CN118049928A - 一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于数据测量、地质工程技术领域，提出了一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量方法及系统，具体为：首先布置沉渣厚度光学测量场景，场景中包括激光测距仪；其次从沉渣厚度光学测量场景中测量获得粒径分布图参；接着利用粒径分布图参计算获得沉渣异动性；最后根据沉渣异动性对激光测距仪进行预警调节；沉渣异动性是根据不同的沉渣样本的粒径分布图参进行的量化计算，通过对不同窗口时段下不同沉渣样本进行横向对比，有效的量化了沉渣中颗粒大小的主导范围的时间变化和沉渣颗粒在泥浆中多模分布特性之间的相关性，从而提高了识别和判断沉渣分布的灵敏性，有效解决了因泥浆沉渣厚度测量不精准而导致基础建设结构安全性低下的问题，同时测量结果的准度提升也优化了施工过程中控制沉积中污染物的扩散问题。
Description
技术领域
本发明属于数据测量、地质工程技术领域，具体涉及一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量方法及系统。
背景技术
建筑工程中通常涉及到钻孔灌注桩技术，其中钻孔是建造灌注桩的主要步骤之一，在钻孔的过程中，会使用到泥浆来辅助形成灌注桩；在钻孔过程中，如果地层疏松或存在裂缝，泥浆可能流失到周围土层中，造成钻孔内泥浆的浓度和性质发生变化，从而促进泥浆沉渣形成；因此泥浆沉渣的厚度是衡量工程质量的一个重要指标，传统的泥浆沉渣测量方法，如手动取样或者声波探测技术，存在许多局限性，因为工程场地地质的不确定性，手动取样面临着操作复杂且干扰原本沉渣层的风险，而声波探测技术的准确性则受到泥浆的物理性质和泥浆沉渣分布的影响。现有技术通过激光测距仪来辅助声波探测技术测量泥浆沉渣的厚度，利用激光测距仪可以精确测量钻孔顶部到泥浆沉渣顶部的距离，再结合声波探测技术测量获得的钻孔顶部到泥浆沉渣底部的距离，从而计算获得整个泥浆沉渣的厚度；但是在实际测量场景中，由于泥浆的流动特性、沉积速率的差异，泥浆沉渣在形成过程中会随着时间不均匀地沉积在钻孔的底部或侧壁上，导致泥浆沉渣的表面结构不平整，这种表面的不规则性会导致激光测距仪的激光束反射散乱；同时因为地质条件的不同，钻孔过程中形成的泥浆沉渣所含有的颗粒分布和颗粒大小也不同，不同的颗粒分布和颗粒大小对不同波长的激光束的反射率和吸收率会造成影响，尤其当颗粒大小与激光束波长相当时，泥浆沉渣会加强对该波长激光束的吸收，因此减少了反射回激光测距仪的激光束的光量，最终致使测量偏差，造成工程的完成效率和安全性低下的风险；因此亟须一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量方法来实时准确的反映泥浆沉渣的分布状况以加强沉渣厚度测量的精确度。
发明内容
本发明的目的在于提出一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量方法及系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量方法，所述方法包括以下步骤：
S100，布置沉渣厚度光学测量场景，场景中包括激光测距仪；
S200，从沉渣厚度光学测量场景中测量获得粒径分布图参；
S300，利用粒径分布图参计算获得沉渣异动性；
S400，根据沉渣异动性对激光测距仪进行预警调节。
进一步地，在步骤S100中，布置沉渣厚度光学测量场景，场景中包括激光测距仪的方法是：沉渣厚度光学测量场景中包括激光粒度分布仪、取样器、激光测距仪以及灌注桩钻孔；其中激光粒度分布仪为湿式激光粒度分布仪；取样器为泵吸式取样器、沉积式取样器、管式取样器或者自动取样器中的一种，用于从灌注桩钻孔底部获取泥浆沉渣的样本。
进一步地，在步骤S200中，从沉渣厚度光学测量场景中测量获得粒径分布图参的方法是：利用取样器从灌注桩钻孔底部获取若干个泥浆沉渣的样本并将其记为沉渣样本；使用激光粒度分布仪对沉渣样本进行扫描测量获得粒径分布图，并根据粒径分布图获得分位数参数和偏态系数，其中分位数参数包括D10测值、D50测值以及D90测值，将D90测值和D10测值之差与D50测值的比值记为粒度分布宽度；将粒度分布宽度和偏态系数构成的二元组记为沉渣样本的粒径分布图参，设定一个时段作为测量间隔FTS，FTS∈[5,60]秒，每隔FTS测量获得一次粒径分布图参。
