作参数的运行状态。
该实施例中，变化标签指的是根据同个盾构掘进阶段下每个运作参数的曲线总体运作状态以及每个时刻单独运行状态，向前一时刻以及后一时刻的单独运行状态不同的运作参数的匹配的时刻赋予的状态变化的标签。
该实施例中，第一修正指的是按照变化标签对有变化标签的运作参数在初始位移时程图进行修正。
该实施例中，第一位移时程图指的是按照变化标签对有变化标签的运作参数在初始位移时程图进行修正后的位移时程图。
该实施例中，第二修正指的是若预设环境组合中的所有第一差值中存在大于预设合理差值的情况，则锁定对应的盾构掘进阶段，并对锁定阶段进行分析，得到锁定阶段的运作状态，对所述初始位移时程图进行修正，主要是位移的修正，在根据第一差值与预设合理差值的比较差值，来从差值-修正映射表中匹配比较差值的修正位移，来实现第二修正，该映射表中包含不同预设环境下与不同比较差值一直的修正位移在内。
上述技术方案的工作原理及有益效果是：通过将每个盾构掘进阶段以及相邻的前一个盾构掘进阶段、后一个盾构掘进阶段相对应的预设环境进行组合，得到预设环境组合，分析预设环境组合的实时监测参数，排除土壤异常带来的泥水盾构的运作异常，还通过对初始位移时程图进行分析修正，得到第一位移时程图以及第二位移时程图，提高对泥水盾构下穿技术的监测效率，精准地进行预警，保证泥水盾构下穿施工的安全。
实施例5：
根据发明实施例4提供的系统，变形预测模块，包括：
形状分析单元：获取位移时程图中每个时刻下的所有机身定位点进行定位点顺序连接成的轮廓形状；
下穿区域获取单元：基于相同盾构掘进阶段的每个轮廓形状，且结合所述位移时程图确定的每个机身定位点的曲线变化情况，锁定每个相同盾构掘进阶段中初始时刻下的轮廓形状的若干初始点，且以预设单位锁定范围为基准，对所述相同盾构掘进阶段中的所有轮廓形状进行同个初始点的下行时刻的框选，得到对应初始点的下穿区域；
第二曲线分析单元：将每个框选单元的中心点进行连接得到对应下穿区域的第一线，同时，基于与每个框选单元对应的预设下穿点进行连接得到对应下穿区域的第二线；
下穿点变形预测单元：对同个初始点的第一线以及第二线进行分析，得到相应初始点在下一盾构掘进阶段的变形预测结果。
该实施例中，轮廓形状指的是将位移时程图中每个时刻下的所有机身定位点进行定位点顺序连接得到的轮廓形状。
该实施例中，初始时刻指的是每个盾构掘进阶段的第一时刻。
该实施例中，初始点指的是能够表示相同盾构掘进阶段中初始时刻下的轮廓形状变化的关键点。
该实施例中，下行时刻指的是每个盾构掘进阶段的第一时刻的下一时刻。
该实施例中，第一线指的是将每个框选单元的中心点进行连接得到的线段。
该实施例中，第二线指的是基于与每个框选单元对应的预设下穿点进行连接得到的线段。
上述技术方案的工作原理及有益效果是：通过分析位移时程图以及预设单位锁定范围，得到相对应的盾构掘进阶段进行盾构下穿的下穿区域的每个下穿点的变形预测结果，有利于后续对泥水盾构下穿时的监测准确度。
实施例6：
根据发明实施例5提供的系统，预警模块，包括：
第三曲线分析单元：基于变形预测结果确定下一盾构掘进阶段中每个初始点的第三变化曲线；
下穿点异常分析单元：基于所述第三变化曲线以及对应实际变化曲线，得到同个第三变化曲线的异常下穿点集合；
剔除单元：分别确定每个异常下穿点集合中的异常下穿点的个数，若大于或等于预设异常个数，则将对应第三变化曲线剔除；
指数计算单元：若小于预设异常个数，则计算对应第三变化曲线的异常指数；
筛选单元：若异常指数小于预设指数，则将对应第三变化曲线进行保留。
该实施例中，第三变化曲线指的是通过对变形预测结果分析，确定的下一盾构掘进阶段中每个初始点的位移随着时间变化而变化的曲线。
