基于卡爾曼濾波法的地鐵施工風(fēng)險快速評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于卡爾曼濾波法的地鐵施工風(fēng)險快速評估方法。
【背景技術(shù)】
[0002]建設(shè)地鐵的前期時間較長，由于需要規(guī)劃和政府審批，甚至還需要試驗。從開始醞釀到付諸行動破土動工需要非常長的時間，短則幾年，長則十幾年也是有可能的。由于地鐵的構(gòu)造，而導(dǎo)致極易因為這些因素發(fā)生悲劇。地鐵的建造分為:1、明挖回填最簡單直接的方法是明挖隨填(明挖回填)。這種方法一般是在街道上挖掘大坑，再在下面建造隧道結(jié)構(gòu)，隧道有足夠的承托力后才把路面重新鋪上。除了道路被掘開，其他地下結(jié)構(gòu)如電線、電話線、水管等都需要重新配置。建這種隧道的物料一般是混凝土或鋼，但較舊的系統(tǒng)也有使用磚塊和鐵的。2、鉆挖法:另一種方法是先在地面某處挖一個豎井，再在井底挖掘隧道。最常見的方法為使用鉆挖機(潛盾機，盾構(gòu)機)，一面挖掘一面把預(yù)先準備好的組件安裝在隧道壁上。對于建筑物高度密集的地方，鉆挖法甚至是唯一可行的建造方法。這種方法的優(yōu)點是對街道或其他地下設(shè)施的影響非常小，甚至可在水底建造；隧道的設(shè)計也有較多的創(chuàng)作空間，例如車站會比站與站之間的隧道高一些，有助列車離站時加速以及進站時減速。但這種挖法也不是沒有缺點的，其中之一是經(jīng)常需要留意地下水的影響；另外在一些較硬的巖層開挖，可能需要炸藥。地下空氣供應(yīng)問題甚至隧道坍塌亦有可能造成工人傷亡。此外，對于建筑高度密集的地方，挖掘時除了要留意避免對工地四周的建筑結(jié)構(gòu)造成影響以外，有時亦要統(tǒng)籌所在的公用事業(yè)，把地底的輸水、輸電管線遷移，以便騰出地方來興建列車通道。
[0003]這樣就可以看得出前期準備工作的重要性，而這重中之重就是地址勘測工作，勘測的數(shù)據(jù)是否精準，對設(shè)計和施工的影響非常大。隨著電子元器件的發(fā)展，傳感器的精度大幅度提高，現(xiàn)有勘測水平已經(jīng)做到單個參數(shù)誤差忽略不計的程度。但是，地質(zhì)實際狀況通常受綜合因素影，這樣就需要對不同地質(zhì)情況進行模擬建模，采集的數(shù)據(jù)作為模型的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)，最終獲得精準模型，然后改變地質(zhì)參數(shù)，驗證施工方案，這個過程需要對可能發(fā)生的情況進行逐一分析，通過模型對變化的參數(shù)進行逐一訓(xùn)練驗證，這樣做精確度高，實際操作效果好，但是周期太長。
[0004]信息融合是把多個渠道、多方位采集的不完整信息加以綜合，消除多源信息間可能存在的冗余和矛盾的信息，并對其加以互補，降低其不確定性統(tǒng)環(huán)境相對完整的一致性描述的過程。信息融合可以提高智能系統(tǒng)的決策、規(guī)劃、反應(yīng)的快速性和正策風(fēng)險，是一個涉及到信息科學(xué)、計算機科學(xué)和自動化科學(xué)的交叉學(xué)科，是目前信息社會所必須研究的一個重要方向。多源信息融合技術(shù)的產(chǎn)生提高了智能系統(tǒng)決策的準確性，降低了決策風(fēng)險。通過信息融合進行初步排除施工風(fēng)險極高的方案，保留可行性較高的施工方案，進而通過上述通過模型對可行性方案的參數(shù)進行逐一訓(xùn)練驗證，這樣做確保精確度高，同時提高效率，減少前期驗證周期。
[0005]卡爾曼濾波法卡爾曼濾波主要用于融合低層次實時動態(tài)多傳感器冗余數(shù)據(jù)。為地鐵施工風(fēng)險快速評估提供了技術(shù)支持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對以上問題的提出，而研制基于卡爾曼濾波法的地鐵施工風(fēng)險快速評估方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種基于卡爾曼濾波法的地鐵施工風(fēng)險快速評估方法，其特征在于包括如下步驟:
[0008]I)現(xiàn)場布設(shè)多元傳感器通過有線或無線的方式將檢測數(shù)據(jù)傳輸給地鐵現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，地鐵現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務(wù)器對多元傳感器傳回數(shù)據(jù)進行過濾處理，然后將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給風(fēng)險評估服務(wù)器；
[0009]2)風(fēng)險評估服務(wù)器對地鐵現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務(wù)器發(fā)送回來的檢測數(shù)據(jù)進行分類和整合，轉(zhuǎn)換為適于卡爾曼濾波法融合方法計算的數(shù)據(jù)陣列；
[0010]3)然后風(fēng)險評估服務(wù)器采用卡爾曼濾波法融合方法對上述數(shù)據(jù)進行風(fēng)險評估處理，具體處理過程包括:該方法用測量模型的統(tǒng)計特性遞推，決定統(tǒng)計意義下的最優(yōu)融合和數(shù)據(jù)估計，如果系統(tǒng)具有線性動力學(xué)模型，且系統(tǒng)與數(shù)據(jù)的誤差符合高斯白噪聲模型，則卡爾曼濾波將為融合數(shù)據(jù)提供唯一統(tǒng)計意義下的最優(yōu)估計；
[0011]4)最后風(fēng)險評估服務(wù)器將風(fēng)險快速評估結(jié)果發(fā)給檢測監(jiān)控中心計算機，由計算機中心處理單元進行下一步處理。
[0012]步驟3)中還包括:
[0013]采用多個卡爾曼濾波器對多組數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計時。
[0014]所述現(xiàn)場布設(shè)多元傳感器包括位移計、應(yīng)力計、孔隙水壓計、鋼筋計、壓力盒和流量計。
[0015]基于卡爾曼濾波法的地鐵施工風(fēng)險快速評估方法，對現(xiàn)場傳回數(shù)據(jù)融合處理，進行初步排除施工風(fēng)險極高的方案，保留可行性較高的施工方案，進而通過上述通過模型對可行性方案的參數(shù)進行逐一訓(xùn)練驗證，這樣做確保精確度高，同時提高效率，減少前期驗證周期。另外該方法還具有:使用方便、處理速度、技術(shù)實現(xiàn)容易等特點適于廣泛推廣。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的實現(xiàn)流程圖。
【具體實施方式】
[0018]如圖1和圖2所示基于卡爾曼濾波法的地鐵施工風(fēng)險快速評估方法，包括如下步驟:
[0019]I)現(xiàn)場布設(shè)多元傳感器通過有線或無線的方式將檢測數(shù)據(jù)傳輸給地鐵現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，地鐵現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務(wù)器對多元傳感器傳回數(shù)據(jù)進行過濾處理，然后將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給風(fēng)險評估服務(wù)器；
[0020]2)風(fēng)險評估服務(wù)器對地鐵現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務(wù)器發(fā)送回來的檢測數(shù)據(jù)進行分類和整合，轉(zhuǎn)換為適于卡爾曼濾波法融合方法計算的數(shù)據(jù)陣列；
[0021]3)然后風(fēng)險評估服務(wù)器采用卡爾曼濾波法融合方法對上述數(shù)據(jù)進行風(fēng)險評估處理，具體處理過程包括:該方法用測量模型的統(tǒng)計特性遞推，決定統(tǒng)計意義下的最優(yōu)融合和數(shù)據(jù)估計，如果系統(tǒng)具有線性動力學(xué)模型，且系統(tǒng)與數(shù)據(jù)的誤差符合高斯白噪聲模型，則卡爾曼濾波將為融合數(shù)據(jù)提供唯一統(tǒng)計意義下的最優(yōu)估計；
[0022]4)最后風(fēng)險評估服務(wù)器將風(fēng)險快速評估結(jié)果發(fā)給檢測監(jiān)控中心計算機，由計算機中心處理單元進行下一步處理。
[0023]步驟3)中還包括:
[0024]采用多個卡爾曼濾波器對多組數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計時。