进一步地，在步骤S300中，利用粒径分布图参计算获得沉渣异动性的方法是：设定一个时间段Tg，Tg∈[20,30]分钟，将当前Tg时段内各个粒度分布宽度的平均值和各个偏态系数的平均值构成均值二元组，将当前时刻的粒径分布图参与均值二元组之间的欧氏距离记为当前时刻的实时偏差EYL，将当前Tg时段内各个实时偏差构成序列记作实时偏差序列；
将当前时刻作为搜索起点，从搜索起点逆时间顺序搜索首个符合搜索终点条件的时刻并作为搜索终点，将搜索起点和搜索终点之间的各个时刻作为一个上溯区间，并将搜索终点的下一个时刻设定为新的搜索起点，在当前Tg时段内重复定位搜索起点和搜索终点，将该时段划分为若干上溯区间，将上溯区间的数量记作LCQ；其中搜索终点条件为：将搜索起点逆时间方向的各个时刻作为上溯点；将任一个上溯点与首个上溯点之间各个时刻下的实时偏差的累加值记为该上溯点的第一累加值FEA，则该上溯点的上溯极限值SEA为:SEA＝(FEA-EYLs)/KT；其中KT为该上溯点与首个上溯点之间时刻的数量,EYLs为搜索起点下的实时偏差，当一个时刻满足SEA≥1即满足搜索终点条件；
计算实时偏差序列的元素数量与LCQ的比值并向下取整记作HFZ，从当前时刻开始，每隔HFZ个时刻构成一个区间作为一个常标区间；定义上溯区间的元素数量为上溯距离，将各个上溯距离中的最大值和最小值分别记为高阈值距离和低阈值距离；把上溯区间内各个时刻下实时偏差的平均值为第一偏差均度，将各个第一偏差均度中的最大值和最小值分别记为偏差均度上限和偏差均度下限；将高阈值距离与偏差均度上限的比值作为实时偏差序列高阈值标量HDI；将低阈值距离与偏差均度下限的比值作为实时偏差序列低阈值标量LDI；通过高阈值标量和低阈值标量计算得到沉渣异动性CZdtL，其计算方法为：
其中j1为累乘变量，eLMRj1为第j1个上溯区间的第一偏差均度，eNSDj1为第j1个常标区间中各个时刻下实时偏差的平均值，log为对数函数符号；
由于沉渣异动性是通过实时偏差计算量化所得，有效量化了泥浆沉渣中颗粒大小的主导范围和泥浆沉渣中颗粒的多模分布特性之间的时序相关性，然而利用上述方法计算得到的沉渣异动性可能出现量化不足的问题，这是因为这个方法依赖于上溯区间的划分，而对区间长度较大的上溯区间的数据会出现敏感性不足，导致处理所得的沉渣异动性出现欠拟合问题，而目前尚未存在可行的技术来弥补这个方法带来的量化不足现象，为消除测量时间的差异对沉渣异动性出现欠拟合的影响，本发明提出了一个更优选的方案：
优选地，在步骤S300中，利用粒径分布图参计算获得沉渣异动性的方法是：
设定一个时间段TgA，TgA∈[20,40]分钟，获取TgA时间段内各个时刻下粒径分布图参的粒度分布宽度形成一个序列记作采样序列；
将采样序列的平均值记作宽度水平TAVG，任一时刻下的粒度分布宽度与宽度水平的比值作为该时刻的均化特征；把在采样序列内的各个极大值和极小值对应的时刻分别记作上极点和下极点；若一个时刻为上极点或下极点则将其分类为极点时刻，否则分类为非极点时刻；将非极点时刻与极点时刻的数量比值向上取整作为基础距离DItn；
对任一非极点时刻，定义其逆时间顺序搜索到的首个极点时刻为其索引极点，该非极点时刻与索引极点之间的时刻数量为索引极点距离，定义其按时间顺序搜索到的首个极点时刻为其延伸极点，该时刻与延伸极点之间的时刻数量为延伸极点距离；若索引极点距离小于延伸极点距离，则定义该非极点时刻发生索引向事件，否则发生延伸向事件；
获取在TgA时段内均化特征小于1的时刻，将所得各个时刻中发生索引向事件的时刻作为低均点，发生延伸向事件的时刻作为高均点；
将任一下极点与其逆时间顺序搜索获得的首个上极点之间的各个时刻构成的集合作为宽度增长域；
定义任一低均点与其逆时间顺序搜索的DItn个时刻构成的集合作为低均映射域，任一高均点与其按时间顺序搜索的DItn个时刻构成的集合作为高均映射域，分别将高均映射域内以及低均映射域内各个时刻下粒度分布宽度的平均值记为高均映射水平HMPL和低均映射水平LMPL；通过低均映射域和高均映射域计算得到偏化指标BsIX，其计算方法为：
其中i1和i2为累加变量，NHA和NLA分别为高均映射域和低均映射域的数量，HMPLi1和LMPLi2分别为第i1个高均映射域的高均映射水平和第i2个低均映射域的低均映射水平，ln()为自然数e为底数的对数函数；
计算极点时刻下各个偏态系数的平均值记作均偏特征；获得宽度增长域各个时刻下的偏态系数，将其中的中位值作为对应宽度增长域的稳性特征，计算各个宽度增长域稳性特征的加权平均值记作稳偏特征，其中加权平均值的权重为宽度增长域中时刻的数量；将均偏特征和稳偏特征的比值作为偏态比例，以偏化指标和偏态比例的乘积作为沉渣异动性。