该实施例中，实际变化曲线指的是实际情况下，下一盾构掘进阶段中每个初始点的位移随着时间变化而变化的曲线。
该实施例中，异常下穿点集合指的是通过对第三变化曲线以及对应实际变化曲线进行分析，得到的异常的下穿点的集合。
该实施例中，预设异常个数指的是预先设置的异常的异常下穿点集合的异常下穿点的个数。
该实施例中，异常指数指的是通过对第三变化曲线以及相对应的实际变化曲线进行分析计算，得到的表示泥水盾构机异常的程度的数值。
该实施例中，预设指数指的是预先设置的表示泥水盾构机异常需要进行预警的异常指数。
上述技术方案的工作原理及有益效果是：通过对变形预测结果进行分析，得到下一盾构掘进阶段中每个初始点的第三变化曲线，与实际变化曲线进行分析，计算对应第三变化曲线的异常指数，精准地监测泥水盾构下穿技术的实时运作，精准地进行预警，保证泥水盾构下穿施工的安全。
实施例7：
根据发明实施例6提供的系统，指数计算单元，包括：
；其中，表示对应第三变化曲线的异常指数；表示对应第三变化曲线涉及到的时刻数量；表示第三变化曲线中第个时刻相对应的数值；表对应实际变化曲线中第i个时刻相对应的数值；表示第三变化曲线中与所有中的最大值所对应时刻的数据；表示对应实际变化曲线中与所有中的最大值所对应时刻的数值；表示第个时刻的异常权重；表示对应第三变化曲线的盾构掘进阶段的计算系数；表示对应第三变化曲线的异常下穿点集合中的异常下穿点的个数；N02表示预设异常个数。
该实施例中，异常权重指的是表示第三变化曲线中每个时刻相对应的数值异常的程度，与每个时刻相对应的第三变化曲线以及实际变化曲线的数值的差值有关，差值越大，异常权重越大。
该实施例中，计算系数指的是预先设置的每个盾构掘进阶段相对应的计算的系数。
上述技术方案的工作原理及有益效果是：通过计算对应第三变化曲线的异常指数，精准地监测泥水盾构下穿技术的实时运作，精准地进行预警，保证泥水盾构下穿施工的安全。
实施例8：
根据发明实施例6提供的系统，预警模块，包括：
信息匹配单元：基于保留的第三变化曲线的异常下穿点集合以及预警数据库，匹配相对应的预警信息；
方法匹配单元：基于所述预警信息的危险等级，匹配相对应的预警方法进行预警。
该实施例中，危险等级指的是由预警信息中的异常的危险程度决定的危险等级。
该实施例中，预警方法包括：立刻停止运作以及发送至人工端进行人工判断。
上述技术方案的工作原理及有益效果是：通过对保留的第三变化曲线的异常下穿点集合以及预警数据库，匹配相对应的预警信息以及预警方法，及时进行预警，保证泥水盾构机运作的安全。
实施例9：
根据发明实施例5提供的系统，所述标签赋予单元，包括：
确定初始位移时程图中每个时刻下所对应第一位置点的初始坐标；
按照对应时刻向每个初始坐标赋予的标签结果，计算对应第一位置点的调节坐标范围；
；
其中，表示对应初始坐标基于对应曲线总体运作状态z1的变量函数，表示对应初始坐标基于对应时刻的单独运行状态z2的变量函数；表示对应时刻下所有第一位置点所涉及到的变量函数中的最小值的方差；表示对应时刻下所有第一位置点所涉及到的的方差；表示对应时刻下所有第一位置点所涉及到的的方差；n1表示对应时刻下所有位置点的涉及数量；表示对应初始坐标的x1的横坐标范围；表示对应初始坐标的y1的纵坐标范围；
分别从x2与y2中随机抽取一点，与原本对应的第一位置点进行横坐标均值计算以及纵坐标均值计算，得到最后坐标，按照最后坐标来对原本对应的第一位置点进行第一修正，得到第一位移时程图。
该实施例中，最后坐标即为：x2中随机的点与x1的均值，y2中随机的点与y1的均值。
该实施例中，r1的取值为2，与的取值范围为（-5，-1）。
