[发明专利]一种空天地监测边坡系统及其失稳风险评估方法

说明书

本发明公开了一种空天地监测边坡系统及其失稳风险评估方法，涉及边坡工程自动化监测技术领域，具体为一种空天地监测边坡系统及其失稳风险评估方法，主要由监测数据采集系统、边坡风险实时量化评估模块和边坡监测指标数据预测模块组成。本发明包含监测边坡的环境温度、雨量监测、表面位移、表面相对位移、不均匀沉降、土体深部位移、挡土墙变形、挡土墙混凝土表面应变、土体压力、孔隙水压力等监测指标，通过搭建监测设备网络和监测云平台，实现监测数据的实时上传和查询；在此基础上，通过构造评价方法利用监测数据实现不同边坡风险综合评分；根据边坡一定频率内收集到的监测数据，通过构造嵌入预测模块的方法，实现监测数据的趋势预测的功能。

技术领域

本发明涉及边坡工程自动化监测技术领域，具体为一种空天地监测边坡系统及其失稳风险评估方法。

背景技术

我国部分道路、重要基础设施、居民及商业活动密集区沿岩质或土质山体边坡而修建，滑坡、崩塌、泥石流、落石等自然灾害的发生严重危害到人民群众的生命安全。在山地分布区域，许多基础设施修建需要先爆破开挖部分山体，此时裸露的坡面需要采取加固措施治理；同时，由于地层差异及风化沉积成因不同，许多山体内存在土层分界面、土岩接触面或软弱夹层潜在滑移面，建筑物加载、暴雨、地震等因素会使土体强度降低，加快土体蠕变形成坡顶张拉裂缝，直接导致滑坡体沿滑坡面剪切滑动。综上，自然边坡或人工加固边坡，运营期内的监测必须引起足够的重视。

传统的边坡监测在边坡表面和边坡内部采集各类监测数据，包括利用地表气象站、测斜仪、土压力盒、裂缝计等传统监测设备进行数据测量。

监测数据近年逐渐开始普及自动采集监测数据，并实时上传到服务器，支持移动终端随时查看。

在建筑工程领域，有不少应用于各类工程监测类型的监测平台，大多基于不同的监测数据源、不同的监测对象、不同的监测功能模块等而实现。例如，由于建筑主体、桥梁、隧道、基坑等存在监测对象的差异而采取不同的监测设备，由此即有不同的数据源，例如：专利申请号为202010824412.2，一种基于改进的人工蜂群算法与BP神经网络的基坑变形预测方法。

在工程风险评估方面，有相关的边坡稳定性评价和监测预警的方法，大多是基于静态的系统评价，且评价对象的指标值一般有限，例如：专利申请号为201910307236.2基于边坡稳定性监测的多等级预警测定方法。

在监测对象变化预测方面，有基于不同模型或计算机算法的工程对象监测数据预测的方法，例如：专利申请号为201911004266.2。一种边坡监测系统评价方法。

现有的监控模块存在以下缺点：监测设备自动化程度不高，监测方式及数据来源单一，缺乏实时多方位影像及图像收集功能，边坡运营期实地探勘仍需人工现场作业；监测系统功能不完善，部分系统只有数据收集显示功能，系统交互性不高，缺乏数据分析、风险评估、数据预测等功能，无法对反馈到终端的情况进行及时再核实等功能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种空天地监测边坡系统及其失稳风险评估方法，解决了上述背景技术中提出目前边坡监测仍以现场人工收集为主，收集频率较低，且数据容易遭人为篡改；边坡监测评估缺乏合理高效的评价评估方法，大部分基于监测数据以专家评估法和预先设定阀值为主，因此评估效率较低，较多监测数据异常无法及时发现处理；预测方法及模型缺乏合理性的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种空天地监测边坡系统及其失稳风险评估方法，主要由监测数据采集系统、边坡风险实时量化评估模块和边坡监测指标数据预测模块组成。

优先的，所述监测数据采集系统主要包括地面监测站的地面及表层监测模块、边坡土体监测平台和无人机的空中监测平台。

优先的，所述地面监测站的地面及表层监测模块主要由温度传感器、湿度传感器和降雨量传感器组成，温度传感器用于收集地面温度，湿度传感器用于检测空气湿度，降雨量传感器用于检测降雨量数据。