由于上述偏态比例的计算依赖于宽度增长域的划分，当权重值出现两极分化明显的时候量化的沉渣异动性容易失真，因此提出一种计算沉渣异动性的替换方法：
优选地，沉渣异动性的计算方法是：将不属于低均映射域和高均映射域的时刻定义为低仿真点；在升变区中各个低仿真点对应偏态系数构成低仿真序列，低仿真序列的极差与中位值的比值作为升变区的标化差距水平SDCL；
计算获得在同一升变区内低均映射域和高均映射域内各个时刻下的偏态系数的平均值，将其与该升变区内不位于低均映射域和高均映射域的各个时刻下的偏态系数的平均值相除得到比值，并将该比值与该升变区时刻的数量相乘得到乘积作为对应升变区的相对差距水平SDRL；通过相对差距水平和标化差距水平计算得到沉渣异动性CZdtL，其计算方法为：
其中e.SDCL为各个标化差距水平的平均值，e.SDRL为各个相对差距水平的平均值，MHC和MLR分别为高均点和低均点的数量，exp()为自然数e为底数的指数函数。
有益效果：由上可见，沉渣分布水平是根据不同的沉渣样本的粒径分布图参进行的量化计算，通过对不同窗口时段下不同沉渣样本进行横向对比，有效的量化了泥浆沉渣中颗粒大小的主导范围和泥浆沉渣中颗粒的多模分布特性之间的时序相关性，通过增加沉渣样本中大小接近平均粒径的颗粒的权重，降低由于采样不均而导致样本之间颗粒分布区分度过大的风险，从而提高了识别和判断沉渣分布的灵敏性，为调整激光测距仪精准测量沉渣厚度提供可靠的数理基础。
优选地，在步骤S400中，根据沉渣异动性对激光测距仪进行预警调节的方法是：设定时间段STS，STS∈[10,30]分钟，获取在最近的STS时段内的各个沉渣异动性并进行归一化处理；对于当前时刻获得的沉渣异动性，如果沉渣异动性小于0.4，则把当前时刻记为低波时段，并预警提示采用低波长激光束进行测量；如果沉渣异动性大于0.4并小于0.7，则将当前时刻记为中波时段，并预警提示采用中波长激光束进行测量；如果沉渣异动性大于0.7，则将当前时刻记为高波时段，并预警提示采用高波长激光束进行测量。
其中低波长、中波长和高波长对应的波长范围设定均为根据勘察环境设定的预设范围。
优选地，其中，本发明中所有未定义的变量，若未有明确定义，均可为人工设置的阈值。
本发明还提供了一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量系统，所述一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量方法中的步骤，所述一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量系统可以运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端数据中心等计算设备中，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器、服务器集群，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
初始化场景布置单元，用于布置沉渣厚度光学测量场景，场景中包括激光测距仪；
图参数据获取单元，用于从沉渣厚度光学测量场景中测量获得粒径分布图参；
沉渣异动监测单元，用于利用粒径分布图参计算获得沉渣异动性；
激光测距仪调节单元，用于根据沉渣异动性对激光测距仪进行预警调节。
本发明的有益效果为：本发明提供一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量方法及系统，该方法量化了沉渣异动性，沉渣异动性是根据不同的沉渣样本的粒径分布图参进行的量化计算，通过对不同窗口时段下不同沉渣样本进行横向对比，有效的量化了泥浆沉渣中颗粒大小的主导范围和泥浆沉渣中颗粒的多模分布特性之间的时序相关性，通过增加沉渣样本中大小接近平均粒径的颗粒的权重，降低由于采样不均而导致样本之间颗粒分布区分度过大的风险，从而提高了识别和判断沉渣分布的灵敏性，为调整激光测距仪精准测量沉渣厚度提供可靠的数理基础，有效优化了因泥浆沉渣厚度测量不精准而导致基础建设结构安全性风险，同时测量结果的准度提升有利于分析施工过程中控制沉积中污染物的扩散问题。
附图说明
