岩土工程的变形数据预测方法及装置与流程

1.本发明涉及数据处理技术，尤其涉及一种岩土工程的变形数据预测方法及装置。


背景技术：

2.涉及岩石、土、地下、水中的部分称为岩土工程，其中，在交通行业应用广泛，尤其是隧道工程。隧道工程属于地下工程，施工条件复杂，风险高，常常因突发事故导致人身伤亡、工期延误，造成巨大的经济损失。
3.目前，引起隧道发生损坏的主要原因在于隧道的围岩发生变形挤压隧道的盾构管片。现有技术中，多数隧道的维护均为人工进行检测隧道数据进行维护，每次数据采集的时间均为固定设置的，例如：每天夜间进行一次数据采集，通过分析人工采集的数据，来定位损坏区域或者保养的区域，对隧道进行维护，可以知道的是，隧道跨度较大，因此，需要采集的数据的数量巨大，对应需要消耗大量的人力资源对隧道进行保养维护且不能保证数据的时效性，无法及时定位变形区域。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种岩土工程的变形数据预测方法及装置,通过霍尔传感器检测盾构管片之间的震动频率以及震动幅度，通过与标准值的对比发现异常部分，可以较为准确的定位被岩土挤压变形的盾构管片，减少事故的发生，及时定位保养，减少了人力资源的浪费。
5.本发明实施例的第一方面，提供一种岩土工程的变形数据预测方法，包括：
6.在第一盾构管片的第一侧设置霍尔传感器，在第二盾构管片的第二侧设置磁通量干扰件，所述第一侧和第二侧为第一盾构管片和第二盾构管片的相邻侧；
7.统计预设时间段内所述霍尔传感器的电压变化次数，得到电压变化频率；
8.提取所述霍尔传感器的电压变化区间的最小值，根据所述最小值与预设电压值的差值，得到最大电压差值；
9.若所述电压变化频率大于预设电压值和/或所述最大电压差值大于预设差值，则根据定位策略对异常盾构管片的位置进行定位。
10.可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，在第一盾构管片的第一侧设置霍尔传感器，在第二盾构管片的第二侧设置磁通量干扰件，所述第一侧和第二侧为第一盾构管片和第二盾构管片的相邻侧，包括：
11.基于所述磁通量干扰件的磁场覆盖范围确定每个磁通量干扰件以及霍尔传感器的间隔距离；
12.根据所述盾构管片弧长与间隔距离的比值，得到弧长装设数量；
13.通过以下公式得到弧长装设数量，
14.15.其中，n1为弧长装设数量，l为盾构管片弧长，e为间隔距离，kn为弧长装设数量权重值；
16.将所述弧长装设数量的霍尔传感器设置于第一盾构管片的第一侧，并将所述弧长装设数量的磁通量干扰件设置于第二盾构管片的第二侧；
17.根据隧道属性数据设定所述弧长装设数量的霍尔传感器的采集频率，得到第一采集频率。
18.可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，根据隧道属性数据设定所述霍尔传感器的采集频率，得到第一采集频率，包括：
19.获取隧道埋深、隧道长度以及围岩级别数据，并根据所述围岩级别对所述隧道长度进行分段处理，得到多段隧道长度；
20.根据所述多段隧道长度、围岩级别数据以及对应的隧道埋深对预设采集频率进行偏移调整，得到多个第一采集频率；
21.通过以下公式得到第一采集频率，
[0022][0023]
其中，f
i1
为第i段隧道的第一采集频率，li为第i段隧道的隧道长度，为基准隧道长度，ρ
l
为长度归一化值，为第i段隧道的最小隧道埋深，为第i段隧道的最大隧道埋深，为基准隧道埋深，ρd为埋深归一化值，si为第i段隧道的围岩级别数据，ρs为级别归一化值，为基准采集频率，β1为第一采集频率权重值。
[0024]
可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，还包括：
[0025]
工程师根据任意一段隧道的维修频率，将相应第一采集频率进行修改，得到第二采集频率；
[0026]
根据所述第二采集频率与第一采集频率的差值对所述第一采集频率的权重值进行调整，得到调整后第一采集频率权重值；
[0027]
根据所述调整后第一采集频率权重值与所述第一采集频率权重值的差值,得到权重差值；
[0028]
根据所述权重差值与所述维修频率生成调节量；
[0029]
通过以下公式得到调整后第一采集频率权重值、调节量，
[0030][0031]
其中，f
i2
为第i段隧道的第二采集频率，f
i1
为第i段隧道的第一采集频率，β2为调整
后第一采集频率权重值，θ为正向调整权重，β1为第一采集频率权重值，为反向调整权重，a为调节量，ri为第i段隧道的维修频率，为基准维修频率，δ为调节量权重值；
[0032]
基于所述调节量对其他段隧道所对应的第一采集频率权重值进行同步更新；
[0033]
通过以下公式得到同步调整后的其他段隧道所对应的第一采集频率权重值，
[0034]
β3＝ri*a*1[0035]
其中，β3为其他段隧道调整后的第一采集频率权重值。
[0036]
可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，若所述电压变化频率大于预设电压值和/或所述最大电压差值大于预设差值，则根据定位策略对异常盾构管片的位置进行定位，包括：
[0037]
统计所述电压变化频率大于预设电压值和/或所述最大电压差值大于预设差值的异常盾构管片数量，生成异常数量；
