本發(fā)明屬于測繪，具體涉及一種基于大數(shù)據(jù)的基坑監(jiān)測系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、在建筑工程領(lǐng)域，基坑工程是整個建筑項目的重要基礎(chǔ)部分。隨著城市化進(jìn)程的加快，城市中高層建筑和地下空間開發(fā)項目日益增多，基坑工程的規(guī)模和復(fù)雜性也不斷增加?；邮┕み^程中，由于受到地質(zhì)條件、周邊環(huán)境、施工工藝等多種因素的影響，容易出現(xiàn)諸如邊坡失穩(wěn)、地面沉降、支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞等安全問題，這些問題不僅會影響工程的順利進(jìn)行，還可能對周邊的建筑物、地下管線等造成嚴(yán)重威脅，甚至引發(fā)安全事故。

2、目前，現(xiàn)有的基坑監(jiān)測方法大都是獨立運行，各監(jiān)測點之間的數(shù)據(jù)缺乏有效的整合與關(guān)聯(lián)分析，無法從宏觀層面把握基坑的狀態(tài)。因此，迫切需要一種能夠綜合利用多種監(jiān)測數(shù)據(jù)，基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實現(xiàn)對基坑全方位、實時、精準(zhǔn)監(jiān)測與預(yù)測的系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于大數(shù)據(jù)的基坑監(jiān)測系統(tǒng)和方法，用以解決上述背景技術(shù)中所面臨的問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種基于大數(shù)據(jù)的基坑監(jiān)測系統(tǒng)，所述基坑監(jiān)測系統(tǒng)包括：基坑數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、基坑狀態(tài)評估模塊和預(yù)警模塊；

4、所述基坑數(shù)據(jù)采集模塊，包括傳感器采集單元和圖片采集單元，所述傳感器采集單元包括多種類型的傳感器，這些傳感器布置在基坑的不同位置，用于實時采集與基坑相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，所述狀態(tài)數(shù)據(jù)包括位移數(shù)據(jù)、應(yīng)力數(shù)據(jù)、地下水位數(shù)據(jù)和傾斜角度數(shù)據(jù)；

5、所述圖片采集單元，用于實時采集基坑的圖像數(shù)據(jù)，所述圖像數(shù)據(jù)用于提取基坑的幾何數(shù)據(jù)，所述幾何數(shù)據(jù)包括基坑面積和基坑周長；

6、所述數(shù)據(jù)分析模塊，用于對基坑數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果發(fā)送給基坑狀態(tài)評估模塊；

7、所述基坑狀態(tài)評估模塊，用于接收數(shù)據(jù)分析模塊發(fā)送的分析結(jié)果，并根據(jù)分析結(jié)果對基坑的穩(wěn)定性進(jìn)行評估，并將評估結(jié)果發(fā)送給預(yù)警模塊；

8、所述預(yù)警模塊，用于幾手基坑狀態(tài)評估模塊發(fā)送的評估結(jié)果，并根據(jù)評估結(jié)果發(fā)出實時預(yù)警。

9、作為本發(fā)明方案的進(jìn)一步描述，所述基坑數(shù)據(jù)采集模塊的工作過程包括：

10、獲取基坑數(shù)據(jù)采集模塊采集的基坑圖像數(shù)據(jù)，對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行邊緣特征提取，根據(jù)邊緣特征獲取基坑面積和基坑周長；

11、選擇合適的基準(zhǔn)點，通過全站儀測量基準(zhǔn)點的三維坐標(biāo)，從而獲取基準(zhǔn)點在水平和垂直方向上的位移數(shù)據(jù)；

12、在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵位置布置應(yīng)力傳感器，根據(jù)應(yīng)力傳感器獲取支護(hù)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵位置的應(yīng)力數(shù)據(jù)；

13、基于電磁波遇到水面時會發(fā)生反射，通過測量發(fā)射和反射電磁波的時間差來獲取地下水位數(shù)據(jù)；

14、選擇合適的基準(zhǔn)點，獲取基準(zhǔn)點在水平和垂直方向上的位移數(shù)據(jù)，進(jìn)而計算出傾斜角度。

15、作為本發(fā)明方案的進(jìn)一步描述，所述數(shù)據(jù)分析模塊的具體工作過程包括：

16、根據(jù)基坑面積和基坑周長計算基坑的第一狀態(tài)系數(shù)；

17、根據(jù)位移數(shù)據(jù)、應(yīng)力數(shù)據(jù)、地下水位數(shù)據(jù)和傾斜角度數(shù)據(jù)計算基坑的第二狀態(tài)系數(shù)。

18、作為本發(fā)明方案的進(jìn)一步描述，所述根據(jù)基坑面積和基坑周長計算基坑的第一狀態(tài)系數(shù)的具體過程包括：

19、獲取當(dāng)前基坑深度，并構(gòu)建基坑的第一狀態(tài)系數(shù)計算模型，表達(dá)式為：

20、

21、式中，α、β和γ分別為權(quán)重系數(shù)，且1＞α＞0，1＞β＞0，1＞γ＞0，sy為基坑的表面積，cy為基坑的周長，h為當(dāng)前基坑深度，s0為預(yù)設(shè)的基坑面積參考值，c0為預(yù)設(shè)的基坑周長參考值，σ1為基坑的第一狀態(tài)系數(shù)。