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本发明的上述以及其他特征将更加明显，本发明附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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，在附图中：
图1所示为一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量方法的流程图；
图2所示为一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量系统结构图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示为一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本发明的实施方式的一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量方法，所述方法包括以下步骤：
S100，布置沉渣厚度光学测量场景，场景中包括激光测距仪；
S200，从沉渣厚度光学测量场景中测量获得粒径分布图参；
S300，利用粒径分布图参计算获得沉渣异动性；
S400，根据沉渣异动性对激光测距仪进行预警调节。
进一步地，在步骤S100中，布置沉渣厚度光学测量场景，场景中包括激光测距仪的方法是：沉渣厚度光学测量场景中包括激光粒度分布仪、取样器、激光测距仪以及灌注桩钻孔；其中激光粒度分布仪为湿式激光粒度分布仪；取样器为泵吸式取样器、沉积式取样器、管式取样器或者自动取样器中的一种，用于从灌注桩钻孔底部获取泥浆沉渣的样本。
进一步地，在步骤S200中，从沉渣厚度光学测量场景中测量获得粒径分布图参的方法是：利用取样器从灌注桩钻孔底部获取若干个泥浆沉渣的样本并将其记为沉渣样本；使用激光粒度分布仪对沉渣样本进行扫描测量获得粒径分布图，并根据粒径分布图获得分位数参数和偏态系数，其中分位数参数包括D10测值、D50测值以及D90测值，将D90测值和D10测值之差与D50测值的比值记为粒度分布宽度；将粒度分布宽度和偏态系数构成的二元组记为沉渣样本的粒径分布图参，设定一个时段作为测量间隔FTS，取值10秒，每隔FTS测量获得一次粒径分布图参。
进一步地，在步骤S300中，利用粒径分布图参计算获得沉渣异动性的方法是：设定一个时间段Tg，取值20分钟，将当前Tg时段内各个粒度分布宽度的平均值和各个偏态系数的平均值构成均值二元组，将当前时刻的粒径分布图参与均值二元组之间的欧氏距离记为当前时刻的实时偏差EYL，将当前Tg时段内各个实时偏差构成序列记作实时偏差序列；
将当前时刻作为搜索起点，从搜索起点逆时间顺序搜索首个符合搜索终点条件的时刻并作为搜索终点，将搜索起点和搜索终点之间的各个时刻作为一个上溯区间，并将搜索终点的下一个时刻设定为新的搜索起点，在当前Tg时段内重复定位搜索起点和搜索终点，将该时段划分为若干上溯区间，将上溯区间的数量记作LCQ；其中搜索终点条件为：将搜索起点逆时间方向的各个时刻作为上溯点；将任一个上溯点与首个上溯点之间各个时刻下的实时偏差的累加值记为该上溯点的第一累加值FEA，则该上溯点的上溯极限值SEA为:SEA＝(FEA-EYLs)/KT；其中KT为该上溯点与首个上溯点之间时刻的数量,EYLs为搜索起点下的实时偏差，当一个时刻满足SEA≥1即满足搜索终点条件；
计算实时偏差序列的元素数量与LCQ的比值并向下取整记作HFZ，从当前时刻开始，每隔HFZ个时刻构成一个区间作为一个常标区间；定义上溯区间的元素数量为上溯距离，将各个上溯距离中的最大值和最小值分别记为高阈值距离和低阈值距离；把上溯区间内各个时刻下实时偏差的平均值为第一偏差均度，将各个第一偏差均度中的最大值和最小值分别记为偏差均度上限和偏差均度下限；将高阈值距离与偏差均度上限的比值作为实时偏差序列高阈值标量HDI；将低阈值距离与偏差均度下限的比值作为实时偏差序列低阈值标量LDI；通过高阈值标量和低阈值标量计算得到沉渣异动性CZdtL，其计算方法为：
其中j1为累乘变量，eLMRj1为第j1个上溯区间的第一偏差均度，eNSDj1为第j1个常标区间中各个时刻下实时偏差的平均值，log为对数函数符号；
优选地，在步骤S300中，利用粒径分布图参计算获得沉渣异动性的方法是：设定一个时间段TgA，取值20分钟，获取TgA时间段内各个时刻下粒径分布图参的粒度分布宽度形成一个序列记作采样序列；