[0038]
若所述异常数量小于6，则将磁通量干扰件片所位于盾构管片的一侧作为第一目标侧，并根据所述第一目标侧为起始点，依次获取异常盾构管片的位置关系得到第一盾构连接序列；
[0039]
将第一目标侧所对应的第一盾构管片从所述第一盾构连接序列中删除，得到第二盾构连接序列；
[0040]
若所述异常数量大于等于6且异常盾构管片相邻，并根据所述第一目标侧为起始点，依次获取异常盾构管片的位置关系得到第三盾构连接序列；
[0041]
将所述第一目标侧所对应的第一盾构管片从所述第三盾构连接序列中删除，得到第四盾构连接序列。
[0042]
可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，还包括：
[0043]
若所述异常数量大于等于6且异常盾构管片不相邻，并根据所述第一目标侧为起始点，依次获取异常盾构管片的位置关系得到多个第五盾构连接序列；
[0044]
将第一目标侧所对应的第一盾构管片从多个所述第五盾构管片连接序列中删除，得到多个第六盾构连接序列；
[0045]
对所述第二盾构连接序列、第六盾构连接序列中的异常盾构管片进行自动定位，并对所述第四盾构连接序列进行辅助定位。
[0046]
可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述第二盾构连接序列、第六盾构连接序列中的异常盾构管片进行自动定位，并对所述第四盾构连接序列进行辅助定位，包括：
[0047]
所述第二盾构连接序列和所述第六盾构连接序列由异常盾构管片组成，根据所述异常盾构管片的编号自动定位异常盾构管片的位置；
[0048]
所述第四盾构连接序列由两侧异常盾构管片以及待检验盾构管片组成，根据所述两侧异常盾构管片的编号定位异常盾构管片，并对所述待检验盾构管片的编号进行人工检测。
[0049]
可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，在第一盾构管片的第一侧设置霍尔传感器，在第二盾构管片的第二侧设置磁通量干扰件，所述第一侧和第二侧为第一盾构管片和第二盾构管片的相邻侧之后，还包括：
[0050]
获取各所述霍尔传感器的初始电压，若所述初始电压不等于预设电压值，则对所述霍尔传感器对应设置的磁通量干扰件的位置进行校准，得到校准后的磁通量干扰件；
[0051]
所述校准后的磁通量干扰件通过所述霍尔传感器的磁通量最大。
[0052]
可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，还包括：
[0053]
所述霍尔传感器由霍尔元件、电压传感器以及信号发送器组成；
[0054]
所述电压传感器集成在所述霍尔元件处，并与所述信号发送器连接；
[0055]
所述信号发送器将所述电压传感检测到的电压值发送至云端服务器进行处理，所述云端服务器将处理后的数据发送至移动端进行展示。
[0056]
本发明实施例的第二方面，提供一种岩土工程的变形数据预测装置，包括:
[0057]
预设模块，用于在第一盾构管片的第一侧设置霍尔传感器，在第二盾构管片的第二侧设置磁通量干扰件，所述第一侧和第二侧为第一盾构管片和第二盾构管片的相邻侧；
[0058]
统计模块，用于统计预设时间段内所述霍尔传感器的电压变化次数，得到电压变化频率；
[0059]
提取模块，用于提取所述霍尔传感器的电压变化区间的最小值，根据所述最小值与预设电压值的差值，得到最大电压差值；
[0060]
定位模块，用于若所述电压变化频率大于预设电压值和/或所述最大电压差值大于预设差值，则根据定位策略对异常盾构管片的位置进行定位。
[0061]
本发明实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：存储器、处理器以及计算机程序，所述计算机程序存储在所述存储器中，所述处理器运行所述计算机程序执行本发明第一方面及第一方面各种可能涉及的所述方法。
[0062]
本发明实施例的第四方面，提供一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现本发明第一方面及第一方面各种可能涉及的所述方法。
[0063]
本发明提供的一种岩土工程的变形数据预测方法及装置，通过在每个盾构管片衔接处的两侧分别设置霍尔传感器以及磁通量干扰件，其中，霍尔传感器与磁通量干扰件一一对应且两者正向对应，对应通过霍尔传感器的磁通量最大，对应霍尔传感器的电压值最大，当车辆通过时，此时盾构管片之间会发生振动，通过霍尔传感器的电压值的变化频率以及变化区间得到对应盾构管片的振动频率以及振幅，定位到振动频率以及振幅超过标准值的区域，可以自动且实时接受信号，减少了人力资源的浪费，并且确保了数据的时效性，与传统技术需要人工采集后对数据进行分析相比，提高了处理效率，节省了大量的时间，可以较为准确的定位损坏区域。
[0064]
本发明提供的技术方案，由于隧道的跨度较大，围岩等级经常会发生变化，通过围岩等级对隧道进行分段，当盾构机在进行挖掘时，可以获取到相应隧道段的围岩等级，围岩等级越高的岩土质地越松软，围岩等级越低的岩土质地越坚固，对应对隧道的影响不同，本发明针对围岩等级、隧道长度以及隧道埋深的不同，生成不同信号采集频率，有针对性的对土质松软且跨度大的隧道段提升采集频率，对土质坚固且跨度小的隧道段降低采集频率，针对不同情况进行了数据采集，较好的确保数据时效性的同时，降低了数据的处理量。
