[發明專利]一種基于深度學習的損傷感知和災變預警智能土工織物

有效

• 申請號: 202211020767.1
• 申請日: 2022-08-24
• 公開（公告）號: CN115404840B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 肖源杰;李文奇;華文俊;何慶宇;王萌;譚攀;王衛東;陳偉
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: E02D3/00
• 分類號: E02D3/00;G06N3/0464;G06N3/08;G01D21/02
• 代理公司: 北京君有知識產權代理事務所(普通合伙) 11630
• 代理人: 焦麗雅

一種基于深度學習的損傷感知和災變預警智能土工織物，包括：同軸壓阻纖維材料與傳統土工合成材料結合的土工織物以及深度學習模塊芯片組；其中帶有同軸壓阻纖維材料的土工織物負責采集土體內部全范圍的各類響應數據，如應力、應變、溫度和含水率等。深度學習模塊芯片組負責采集各類響應數據，并基于嵌入在深度學習模塊芯片中的神經網絡算法對路基內部長期監測過程中采集到的數據進行深度學習，對路基內部即將發生的病害做到提前預測并提供病害防控措施的建議。本發明解決了傳統路基內部監測方法不能全范圍監控以及缺乏預警功能等一系列的不足，同時也極大地提高智能土工織物的使用價值，符合國家倡導的智能建造的需求。

技術領域

本發明涉及土工織物具體而言，涉及一種基于深度學習的損傷感知和災變預警智能土工織物。

背景技術

土工織物具有良好的透氣性和透水性，使水流通過，從而有效地截留砂土流失，長絲土工布具有良好的導水功能，它可以使土體內部形成排水通道，將土體結構內多余液體和氣體外排；可以利用土工布增強土體的抗拉強度和抗變形能力，增強建筑結構的穩定性，以改善土體質量；可以有效的將集中應力擴散，傳達或分解，防止土體受外力作用而破壞；可以防止上下層砂土、土體及混凝土之間混雜，從而使網孔不易堵塞—因不定型纖維組織形成的網狀結構有應變性和運動性。

現有技術當中的針對土體路基病害的監測方法主要分為兩類：第一類是運用傳統的監測傳感器結合無線通訊技術將采集到的數據上傳至數據庫中，再經行處理，傳統的監測傳感元件不能對整個檢測區域進行全覆蓋，只能針對于某一檢測點或者有限的監測范圍進行監測，不能完全地反應整個檢測區域，因此不能滿足日益提高的監測要求。如現有技術，中國專利，其申請號：CN2016201864725，公告號：CN205421228U，公開一種具有監測功能的土工織物，由若干土工織物層通過縫合線縫制而成，其特征是土工織物層之間設置若干管式護套，管式護套中放置若干光學傳感器，若干信號線穿入管式護套中與光學傳感器相連。?該類方法存在不足在于，只能測量到監控點位的數據，存在監測不全面或是漏監的情況，且對監測人員布點有一定的要求，不能全范圍地實現監測。第二類是，結合新的傳感技術手段，如光纖傳感器土工織物，這類技術手段只是簡單的將土工織物同傳感器元件進行結合，并未能夠實現對數據的二次處理，僅僅簡單地進行了采集。

因此本發明能夠在不增加額外的傳感器的情況下，將功能纖維同傳統的土工織物有機結合在一起，并加入深度學習模塊，實現路基病害監測全覆蓋以及智能感知、病害預測等功能。為智能建造提供技術儲備。

發明內容

為了解決現有技術中的缺陷，本發明公開一種智能土工織物及其制備方法，其技術方法如下：

本發明公開一種智能土工織物，其特征為：采用熱固化處理方式將不銹螺紋鋼制成的導電核芯層和壓阻納米復合材料制成具有固化涂層包裹的壓組功能纖維；再通過編制機與土工織物合成材料，如錦綸、腈綸、滌綸、氯綸等編織成成品，最終通過數據導線與深度學習模塊芯片組連接。

本發明還公開一種智能土工織物制備方法，其特征為：

步驟1：用不銹鋼拉絲機將不銹鋼原材料進行拉絲處理，制成不銹鋼螺紋鋼成品，作為導電核芯；

步驟2：用熱固化處理方式將不銹螺紋鋼制成的導電核芯和壓阻納米復合材料制成具有固化涂層包裹的壓組功能纖維。

步驟3：用土工織物編制機將步驟1中所述導電核心與步驟2中所述壓阻功能纖維，結合傳統土工織物合成材料，如腈綸紗等編織成智能土工織物成品。

步驟?4：將制成的智能土工織物成品同深度學習模塊組通過數據導線進行連接，組成完整的監測系統。

本發明還公開一種全范圍路基病害預警監測的監測方法，其特征為：包括如下步驟：

步驟1：對整個智能土工織物和嵌入神經網絡的深度學習模塊芯片組進行訓練，給由智能土工織物采集路基內部的各類響應，如應變、應力、溫度和含水率；