【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于巖土及地下工程監(jiān)測領(lǐng)域，具體地說，涉及一種基于邊云協(xié)同技術(shù)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、現(xiàn)有技術(shù)的隧道沿線地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多變，在汽車、列車行駛引起振動(dòng)荷載的長期作用下，運(yùn)營中的隧道結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)開裂、滲漏以及不均勻沉降等病害。在既有隧道結(jié)構(gòu)附近進(jìn)行的工程鉆探、基坑開挖、穿越施工、堆填土等施工行為，以及隧道內(nèi)部的車輛撞擊、火災(zāi)等意外事故都威脅著隧道結(jié)構(gòu)的安全。隧道結(jié)構(gòu)的安全關(guān)系到隧道的正常運(yùn)營以及人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，隨著物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷發(fā)展、數(shù)據(jù)的不斷增加，基于云的物聯(lián)網(wǎng)解決方案漸漸無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求，越來越多的工程開始將目光轉(zhuǎn)向邊緣計(jì)算，并將其作為云的延伸擴(kuò)展，以加快數(shù)據(jù)分析的速度。因此現(xiàn)實(shí)中急需一種成本不高且效率高的一種基于邊云協(xié)同技術(shù)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法及系統(tǒng)。
2、有鑒于此特提出本專利技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于邊云協(xié)同技術(shù)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法及系統(tǒng)。
2、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是：
3、一種基于邊云協(xié)同技術(shù)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法，包括智能傳感器網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算層，智能傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能傳感器分為可嵌入式智能傳感器和普通傳感器，監(jiān)測方法包括以下步驟：
4、步驟一：通過可嵌入式智能傳感器對(duì)隧道管片應(yīng)力應(yīng)變狀況、管片裂縫開張狀況和隧道滲漏水多方面數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與監(jiān)測；
5、步驟二：通
6、步驟三：通過可嵌入式智能傳感器和普通傳感器將監(jiān)測信息傳輸?shù)竭吘壷悄苈酚善鬟M(jìn)行邊緣計(jì)算并上傳至云端，在遇突發(fā)狀況時(shí)能夠根據(jù)自身程序做出應(yīng)急響應(yīng)并發(fā)出預(yù)警信息；
7、步驟四：云計(jì)算層對(duì)智能傳感器上傳的隧道實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)健康數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過關(guān)鍵參數(shù)的變化和數(shù)據(jù)判斷出隧道結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)，做出隧道結(jié)構(gòu)健康的綜合評(píng)價(jià)。
8、可選的，在可嵌入式智能傳感器本身有一套適用于硬件的程序，可就地實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的歸類、分析、封裝；當(dāng)某一工況所需的傳感器不能采用智能傳感器時(shí)，普通傳感器可將檢測到反映狀態(tài)的物理量到邊緣智能路由器，由邊緣智能路由器進(jìn)行邊緣人工智能計(jì)算。
9、可選的，智能傳感器網(wǎng)絡(luò)通過邊緣人工智能自主同步實(shí)時(shí)地處理和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，自主快速判斷隧道結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)，并且做出正確的評(píng)估，然后提出海量監(jiān)測數(shù)據(jù)中最有價(jià)值的數(shù)據(jù)，降低數(shù)據(jù)的維度和數(shù)據(jù)量，將其數(shù)據(jù)上傳至云端，云端進(jìn)行大數(shù)據(jù)處理與計(jì)算后可再對(duì)隧道進(jìn)行完整健康評(píng)估，并將結(jié)論反饋給終端。
10、可選的，通過智能傳感器網(wǎng)絡(luò)采集實(shí)時(shí)狀況信息并自主就地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與儲(chǔ)存，通過以太網(wǎng)、4g/5g網(wǎng)絡(luò)等傳輸數(shù)據(jù)到云端，云端接受數(shù)據(jù)且永久備份數(shù)據(jù)并結(jié)合云計(jì)算和機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)智能傳感器網(wǎng)絡(luò)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行全局分析，來預(yù)測隧道結(jié)構(gòu)即將可能出現(xiàn)的危害和評(píng)價(jià)隧道結(jié)構(gòu)健康，并對(duì)邊緣層或終端進(jìn)行控制與傳輸任務(wù)。
11、一種基于邊云協(xié)同技術(shù)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，通過可嵌入式智能傳感器獲取隧道管片應(yīng)力應(yīng)變狀況、管片裂縫開張狀況和隧道滲漏水多方面數(shù)據(jù)，通過普通傳感器獲取鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕狀況，對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行邊緣人工智能數(shù)據(jù)處理上傳至云端。
12、可選的，智能傳感器發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)觸發(fā)信號(hào)后通知其余這個(gè)項(xiàng)目所屬的智能傳感器立即工作，傳感器檢測的某一物理量超過某一閾值時(shí)，智能傳感器網(wǎng)絡(luò)則通過本地的任務(wù)響應(yīng)模塊啟動(dòng)開關(guān)對(duì)相應(yīng)的危害部位執(zhí)行任務(wù)，完成任務(wù)之后，各設(shè)備將狀態(tài)信息上報(bào)到云端。