[0065]
本发明提供的技术方案，会自动记录并学习工程师对采集频率的调节，使得下次输出的结果更符合实际情况，拥有不断自主学习并进行更新的功能，同时会根据工程师按照实际情况对某段隧道的采集频率调整，自动对其他段的采集频率进行实时同步更新，减少了工作人员的处理量，可以进行自主的协同调整。
[0066]
本发明提供的技术方案，会依据接受到异常电信号盾构管片的数量不同，对应不同的采用不同的检测方式，当异常数量小于6时，则直接排除磁通量干扰件所在方向的第一盾构管片，剩余则为异常盾构管片；当异常数量大于6时，且异常盾构管片不相邻时，此时为多组小于6的盾构连接序列，则同时排除磁通量干扰件所在方向的多个第一盾构管片，剩余则为异常盾构管片；当异常数量大于6时，且异常盾构管片相邻时，则直接排除磁通量干扰件所在方向的第一盾构管片，剩余的盾构管片构成的盾构连接序列可以确定首尾两端是异常盾构管片，中间部分的盾构管片则需要用户进行进一步检测，本发明相比传统方案需要对整个隧道的数据进行检测相比，减少了检测的数据量，节省了检测时间，可以适用不同场景，使得用户工作效率有较好的提高。
附图说明
[0067]
图1为本发明所提供的技术方案的应用场景示意图；
[0068]
图2为本发明所提供的一种岩土工程的变形数据预测方法的流程图；
[0069]
图3为本发明所提供的一种异常盾构管片定位方法的流程图；
[0070]
图4为本发明所提供的一种岩土工程的变形数据预测装置的结构示意图；
[0071]
图5为本发明提供的一种电子设备的硬件结构示意图。
[0072]
附图标记：1、霍尔传感器；2、磁通量干扰件。
具体实施方式
[0073]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。
[0074]
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0075]
应当理解，在本发明的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
[0076]
应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0077]
应当理解，在本发明中，“多个”是指两个或两个以上。“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。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“包含a、b和c”、“包含a、b、c”是指a、b、c三者都包含，“包含a、b或c”是指包含a、b、c三者之一，“包含a、b和/或c”是指包含a、b、c三者中任1个或任2个或3个。
[0078]
应当理解，在本发明中，“与a对应的b”、“与a相对应的b”、“a与b相对应”或者“b与a相对应”，表示b与a相关联，根据a可以确定b。根据a确定b并不意味着仅仅根据a确定b，还可以根据a和/或其他信息确定b。a与b的匹配，是a与b的相似度大于或等于预设的阈值。
[0079]
取决于语境，如在此所使用的“若”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”或“响应于检测”。
[0080]
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
[0081]
如图1所示，为本发明所提供的技术方案的场景示意图，包括：盾构管片、霍尔传感器以及磁通量干扰件，在所有盾构管片处的一侧设置霍尔传感器，另一侧设置磁通量干扰件，相邻盾构管片连接处的磁通量干扰件与霍尔传感器正向对应，使得磁通量干扰件通过霍尔传感器的磁通量最大，当车辆通过时，盾构管片之间会产生振动，利用霍尔传感器检测盾构管片振动产生的电压信号，将电压信号传递给云服务器进行处理，通过异常盾构管片的振动幅度以及震动频率与正常盾构管片振动幅度以及震动频率不同，从而定位异常盾构管片的编号，根据盾构管片的编号定位异常区域，将异常区域发送至用户的移动端进行展示，用户根据收到的异常区域进行检测和保养，其中，霍尔传感器可以是由霍尔元件、电压传感器以及信号发送器组成的，也可以结合放大器等；磁通量干扰件可以是磁铁棒、磁石、磁性件等，在此不做限定，磁通量干扰件与霍尔传感器一一对应并且设置在通过霍尔传感器磁通量最大的位置处。
[0082]
本发明提供的技术方案，通过霍尔传感器检测盾构管片之间的振动幅度以及振动的频率异常可以较为准确的定位异常盾构管片的区域，相比传统技术方案需要对隧道整体的数据进行检测而言，减少了人工检测的数据量，节约了人力资源，也减少了处理量，从而提升了处理效率。
[0083]
本发明提供一种岩土工程的变形数据预测方法，如图2所示，包括：
[0084]
步骤s110、在第一盾构管片的第一侧设置霍尔传感器，在第二盾构管片的第二侧设置磁通量干扰件，所述第一侧和第二侧为第一盾构管片和第二盾构管片的相邻侧。
[0085]
