一种高边坡施工过程中动态监测方法及预警系统与流程

1.本发明涉及边坡施工领域，尤其是涉及一种高边坡施工过程中动态监测方法及预警系统。


背景技术：

2.在边坡治理施工过程中因施工不当或是环境的原因，导致容易出现坍塌或者是滑坡等事故，施工不当如边坡开挖时石方爆破用药量较大导致垮塌；边坡开挖后没有相应的防护措施，导致边坡裸露在空气中，由于长时间大面积受自然因素的作用，边坡发生物理变化，失稳垮塌。自然因素如施工期间降雨丰富；边坡土质结构松软，开挖后土体丧失平衡力，引起滑移、倾覆；边坡地基岩性为页岩或夹层土质为膨胀土，降雨后此类土质遇水膨胀，引起垮塌；边坡地下水丰富，长期浸泡引起基脚塌方。现有中一般是采用在施工时埋设相对应的检测设备或者是通过人工勘察的方式，以获取边坡位移的情况。针对上述情况，发明人认为现有技术中存在当边坡出现位移时，部分边坡位移的区域较大，原先埋设的监测设备不能对位移后的边坡进行监测，对后续的边坡施工造成一定的不便，需要对此进行改进。


技术实现要素：

3.为了提高边坡施工过程中数据获取的全面性，本技术提供一种高边坡施工过程中动态监测方法及预警系统。
4.第一方面，本技术提供一种高边坡施工过程中动态监测方法，采用如下的技术方案：获取待施工边坡的地貌并根据历史相似地貌信息确定边坡监测点和预设监测点；实时接收设置在各所述边坡监测点的监测设备传输的监测数据，并根据所述监测数据判断边坡是否出现位移；若所述边坡出现位移，则控制预设监测点的监测设备启动以用于检测位移后的边坡移动信息。
5.通过采用上述技术方案，在埋设边坡监测设备时，根据与该边坡相似或者是相同地貌的已施工的边坡的位移情况，得到参考埋设监测设备的位置点，该位置点包括施工过程中的监测点以及因为施工导致边坡出现位移、滑坡等情况的监测点。通过实时接收监测点反馈的数据，以判断当前边坡的情况，通过当前获取的数据预测边坡会出现位移的时间，以进一步在施工的过程中掌握边坡位移的情况，以便施工人员及时根据边坡位移的情况作出相对应的处理方案；同时，根据边坡预设位移的情况，以判断预设的监测设备的启动时间，可以前期数据接收和处理的工作量，也降低了预设检测设备的自身损耗。
6.可选的，所述根据所述监测数据判断边坡是否出现位移步骤，包括：判断边坡是否出现位移通过以下公式计算，其中{ }是平稳的时间序列：
{}是零均值、方差为的白噪声序列，{}为p阶自回归模型，为参数模型，根据预设算法计算得到时间序列{}的未来值的预测公式：+
…
+，其中，为的最小二乘估计，p为模型的阶数。
7.通过采用上述技术方案，根据上述计算公式，计算出边坡预设位移时间，以实现在边坡施工过程中，对边坡的动态监控，实现对边坡变化的预测，以便及时作出处理措施。
8.可选的，所述根据所述监测数据判断边坡是否出现位移步骤，还包括：基于边坡当前地貌信息和边坡当前环境信息预测边坡的移动方向信息；根据边坡的移动方向信息启动边坡预设移动前方的监测设备。
9.通过采用上述技术方案，地貌和边坡当前的环境是造成边坡移位的主要原因，因此，通过获取边坡的地貌以及当前边坡的环境信息，根据这两者信息可以推测边坡的移位情况，根据边坡移位的情况，启动监测设备以及时监测边坡的情况，以在边坡出现问题，及时进行预警，做出处理措施。
10.可选的，所述边坡当前地貌信息包括边坡当前移动速度，所述基于边坡当前地貌信息和边坡当前环境信息预测边坡的移动方向信息步骤，包括：获取所述边坡各个位置处的受力极限值信息；从天气预报信息中获取所述边坡所在地理位置处的降雨信息；基于降雨信息和所获取的边坡各个位置处受力极限信息确定边坡移动方向；根据所述边坡移动方向和边坡预测移动时间控制预设监测点的监测设备启动。
11.通过采用上述技术方案，降雨会对边坡的结构强度造成影响，因此，通过获取边坡的极限承载力，以在因天气原因导致边坡的受力超过极限承载力时，边坡发生位移，因此便可获知边坡位移的方向，根据边坡位移的方向以及预设位移谁时间，便可以提前启动监测设备以对边坡做出相对应的处理措施。
12.可选的，所述边坡的移动方向信息通过以下方式获取：从地貌信息中获取结构面投影于边坡投影同侧位置信息；当结构面投影于边坡投影同侧外侧时；则判定该处边坡不稳。
13.通过采用上述技术方案，对边坡使用赤平极射投影分析方法进行分析，通过获取结构面投影于边坡投影同侧的位置，在判定出结构面小于坡面角时，证明此时边坡处于不稳的状态，边坡可能会出现移位的情况。