将采样序列的平均值记作宽度水平TAVG，任一时刻下的粒度分布宽度与宽度水平的比值作为该时刻的均化特征；把在采样序列内的各个极大值和极小值对应的时刻分别记作上极点和下极点；若一个时刻为上极点或下极点则将其分类为极点时刻，否则分类为非极点时刻；将非极点时刻与极点时刻的数量比值向上取整作为基础距离DItn；对任一非极点时刻，定义其逆时间顺序搜索到的首个极点时刻为其索引极点，该非极点时刻与索引极点之间的时刻数量为索引极点距离，定义其按时间顺序搜索到的首个极点时刻为其延伸极点，该时刻与延伸极点之间的时刻数量为延伸极点距离；若索引极点距离小于延伸极点距离，则定义该非极点时刻发生索引向事件，否则发生延伸向事件；
获取在TgA时段内均化特征小于1的时刻，将所得各个时刻中发生索引向事件的时刻作为低均点，发生延伸向事件的时刻作为高均点；将任一下极点与其逆时间顺序搜索获得的首个上极点之间的各个时刻构成的集合作为宽度增长域；
定义任一低均点与其逆时间顺序搜索的DItn个时刻构成的集合作为低均映射域，任一高均点与其按时间顺序搜索的DItn个时刻构成的集合作为高均映射域，分别将高均映射域内以及低均映射域内各个时刻下粒度分布宽度的平均值记为高均映射水平HMPL和低均映射水平LMPL；通过低均映射域和高均映射域计算得到偏化指标BsIX，其计算方法为：
其中i1和i2为累加变量，NHA和NLA分别为高均映射域和低均映射域的数量，HMPLi1和LMPLi2分别为第i1个高均映射域的高均映射水平和第i2个低均映射域的低均映射水平，ln()为自然数e为底数的对数函数；
将不属于低均映射域和高均映射域的时刻定义为低仿真点；在升变区中各个低仿真点对应偏态系数构成低仿真序列，低仿真序列的极差与中位值的比值作为升变区的标化差距水平SDCL；
计算获得在同一升变区内低均映射域和高均映射域内各个时刻下的偏态系数的平均值，将其与该升变区内不位于低均映射域和高均映射域的各个时刻下的偏态系数的平均值相除得到比值，并将该比值与该升变区时刻的数量相乘得到乘积作为对应升变区的相对差距水平SDRL；通过相对差距水平和标化差距水平计算得到沉渣异动性CZdtL，其计算方法为：
其中e.SDCL为各个标化差距水平的平均值，e.SDRL为各个相对差距水平的平均值，MHC和MLR分别为高均点和低均点的数量，exp()为自然数e为底数的指数函数。
优选地，在步骤S400中，根据沉渣异动性对激光测距仪进行预警调节的方法是：设定时间段STS，取值10分钟，获取在最近的STS时段内的各个沉渣异动性并进行归一化处理；对于当前时刻获得的沉渣异动性，如果沉渣异动性小于0.4，则把当前时刻记为低波时段，并预警提示采用低波长激光束进行测量；如果沉渣异动性大于0.4并小于0.7，则将当前时刻记为中波时段，并预警提示采用中波长激光束进行测量；如果沉渣异动性大于0.7，则将当前时刻记为高波时段，并预警提示采用高波长激光束进行测量。
本发明的实施例提供的一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量系统，如图2所示为本发明的一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量系统结构图，该实施例的一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量系统包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量方法实施例中的步骤。
所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
初始化场景布置单元，用于布置沉渣厚度光学测量场景，场景中包括激光测距仪；
图参数据获取单元，用于从沉渣厚度光学测量场景中测量获得粒径分布图参；
沉渣异动监测单元，用于利用粒径分布图参计算获得沉渣异动性；
激光测距仪调节单元，用于根据沉渣异动性对激光测距仪进行预警调节。
所述一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量系统可以运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量系统，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量系统的示例，并不构成对一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量系统的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量系统运行系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量系统可运行系统的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。