本发明提供的技术方案，在第一盾构管片的第一侧设置霍尔传感器，在第二盾构管片的第二侧设置磁通量干扰件，可以理解的是，在相邻盾构管片连接处的两侧分别设置霍尔传感器以及磁通量干扰件，每个盾构管片的一侧均设置霍尔传感器，另一侧均设置磁通量干扰件，且所有盾构管片处霍尔传感器均设置在同一侧，并且每个磁通量干扰件与霍尔传感器正向对应，确保通过霍尔传感器的磁通量最大，其中，磁通量干扰件可以是磁石、磁性件等，在此不做限定，例如：当磁通量干扰件设置在霍尔传感器正对面时，此时磁通量最大对应的洛伦兹力最大，对应电子的偏移量越大，霍尔元件产生的电势差越大，则产生的电压最大，也就是初始设置时，对应的霍尔传感器的电压值最大，其中，第一盾构管片与多个第二盾构管片相连接，所述第一侧和第二侧为第一盾构管片和第二盾构管片的相邻侧，可以理解的是，有多个相邻侧。
[0086]
本发明提供的技术方案，在一个可能的实施方式中，步骤s110具体包括：
[0087]
基于所述磁通量干扰件的磁场覆盖范围确定每个磁通量干扰件以及霍尔传感器的间隔距离。
[0088]
本发明提供的技术方案，系统会基于磁通量干扰件的磁场覆盖范围确定每个磁通
量干扰件以及霍尔传感器的间隔距离，可以理解的是，磁通量干扰件可以是磁石，每个磁石的大小一致，对应磁场的作用范围一致，一个磁石的磁场范围内只能有一个霍尔传感器，每个磁石之间的磁场互不干扰或者干扰较小，因此根据磁场覆盖范围确定磁石之间设置的间隔距离，从而方便后续根据间隔距离得到盾构管片处磁石的设置数量，而霍尔传感器与磁石一一对应设置，所以霍尔传感器的数量等于磁石数量。
[0089]
根据所述盾构管片弧长与间隔距离的比值，得到弧长装设数量。
[0090]
本发明提供的技术方案，系统会依据盾构管片的弧长长度与间隔距离的比值，得到盾构管片处应该设置的磁石数量以及霍尔传感器的数量。
[0091]
通过以下公式得到弧长装设数量，
[0092][0093]
其中，n1为弧长装设数量，l为盾构管片弧长，e为间隔距离，kn为弧长装设数量权重值，可以理解的是，间隔距离e与弧长装设数量n1成反比，间隔距离e可以理解为磁场的覆盖半径，磁石距离为e的周边范围内，不能出现其他的磁石和霍尔传感器，因此每隔2的距离设置一个磁石或霍尔传感器；
[0094]
将所述弧长装设数量的霍尔传感器设置于第一盾构管片的第一侧，并将所述弧长装设数量的磁通量干扰件设置于第二盾构管片的第二侧。
[0095]
本发明提供的技术方案，会依据得到的弧长装设数量，将弧长装设数量的霍尔传感器设置于第一盾构管片的第一侧，并将所述弧长装设数量的磁通量干扰件设置于第二盾构管片的第二侧，可以理解的是，第一盾构管片与多个第二盾构管片相邻，每个盾构管片上的磁石和霍尔传感器的数量均为弧长装设数量，第一盾构管片的第一侧设置霍尔传感器与相邻的多个第二盾构管片的第二侧设置磁通量干扰件一一对应，且确保通过霍尔传感器的磁通量最大，并且每个盾构管片处设置的霍尔传感器以及磁通量干扰件的数量一致，可以理解的是，若相邻的第二盾构管片的数量为偶数，对应的磁通量干扰件的数量也为偶数，可以人为预先根据盾构管片的弧长选取磁场覆盖范围适合的磁通量干扰件，若相邻的第二盾构管片的数量为奇数，则对应的磁通量干扰件的数量也为奇数，可以人为预先根据盾构管片的弧长选取磁场覆盖范围适合的磁通量干扰件。
[0096]
根据隧道属性数据设定所述弧长装设数量的霍尔传感器的采集频率，得到第一采集频率。
[0097]
本发明提供的技术方案，根据隧道属性数据设定所述弧长装设数量的霍尔传感器的采集频率，得到第一采集频率，可以理解的是，隧道属性数据为隧道的隧道埋深、隧道长度以及围岩级别数据，不同隧道的属性数据不同对应的采集频率不同，并且同一个隧道由于跨度较大对应的隧道埋深以及围岩级别数据也各不相同，对应的采集频率也应该各不相同，对应生成不同的第一采集频率，其中，隧道属性数据为隧道埋深、隧道长度以及围岩级别数据。
[0098]
本发明提供的技术方案，在一个可能的实施方式中，根据隧道属性数据设定所述弧长装设数量的霍尔传感器的采集频率，得到第一采集频率，包括：
[0099]
获取隧道埋深、隧道长度以及围岩级别数据，并根据所述围岩级别对所述隧道长度进行分段处理，得到多段隧道长度。
[0100]
本发明提供的技术方案，获取隧道埋深、隧道长度以及围岩级别数据，并根据围岩级别对所述隧道长度进行分段处理，得到多段隧道长度，可以理解的是，由于隧道长度较长一般跨度较大，会经过不同的围岩级别，根据隧道周边的围岩级别对隧道长度进行划分，例如：围岩分成六级，分别是ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ、
ⅴ
、ⅵ，数字越小的围岩性质越好，ⅰ类：岩石新鲜完整、构造影响轻微、节理裂隙不发育或稍发育；ⅱ类：岩石新鲜或微风化，节理裂隙稍发育或发育；ⅲ类：岩石微风化或弱风化，受地质构造影响裂隙发育、部分张开充泥；ⅳ类：断裂及软弱结构面较多，断层破碎带《2米，与洞平行，岩体呈碎石状镶嵌结构，局部呈碎石状压碎结构；
ⅴ
类：散体，砂层滑坡堆积及碎、卵、砾质土；可以理解的是，围岩级别越小越坚固，对应隧道开挖时，达到沉降稳定的速度越快，对应隧道承压越小；围岩级别越大越松软，对应隧道开挖时，达到沉降稳定的速度越蛮，对应隧道承压越大，隧道越容易产生变形，因此通过围岩等级对隧道的长度进行分端，方便后续根据不同段的隧道进行不同情况的数据采集。
[0101]
根据所述多段隧道长度、围岩级别数据以及对应的隧道埋深对预设采集频率进行偏移调整，得到多个第一采集频率。
[0102]