14.第二方面，本技术提供一种高边坡施工过程中的预警系统，采用如下的技术方案：所述系统包括：监测终端：用于获取待施工边坡的地貌并根据历史相似地貌信息确定边坡监测点和预设监测点；实时接收设置在各所述边坡监测点的监测设备传输的监测数据，并根据所述监测数据判断边坡是否出现位移；若所述边坡出现位移，则控制预设监测点的监测设备启动以用于检测位移后的边坡移动信息；报警终端：用于接收监测终端的监测数据，并在接收到边坡移动信息超过预设值时，发出报警信号。
15.通过采用上述技术方案，在埋设边坡监测设备时，根据与该边坡相似或者是相同
地貌的已施工的边坡的位移情况，得到参考埋设监测设备的位置点，该位置点包括施工过程中的监测点以及因为施工导致边坡出现位移、滑坡等情况的监测点。通过实时接收监测点反馈的数据，以判断当前边坡的情况，通过当前获取的数据预测边坡会出现位移的时间，以进一步在施工的过程中掌握边坡位移的情况，以便施工人员及时根据边坡位移的情况作出相对应的处理方案；同时，根据边坡预设位移的情况，以判断预设的监测设备的启动时间，可以前期数据接收和处理的工作量，也降低了预设检测设备的自身损耗。报警终端在边坡的位移超出预设值时，进行报警，以便工作人员及时作出处理方案，降低损失。
16.可选的，所述系统还包括位移时间预测模块，位移时间预测模块用于判断边坡是否出现位移，通过以下公式计算，其中{}是平稳的时间序列：{}是零均值、方差为的白噪声序列，{}为p阶自回归模型为参数模型，根据预设算法计算得到时间序列{}的未来值的预测公式：+
…
+，其中，为的最小二乘估计，p为模型的阶数。
17.通过采用上述技术方案，位移时间预测模块计算出边坡预设位移时间，以实现在边坡施工过程中，对边坡的动态监控，实现对边坡变化的预测，以便及时作出处理措施。
18.第三方面，本技术提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第二方面任一项所述高边坡施工过程中动态监测方法的步骤。
19.第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行上述第二方面的计算机程序。
20.综上所述，本技术具有以下有益效果：1.通过实时接收监测点反馈的数据，以判断当前边坡的情况，通过当前获取的数据预测边坡会出现位移的时间，以进一步在施工的过程中掌握边坡位移的情况，以便施工人员及时根据边坡位移的情况作出相对应的处理方案；同时，根据边坡预设位移的情况，以判断预设的监测设备的启动时间，可以前期数据接收和处理的工作量，也降低了预设检测设备的自身损耗。报警终端在边坡的位移超出预设值时，进行报警，以便工作人员及时作出处理方案，降低损失。
附图说明
21.图1是本技术一实施例中一种高边坡施工过程中动态监测方法的一原理图；图2是本技术一实施例中计算机设备的一示意图。
具体实施方式
22.以下结合附图1-2对本技术作进一步详细说明。
23.本技术实施例公开一种高边坡施工过程中动态监测方法，参见图1，该方法包括以下步骤：s100：获取待施工边坡的地貌并根据历史相似地貌信息确定边坡监测点和预设监
测点。
24.在本实施例中，待施工边坡的地貌是指边坡的地形、地层岩性和岩土体结构特征、断层、裂隙和软弱层的分布、产状、充填物质以及结构面的组合与连通率、边坡岩体风化、卸荷深度等等影响边坡特征信息。边坡监测点是指在设置边坡支护桩时，埋设在支护孔中的测斜孔以及对边坡位移启用监测的埋设点，预设监测点是在边坡出现位移后启用的监测点。
25.具体地，在施工前，通过现场勘察的方式，获取边坡的地貌特性，依据所获取的地貌特性信息寻找与该边坡地貌特性相同或者是相近似的边坡，根据已完成施工的边坡监测情况设置待施工边坡的监测点。若不存在相同或者是相似的边坡施工案例，则按照边坡实际地形计算埋设点。设置监测点时，在支护孔开挖后埋孔前，孔内安装测斜孔以对边坡位移进行监测，以便根据埋设的设备获取边坡施工前后孔桩位移数据。
26.s200：实时接收设置在各边坡监测点的监测设备传输的监测数据，并根据监测数据判断边坡是否出现位移。
27.在本实施例中，监测数据包括支护桩的位移量、位移时间以及位移方向等等与边坡位移相关的信息。
