[发明专利]一种基于大数据与AI的隧道设计系统

权利要求书

1.一种基于大数据与AI的隧道设计系统，其特征在于，所述基于大数据与AI的隧道设计系统包括：

地质数据采集模块、管道配件数据采集模块、中央控制模块、数据处理模块、数据验证模块、图像数据采集模块、图像数据处理模块、三维模型构建模块、基于AI的隧道设计模块、模拟验证模块以及输出模块；

图像数据采集模块，与中央控制模块连接，用于进行待设计隧道所处区域的图像数据的采集；

图像数据处理模块，与中央控制模块连接，用于对采集的相应区域的图像数据进行处理；

所述对采集的相应区域的图像数据进行处理包括：

利用采用加权方法的混合模型进行图像降噪处理，通过权衡PM和TV模型得到能量函数，通过最小化能量函数降低噪声，能量泛函的表达式为：

其中k0、L是常数，Δt是步长，n为迭代次数，对应的参数表达式是：

对应的欧拉方程为：

根据梯度下降流法，混合模型如下：

三维模型构建模块，与中央控制模块连接，用于基于处理后的相应数据以及图像进行三维模型的构建；

基于AI的隧道设计模块，与中央控制模块连接，用于基于采集的数据进行隧道设计；

模拟验证模块，与中央控制模块连接，用于基于构建的三维模型验证设计的隧道是否可行；

输出模块，与中央控制模块连接，用于输出通过验证的隧道。

2.如权利要求1所述基于大数据与AI的隧道设计系统，其特征在于，所述基于大数据与AI的隧道设计系统还包括：

地质数据采集模块，与中央控制模块连接，用于基于大数据采集待设计隧道所处区域的地质相关数据；

管道配件数据采集模块，与中央控制模块连接，用于采集待设计隧道所处位置的地下水管、电缆、通信光缆或其他管道及线路数据；

中央控制模块，与地质数据采集模块、管道配件数据采集模块、数据处理模块、数据验证模块、图像数据采集模块、图像数据处理模块、三维模型构建模块、基于AI的隧道设计模块、模拟验证模块以及输出模块连接；用于利用单片机或控制器控制各个模块正常工作；

数据处理模块，与中央控制模块连接，用于对采集的相应地质、管道配件数据进行处理；

数据验证模块，与中央控制模块连接，用于对采集处理的数据的准确性进行验证。

3.如权利要求1所述基于大数据与AI的隧道设计系统，其特征在于，所述数据验证模块对采集处理的数据的准确性进行验证；

(1)对采集处理的数据根据预设规则进行包括数据自身错误、数据虚假性、数据上报频率是否符合预设频率在内的数据验证；

(2)根据所述数据验证的结果判断所述数据的虚假性；

(3)对数据验证错误的数据进行过滤，得到通过验证的数据。

4.如权利要求3所述基于大数据与AI的隧道设计系统，其特征在于，所述对采集处理的数据根据预设规则进行包括数据自身错误、数据虚假性、数据上报频率是否符合预设频率在内的数据验证包括：

对数据进行包括数据缺少必填字段、时间格式错误、数据类型错误、数据范围错误、数据多传字段、数据长度错误、上报数据与点位数据不匹配、名称错误在内的自身错误验证；

对自身正确的数据，判断是否为虚构数据；

判断不是虚构数据的相应数据的数据上报频率是否存在上传频率过慢、记录上传频率过快。

5.如权利要求1所述基于大数据与AI的隧道设计系统，其特征在于，所述三维模型构建模块基于处理后的相应数据以及图像进行三维模型的构建包括：

获取待设计隧道的区域的三维激光点云数据及若干个二维图像，将所有二维图像进行畸变校正，将校正后的二维图像进行球面投影，同时将二维图像中像素点的RGB信息直接赋予至相同角度的三维激光点云数据处，直接拼接所有二维图像，构建出待设计隧道的区域三维模型。

6.如权利要求5所述基于大数据与AI的隧道设计系统，其特征在于，所述所有二维图像可拼接成待设计隧道的区域的全景图。