13、可選的，智能傳感器根據(jù)監(jiān)測對(duì)象的不同，分別采取不同的傳感器布設(shè)在隧道內(nèi)部各個(gè)位置：關(guān)于監(jiān)測隧道結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土腐蝕狀況，電化學(xué)傳感器可布設(shè)在容易腐蝕的關(guān)鍵構(gòu)件的鋼筋混凝土里，關(guān)于監(jiān)測隧道應(yīng)力應(yīng)變狀況，可嵌入式智能應(yīng)變傳感器可布設(shè)在各個(gè)關(guān)鍵截面之上，關(guān)于監(jiān)測管片裂縫開張狀況，可嵌入式智能位移傳感器可布設(shè)在各管片之間，關(guān)于監(jiān)測隧道內(nèi)部滲漏水狀況，可嵌入式智能溫濕度傳感器可沿著隧道方向布設(shè)在襯砌壁上。
14、采用上述技術(shù)方案后，本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果，當(dāng)然，實(shí)施本專利技術(shù)的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以下所述的所有優(yōu)點(diǎn)：
15、1、該基于邊云協(xié)同技術(shù)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法及系統(tǒng)通過普通傳感器記錄鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕狀況到邊緣智能路由器進(jìn)行邊緣人工智能數(shù)據(jù)處理再上傳至云端；關(guān)于監(jiān)測管片應(yīng)力應(yīng)變狀況、管片裂縫開張狀況和隧道滲漏水狀況，通過可嵌入編程智能傳感器進(jìn)行邊緣人工智能數(shù)據(jù)處理再將其上傳至云端。當(dāng)其中任何一個(gè)智能傳感器所負(fù)責(zé)的項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)觸發(fā)信號(hào)后通知其余這個(gè)項(xiàng)目所屬的智能傳感器立即工作，當(dāng)傳感器檢測的某一物理量超過某一閾值，智能傳感器網(wǎng)絡(luò)則通過本地的任務(wù)響應(yīng)模塊啟動(dòng)開關(guān)對(duì)相應(yīng)的危害部位執(zhí)行任務(wù)，使任務(wù)在本地即可完成處理，不必請(qǐng)求云端。簡化了系統(tǒng)工作流程，特別是在網(wǎng)絡(luò)資源欠佳的情況下，系統(tǒng)仍然可以完成任務(wù)響應(yīng)。在完成任務(wù)之后，各設(shè)備將狀態(tài)信息上報(bào)到云端。該任務(wù)實(shí)時(shí)性要求低，可以在系統(tǒng)空閑時(shí)執(zhí)行。該任務(wù)可以定時(shí)執(zhí)行，不占用系統(tǒng)資源。
16、2、該云計(jì)算層對(duì)智能傳感器上傳的隧道實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)健康數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過關(guān)鍵參數(shù)的變化，并通過數(shù)據(jù)判斷出隧道結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)，做出隧道結(jié)構(gòu)健康的綜合評(píng)價(jià)，對(duì)數(shù)據(jù)的永久性備份與管理，并對(duì)邊緣層或終端進(jìn)行控制與傳輸任務(wù)，及時(shí)對(duì)隧道不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)或可能發(fā)生事故的結(jié)構(gòu)采取必要的治理措施進(jìn)行防護(hù)，防止隧道結(jié)構(gòu)危害進(jìn)一步擴(kuò)大與發(fā)生，減少損失，保障安全性。
17、下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
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1.一種基于邊云協(xié)同技術(shù)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法，其特征在于，包括智能傳感器網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算層，智能傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能傳感器分為可嵌入式智能傳感器和普通傳感器，監(jiān)測方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于邊云協(xié)同技術(shù)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法，其特征在于，在可嵌入式智能傳感器本身有一套適用于硬件的程序，可就地實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的歸類、分析、封裝；當(dāng)某一工況所需的傳感器不能采用智能傳感器時(shí)，普通傳感器可將檢測到反映狀態(tài)的物理量到邊緣智能路由器，由邊緣智能路由器進(jìn)行邊緣人工智能計(jì)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于邊云協(xié)同技術(shù)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法，其特征在于，智能傳感器網(wǎng)絡(luò)通過邊緣人工智能自主同步實(shí)時(shí)地處理和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，自主快速判斷隧道結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)，并且做出正確的評(píng)估，然后提出海量監(jiān)測數(shù)據(jù)中最有價(jià)值的數(shù)據(jù)，降低數(shù)據(jù)的維度和數(shù)據(jù)量，將其數(shù)據(jù)上傳至云端，云端進(jìn)行大數(shù)據(jù)處理與計(jì)算后可再對(duì)隧道進(jìn)行完整健康評(píng)估，并將結(jié)論反饋給終端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于邊云協(xié)同技術(shù)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法，其特征在于，通過智能傳感器網(wǎng)絡(luò)采集實(shí)時(shí)狀況信息并
