基于灰色系统理论的地基沉降动态预测方法、系统及设备

本发明涉及地基沉降动态预测，特别是涉及一种基于灰色系统理论的地基沉降动态预测方法、系统及设备。

背景技术：

1、地面沉降是在自然和人为因素作用下，由于地壳表层土体压缩而导致区域性地面标高降低的一种环境地质现象，是一种不可补偿的永久性环境和资源损失。地面沉降具有生成缓慢、持续时间长、影响范围广、成因机制复杂和防治难度大等特点，是一种对资源利用、环境保护、经济发展、城市建设和人类生活构成威胁的地质灾害。有效的沉降预测，可以及时地发现隐藏的沉降问题，并对沉降处理方案进行指导，预防由于沉降引起的事故发生。

2、现有的预测沉降的方法，多为基于监测的数值人为拟合曲线进行预测的方法，拟合的方法需要人为指定参数，这一般是一种经验假设，参数设置不好会严重影响预测精度，此外现有的基于灰色系统理论的沉降预测方案，无法有效地利用实时监测数据进行模型修正，难以应用于沉降波动较大的场景。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于灰色系统理论的地基沉降动态预测方法、系统及设备，能够提高地基沉降预测的精度和合理性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于灰色系统理论的地基沉降动态预测方法，包括：

4、获取待测区域的地基沉降实时监测数据序列；

5、对所述地基沉降实时监测序列进行预处理，得到预处理后的地基沉降实时监测数据序列；

6、根据预处理后的地基沉降实时监测数据序列，构建灰色模型；

7、获取当前时刻前滑动窗口内的多个实时监测数据为初始地基沉降监测数据序列；

8、将初始地基沉降监测数据序列输入到灰色模型中，得到待测区域的当前时刻后预设个数个预测时刻的地基沉降预测值。

9、可选的，所述预处理为均值插值处理。

10、可选的，所述根据预处理后的地基沉降实时监测数据序列，构建灰色模型，包括：

11、根据滑动窗口在预处理后的地基沉降实时监测数据序列中截取预处理后的地基沉降实时监测数据为滑动窗口数据；

12、以滑动窗口数据为输入，以滑动窗口截止时刻后预设个数个预处理后的地基沉降实时监测数据为输出构建初始灰色模型；

13、删除滑动窗口数据中的首位元素，将滑动窗口截止时刻后一时刻预处理后的地基沉降实时监测数据为末位元素，更新滑动窗口数据，并返回步骤“以滑动窗口数据为输入，以滑动窗口截止时刻后预设个数个预处理后的地基沉降实时监测数据为输出构建初始灰色模型”直至遍历地基沉降实时监测数据序列，得到灰色模型。

14、可选的，在获取当前时刻前滑动窗口内的多个实时监测数据为初始地基沉降监测数据序列之后，还包括：

15、以时间为横坐标，以地基沉降实时监测数据序列为纵坐标，构建第一曲线；

16、以时间为横坐标，以初始地基沉降监测数据序列为纵坐标，构建第二曲线；

17、确定第二曲线与第一曲线的偏移量；

18、在所述偏移量处于偏移量区间时，执行步骤“将初始地基沉降监测数据序列输入到灰色模型中，得到待测区域的当前时刻后预设个数个预测时刻的地基沉降预测值”；

19、在所述偏移量超出偏移量区间时，将初始地基沉降监测数据序列作为地基沉降实时监测序列，并返回步骤“对所述地基沉降实时监测序列进行预处理，得到预处理后的地基沉降实时监测数据序列”。

20、一种基于灰色系统理论的地基沉降动态预测系统，包括：

21、实时监测数据获取模块，用于获取待测区域的地基沉降实时监测数据序列；

22、预处理模块，用于对所述地基沉降实时监测序列进行预处理，得到预处理后的地基沉降实时监测数据序列；

23、灰色模型构建模块，用于根据预处理后的地基沉降实时监测数据序列，构建灰色模型；

24、初始地基沉降监测数据序列获取模块，用于获取当前时刻前滑动窗口内的多个实时监测数据为初始地基沉降监测数据序列；

25、预测模块，用于将初始地基沉降监测数据序列输入到灰色模型中，得到待测区域的当前时刻后预设个数个预测时刻的地基沉降预测值。

26、一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行所述的一种基于灰色系统理论的地基沉降动态预测方法。

27、可选的，所述存储器为可读存储介质。

28、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

29、本发明的目的是提供一种基于灰色系统理论的地基沉降动态预测方法、系统及设备，结合灰色系统理论与滑动窗口技术，可以有效地使用最新的监测数据进行模型建立并预测后续沉降情况；通过时间扩大系数的设置，可以根据不同的应用场景，进行不同时间跨度的预测；设置模型更新机制，当监测到不符合规律的数据、或者需要更新模型时，重新建立模型进行预测，从而可以有效地针对沉降波动的场景进行预测、提高了地基沉降预测的精度和合理性。

技术特征：

1.一种基于灰色系统理论的地基沉降动态预测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于灰色系统理论的地基沉降动态预测方法，其特征在于，所述预处理为均值插值处理。

3.根据权利要求1所述的一种基于灰色系统理论的地基沉降动态预测方法，其特征在于，所述根据预处理后的地基沉降实时监测数据序列，构建灰色模型，包括：

4.根据权利要求1所述的一种基于灰色系统理论的地基沉降动态预测方法，其特征在于，在获取当前时刻前滑动窗口内的多个实时监测数据为初始地基沉降监测数据序列之后，还包括：

5.一种基于灰色系统理论的地基沉降动态预测系统，其特征在于，包括：

6.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行权利要求1至4中任一项所述的一种基于灰色系统理论的地基沉降动态预测方法。

7.根据权利要求6所述的一种电子设备，其特征在于，所述存储器为可读存储介质。

技术总结
本发明公开了一种基于灰色系统理论的地基沉降动态预测方法、系统及设备，涉及地基沉降动态预测技术领域。方法包括：获取待测区域的地基沉降实时监测数据序列；对地基沉降实时监测序列进行预处理，得到预处理后的地基沉降实时监测数据序列；根据预处理后的地基沉降实时监测数据序列，构建灰色模型；获取当前时刻前滑动窗口内的多个实时监测数据为初始地基沉降监测数据序列；将初始地基沉降监测数据序列输入到灰色模型中，得到待测区域的当前时刻后预设个数个预测时刻的地基沉降预测值。本发明通过构建灰色模型，能够提高地基沉降预测的精度和合理性。

技术研发人员：马可,陈育民,翁禾,方志
受保护的技术使用者：重庆大学溧阳智慧城市研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31