一种基于地质雷达数据转化地基承载力的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及工程建设技术领域，尤其设及一种基于地质雷达数据转化地基承载力 的方法及系统。
【背景技术】
[0002] 目前，在工业领域，起重机是一个重要的作业工具。在起重机工作过程中，为了使 起重机更好更准确的工作，可使用监控系统对起重机的安全状态进行监控。
[0003]但是，一般起重机的安全监控功能仅仅对起重机的主要行为进行简单提示，未对 起重机的安全监控提供技术措施。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种基于地质雷达数据转化地基承载力的方法，包括地基数据接收 步骤和数据处理步骤，
[000引在所述地基数据接收步骤中，接收探地雷达采集的地基数据；
[0006]在所述数据处理步骤中：
[0007]反射界面上下层材料的介电常数与界面的反射波的能量关系为：
公式(1)， (11=0,1,2.....)
[0008] 公式1中El为雷达波入射波的强度;Em为雷达波在第η个界面层处的反射波的强度， 为第η个结构层的介电常数。
[0009]作为本发明的进一步改进，在所述数据处理步骤中：
[0010] 设Rn为反射系数，它是反射波强度Em与入射波强度El的比值，即
[00川
公式(2)，
[0012]因此公式(1)表示为：
[001引
公式(3)，
[0014]第一次反射发生在路面表层，此时探地雷达接收机接收到的反射波强度E。与Er。相 等，而且上层空气介电常数为1，故
[001引
公式(4)，
[0016]第二次反射时，由于上层材料的介电常数已求得，同样可根据公式(2)求出下一层 的介电常数，定义反射系数：
[0017]
公式(5)，
[001引其中(1-解）为反射层能量损失系数，
[0019] 将公式(5)代入公式(3)得
[0020]
公式（6)，
[0021] 从而求得各层的介电常数。
[0022] 作为本发明的进一步改进，在所述数据处理步骤中，
[0023] 第η层的厚度为：
[0024] 公式(7)， ，(η=1，2..…)
[0025] 其中C为光速，Atn为电磁波于结构层的往返时间；
[0026] 通过数据处理步骤进行对地基数据处理后得到地基检测数据，所述地基检测数据 包括各层的介电常数和厚度。
[0027 ]本发明还提供了一种起重机防倾覆的方法，包括：
[0028] 起重机姿态数据接收步骤，接收姿态传感器采集的起重机姿态数据；
[0029] 该起重机防倾覆的方法还包括使用权利要求3所述的地基检测数据；
[0030] 通过起重机姿态数据和地基检测数据提示工作人员，防止起重机倾覆。
[0031] 作为本发明的进一步改进，输出所述起重机姿态数据和所述地基检测数据。
[0032] 本发明还提供了一种基于地质雷达数据转化地基承载力的系统，包括地基数据接 模块和数据处理模块，
[0033] 在所述地基数据接收模块中，接收探地雷达采集的地基数据；
[0034] 在所述数据处理模块中：
[0035] 反射界面上下层材料的介电常数与界面的反射波的能量关系为：
公式(1)， (1户0，1，2.…
[0036] 公式1中El为雷达波入射波的强度;Em为雷达波在第η个界面层处的反射波的强度，Em为第η个结构层的介电常数。
[0037] 作为本发明的进一步改进，在所述数据处理模块中：
[003引设Rn为反射系数，它是反射波强度Em与入射波强度El的比值，即
[0039]
公式(2)，
[0040] 因此公式(1)表示为：
[0041 ]
公式(3)，
[0042] 第一次反射发生在路面表层，此时探地雷达接收机接收到的反射波强度E。与Er。相 等，而且上层空气介电常数为1，故
[0043]
公式(4)，
[0044] 第二次反射时，由于上层材料的介电常数已求得，同样可根据公式(2)求出下一层 的介电常数，定义反射系数：
[004引
公式(5)，
[0046]其中(1 -的）为反射层能量损失系数，
[0047 ]将公式(5)代入公式(3)得
[004引
公式(6)，
[0049] 从而求得各层的介电常数。
[0050] 作为本发明的进一步改进，在所述数据处理模块中，第η层的厚度为：
[0051] . . 公式(7)， ，'妨=1,2.,.....)
