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专利号: 2024103891285
申请人: 盐城工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于软土地层的沉井姿态实时监测系统,其特征在于,包括:数据采集模块,用于采集软土地层的沉井的沉井数据;

数据分析模块,用于基于沉井数据,确定所述沉井的姿态参数;

姿态预测模块,用于基于历史数据,构建姿态预测模型并将沉井的姿态参数输入到姿态预测模型中,预测所述沉井的未来姿态参数;

异常报警模块,用于基于所述未来姿态参数,对所述沉井进行未来姿态异常判断,若判断为异常,则发出第一警报信息;

纠偏恢复模块,用于基于沉井的姿态参数,对沉井进行提前性纠偏;

数据采集模块包括:

监测点选择单元,用于在软土地层沉井口安装若干个监测点;

坐标系构建单元,用于构建以若干个监测点连线围成的图形的中点为原点,水平面为xy轴,竖直方向为z轴的世界坐标系;

还包括:

软土沉井就位模块,用于当沉井下沉至软土地层时,控制沉井到达设定标高并判断是否就位;

其中,软土沉井就位模块包括:

第四采集单元,用于沉井下沉至软土地层,停止沉井挖土并第一时刻分别采集四个监测点在世界坐标系上的坐标,得到沉井第四数据;

第一标高单元,用于基于沉井第四数据,确定沉井的第一标高;

第五采集单元,用于当第一时刻的任意时间段后的第二时刻,分别采集四个监测点在世界坐标系上的坐标,得到沉井第五数据;

第二标高单元,用于基于沉井第五数据,确定沉井的第二标高;

下沉速度确定单元,用于基于沉井的第一标高和沉井的第二标高,确定沉井的下沉速度;

匀速下沉控制单元,用于基于沉井的自沉速度,确定沉井的施工速度,使得沉井按照设定的第一下沉速度进行匀速下沉;

下沉速度调整单元,用于当沉井的标高到达设定标高时,改变沉井的侧壁受力分布,使得沉井的下沉速度为0;

第六采集单元,用于分别采集四个监测点在世界坐标系上的坐标,得到沉井第六数据;

就位判断单元,用于基于沉井第六数据确认沉井的姿态参数并判断沉井的姿态参数是否符合沉井规则库中的沉井姿态参数规则,若符合沉井规则库中的沉井姿态参数规则,则沉井就位完毕,若不符合,对沉井进行纠偏;

其中,下沉速度调整单元包括:

第一受力子单元,用于距离设定标高的一定距离内,获取沉井的地质结构,并测量沉井的侧壁受力分布,得到第一侧壁受力分布;

第二受力子单元,用于对沉井的侧壁受力分布进行第一次调整,确定第二侧壁受力分布,加大沉井与软土层的摩擦力,使得沉井按照设定的第二下沉速度下沉;

第三受力子单元,用于当沉井的标高到达设定标高时,对沉井的侧壁受力分布进行第二次调整,确定第三侧壁受力分布,使得沉井的下沉速度为0;

稳定判断子单元,用于基于第三侧壁受力分布,计算出沉井的稳定系数,判断沉井的稳定系数是否小于设定的稳定系数阈值;

稳定调整子单元,用于若沉井的稳定系数小于设定的稳定系数阈值,进行第三次调整,确定第四侧壁受力分布,使得沉井的稳定系数不小于设定的稳定系数阈值,否则无操作。

2.如权利要求1所述的用于软土地层的沉井姿态实时监测系统,其特征在于,数据采集模块还包括:第一采集单元,用于第一次分别采集四个监测点在世界坐标系上的坐标,得到沉井第一数据;

第二采集单元,用于第二次分别采集四个监测点在世界坐标系上的坐标,得到沉井第二数据;

受力数据采集单元,用于采集沉井的受力数据;

数据汇总单元,用于将沉井第一数据、沉井第二数据和受力数据进行汇总,得到沉井数据。

3.如权利要求1所述的用于软土地层的沉井姿态实时监测系统,其特征在于,数据分析模块包括:位移分析单元,用于基于沉井数据,确定沉井的位置偏移;