28.具体地，实时接收监测点传输的数据，根据分析接收到的数据中关于监测设备的地理位置数据，来判断埋设的支护桩是否出现了位移，如果接收到监测设备前后的位置信息不一致，则判定该支护桩对应的位置出现了位移情况，进而确定边坡出现了位移。进一步地，可以根据分析监测设备前后两次地理位置的差值，来推断出边坡位移的情况，例如，监测设备初始地理位置在东经113度5分、北纬22度40分，位移后的地理位置变为东经113度4分、北纬22度38分，由此便可以获知该处支护桩对应的边坡的位移方向以及位移变化量。
29.在一实施例中，s200还包括s201：判断边坡是否出现位移通过以下公式计算，其中{}是平稳的时间序列：{}是零均值、方差为的白噪声序列，{}为p阶自回归模型，为参数模型，根据预设算法（在本实施例中采用最小二乘估计法）计算得到时间序列{}的未来值的预测公式：+
…
+，其中，为的最小二乘估计，p为模型的阶数。
30.具体的，利用所给的初始观测数据，做残差序列，x=，
,a=有上述公式可得x=，有最小二乘法，计算=最小的，称为的最小乘二估计。
31.利用所求出的模型参数的最小二乘估计，计算出akaike信息准则的值：，其中，，对p=1,2,
…
l，求出aic=，l为给定模型的最大阶数，aic所对应的阶数p即为所求模型的阶数，该阶数记为，此阶数对应的参数即所求的参数，确定模型之后，便可以对位移的时间进行预测，公式如下：+
……
+
…
+
…
+
…
+例如，即可得到t时刻支护桩的位移预测值，因此，可以通过预判的方式，在预设时间开启对应位置处的预设监测设备，以获得准确的监测数据。
32.在一实施例中，s200还包括s202：基于边坡当前地貌信息和边坡当前环境信息预测边坡的移动方向信息；根据边坡的移动方向信息启动边坡预设移动前方的监测设备。
33.在本实施例中，边坡当前环境信息是指边坡当前的环境气候，如下雨量、空气湿度。
34.在一实施例中，s202包括：获取边坡各个位置处的受力极限值信息；从天气预报信息中获取边坡所在地理位置处的降雨信息；基于降雨信息和所获取的边坡各个位置处受力极限信息确定边坡移动方向；根据边坡移动方向和边坡预测移动时间控制预设监测点的监测设备启动。
35.在本实施例中，受力极限值是指附加应力，也就是使得地层是去稳定产生变形的主要原因。
36.具体地，采用布辛涅斯克理论公式计算边坡的受力极限值，在另一实施例中，还可以通过角点法计算。边坡的各个位置处的受力不一样，在出现降雨的时候，雨水会使得土壤
变得松软，从天气预报中获取预设的降雨量信息，在另一实施例中，还可以通过现场检测反馈的信息，获取实时的降雨量信息，采用高密度电法正反演软件gdf反演边坡的截面模型，根据模型所展示的边坡断面情况以及所获取到的降雨量信息，判断容易出现位移的边坡部位，并推测边坡可能移动的方向，结合预设位移时间，以在边坡出现位移前，预先启动边坡位移前方的监测设备。
37.进一步地，边坡的移动方向信息还可以通过以下方式获取：从地貌信息中获取结构面投影于边坡投影同侧位置信息；当结构面投影于边坡投影同侧外侧时；则判定该处边坡不稳。
38.在本实施例中，结构面是指倾向于坡外/内的结构面。
39.具体地，通过勘察的方式，获取边坡的地貌，从地貌中获知边坡的结构面以及边坡投影同侧所在的位置，然后再通过极射赤平投影法确定边坡上不稳定结构体的几何形态、规模大小以及可能变形位移方向。若结构面投影于边坡投影同侧外侧，则该边坡不稳，容易出现位移的情况。
40.s300：若边坡出现位移，则控制预设监测点的监测设备启动以用于检测位移后的边坡移动信息。
41.具体地，通过步骤s200获取边坡的位移信息之后，得到边坡移动的范围，向边坡移动范围内的预设监测设备发射启动信号以启动预设的监测设备，进而扩大对边坡的监测面，以在边坡出现再次位移时，能获取到较准确的数据。
42.进一步地，每一个监测设备内均存储有其他监测设备的位置信息，设备之间可以相互感应，在边坡当前位移停止后，监测设备之间相互感应，以获取发生位移监测设备的工作状态信息，获取各个已启动的监测设备的检测覆盖区域，与边坡实际位移的区域进行对比，以查看未设监测设备的区域，并将该区域信息发送至终端，以便及时作出处理措施。
43.监测设备覆盖面积与边坡实际位移的区域对比，通过以下方法实现：通过获取每个已经启动的监测设备的地理位置信息，以获得已启动的监测设备的覆盖区域，边坡实际位移的区域通过已启动的监测设备和现场勘察的方式确定，将获取到的两个区域进行对比，即可得到边坡实际位移的区域覆盖范围内，未启动的监测设备的工作状态信息。