本发明提供的技术方案，根据围岩级别数据将隧道分为多段后，根据多段隧道长度、每段对应的围岩级别数据以及对应的隧道埋深对预设采集频率进行偏移调整，得到多个第一采集频率，可以理解的是，预设采集频率可以理解为标准采集频率，当隧道长度越长对应产生变形、发生坍塌的可能性越大，隧道的围岩等级越大对应的土质越松软发生变形的可能性越大，因此针对多段隧道的属性不同，设置不同的采集频率，例如：1000m的隧道分别经过围岩等级为ⅰ类、ⅲ类、
ⅴ
类，围岩等级为ⅰ类的隧道长度为100m，100m对应的最大埋深为20m，最小埋深为15m，围岩等级为ⅲ类的隧道长度为200m，200m对应的最大埋深为25m，最小埋深为10m，围岩等级为
ⅴ
类的隧道长度为700m，700m对应的最大埋深为30m，最小埋深为10m，可以理解的是，隧道埋深越大，隧道盾构管片的承压越大对应的变形可能性越大，隧道长度的长度越大对应的跨度越大，对应发生变形的可能性越大，围岩等级越大对应的土质越松软对应发生变形的可能性越大，因此根据不同隧道的隧道长度、围岩级别数据以及对应的隧道埋深对预设采集频率进行偏移调整，得到每断隧道对应的采集频率。
[0103]
通过以下公式得到第一采集频率，
[0104][0105]
其中，f
i1
为第i段隧道的第一采集频率，li为第i段隧道的隧道长度，为基准隧道长度，ρ
l
为长度归一化值，为第i段隧道的最小隧道埋深，为第i段隧道的最大隧道埋深，为基准隧道埋深，ρd为埋深归一化值，si为第i段隧道的围岩级别数据，ρs为级别归一化值，为基准采集频率，β1为第一采集频率权重值，为第i段隧道的平均隧道埋深,可以理解的是，第i段隧道的隧道长度li与第一采集频率f
i1
成正比，第i段隧道
的平均隧道埋深与第一采集频率f
i1
成正比，第i段隧道的围岩级别数据si与第一采集频率f
i1
成正比。
[0106]
本发明提供的技术方案，会根据每个隧道段的隧道长度、围岩级别数据以及对应的隧道埋深的不同生成不同的采集频率，在确保安全性的情况下，针对土质不稳定、隧道跨度较长的区域、隧道埋深过大的区域增大采集频率，确保容易出现变形或坍塌段的监控，提升了安全性，与传统技术需要人工不间断的进行监测相比，提升了数据的时效性，减少了人力资源的浪费。
[0107]
本发明提供的技术方案，在一个可能的实施方式中，还包括：
[0108]
工程师根据任意一段隧道的维修频率，将相应第一采集频率进行修改，得到第二采集频率。
[0109]
本发明提供的技术方案，工程师会根据任意一段隧道的维修频率，将相应第一采集频率进行修改，得到第二采集频率，可以理解的是，工程师会根据某一段隧道的维修频率对第一采集频率进行调整，维修频率越高的后续继续损坏变形的可能性越高，则需要调高对应的第一采集频率，增加检测的频率。
[0110]
根据所述第二采集频率与第一采集频率的差值对所述第一采集频率的权重值进行调整，得到调整后第一采集频率权重值。
[0111]
本发明提供的技术方案，系统会根据第二采集频率与第一采集频率的差值对所述第一采集频率的权重值进行调整，得到调整后第一采集频率权重值，可以理解的是，系统会自动记录工程师输入的第二采集频率，并根据第二采集频率与第一采集频率的差值对所述第一采集频率的权重值进行调整，将权重值调高，使得下次系统自动输出的采集频率符合工程师的需求，拥有自主学习功能。
[0112]
根据所述调整后第一采集频率权重值与所述第一采集频率权重值的差值,得到权重差值。
[0113]
本发明提供的技术方案，根据所述调整后第一采集频率权重值与所述第一采集频率权重值的差值,得到权重差值，可以理解的是，权重差值为权重调整的幅度值，方便后续与维修频率求比值，生成调节量。
[0114]
根据所述权重差值与所述维修频率生成调节量。
[0115]
本发明提供的技术方案，系统根据权重差值与所述维修频率生成调节量，可以理解的是，将某段隧道维修频率与基准维修频率求差值，得到某段隧道维修频率差值，将权重差值与隧道维修频率差值求比值，得到调节量，例如：权重差值为2，隧道的维修频率差值为1，则调节量为2，可以理解的是，隧道维修频率每一次对应第一采集频率权重值为2，方便后续自动对其他段隧道的权重值进行调整。
[0116]
通过以下公式得到调整后第一采集频率权重值、调节量，
[0117][0118]
其中，f
i2
为第i段隧道的第二采集频率，f
i1
为第i段隧道的第一采集频率，β2为调整后第一采集频率权重值，θ为正向调整权重，β1为第一采集频率权重值，为反向调整权重，a为调节量，ri为第i段隧道的维修频率，为基准维修频率，δ为调节量权重值；
[0119]
基于所述调节量对其他段隧道所对应的第一采集频率权重值进行同步更新。
[0120]
本发明提供的技术方案，系统会基于调节量对其他段隧道所对应的第一采集频率权重值进行同步更新，例如：调节量为2时，乘以每段隧道的维修频率对应为每段隧道的调整后第一采集频率权重值，本发明可以学习记录工程师的行为，对某一段隧道的第一采集频率权重值进行更新，并且拥有协同调整功能，可以对其他隧道的第一采集频率权重值进行同步更新，使得隧道的采集频率更满足实际需求。
[0121]
通过以下公式得到同步调整后的其他段隧道所对应的第一采集频率权重值，
[0122]
β3＝ri*a*β1[0123]
其中，β3为其他段隧道调整后的第一采集频率权重值，调节量a与其他段隧道调整后的第一采集频率权重值β3成正比。
[0124]
本发明提供的技术方案，会对工程师的行为进行自动监测，当监测到有更改采集频率的行为会进行记录并对第一采集频率权重值进行调整更新，使得下次输出的结果更满足实际需求，并且会依据采集频率自动进行协同调整，减少了工程师的工作量。