[0025]所述現(xiàn)場布設(shè)多元傳感器包括位移計、應(yīng)力計、孔隙水壓計、鋼筋計、壓力盒和流量計。
[0026]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于卡爾曼濾波法的地鐵施工風(fēng)險快速評估方法，其特征在于包括如下步驟: 1)現(xiàn)場布設(shè)多元傳感器通過有線或無線的方式將檢測數(shù)據(jù)傳輸給地鐵現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，地鐵現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務(wù)器對多元傳感器傳回數(shù)據(jù)進行過濾處理，然后將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給風(fēng)險評估服務(wù)器； 2)風(fēng)險評估服務(wù)器對地鐵現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務(wù)器發(fā)送回來的檢測數(shù)據(jù)進行分類和整合，轉(zhuǎn)換為適于卡爾曼濾波法融合方法計算的數(shù)據(jù)陣列； 3)然后風(fēng)險評估服務(wù)器采用卡爾曼濾波法融合方法對上述數(shù)據(jù)進行風(fēng)險評估處理，具體處理過程包括:該方法用測量模型的統(tǒng)計特性遞推，決定統(tǒng)計意義下的最優(yōu)融合和數(shù)據(jù)估計，如果系統(tǒng)具有線性動力學(xué)模型，且系統(tǒng)與數(shù)據(jù)的誤差符合高斯白噪聲模型，則卡爾曼濾波將為融合數(shù)據(jù)提供唯一統(tǒng)計意義下的最優(yōu)估計； 4)最后風(fēng)險評估服務(wù)器將風(fēng)險快速評估結(jié)果發(fā)給檢測監(jiān)控中心計算機，由計算機中心處理單元進行下一步處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于卡爾曼濾波法的地鐵施工風(fēng)險快速評估方法，其特征在于步驟3)中還包括: 采用多個卡爾曼濾波器對多組數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于卡爾曼濾波法的地鐵施工風(fēng)險快速評估方法，其特征在于所述現(xiàn)場布設(shè)多元傳感器包括位移計、應(yīng)力計、孔隙水壓計、鋼筋計、壓力盒和流量計。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于卡爾曼濾波法的地鐵施工風(fēng)險快速評估方法，包括如下步驟：現(xiàn)場布設(shè)多元傳感器通過有線或無線的方式將檢測數(shù)據(jù)傳輸給地鐵現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，地鐵現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務(wù)器對多元傳感器傳回數(shù)據(jù)進行過濾處理，然后將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給風(fēng)險評估服務(wù)器；風(fēng)險評估服務(wù)器對地鐵現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務(wù)器發(fā)送回來的檢測數(shù)據(jù)進行分類和整合，轉(zhuǎn)換為適于卡爾曼濾波法融合方法計算的數(shù)據(jù)陣列；然后風(fēng)險評估服務(wù)器采用卡爾曼濾波法融合方法對上述數(shù)據(jù)進行風(fēng)險評估處理，然后將風(fēng)險快速評估結(jié)果發(fā)給檢測監(jiān)控中心計算機，由計算機中心處理單元進行下一步處理。本方法具有：使用方便、處理速度、技術(shù)實現(xiàn)容易等特點。
【IPC分類】G06Q50-08
【公開號】CN104636997
【申請?zhí)枴緾N201310554844
【發(fā)明人】劉偉, 馮瑞生, 趙磊
【申請人】大連市勘察測繪研究院有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年11月7日