44.本技术实施例还公开一种高边坡施工过程中的预警系统，系统包括监测终端以及报警终端。
45.系统包括监测终端：用于获取待施工边坡的地貌并根据历史相似地貌信息确定边坡监测点和预设监测点；实时接收设置在各边坡监测点的监测设备传输的监测数据，并根据监测数据判断边坡是否出现位移；若边坡出现位移，则控制预设监测点的监测设备启动以用于检测位移后的边坡移动信息；报警终端：用于接收监测终端的监测数据，并在接收到边坡移动信息超过预设值时，发出报警信号。
46.在本实施例中，通过判定监测设备移动的位置，来判断边坡的位移是否超出预设值，如果超出预设值，报警终端发出警报。
47.进一步地，在一实施例中，该系统还包括位移时间预测模块，位移时间预测模块用于判断边坡是否出现位移，通过以下公式计算，其中{}是平稳的时间序列：
{}是零均值、方差为的白噪声序列，{}为p阶自回归模型为参数模型，根据预设算法计算得到时间序列{}的未来值的预测公式：+
…
+，其中，为的最小二乘估计，p为模型的阶数。
48.进一步地，在一实施例中，监测终端包括位移预测模块，位移预测模块基于边坡当前地貌信息和边坡当前环境信息预测边坡的移动方向信息；根据边坡的移动方向信息启动边坡预设移动前方的监测设备。
49.进一步地，在一实施例中，监测终端包括受力检测模块，用于获取边坡各个位置处的受力极限值信息；从天气预报信息中获取边坡所在地理位置处的降雨信息；基于降雨信息和所获取的边坡各个位置处受力极限信息确定边坡移动方向；根据边坡移动方向和边坡预测移动时间控制预设监测点的监测设备启动。
50.进一步地，在一实施例中，监测终端包括稳定性计算模块，用于从地貌信息中获取结构面投影于边坡投影同侧位置信息；当结构面投影于边坡投影同侧外侧时；则判定该处边坡不稳。
51.本技术实施例还公开了一种计算机设备，参见图2，该计算机设备可以是服务器。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机程序被处理器执行时以实现一种高边坡施工过程中动态监测方法，该方法包括以下步骤：s100：获取待施工边坡的地貌并根据历史相似地貌信息确定边坡监测点和预设监测点；s200：实时接收设置在各所述边坡监测点的监测设备传输的监测数据，并根据所述监测数据判断边坡是否出现位移；s300：若所述边坡出现位移，则控制预设监测点的监测设备启动以用于检测位移后的边坡移动信息。
52.本技术实施例还公开一种计算机可读存储介质。在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：s100：获取待施工边坡的地貌并根据历史相似地貌信息确定边坡监测点和预设监测点；s200：实时接收设置在各所述边坡监测点的监测设备传输的监测数据，并根据所述监测数据判断边坡是否出现位移；s300：若所述边坡出现位移，则控制预设监测点的监测设备启动以用于检测位移后的边坡移动信息。
53.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术
所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（rom）、可编程rom（prom）、电可编程rom（eprom）、电可擦除可编程rom（eeprom）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（ram）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram（sram）、动态ram（dram）、同步dram（sdram）、双数据率sdram（ddrsdram）、增强型sdram（esdram）、同步链路（synchlink） dram（sldram）、存储器总线（rambus）直接ram（rdram）、直接存储器总线动态ram（drdram）、以及存储器总线动态ram（rdram）等。
54.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
55.以上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精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。