[0052] 其中C为光速，Δtn为电磁波于结构层的往返时间；
[0053] 通过数据处理步骤进行对地基数据处理后得到地基检测数据，所述地基检测数据 包括各层的介电常数和厚度。
[0054] 本发明还提供了一种起重机防倾覆的系统，包括：
[0055] 起重机姿态数据接收模块，用于接收姿态传感器采集的起重机姿态数据；
[0056] 该起重机防倾覆的系统还包括使用所述的地基检测数据；
[0057] 通过起重机姿态数据和地基检测数据提示工作人员，防止起重机倾覆。
[0058] 作为本发明的进一步改进，输出所述起重机姿态数据和所述地基检测数据。
[0059] 本发明的有益效果是:本发明基于探地雷达探测数据，在对地基缺陷进行数据处 理和图像解释的基础上，转化为地基承载力数据;结合起重机的实际应用需求，通过探地雷 达数据间接判定起重机防倾覆安全。
【附图说明】
[0060] 图1为由对某条道路检测的一段雷达反射信号而生成的波形图。
[0061] 图2是本发明的系统原理框图。
【具体实施方式】
[0062] 本发明公开了一种基于地质雷达数据转化地基承载力的方法，在本发明中，基于 探地雷达探测数据，在对地基缺陷进行数据处理和图像解释的基础上，转化为地基承载力 数据;结合起重机的实际应用需求，通过探地雷达数据间接判定起重机防倾覆安全。
[0063]本发明引入雷达浅地层检测技术，通过时域电磁反演和层剥离方法实现路面材料 介电特性估计，研究介电常数与路基密度、压实度之间的关系，对地基承载力及地基沉降评 估;结合履带起重机结构及技术特性，评估履带起重机作业安全性。本发明实现由探地雷达 直接反映地基承载力、地基沉降评估而达到对履带起重机作业安全监控的目的。
[0064] 采用雷达探测是为了求得路面各结构层厚度，但运不能简单直接获得，需先计算 透射物体物质的介电常数，再进一步推求各结构层的厚度。
[0065]雷达波的反射发生在不同介电常数物质的界面，介电常数与物质的导电性能有 关。通常情况下，某类物质的介电常数是比较固定的，但当它与其它物质混合时，表现出来 的复合介电常数会发生改变，在实际的检测中，由于路面各层的材料一般都为多种材料的 混合物，而且材料的混合比例、揽拌均匀度、含水量和压实度等的不同导致了路面的情况是 千差万别的，此时介电常数也不是一个常数，因此不能直接利用上述值，此时可利用反射波 能量来推求各结构层的介电常数。
[0066]基于地质雷达数据转化地基承载力的方法中包括地基数据接收步骤和数据处理 步骤，
[0067]在所述地基数据接收步骤中，接收探地雷达采集的地基数据；
[0068] 在所述数据处理步骤中：
[0069]反射界面上下层材料的介电常数与界面的反射波的能量关系为：
[0070] 公式(1)， (n=0 丄 2.….)
[0071] 公式1中E功雷达波入射波的强度;Em为雷达波在第η个界面层处的反射波的强度， Em为第η个结构层的介电常数。
[0072] 在所述数据处理步骤中：
[0073] 设Rn为反射系数，它是反射波强度Em与入射波强度El的比值，即
[0077]第一次反射发生在路面表层，此时探地雷达接收机接收到的反射波强度E。与Er。相 等，而且上层空气介电常数为1，故
[007引
公式(4)，
[0079]第二次反射时，由于上层材料的介电常数已求得，同样可根据公式(2)求出下一层 的介电常数，定义反射系数：
[0080]
公式(5)，
[0081 ]其中b 为反射层能量损失系数，
[0082] 将公式(5)代入公式(3)得
[0083]
公式(6)，
[0084] W次类推，可W求得各层的介电常数。
[0085] 在所述数据处理步骤中，