倾斜分析单元,用于基于沉井数据,确定沉井的倾斜角变化和倾斜方向;

受力分析单元,用于基于受力数据,确定沉井的侧壁受力分布;

标高分析单元,用于基于沉井数据,确定沉井的标高变化扭转分析单元,用于基于沉井数据,确定扭转变化和扭转方向。

4.如权利要求1所述的用于软土地层的沉井姿态实时监测系统,其特征在于,姿态预测模块包括:模型构建单元,用于构建姿态预测模型;

模型训练单元,用于利用历史数据对姿态预测模型进行训练;

预测未来单元,用于将沉井的姿态参数输入到训练完成的姿态预测模型中,得到沉井的未来姿态参数。

5.如权利要求1所述的用于软土地层的沉井姿态实时监测系统,其特征在于,异常报警模块包括:规则库构建单元,用于基于历史数据,构建沉井规则库,其中,沉井规则库包括沉井姿态参数规则;

异常判断单元,用于将沉井的未来姿态参数输入到沉井规则库中进行比较,判断未来姿态参数是否超出设定的阈值范围,若超出设定的阈值范围,则判定沉井的未来姿态异常,否则无操作;

警情发出模块,用于当判定沉井的未来姿态异常,发出警报信息并发送对应的沉井姿态异常类别。

6.一种如权利要求1所述的用于软土地层的沉井姿态实时监测系统的监测方法,其特征在于,包括:采集软土地层的沉井的沉井数据;

基于沉井数据,确定所述沉井的姿态参数;

基于历史数据,构建姿态预测模型并将沉井的姿态参数输入到姿态预测模型中,预测所述沉井的未来姿态参数;

基于所述未来姿态参数,对所述沉井进行未来姿态异常判断,若判断为异常,则发出第一警报信息;

基于沉井的姿态参数,对沉井进行提前性纠偏;

还包括:

当沉井下沉至软土地层时,控制沉井到达设定标高并判断是否就位;

当沉井下沉至软土地层时,控制沉井到达设定标高并判断是否就位,包括:沉井下沉至软土地层,停止沉井挖土并第一时刻分别采集四个监测点在世界坐标系上的坐标,得到沉井第四数据;

基于沉井第四数据,确定沉井的第一标高;

当第一时刻的任意时间段后的第二时刻,分别采集四个监测点在世界坐标系上的坐标,得到沉井第五数据;

基于沉井第五数据,确定沉井的第二标高;

基于沉井的第一标高和沉井的第二标高,确定沉井的下沉速度;

基于沉井的自沉速度,确定沉井的施工速度,使得沉井按照设定的第一下沉速度进行匀速下沉;

当沉井的标高到达设定标高时,改变沉井的侧壁受力分布,使得沉井的下沉速度为0;

分别采集四个监测点在世界坐标系上的坐标,得到沉井第六数据;

基于沉井第六数据确认沉井的姿态参数并判断沉井的姿态参数是否符合沉井规则库中的沉井姿态参数规则,若符合沉井规则库中的沉井姿态参数规则,则沉井就位完毕,若不符合,对沉井进行纠偏;

当沉井的标高到达设定标高时,改变沉井的侧壁受力分布,使得沉井的下沉速度为0,包括:距离设定标高的一定距离内,获取沉井的地质结构,并测量沉井的侧壁受力分布,得到第一侧壁受力分布;

对沉井的侧壁受力分布进行第一次调整,确定第二侧壁受力分布,加大沉井与软土层的摩擦力,使得沉井按照设定的第二下沉速度下沉;

当沉井的标高到达设定标高时,对沉井的侧壁受力分布进行第二次调整,确定第三侧壁受力分布,使得沉井的下沉速度为0;

基于第三侧壁受力分布,计算出沉井的稳定系数,判断沉井的稳定系数是否小于设定的稳定系数阈值;

若沉井的稳定系数小于设定的稳定系数阈值,进行第三次调整,确定第四侧壁受力分布,使得沉井的稳定系数不小于设定的稳定系数阈值,否则无操作。