[发明专利]地下结构侵入预警系统及方法

说明书

本发明公开一种地下结构侵入预警系统及方法。所述系统包括服务器及至少两个监测节点；至少两个所述监测节点沿所述地下结构的长度方向部署，以及所述监测节点用于获取源自地层和/或地表的侵入信号；所述服务器获取源自同一侵入物的至少两个所述侵入信号，以及根据至少两个所述侵入信号的组合预测所述侵入物当前的侵入坐标；所述服务器根据所述侵入坐标的判断所述侵入物对地下结构的侵入状态，并且向外部用户预警。

技术领域

本发明涉及地下结构监控领域，具体而言，涉及一种地下结构侵入预警系统及方法。

背景技术

已建成地下交通、管道工程等地下的地下结构的结构安全在线监控是必要的。地下结构时刻面临着被外部设备侵入或即将侵入的风险，造成的事故已经屡见不鲜。对地下结构的施工破坏，主要包括钻孔施工、桩基施工、开挖施工等导致的地下结构受损，甚至破坏。那么实现对地下结构被外部设备侵入的监测是本领域技术人员的研究方向。

公开号为CN105700008A的专利文件1提及一种电缆通道防外力破坏地音监测预警应用系统。所述系统根据单个终端一段时间内，连续采集的振动数据，确定振动目标的移动规律，系统结合安装位置的环境特性，对振动目标进行筛选和过滤，确定目标振动的类型；基于多终端进行分析确认；系统根据多个监测终端的物理位置和采集到的振动数据，对目标振动的类型进行确认。

公开号为CN109272052A的专利文件2提及一种地下构筑物周边桩基施工防侵入智能识别系统及方法。所述方法中前端监测节点和中继节点分别安装于地下构筑物的结构上，前端监测节点将采集到的隧道振动信号数据通过有线传输的方式输入中继节点，中继节点将数据发送给后台服务器，后台服务器进行智能识别，若检测出桩基施工信号，则进行预警。其中，后台服务器利用大数据处理手段，训练出具备自动甄别桩基施工信号能力的智能识别算法。

公开号为CN113205036A的专利文件3提及一种基础设施外部侵害振源感知及定位方法。所述方法包括：在基础设施采用多传感器的网格化布置，实现对空间的网格化分割，并采集侵害振源所产生的振动信号；对传感器所采集的各个振动信号进行互馈分析及特征提取，并依据传感器所处位置信息，将互馈分析结果和振动特征与传感器位置关系相对应形成特征矩阵；在所述特征矩阵中，对侵害振源位置进行标记；以及将所述特征矩阵与不同侵入行为及其发生位置进行对应，通过智能分类及模式识别算法进行侵害振源的定位。其中，智能分类及模式识别算法是基于CNN、RNN、Transformer、SVM、决策树类算法及其衍生算法训练输出维度不定的多振源判定模型或者输出高维度多振源判定模型。

基于此，专利文件1提出基于单个或多个终端获取振动目标的类型及移动规律。专利文件2提出利用大数据算法参与对桩基施工信号的自动甄别。专利文件3提出基于多传感器的振动信号及其位置关系构建特征矩阵，再基于判定模型多分析特征矩阵对应的侵害振源。

那么文献中应用传感器获取的信号、位置及其组合的特征矩阵，配合判定模型对侵入目标作出定位是可行的，但文献均未考虑地下结构到地表之间存在多个依次叠加的单一或复合地层结构，以及侵入信号以波的形式在地层结构中传播时各传感器获取信号的时间差及幅值衰减。

发明内容

基于此，本发明结合各监测节点的信号差异获取侵入坐标，以及考虑地层结构对信号传播的影响对侵入坐标作出修正，并且根据修正后的侵入坐标向外部用户发出预警。

本发明实施例一方面公开一种地下结构侵入预警系统。所述系统包括服务器及至少两个监测节点；至少两个所述监测节点沿所述地下结构的长度方向部署，以及所述监测节点用于获取源自地层和/或地表的侵入信号；所述服务器获取源自同一侵入物的至少两个所述侵入信号，以及根据至少两个所述侵入信号的组合预测所述侵入物当前的侵入坐标；所述服务器根据当前的所述侵入坐标向外部发送预警信息。

所述实施例优选的，所述监测节点配置为多天线阵列节点；所述多天线阵列节点用于获取所述侵入信号的入射角度；所述服务器根据至少两个所述多天线阵列节点的节点坐标及入射角度预测所述侵入坐标。