Claims (7)
1.一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S100，布置沉渣厚度光学测量场景，场景中包括激光测距仪；
S200，从沉渣厚度光学测量场景中测量获得粒径分布图参；
S300，利用粒径分布图参计算获得沉渣异动性；
S400，根据沉渣异动性对激光测距仪进行预警调节；
将预设时段内的粒径分布图参计算当前时刻的实时偏差，根据实时偏差的横向对比计算上溯极限值，根据上溯极限值循环定位搜索起点和搜索终点，并根据搜索起点和搜索终点将预设时段划分成若干上溯区间，通过上溯区间的数量将预设时段划分成若干常标区间；根据上溯区间的各个实时偏差计算偏差均度上限和偏差均度下限，并量化成高阈值标量和低阈值标量，结合高阈值标量、低阈值标量以及常标区间内实时偏差的均值计算得到沉渣异动性。
2.根据权利要求1所述的一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量方法，其特征在于，在步骤S100中，布置沉渣厚度光学测量场景，场景中包括激光测距仪的方法是：沉渣厚度光学测量场景中包括激光粒度分布仪、取样器、激光测距仪以及灌注桩钻孔；其中激光粒度分布仪为湿式激光粒度分布仪；取样器为泵吸式取样器、沉积式取样器、管式取样器或者自动取样器中的一种，用于从灌注桩钻孔底部获取泥浆沉渣的样本。
3.根据权利要求1所述的一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量方法，其特征在于，在步骤S200中，从沉渣厚度光学测量场景中测量获得粒径分布图参的方法是：利用取样器从灌注桩钻孔底部获取若干个泥浆沉渣的样本并将其记为沉渣样本；使用激光粒度分布仪对沉渣样本进行扫描测量获得粒径分布图，并根据粒径分布图获得分位数参数和偏态系数，其中分位数参数包括D10测值、D50测值以及D90测值，将D90测值和D10测值之差与D50测值的比值记为粒度分布宽度；将粒度分布宽度和偏态系数构成的二元组记为沉渣样本的粒径分布图参，设定一个时段作为测量间隔FTS，FTS∈[5,60]秒，每隔FTS测量获得一次粒径分布图参。
4.根据权利要求1所述的一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量方法，其特征在于，在步骤S300中，利用粒径分布图参计算获得沉渣异动性的方法是：设定一个时间段Tg，Tg∈[20,30]分钟，将当前Tg时段内各个粒度分布宽度的平均值和各个偏态系数的平均值构成均值二元组，将当前时刻的粒径分布图参与均值二元组之间的欧氏距离记为当前时刻的实时偏差EYL，将当前Tg时段内各个实时偏差构成序列记作实时偏差序列；
将当前时刻作为搜索起点，从搜索起点逆时间顺序搜索首个符合搜索终点条件的时刻并作为搜索终点，将搜索起点和搜索终点之间的各个时刻作为一个上溯区间，并将搜索终点的下一个时刻设定为新的搜索起点，在当前Tg时段内重复定位搜索起点和搜索终点，将该时段划分为若干上溯区间，将上溯区间的数量记作LCQ；其中搜索终点条件为：将搜索起点逆时间方向的各个时刻作为上溯点；将任一个上溯点与首个上溯点之间各个时刻下的实时偏差的累加值记为该上溯点的第一累加值FEA，则该上溯点的上溯极限值SEA为:SEA＝(FEA-EYLs)/KT；其中KT为该上溯点与首个上溯点之间时刻的数量,EYLs为搜索起点下的实时偏差，当一个时刻满足SEA≥1即满足搜索终点条件；
计算实时偏差序列的元素数量与LCQ的比值并向下取整记作HFZ，从当前时刻开始，每隔HFZ个时刻构成一个区间作为一个常标区间；定义上溯区间的元素数量为上溯距离，将各个上溯距离中的最大值和最小值分别记为高阈值距离和低阈值距离；把上溯区间内各个时刻下实时偏差的平均值为第一偏差均度，将各个第一偏差均度中的最大值和最小值分别记为偏差均度上限和偏差均度下限；将高阈值距离与偏差均度上限的比值作为实时偏差序列高阈值标量HDI；将低阈值距离与偏差均度下限的比值作为实时偏差序列低阈值标量LDI；通过高阈值标量和低阈值标量计算得到沉渣异动性CZdtL，其计算方法为：
