[發明專利]隧道突涌水前兆信息監測與融合預警系統以及方法

在審

• 申請號: 201710438581.0
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107144891A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 李利平;高成路;李術才;袁永才;陳旭光;成帥;王美霞
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01V11/00
• 分類號: G01V11/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 趙敏玲

1.一種隧道突涌水前兆信息監測與融合預警系統，其特征在于，包括一個監控平臺，在所述的監控平臺設有軟件系統，所述的軟件系統包括數據采集模塊、數據處理模塊、模式判別模塊和融合預警模塊；

所述的數據采集模塊包括與數理處理模塊相連的位移信息采集模塊、應力信息采集模塊、滲壓信息采集模塊、溫度信息采集模塊、視電阻率采集模塊和微震信息采集模塊；

所述的數據處理模塊包括離差標準化模塊、反正切函數模塊、對數函數法模塊和零-均值法模塊；利用所述的四個模塊對數據采集模塊采集的信息進行處理；

所述的模式判別模塊，包括主成分分析和因子分析；

所述的融合預警模塊，包括預警前兆信息模塊和信息監測預警模塊；其中，所述的預警前兆信息模塊，主要針對地質前兆信息、預報前兆信息和施工監測信息進行案例匹配和類型判識；所述的信息監測預警模塊，通過不同的數據處理形成對隧道施工過程中的突涌水前兆信息進行融合分析和災害發生預測預警。

2.如權利要求1所述的一種隧道突涌水前兆信息監測與融合預警系統，其特征在于，所述的主成分分析主要包括：標準化處理、相關系數矩陣、特征值和貢獻程序。

3.如權利要求1所述的一種隧道突涌水前兆信息監測與融合預警系統，其特征在于，所述的因子分析主要包括：條件判識、因子參量、正交旋轉和因子得分。

4.如權利要求1所述的一種隧道突涌水前兆信息監測與融合預警系統，其特征在于，以MATLAB函數庫為計算平臺編制的離差標準化模塊、反正切函數模塊、對數函數法模塊和零-均值法模塊。

5.如權利要求1所述的一種隧道突涌水前兆信息監測與融合預警系統，其特征在于，所述的信息監測預警模塊，主要包含數據處理、數據挖掘、信息融合、實時修正和預測預警。

6.利用權利要求1所述的系統進行預警的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1在隧道施工現場利用傳感器以及監控平臺上的數據采集模塊進行數據采集，包括位移、應力、滲壓、溫度、視電阻率和微震信息；

步驟2將步驟1采集的信息，傳輸至數據處理模塊，進行數據處理；所述的數據處理模塊利用離差標準化模塊、反正切函數模塊、對數函數法模塊和零-均值法模塊進行融合分析；

步驟3，通過模式判別模塊對比數據庫信息，進行基于監測數據結果的突涌水模式匹配，進而利用融合預警模塊實現隧道突涌水災害的預測預警。

7.利用權利要求6所述的系統進行預警的方法，其特征在于，所述的預警前兆信息，主要基于專家案例庫，使用者通過對比施工現場揭露的巖石產狀和地下水情況，進行模式匹配，并且根據施工監測的水壓、水質、鋼拱架應力和位移等信息進行預警措施，并指導處理措施和應急預案。

8.利用權利要求6所述的系統進行預警的方法，其特征在于，所述的信息監測預警，主要通過信息處理進行監測信息動態顯示，通過數據挖掘進行預警閥值和突水概率計算，通過改進的D-S證據理論進行信息融合計算突水概率，通過實時修正計算實時突水概率，通過GM、ARM A或者Holt-Winters Model進行隧道突涌水的預測預警。