[0125]
步骤s120、统计预设时间段内所述霍尔传感器的电压变化次数，得到电压变化频率。
[0126]
本发明提供的技术方案，系统会统计预设时间段内所述霍尔传感器的电压变化次数，得到电压变化频率，例如：当列车通过时，统计1分钟内霍尔传感器电压变化次数为6000，则对应的电压变化频率为6000次/min，可以理解的是，电压变化频率为盾构管片的振动频率，方便后续根据电压变化频率异常的较为准确的定位异常的盾构管片，其中，霍尔传感器中可以集成放大电路，放大电压信号，方便采集电压变化频率，可以理解的是，由于磁石正对霍尔传感器，不振动时对应的电压值最大，当产生上下振动时，盾构管片先往下由最大电压值逐渐减小到最小电压值，再往上从最小电压值到最大电压值再到最小电压值，例如：盾构管片未振动时的电压值为1v，振动时最小电压为0.3v，所以电压变化区间为0.3～1，可以理解的是，每次上下振动时均会通过中间磁通量最大的位置，且振动范围会逐渐降低，则统计电压发生变化时，经过中间磁通量最大的位置次数则为振动次数，统计一分钟内的振动次数为振动频率。
[0127]
步骤s130、提取所述霍尔传感器的电压变化区间的最小值，根据所述最小值与预设电压值的差值，得到最大电压差值。
[0128]
本发明提供的技术方案，提取所述霍尔传感器的电压变化区间的最小值，根据所
述最小值与预设电压值的差值，得到最大电压差值，可以理解的是，盾构管片未振动时的电压值为1v，振动时最小电压为0.5v，所以电压变化区间为0.3～1，所以对应的电压变化差值为0.7v，电压差值越大对应的振动幅度越大，最大电压差值0.7v可以反应最大的振动幅度，方便后续与正常的振动幅度所对应的电压差值进行对比，及时定位异常的盾构管片。
[0129]
步骤s140、若所述电压变化频率大于预设电压值和/或所述最大电压差值大于预设差值，则根据定位策略对异常盾构管片的位置进行定位。
[0130]
本发明提供的技术方案，如果电压变化频率大于预设电压值，则说明振动过快，有可能存在盾构管片使用时间过长出现损耗，导致振动频率变高，则需要根据定位策略对变形的盾构管片的位置进行定位，如果最大电压差值大于预设差值，则说明盾构管片的振动幅度过大，存在盾构管片出现损耗甚至出现永久性位移的可能，例如：盾构管片被挤压变形发生断裂导致最小电压小于0.3v，则根据定位策略对变形的盾构管片的位置进行定位。
[0131]
本发明提供的技术方案，在一个可能的实施方式中，如图3所示，步骤s140具体包括：
[0132]
步骤s1401、统计所述电压变化频率大于预设电压值和/或所述最大电压差值大于预设差值的异常盾构管片数量，生成异常数量。
[0133]
本发明提供的技术方案，系统会统计所述电压变化频率大于预设电压值和/或所述最大电压差值大于预设差值的异常盾构管片数量，可以理解的是，系统会接收到电压变化频率大于预设电压值和/或所述最大电压差值大于预设差值的盾构管片的编号，并统计编号所对应的盾构管片的数量，方便后续根据异常盾构管片的数量定位异常盾构管片的位置。
[0134]
步骤s1402、若所述异常数量小于6，则将磁通量干扰件片所位于盾构管片的一侧作为第一目标侧，并根据所述第一目标侧为起始点，依次获取异常盾构管片的位置关系得到第一盾构连接序列。
[0135]
本发明提供的技术方案，如果异常数量小于6，则将所有异常盾构管片按照从磁通量干扰件片所处的一侧，也就是第一目标侧的方向作为起始点，得到所有异常盾构管片的位置关系得到第一盾构连接序列，也可以是按照霍尔传感器的方向作为起始点，在此不做限定，方便后续按照顺序将正常的盾构管片剔除。
[0136]
步骤s1403、将第一目标侧所对应的第一盾构管片从所述第一盾构连接序列中删除，得到第二盾构连接序列。
[0137]
本发明提供的技术方案，当异常数量小于6时，则将第一目标侧所对应的第一盾构管片从所述第一盾构管片连接序列中删除，可以理解的是，第一盾构管片可以是1个，可以是2个，得到第二盾构连接序列，例如：若盾构管片弧形凸面正对用户，且左侧均设置有磁石(圆形)，右侧均设置有霍尔传感器(三角形)，左侧为编号1的盾构管片，右侧上方为编号2的盾构管片和右侧下方编号3的盾构管片，若3个盾构管片均收到超出预设值的异常电压信号，则3者均为异常盾构管片，从左到右的将盾构管片按照编号进行排序为编号1、编号2、编号3，将磁石所在方向最左侧的第一盾构管片也就是编号1的盾构管片剔除，编号2、编号3为异常盾构管片，可以理解的是，当编号1、编号2、编号3的霍尔传感器均接收到异常电压信号，但编号1左侧的盾构管片的霍尔传感器未接收到异常电压信号，说明自身没有发生过大的振动且编号1的盾构管片的振动也是正常的，所以编号1左侧的盾构管片才未接收到异常
电压信号，但是编号1的盾构管片接收到了异常电压信号所以只能是编号2以及编号3的盾构管片发生了异常振动，因此排除磁石所在方向的第一盾构管片可以直接定位到发生异常盾构管片，第二盾构连接序列为编号2～3。
[0138]
步骤s1404、若所述异常数量大于等于6且异常盾构管片相邻，并根据所述第一目标侧为起始点，依次获取异常盾构管片的位置关系得到第三盾构连接序列。
[0139]
本发明提供的技术方案，如果接收到异常电压信号的相邻盾的异常构管片的数量大于等于6，则将磁通量干扰件片所位于盾构管片的一侧作为第二目标侧，也就是第二目标侧的方向作为起始点，得到所有异常盾构管片的位置关系得到第三盾构连接序列，方便后续将正常的盾构管片剔除。