5.一種基于邊云協(xié)同技術(shù)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，通過可嵌入式智能傳感器獲取隧道管片應(yīng)力應(yīng)變狀況、管片裂縫開張狀況和隧道滲漏水多方面數(shù)據(jù)，通過普通傳感器獲取鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕狀況，對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行邊緣人工智能數(shù)據(jù)處理上傳至云端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于邊云協(xié)同技術(shù)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，智能傳感器發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)觸發(fā)信號(hào)后通知其余這個(gè)項(xiàng)目所屬的智能傳感器立即工作，傳感器檢測的某一物理量超過某一閾值時(shí)，智能傳感器網(wǎng)絡(luò)則通過本地的任務(wù)響應(yīng)模塊啟動(dòng)開關(guān)對(duì)相應(yīng)的危害部位執(zhí)行任務(wù)，完成任務(wù)之后，各設(shè)備將狀態(tài)信息上報(bào)到云端。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于邊云協(xié)同技術(shù)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，智能傳感器根據(jù)監(jiān)測對(duì)象的不同，分別采取不同的傳感器布設(shè)在隧道內(nèi)部各個(gè)位置：關(guān)于監(jiān)測隧道結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土腐蝕狀況，電化學(xué)傳感器可布設(shè)在容易腐蝕的關(guān)鍵構(gòu)件的鋼筋混凝土里。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于邊云協(xié)同技術(shù)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，關(guān)于監(jiān)測隧道應(yīng)力應(yīng)變狀況，可嵌入式智能應(yīng)變傳感器可布設(shè)在各個(gè)關(guān)鍵截面之上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于邊云協(xié)同技術(shù)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，關(guān)于監(jiān)測管片裂縫開張狀況，可嵌入式智能位移傳感器可布設(shè)在各管片之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于邊云協(xié)同技術(shù)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，關(guān)于監(jiān)測隧道內(nèi)部滲漏水狀況，可嵌入式智能溫濕度傳感器可沿著隧道方向布設(shè)在襯砌壁上。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于邊云協(xié)同技術(shù)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法，其特征在于，包括智能傳感器網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算層，智能傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能傳感器分為可嵌入式智能傳感器和普通傳感器，監(jiān)測方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于邊云協(xié)同技術(shù)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法，其特征在于，在可嵌入式智能傳感器本身有一套適用于硬件的程序，可就地實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的歸類、分析、封裝；當(dāng)某一工況所需的傳感器不能采用智能傳感器時(shí)，普通傳感器可將檢測到反映狀態(tài)的物理量到邊緣智能路由器，由邊緣智能路由器進(jìn)行邊緣人工智能計(jì)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于邊云協(xié)同技術(shù)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法，其特征在于，智能傳感器網(wǎng)絡(luò)通過邊緣人工智能自主同步實(shí)時(shí)地處理和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，自主快速判斷隧道結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)，并且做出正確的評(píng)估，然后提出海量監(jiān)測數(shù)據(jù)中最有價(jià)值的數(shù)據(jù)，降低數(shù)據(jù)的維度和數(shù)據(jù)量，將其數(shù)據(jù)上傳至云端，云端進(jìn)行大數(shù)據(jù)處理與計(jì)算后可再對(duì)隧道進(jìn)行完整健康評(píng)估，并將結(jié)論反饋給終端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于邊云協(xié)同技術(shù)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法，其特征在于，通過智能傳感器網(wǎng)絡(luò)采集實(shí)時(shí)狀況信息并自主就地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與儲(chǔ)存，通過以太網(wǎng)、4g/5g網(wǎng)絡(luò)等傳輸數(shù)據(jù)到云端，云端接受數(shù)據(jù)且永久備份數(shù)據(jù)并結(jié)合云計(jì)算和機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)智能傳感器網(wǎng)絡(luò)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行全局分析，來預(yù)測隧道結(jié)構(gòu)即將可能出現(xiàn)的危害和評(píng)價(jià)隧道結(jié)構(gòu)健康，并對(duì)邊緣層或終端進(jìn)行控制與傳輸任務(wù)。
5.一種基于邊云協(xié)同技術(shù)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫可，張巍，施宏兵，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南京大學(xué)蘇州高新技術(shù)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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