【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于邊坡安全監測，尤其涉及一種基于分布式傳感技術的邊坡結構安全監測方法及其系統。
技術介紹
1、邊坡結構安全監測是確保交通、水利、礦山等基礎設施安全的關鍵環節。目前，邊坡監測技術主要包括大地測量法、測縫法、鉆孔測斜法、豎井測斜法、結構應力監測、環境因素監測等。這些方法通過使用經緯儀、水準儀、測距儀、鋼卷尺、游標卡尺、鉆孔測斜儀、多點位移計、巖體應力計、土壓力盒、收斂計、微變儀、土壤含水率計、水位計、孔壓計、雨量計等儀器進行監測。隨著技術的發展，還出現了gps(global?positioning?system，全球定位系統)監測、近景攝影監測、三維激光掃描監測、ccd(charge-coupled?device，電荷耦合器件)監測和insar(interferometric?synthetic?aperture?radar，干涉合成孔徑雷達)監測等更為先進的技術。這些技術能夠提供邊坡的位移、變形、滲流等參數的實時或定期監測，為邊坡穩定性的評估和預警提供數據支持。
2、盡管現有的邊坡監測技術在一定程度上能夠監測邊坡的變形情況，但它們存在明顯的不足，具體包括：
3、第一，傳統的監測方法通常只能獲取邊坡表面的位移數據，難以全面評估邊坡的穩定性，而邊坡深部的應力變化和孔隙水壓力變化是誘發邊坡失穩的關鍵因素。
4、第二，不同位置的監測數據差異較大，單點數據難以準確反映整個邊坡的安全狀態。
5、第三，現有的監測儀器設備長期在野外不易維護保養，易受腐蝕和電磁干擾，影響監測數據的精確性。
6、第四，監測不夠連續，不能準確獲得邊坡完整的變形規律，特別是在滑坡監測預警研究中，如果未能采集到完整的數據鏈條，將影響預警的準確性。
7、第五，現有的監測方法往往無法實現實時監測和預警，如人工巡視觀測無法做到實時監測，而一些自動化監測方法雖然能夠實現實時監測，但在預警方面還存在時效性和準確性的問題。
技術實現思路
1、為解決上述技術問題，本專利技術提出了一種基于分布式傳感技術的邊坡結構安全監測方法及其系統，以解決上述現有技術存在的問題。
2、為實現上述目的，第一方面，本專利技術提供了一種基于分布式傳感技術的邊坡結構安全監測方法，包括：
3、對邊坡表面和深部進行分布式監測，獲取監測數據；
4、通過無線網絡，對所述監測數據進行數據傳輸；
5、對傳輸的監測數據進行預處理和分析，得到監測數據集；
6、根據監測數據集，建立邊坡結構的安全評估模型，其中所述安全評估模型綜合考慮邊坡表面位移、深部應力、孔隙水壓力；基于安全評估模型，得到邊坡安全狀態的量化評估結果；
7、建立邊坡災害預警模型，通過所述邊坡災害預警模型對所述量化評價結果進行趨勢分析和閾值判斷，實現邊坡災害的早期預警和實時預警。
8、優選地，對邊坡表面和深部進行分布式監測包括：
9、獲取邊坡的地質條件和監測需求，確定布設的傳感器類型和數量；
10、通過地質勘探和穩定性分析，確定傳感器的布設位置、深度和密度。
11、優選地，對所述監測數據進行數據傳輸包括：
12、根據邊坡監測需求，規劃無線傳感器網關節點的部署位置和數量，以構成多跳網絡拓撲結構；
13、通過所述多跳網絡拓撲結構，實現網絡節點的自動發現、自主組網和動態路由；
14、通過多路徑路由轉發機制，并行利用無線網絡中多條傳輸路徑傳輸數據；
15、動態選擇最優傳輸路徑，平衡各路徑的數據負載和能耗。
16、優選地，對傳輸的監測數據進行預處理和分析包括：
17、在所述無線傳感器網關節點設置邊緣計算單元，通過邊緣計算單元對傳輸的監測數據進行噪聲和異常值去除，得到預處理后的監測數據；
18、對預處理后的監測數據進行特征提取，獲取特征向量；
19、根據所述特征向量，采用機器學習算法對所述監測數據進行初步分析，判斷所述監測數據的時空相關性；
20、根據具有時空相關性的監測數據，通過數據插值方法估計未知位置或時間點的監測值；
21、采用數據同化技術，將不同來源和不同尺度的監測數據進行融合，得到監測數據集。
22、優選地，將不同來源和不同尺度的監測數據進行融合包括：
23、對來自不同來源的監測數據進行預處理，包括數據清洗和格式標準化；
24、采用多尺度數據融合算法，對預處理后的監測數據進行縮放和插值，得到處理后的數據集；
25、利用統一數據模型，將處理后的數據集成到統一的數據框架中；
26、根據所述數據框架，生成高分辨率的統一監測數據集。
27、優選地，建立邊坡災害預警模型包括：
28、獲取邊坡結構的設計參數、環境因素數據和歷史災害數據；
29、根據所述設計參數、環境因素數據、歷史災害數據和邊坡安全評價模型，計算當前邊坡的安全系數；