22、作為本發(fā)明方案的進(jìn)一步描述，所述根據(jù)位移數(shù)據(jù)、應(yīng)力數(shù)據(jù)、地下水位數(shù)據(jù)和傾斜角度數(shù)據(jù)計算基坑的第二狀態(tài)系數(shù)的具體過程包括：

23、構(gòu)建基坑的第二狀態(tài)系數(shù)計算模型，表達(dá)式為：

24、σ2＝k1*ad+k2*af+k3*al+k4*aθ；

25、式中，k1、k2、k3和k4分別為權(quán)重系數(shù)，且1＞k1＞0，1＞k2＞0，1＞k3＞0，1＞k4＞0，ad為基坑位移影響參數(shù)，af為基坑應(yīng)力影響參數(shù)，al為基坑水位影響參數(shù)，aθ為基坑傾斜角度影響參數(shù)，σ2為基坑的第二狀態(tài)系數(shù)。

26、作為本發(fā)明方案的進(jìn)一步描述，構(gòu)建基坑位移影響參數(shù)計算模型，表達(dá)式為：

27、

28、構(gòu)建基坑應(yīng)力影響參數(shù)，表達(dá)式為：

29、

30、構(gòu)建基坑水位影響參數(shù)計算模型，表達(dá)式為：

31、

32、構(gòu)建基坑傾斜角度影響參數(shù)計算模型，表達(dá)式為：

33、

34、式中，t1為監(jiān)測初始時間點，t2為監(jiān)測當(dāng)前時間點，dx(t)為基坑水平位移隨時間變化函數(shù)，dx0(t)為系統(tǒng)預(yù)設(shè)的基坑水平位移隨時間變化參考函數(shù)，dy(t)為基坑豎直位移隨時間變化函數(shù)，dy0(t)為系統(tǒng)預(yù)設(shè)的基坑豎直位移隨時間變化參考函數(shù)；n為基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的所有關(guān)鍵位置，i屬于n，fi為當(dāng)前時間點第i個關(guān)鍵位置的應(yīng)力數(shù)據(jù)，fi0第i個關(guān)鍵位置的應(yīng)力參考數(shù)據(jù)；l(t)為基坑地下水位隨時間變化函數(shù)，l0(t)為系統(tǒng)預(yù)設(shè)的基坑地下水位隨時間變化參考函數(shù)；θ(t)為基坑傾斜角度隨時間變化函數(shù)，θ0(t)為系統(tǒng)預(yù)設(shè)的基坑傾斜角度隨時間變化參考函數(shù)；kx和ky分別為權(quán)重系數(shù)，且1＞kx＞0，1＞ky＞0。

35、作為本發(fā)明方案的進(jìn)一步描述，所述基坑狀態(tài)評估模塊的具體過程包括：

36、根據(jù)公式σs＝2σ1*σ22計算得到基坑整體狀態(tài)系數(shù)σs，將基坑整體狀態(tài)系數(shù)σs與系統(tǒng)設(shè)定的參考閾值比較，當(dāng)基坑整體狀態(tài)系數(shù)σs超過相應(yīng)的參考閾值時，評估基坑整體穩(wěn)定性為不合格。

37、一種基于大數(shù)據(jù)的基坑監(jiān)測方法，所述方法包括如下步驟：

38、步驟s1、基于基坑數(shù)據(jù)采集模塊采集基坑相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)和幾何數(shù)據(jù)，并發(fā)送給數(shù)據(jù)分析模塊；

39、步驟s2、數(shù)據(jù)分析模塊接收基坑數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析獲取基坑的第一狀態(tài)系數(shù)和第二狀態(tài)系數(shù)，并發(fā)送給基坑狀態(tài)評估模塊；

40、步驟s3、基坑狀態(tài)評估模塊接收數(shù)據(jù)分析模塊發(fā)送的分析數(shù)據(jù)，并基于分析數(shù)據(jù)對基坑的總體狀態(tài)進(jìn)行評估，并將評估結(jié)果發(fā)送供給預(yù)警模塊；

41、步驟s4、預(yù)警模塊接收基坑狀態(tài)評估模塊發(fā)送的評估結(jié)果，當(dāng)基坑整體穩(wěn)定性為不合格時，立即發(fā)出預(yù)警。

42、本發(fā)明的有益效果：

43、本發(fā)明通過基坑數(shù)據(jù)采集模塊采集基坑相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)和幾何數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)據(jù)分析模塊將狀態(tài)數(shù)據(jù)和幾何數(shù)據(jù)整合得到基坑第一狀態(tài)系數(shù)和第二狀態(tài)系數(shù)，基坑狀態(tài)評估模塊整合基坑第一狀態(tài)系數(shù)和第二狀態(tài)系數(shù)得到基坑整體狀態(tài)系數(shù)，并基于基坑整體狀態(tài)系數(shù)對基坑的穩(wěn)定性進(jìn)行評估，當(dāng)基坑的穩(wěn)定性不滿足要求時，預(yù)警模塊立即發(fā)出預(yù)警，通過多種類型傳感器全方位采集數(shù)據(jù)，能夠獲取基坑的詳細(xì)信息，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘和分析，提高監(jiān)測的準(zhǔn)確性和全面性，更準(zhǔn)確地反映基坑的實際狀態(tài)。

44、當(dāng)然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點。