[0140]
步骤s1405、将所述第一目标侧所对应的第一盾构管片从所述第三盾构连接序列中删除，得到第四盾构连接序列。
[0141]
本发明提供的技术方案，当异常数量大于等于6且异常盾构管片互相连接时，则将第二目标侧所对应的第二盾构管片从所述第三盾构管片连接序列中删除，可以理解的是，第二盾构管片可以是1个，可以是2个，得到第二盾构连接序列，例如：所有盾构管片均设置磁石以及霍尔传感器，且一侧均设置有磁石(圆形)，另一侧均设置有霍尔传感器(三角形)，可以理解的是，第一目标侧为磁石所在侧，第一目标侧可以是左侧，那么霍尔传感器所在侧为右侧，从左往右，左侧为编号1的盾构管片，右侧上方为编号2的盾构管片和右侧下方编号3的盾构管片，再往右为编号4的盾构管片，其次连接着4右侧上方的编号5和右侧下方编号6的盾构管片，再次是连接着编号5的盾构管片和编号6的盾构管片右侧的编号7盾构管片，当编号1～6的盾构管片均接收到异常电压信号时，同理编号1左侧的盾构管片未接收到异常电压信号，意味着编号1的盾构管片正常，但是编号1的盾构管片接收到异常电压信号，所以一定是编号2、3出现了异常振动，所以编号2、3的盾构管片为异常盾构管片，最右侧编号5、6的盾构管片均接收到异常电压信号，但编号7的盾构管片未接收到异常电压信号，则说明是编号5、6的盾构管片本身出现了异常振动，编号为4的盾构管片需要人工进行检测，因此定位2～6的盾构管片为异常盾构管片区域，后续针对2～6的盾构管片进行检测，第四盾构连接序列为编号2～6。
[0142]
本发明提供的技术方案，在一个可能的实施方式中，还包括：
[0143]
若所述异常数量大于等于6且异常盾构管片不相邻，并根据所述第一目标侧为起始点，依次获取异常盾构管片的位置关系得到多个第五盾构连接序列。
[0144]
本发明提供的技术方案，如果接受到异常电压信号的构管片的数量大于等于6且不相邻，将磁通量干扰件片所位于盾构管片的一侧作为第三目标侧，获取不相邻的异常盾构管片的位置关系，得到多个第五盾构连接序列，每个第五盾构连接序列中相邻盾构管片的数量小于6。
[0145]
将第一目标侧所对应的第一盾构管片从多个所述第五盾构管片连接序列中删除，得到多个第六盾构连接序列。
[0146]
本发明提供的技术方案，将第三目标侧所对应的第三盾构管片从第五盾构管片连接序列中删除，得到第六盾构连接序列，可以理解的是，每个第五盾构管片连接序列与第一盾构连接序列原理相同，同样是排除磁石所在方向的第三盾构管片从而定位多个异常盾构管片。
[0147]
对所述第二盾构连接序列、第六盾构连接序列中的异常盾构管片进行自动定位，并对所述第四盾构连接序列进行辅助定位。
[0148]
本发明提供的技术方案，用户根据第二盾构连接序列、所述第四盾构连接序列以及第六盾构连接序列对异常盾构管片的位置进行定位，可以理解的是，第二盾构连接序列、所述第六盾构连接序列由于每组中数量小于6则可以直接确定异常盾构管片，则根据霍尔传感器发送信号时对应盾构管片上的编号直接自动定位异常盾构管片；第四盾构连接序列可以直接确定首尾两侧的盾构管片为异常盾构管片，可以直接进行自动定位，但是中间的盾构管片无法确认需要工程师进行进一步的检测进行辅助定位。
[0149]
本发明提供的技术方案，在一个可能的实施方式中，对所述第二盾构连接序列、第六盾构连接序列中的异常盾构管片进行自动定位，并对所述第四盾构连接序列进行辅助定位，包括：
[0150]
所述第二盾构连接序列和所述第六盾构连接序列由异常盾构管片组成，根据所述异常盾构管片的编号自动定位异常盾构管片的位置；
[0151]
本发明提供的技术方案，所述第二盾构连接序列和所述第六盾构连接序列中的盾构管片均为异常盾构管片，用户根据序列中的编号进行定位检测，方便后续的维护以及保养。
[0152]
所述第四盾构连接序列由两侧异常盾构管片以及待检验盾构管片组成，根据所述两侧异常盾构管片的编号定位异常盾构管片，并对所述待检验盾构管片的编号进行人工检测。
[0153]
本发明提供的技术方案，第四盾构连接序列首尾两端处的盾构管片为异常盾构管片，中间为待检验盾构管片，用户根据异常盾构管片以及待检验盾构管片的编号进行定位检测，相比传统技术通过人工进行检测整个隧道而言，更加具有针对性，减少了工作人员的工作量。
[0154]
本发明提供的技术方案，在一个可能的实施方式中，在第一盾构管片的第一侧设置霍尔传感器，在第二盾构管片的第二侧设置磁通量干扰件，所述第一侧和第二侧为第一盾构管片和第二盾构管片的相邻侧之后，还包括：
[0155]
获取各所述霍尔传感器的初始电压，若所述初始电压不等于预设电压值，则对所述霍尔传感器对应设置的磁通量干扰件的位置进行校准，得到校准后的磁通量干扰件。
[0156]
本发明提供的技术方案，获取各所述霍尔传感器的初始电压，如果初始电压不等于预设电压值，则对所述霍尔传感器对应设置的磁通量干扰件的位置进行校准，得到校准后的磁通量干扰件，可以理解的是，初始电压为最大电压值，初始设置的磁通量干扰件需要与霍尔传感器相对应设置，使得通过霍尔传感器的磁通量最大，例如：初始电压值为1v，此时为磁通量干扰件正对应设置，如果某个霍尔传感器的初始电压为0.8v则说明未正对应设置，需要对磁通量干扰件的位置进行校准，使得后续检测更为精准。
[0157]
