本发明涉及地震勘探，具体而言涉及一种基于svm的隧道地震超前预报智能震源。
背景技术：
1、在现代社会中，环保意识逐渐发展，在隧道勘探事业中也逐渐考虑到各方因素来综合选择合适的震源作为冲击发生装置。炸药震源作为一种使用较早、效果明显的技术，曾被广泛使用，并在今天仍旧能够在隧道超前预报中得到使用。但在使用炸药震源时，会面对以下困境：施工人员的生命安全问题、对周遭生态环境的破坏性影响、对施工任务的进度拖延、作业成本的提高等。地质雷达法易受洞内机械干涉、探测距离短；直流电法仅对含水断层异常检测有较好的勘测结果。
2、气动震源相对于炸药震源、地质雷达法和直流电法有更好的适应能力，在隧道地质勘探中能对多种异常地质进行较为清晰地识别。同时，气动震源能够做到根据不同类型的地质进行锤头接触面积、质量的调节，能够得到更准确、更清晰的地质数据。气动震源在进行隧道地质超前预报时，相对炸药震源更加绿色、安全，对环境有更好地保护，能保证施工人员的生命安全。在施工进度上讲，气动震源相对于钻探技术、炸药震源的效率更高，施工时间从3-4小时压缩到不足一小时，并且在进行勘探时可同步进行隧道的工程实施。从成本上讲，气动震源所花费的成本更低，将施工人员降低至2人，人工成本和运输、保管成本也有所降低。
3、综合考虑各方面因素，气动震源在隧道超前预报勘探中的运用变得越来越广泛。
4、svm是一种可用于解决多分类问题的监督学习算法，其核心思想是 “找到最优分类 / 回归边界，最大化模型泛化能力”，在小样本、高维数据场景中表现尤为突出。其核心优势为：
5、小样本泛化能力强：基于 “结构风险最小化” 理论（而非传统算法的 “经验风险最小化”），能在样本量少的场景中（如实验数据有限的气动震源调试）避免过拟合，保证对新数据的预测精度。
6、高维数据表现优异：即使特征维度（如数据的属性数量）远大于样本数量，svm 也能通过核函数高效处理。
7、抗干扰性强：仅依赖支持向量，对噪声数据不敏感，模型鲁棒性高。
8、可解释性较好：最优超平面的物理意义明确（最大化间隔），支持向量可解释 “哪些样本对分类 / 回归起关键作用”，便于分析模型决策逻辑。
9、在调节震源的模式选择上利用svm进行最适合结构预测，利用svm的 “精准的非线性建模能力、小样本泛化能力、抗干扰性”，解决了可调节气动震源 “参数耦合复杂、实验样本少、工况干扰多、多目标难平衡” 的核心痛点，实现 “从经验调节到数据驱动精准调节”的升级，尤其在地质勘探中对震源性能要求高的场景中，价值尤为显著。
10、现有技术的缺点
11、1)固定结构局限性：传统锤头接触面积与质量固定，难以兼顾软土与硬岩等不同地质环境的需求，导致能量传递效率波动大（10%~60%）。
12、2)操作复杂性：在获得地质条件有限的情况下，为获知何种类型的锤头组合的地质数据更优秀，所需要的操作非常繁琐。
13、3)异常信号无法自动识别：在气动震源激发失误时，所产的信号为异常信号，无法作为有效信号进行解释使用，传统的气动震源无法自主识别、提醒，必须由专业人员进行识别分析。
14、4)灵活性不足：现有气动震源的结构无法在隧道环境中灵活运输，难以适应隧道内复杂环境。
15、5)对环境破坏性大：炸药震源对隧道内部环境造成不可修复性破坏，对环境造成损伤。
技术实现思路
1、本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了基于svm的隧道地震超前预报智能震源。本发明的技术方案如下：
2、基于svm的隧道地震超前预报智能震源，其包括：
3、锤头调节结构，所述锤头调节结构包括锤头更换装置和可更换的锤头，所述可更换的锤头用于根据地质条件更换以适应不同环境；
4、质量调节结构，所述质量调节结构具有特化锤杆设计，所述锤杆设有可加装配重的结构，以改变所述自适应调节气动震源装置的整体质量，提高适应性；
5、连接保护结构，所述连接保护结构设有防止内部连接孔和所述锤头更换装置的螺纹损坏的保护装置，确保所述自适应调节气动震源装置在高冲击力下的结构稳定，其中所述锤头更换装置的具体结构与所述连接保护结构的存在机械驱动关系，所述质量调节结构中的配重加装与所述连接保护结构的位置关系相关联，以保证在调整整体质量的同时不破坏所述锤头更换装置与所述自适应调节气动震源装置的连接稳定性。
6、进一步的，还包括履带动力结构，所述履带动力结构环绕所述自适应调节气动震源装置设置，用于驱动所述自适应调节气动震源装置在隧道内移动。
7、进一步的，还包括电池供能系统，所述电池供能系统设置于所述自适应调节气动震源装置上，与所述锤头更换装置和所述质量调节结构电连接，用于提供操作所需电力。
8、进一步的，所述自适应调节气动震源装置具有模块化设计，所述电池供能系统作为模块化组件之一，与所述自适应调节气动震源装置的其他组件可拆卸连接。
9、进一步的，还包括支持向量机（svm），所述支持向量机用于根据地质信息筛选出最优的锤头结构组合。
10、进一步的，所述锤杆设有延长结构，所述延长结构环绕所述锤头设置，用于增加配重的附加空间。
11、进一步的，所述锤杆与所述锤头更换装置的连接处设有保护装置，所述保护装置包括环绕所述锤杆的螺纹保护部件，用于在高冲击力下保护所述螺纹免受损坏。
12、进一步的，所述配重加装结构的设置与所述锤头更换装置存在位置关联，确保在所述自适应调节气动震源装置的整体质量调整过程中，所述锤头更换装置与所述锤杆的连接稳定性不受影响。
13、进一步的，还包括封闭气泵，所述封闭气泵设置于所述自适应调节气动震源装置内部，用于独立产生气动压力。
14、进一步的，所述自适应调节气动震源装置还包括时域脉冲峰能量阈值筛查机制，所述筛查机制设置于所述自适应调节气动震源装置的信号处理模块中，用于实时识别并排除低质量和无效的信号。
15、本发明的优点及有益效果如下：
16、本发明结构组成：自适应调节气动震源由两部分可自主调节，可更换不同接触面积的锤头和可变更质量的配重结构。
17、特化气动震源锤头结构：为适应添加配重结构，将锤头的长度延长，能添加足够的配重位置。同时震源锤头内新增连接孔，做到链接结构的工作。
18、优化供能结构：选择抛弃传统电池结构，选择工地内部直接供能，减少电池能量瓶颈困境。
19、气动震源整体结构轻量化、模块化设计：将电池、气动震源和封装一体化气泵模块化设计，可拆卸、安装。便于施工人员远距离进行运输、使用。
20、气泵封装一体化：将气泵进行封装在长方体结构中，同气泵控制装置等设备一起。既起到保护气泵结构的作用，又能够降低使用门槛，减少手操部分，自动化程度高。
21、结合高效区域检测算法：通过算法对采集到的数据进行实时现场检测，将异常信号进行有效识别。
22、基于svm的调节震源锤头的组合模式选择：通过监督学习算法“svm”对有限的锤头组合模式（不同型号的接触面积和质量）进行选择，svm由收集的最优锤头组合模式数据组成的数据库训练得到，将现场有限地质情况转化为指定的数据，svm对其进行最优化锤头组合预测。