30、采用時間序列分析方法，對所述邊坡安全系數進行趨勢分析，預測邊坡安全系數的變化趨勢；
31、根據所述安全系數和所述變化趨勢，判斷邊坡災害風險等級。
32、第二方面，本專利技術還提供了一種基于分布式傳感技術的邊坡結構安全監測系統，包括：
33、分布式監測模塊，用于對邊坡表面和深部進行分布式監測，獲取監測數據；
34、無線傳感器網絡模塊，用于通過無線網絡，對所述監測數據進行數據傳輸；
35、邊緣計算處理模塊，用于對傳輸的監測數據進行預處理和分析，得到監測數據集；
36、第一分析模塊，用于根據監測數據集，建立邊坡結構的安全評估模型，其中所述安全評估模型綜合考慮邊坡表面位移、深部應力、孔隙水壓力；基于安全評估模型，得到邊坡安全狀態的量化評估結果；
37、第二分析模塊，用于建立邊坡災害預警模型，通過所述邊坡災害預警模型對所述量化評價結果進行趨勢分析和閾值判斷，實現邊坡災害的早期預警和實時預警。
38、第三方面，本專利技術還公開了一種計算機裝置，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上的計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序以實現第一方面所述方法的步驟。
39、第四方面，本專利技術還公開了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執行時實現第一方面所述方法的步驟。
40、第五方面，本專利技術還公開了一種計算機程序產品，包括計算機程序，該計算機程序被處理器執行時實現第一方面所述方法的步驟。
41、與現有技術相比，本專利技術具有如下優點和技術效果：
42、本專利技術提供了一種基于分布式傳感技術的邊坡結構安全監測方法，包括：首先，對邊坡表面和深部進行分布式監測，獲取監測數據；其次，通過無線網絡，對所述監測數據進行數據傳輸；接著，對傳輸的監測數據進行預處理和分析，得到監測數據集；進一步，根據監測數據本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于分布式傳感技術的邊坡結構安全監測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于分布式傳感技術的邊坡結構安全監測方法，其特征在于，對邊坡表面和深部進行分布式監測包括：
3.根據權利要求2所述的基于分布式傳感技術的邊坡結構安全監測方法，其特征在于，對所述監測數據進行數據傳輸包括：
4.根據權利要求3所述的基于分布式傳感技術的邊坡結構安全監測方法，其特征在于，對傳輸的監測數據進行預處理和分析包括：
5.根據權利要求4所述的基于分布式傳感技術的邊坡結構安全監測方法，其特征在于，將不同來源和不同尺度的監測數據進行融合包括：
6.根據權利要求1所述的基于分布式傳感技術的邊坡結構安全監測方法，其特征在于，建立邊坡災害預警模型包括：
7.一種基于分布式傳感技術的邊坡結構安全監測系統，其特征在于，包括：
8.一種計算機裝置，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序以實現權利要求1-6所述方法的步驟。
9.一種計算機可讀存儲介質，
10.一種計算機程序產品，包括計算機程序，其特征在于，該計算機程序被處理器執行時實現權利要求1-6所述方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種基于分布式傳感技術的邊坡結構安全監測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于分布式傳感技術的邊坡結構安全監測方法，其特征在于，對邊坡表面和深部進行分布式監測包括：
3.根據權利要求2所述的基于分布式傳感技術的邊坡結構安全監測方法，其特征在于，對所述監測數據進行數據傳輸包括：
4.根據權利要求3所述的基于分布式傳感技術的邊坡結構安全監測方法，其特征在于，對傳輸的監測數據進行預處理和分析包括：
5.根據權利要求4所述的基于分布式傳感技術的邊坡結構安全監測方法，其特征在于，將不同來源和不同尺度的監測數據進行融合包括：
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【專利技術屬性】
技術研發人員：耿新宇，毛金峰，董法，常治國，春堅超，王悅，靳茹，周立云，
申請(專利權)人：新疆工程學院，
類型：發明
國別省市：
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