上述技术方案的工作原理及有益效果是：按照对应时刻向每个初始坐标赋予的标签结果，计算每个需要修正的初始点的坐标，精准地调整位移时程图，提高对泥水盾构下穿技术的监测效率，精准地进行预警，保证泥水盾构下穿施工的安全。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种泥水盾构下穿技术的监测预警系统，其特征在于，包括：
方案设计模块：基于泥水盾构的每个盾构掘进阶段相对应的扰动参数以及影响参数，得到每个盾构掘进阶段相对应的监测方案；
实时分析模块：基于所述监测方案，获取相对应的每个盾构掘进阶段的实时监测参数并分析，绘制位移时程图；
变形预测模块：基于所述位移时程图以及预设单位锁定范围，得到相对应的盾构掘进阶段进行盾构下穿的下穿区域的每个下穿点的变形预测结果；
预警模块：基于所述变形预测结果以及预警数据库，对异常的下穿点集合进行分析，得到相对应的预警信息进行预警；
其中，预警模块，包括：
第三曲线分析单元：基于变形预测结果确定下一盾构掘进阶段中每个初始点的第三变化曲线；
下穿点异常分析单元：基于所述第三变化曲线以及对应实际变化曲线，得到同个第三变化曲线的异常下穿点集合；
剔除单元：分别确定每个异常下穿点集合中的异常下穿点的个数，若大于或等于预设异常个数，则将对应第三变化曲线剔除；
指数计算单元：若小于预设异常个数，则计算对应第三变化曲线的异常指数；
筛选单元：若异常指数小于预设指数，则将对应第三变化曲线进行保留；
其中，指数计算单元，包括：
；其中，表示对应第三变化曲线的异常指数；表示对应第三变化曲线涉及到的时刻数量；表示第三变化曲线中第个时刻相对应的数值；表对应实际变化曲线中第i个时刻相对应的数值；表示第三变化曲线中与所有中的最大值所对应时刻的数据；表示对应实际变化曲线中与所有中的最大值所对应时刻的数值；表示第个时刻的异常权重；表示对应第三变化曲线的盾构掘进阶段的计算系数；表示对应第三变化曲线的异常下穿点集合中的异常下穿点的个数；N02表示预设异常个数。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：
土壤参数获取模块：获取泥水盾构正常运作在每种预设环境的土壤参数；
监测点确定模块：基于盾构监测机制来对所述土壤参数以及泥水盾构的硬件参数进行分析，构建泥水盾构在相应预设环境的土壤监测点分布。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，方案设计模块，包括：
预设环境获取单元：基于泥水盾构的下穿任务，得到泥水盾构在每个盾构掘进阶段相对应的预设环境；
预设参数获取单元：基于泥水盾构在每个盾构掘进阶段相对应的扰动参数、影响参数以及相对应的预设环境，得到每种预设环境相对应的预设参数；
监测方案确定单元：基于泥水盾构的每个盾构掘进阶段相对应的预设参数以及预设环境相对应的土壤监测点分布，构建相对应的监测方案。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，实时分析模块，包括：
列表构建单元：按照盾构掘进阶段的顺序构建预设环境列表；
组合单元：将所述预设环境列表中每个盾构掘进阶段以及相邻的前一个盾构掘进阶段、后一个盾构掘进阶段相对应的预设环境进行组合，得到预设环境组合；
第一土壤参数获取单元：若所述预设环境组合中存在不一致的预设环境，则获取所述预设环境组合中每个盾构掘进阶段的全部监测点的实时监测参数中的第一土壤参数；
平均值计算单元：对每个盾构掘进阶段下的全部第一土壤参数进行平均处理，得到对应的第一平均值；
