[發明專利]地下結構侵入預警系統及方法

在審

• 申請號: 202210738373.3
• 申請日: 2022-06-28
• 公開（公告）號: CN114822000A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 田湖南;王浩;覃衛民;張秀麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G08B31/00
• 分類號: G08B31/00;G08B25/08;G08B5/38
• 代理公司: 北京權智天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11638
• 代理人: 王新愛

本發明公開一種地下結構侵入預警系統及方法。所述系統包括服務器及至少兩個監測節點；至少兩個所述監測節點沿所述地下結構的長度方向部署，以及所述監測節點用于獲取源自地層和/或地表的侵入信號；所述服務器獲取源自同一侵入物的至少兩個所述侵入信號，以及根據至少兩個所述侵入信號的組合預測所述侵入物當前的侵入坐標；所述服務器根據所述侵入坐標的判斷所述侵入物對地下結構的侵入狀態，并且向外部用戶預警。

技術領域

本發明涉及地下結構監控領域，具體而言，涉及一種地下結構侵入預警系統及方法。

背景技術

已建成地下交通、管道工程等地下的地下結構的結構安全在線監控是必要的。地下結構時刻面臨著被外部設備侵入或即將侵入的風險，造成的事故已經屢見不鮮。對地下結構的施工破壞，主要包括鉆孔施工、樁基施工、開挖施工等導致的地下結構受損，甚至破壞。那么實現對地下結構被外部設備侵入的監測是本領域技術人員的研究方向。

公開號為CN105700008A的專利文件1提及一種電纜通道防外力破壞地音監測預警應用系統。所述系統根據單個終端一段時間內，連續采集的振動數據，確定振動目標的移動規律，系統結合安裝位置的環境特性，對振動目標進行篩選和過濾，確定目標振動的類型；基于多終端進行分析確認；系統根據多個監測終端的物理位置和采集到的振動數據，對目標振動的類型進行確認。

公開號為CN109272052A的專利文件2提及一種地下構筑物周邊樁基施工防侵入智能識別系統及方法。所述方法中前端監測節點和中繼節點分別安裝于地下構筑物的結構上，前端監測節點將采集到的隧道振動信號數據通過有線傳輸的方式輸入中繼節點，中繼節點將數據發送給后臺服務器，后臺服務器進行智能識別，若檢測出樁基施工信號，則進行預警。其中，后臺服務器利用大數據處理手段，訓練出具備自動甄別樁基施工信號能力的智能識別算法。

公開號為CN113205036A的專利文件3提及一種基礎設施外部侵害振源感知及定位方法。所述方法包括：在基礎設施采用多傳感器的網格化布置，實現對空間的網格化分割，并采集侵害振源所產生的振動信號；對傳感器所采集的各個振動信號進行互饋分析及特征提取，并依據傳感器所處位置信息，將互饋分析結果和振動特征與傳感器位置關系相對應形成特征矩陣；在所述特征矩陣中，對侵害振源位置進行標記；以及將所述特征矩陣與不同侵入行為及其發生位置進行對應，通過智能分類及模式識別算法進行侵害振源的定位。其中，智能分類及模式識別算法是基于CNN、RNN、Transformer、SVM、決策樹類算法及其衍生算法訓練輸出維度不定的多振源判定模型或者輸出高維度多振源判定模型。

基于此，專利文件1提出基于單個或多個終端獲取振動目標的類型及移動規律。專利文件2提出利用大數據算法參與對樁基施工信號的自動甄別。專利文件3提出基于多傳感器的振動信號及其位置關系構建特征矩陣，再基于判定模型多分析特征矩陣對應的侵害振源。

那么文獻中應用傳感器獲取的信號、位置及其組合的特征矩陣，配合判定模型對侵入目標作出定位是可行的，但文獻均未考慮地下結構到地表之間存在多個依次疊加的單一或復合地層結構，以及侵入信號以波的形式在地層結構中傳播時各傳感器獲取信號的時間差及幅值衰減。

發明內容

基于此，本發明結合各監測節點的信號差異獲取侵入坐標，以及考慮地層結構對信號傳播的影響對侵入坐標作出修正，并且根據修正后的侵入坐標向外部用戶發出預警。

本發明實施例一方面公開一種地下結構侵入預警系統。所述系統包括服務器及至少兩個監測節點；至少兩個所述監測節點沿所述地下結構的長度方向部署，以及所述監測節點用于獲取源自地層和/或地表的侵入信號；所述服務器獲取源自同一侵入物的至少兩個所述侵入信號，以及根據至少兩個所述侵入信號的組合預測所述侵入物當前的侵入坐標；所述服務器根據當前的所述侵入坐標向外部發送預警信息。

所述實施例優選的，所述監測節點配置為多天線陣列節點；所述多天線陣列節點用于獲取所述侵入信號的入射角度；所述服務器根據至少兩個所述多天線陣列節點的節點坐標及入射角度預測所述侵入坐標。