其中j1为累乘变量，eLMRj1为第j1个上溯区间的第一偏差均度，eNSDj1为第j1个常标区间中各个时刻下实时偏差的平均值，log为对数函数符号。
5.根据权利要求1所述的一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量方法，其特征在于，在步骤S300中，利用粒径分布图参计算获得沉渣异动性的方法可替换为：设定一个时间段TgA，TgA∈[20,40]分钟，获取TgA时间段内各个时刻下粒径分布图参的粒度分布宽度形成一个序列记作采样序列；将采样序列的平均值记作宽度水平TAVG，任一时刻下的粒度分布宽度与宽度水平的比值作为该时刻的均化特征；把在采样序列内的各个极大值和极小值对应的时刻分别记作上极点和下极点；若一个时刻为上极点或下极点则将其分类为极点时刻，否则分类为非极点时刻；将非极点时刻与极点时刻的数量比值向上取整作为基础距离DItn；
对任一非极点时刻，定义其逆时间顺序搜索到的首个极点时刻为其索引极点，该非极点时刻与索引极点之间的时刻数量为索引极点距离，定义其按时间顺序搜索到的首个极点时刻为其延伸极点，该时刻与延伸极点之间的时刻数量为延伸极点距离；若索引极点距离小于延伸极点距离，则定义该非极点时刻发生索引向事件，否则发生延伸向事件；获取在TgA时段内均化特征小于1的时刻，将所得各个时刻中发生索引向事件的时刻作为低均点，发生延伸向事件的时刻作为高均点；将任一下极点与其逆时间顺序搜索获得的首个上极点之间的各个时刻构成的集合作为宽度增长域；
定义任一低均点与其逆时间顺序搜索的DItn个时刻构成的集合作为低均映射域，任一高均点与其按时间顺序搜索的DItn个时刻构成的集合作为高均映射域，分别将高均映射域内以及低均映射域内各个时刻下粒度分布宽度的平均值记为高均映射水平HMPL和低均映射水平LMPL；通过低均映射域和高均映射域计算得到偏化指标；
计算极点时刻下各个偏态系数的平均值记作均偏特征；获得宽度增长域各个时刻下的偏态系数，将其中的中位值作为对应宽度增长域的稳性特征，计算各个宽度增长域稳性特征的加权平均值记作稳偏特征，其中加权平均值的权重为宽度增长域中时刻的数量；将均偏特征和稳偏特征的比值作为偏态比例，以偏化指标和偏态比例的乘积作为沉渣异动性。
6.根据权利要求1所述的一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量方法，其特征在于，在步骤S400中，根据沉渣异动性对激光测距仪进行预警调节的方法是：设定时间段STS，STS∈[10,30]分钟，获取在最近的STS时段内的各个沉渣异动性并进行归一化处理；对于当前时刻获得的沉渣异动性，如果沉渣异动性小于0.4，则把当前时刻记为低波时段，并预警提示采用低波长激光束进行测量；如果沉渣异动性大于0.4并小于0.7，则将当前时刻记为中波时段，并预警提示采用中波长激光束进行测量；如果沉渣异动性大于0.7，则将当前时刻记为高波时段，并预警提示采用高波长激光束进行测量。
7.一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量系统，其特征在于，所述一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-6中任一项所述的一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量方法中的步骤，所述一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量系统运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端数据中心的计算设备中。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202410269081.9A CN118049928A (zh) | 2024-03-11 | 2024-03-11 | 一种灌注桩沉渣厚度光学精准测量方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN118049928A true CN118049928A (zh) | 2024-05-17 |
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2024
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