差值计算单元：计算预设环境组合中的每个预设环境的预设土壤参数与对应第一平均值的第一差值；
绘制单元：获取位于泥水盾构机身的机身定位点在预设环境组合中每个盾构掘进阶段下的每个时刻的位移变化坐标，按照时刻顺序对每个机身定位点的所有位移变化坐标进行绘制，得到初始位移时程图；
运作参数获取单元：若预设环境组合中的所有第一差值均小于或等于预设合理差值，则从所述预设环境组合中每个盾构掘进阶段的实时监测参数中提取运作参数；
曲线图构建单元：基于每个盾构掘进阶段中不同时刻下的每种运作参数，并按照时间顺序构建每种运作参数的第一运作曲线图；
状态分析单元：基于每种运作参数的运作曲线对照表以及第一运作曲线图，得到每个第一运作曲线的曲线总体运作状态以及每个时刻单独运行状态；
标签赋予单元：根据同个盾构掘进阶段下每个运作参数的曲线总体运作状态以及每个时刻单独运行状态，向对应运作参数的匹配时刻赋予变化标签，并将每个时刻赋予的变化标签设置在所述初始位移时程图的对应位置变化坐标上并进行第一修正，得到第一位移时程图；
差值判断单元：若预设环境组合中的所有第一差值中存在大于预设合理差值的情况，则锁定对应的盾构掘进阶段，并对锁定阶段进行分析，来对所述初始位移时程图进行第二修正，得到第二位移时程图。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，变形预测模块，包括：
形状分析单元：获取位移时程图中每个时刻下的所有机身定位点进行定位点顺序连接成的轮廓形状；
下穿区域获取单元：基于相同盾构掘进阶段的每个轮廓形状，且结合所述位移时程图确定的每个机身定位点的曲线变化情况，锁定每个相同盾构掘进阶段中初始时刻下的轮廓形状的若干初始点，且以预设单位锁定范围为基准，对所述相同盾构掘进阶段中的所有轮廓形状进行同个初始点的下行时刻的框选，得到对应初始点的下穿区域；
第二曲线分析单元：将每个框选单元的中心点进行连接得到对应下穿区域的第一线，同时，基于与每个框选单元对应的预设下穿点进行连接得到对应下穿区域的第二线；
下穿点变形预测单元：对同个初始点的第一线以及第二线进行分析，得到相应初始点在下一盾构掘进阶段的变形预测结果。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，预警模块，包括：
信息匹配单元：基于保留的第三变化曲线的异常下穿点集合以及预警数据库，匹配相对应的预警信息；
方法匹配单元：基于所述预警信息的危险等级，匹配相对应的预警方法进行预警。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述标签赋予单元，包括：
确定初始位移时程图中每个时刻下所对应第一位置点的初始坐标；
按照对应时刻向每个初始坐标赋予的标签结果，计算对应第一位置点的调节坐标范围；
；
其中，表示对应初始坐标基于对应曲线总体运作状态z1的变量函数，表示对应初始坐标基于对应时刻的单独运行状态z2的变量函数；表示对应时刻下所有第一位置点所涉及到的变量函数中的最小值的方差；表示对应时刻下所有第一位置点所涉及到的的方差；表示对应时刻下所有第一位置点所涉及到的的方差；n1表示对应时刻下所有位置点的涉及数量；表示对应初始坐标的x1的横坐标范围；表示对应初始坐标的y1的纵坐标范围；表示基于与的调节函数；
分别从x2与y2中随机抽取一点，与原本对应的第一位置点进行横坐标均值计算以及纵坐标均值计算，得到最后坐标，按照最后坐标来对原本对应的第一位置点进行第一修正，得到第一位移时程图。
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