所述校准后的磁通量干扰件通过所述霍尔传感器的磁通量最大。
[0158]
本发明提供的技术方案，若初始电压不等于预设电压值，则对磁通量干扰件进行校准，使得校准后的磁通量干扰件通过所述霍尔传感器的磁通量最大，也就是初始电压值为1v，方便后续较为准确的定位异常的盾构管片。
[0159]
本发明提供的技术方案，在一个可能的实施方式中，还包括：
[0160]
所述霍尔传感器由霍尔元件、电压传感器以及信号发送器组成。
[0161]
本发明提供的技术方案，霍尔传感器由霍尔元件、电压传感器以及信号发送器组成，也可以增加放大电路对电压信号进行放大，方便后续检测。
[0162]
所述电压传感器集成在所述霍尔元件处，并与所述信号发送器连接。
[0163]
本发明提供的技术方案，霍尔元件处连接有电源有电流导通，电压传感器用于检测磁通量干扰件对霍尔元件造成的霍尔电位差，通过放大电路对电压信号进行放大，并将放大后的电压信号发送至信号发送器，通过信号发送器发送至云端服务器。
[0164]
所述信号发送器将所述电压传感检测到的电压值发送至云端服务器进行处理，所述云端服务器将处理后的数据发送至移动端进行展示。
[0165]
本发明提供的技术方案，信号发送器将所述电压传感检测到的电压值发送至云端服务器进行处理，并将云端服务器将处理后的数据发送至移动端进行展示。
[0166]
为了更好的实现本发明所提供的一种岩土工程的变形数据预测方法，本发明还提供一种岩土工程的变形数据预测装置，如图4所示，包括：
[0167]
预设模块，用于在第一盾构管片的第一侧设置霍尔传感器，在第二盾构管片的第二侧设置磁通量干扰件，所述第一侧和第二侧为第一盾构管片和第二盾构管片的相邻侧；
[0168]
统计模块，用于统计预设时间段内所述霍尔传感器的电压变化次数，得到电压变化频率；
[0169]
提取模块，用于提取所述霍尔传感器的电压变化区间的最小值，根据所述最小值与预设电压值的差值，得到最大电压差值；
[0170]
定位模块，用于若所述电压变化频率大于预设电压值和/或所述最大电压差值大于预设差值，则根据定位策略对异常盾构管片的位置进行定位。
[0171]
如图5所示，是本发明实施例提供的一种电子设备的硬件结构示意图，该电子设备50包括：处理器51、存储器52和计算机程序；其中
[0172]
存储器52，用于存储所述计算机程序，该存储器还可以是闪存(flash)。所述计算机程序例如是实现上述方法的应用程序、功能模块等。
[0173]
处理器51，用于执行所述存储器存储的计算机程序，以实现上述方法中设备执行的各个步骤。具体可以参见前面方法实施例中的相关描述。
[0174]
可选地，存储器52既可以是独立的，也可以跟处理器51集成在一起。
[0175]
当所述存储器52是独立于处理器51之外的器件时，所述设备还可以包括：
[0176]
总线53，用于连接所述存储器52和处理器51。
[0177]
本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现上述的各种实施方式提供的方法。
[0178]
其中，可读存储介质可以是计算机存储介质，也可以是通信介质。通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。计算机存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。例如，可读存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该可读存储介质读取信息，且可向该可读存储介质写入信息。当然，可读存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和可读存储介质可以位于专用集成电路(application specific integrated circuits，简称：asic)中。另外，该asic可以位于用户设备中。当然，处理器和可读存储介质也可以作为分立组件存在于通信设备中。可读存储介质可以是只读
存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、cd-rom、磁带、软盘和光数据存储设备等。
[0179]
本发明还提供一种程序产品，该程序产品包括执行指令，该执行指令存储在可读存储介质中。设备的至少一个处理器可以从可读存储介质读取该执行指令，至少一个处理器执行该执行指令使得设备实施上述的各种实施方式提供的方法。
[0180]
在上述设备的实施例中，应理解，处理器可以是中央处理单元(英文：central processing unit，简称：cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：digital signal processor，简称：dsp)、专用集成电路(英文：application specific integrated circuit，简称：asic)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。结合本发明所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
[0181]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。