[发明专利]一种基于多传感器数据融合的基坑智能监测方法

说明书

本发明公开了一种基于多传感器数据融合的基坑智能监测方法，属于基坑智能监测技术领域。本发明通过构建多传感器数据融合时变模型、各基坑监测子系统的传感器和主传感器的滤波器，并对各个滤波器进行独立的时间更新、局部滤波器进行量测更新，将局部滤波器LF与主滤波器MF的估计信息融合为新的全局状态估计信息，得到最新基坑监测状态值。该方法将基坑监测中使用的多种传感器数据综合应用，融合了理论值、实测值、以及所有基坑监测传感器前后监测周期的变化信息，而实现对基坑监测数据的互补，能及时发现基坑工程的异常情况，适用于不同基坑的不同监测，从而确保基坑安全，保证工程顺利进行。

技术领域

本发明属于基坑监测技术领域，更具体地说，涉及一种基于多传感器数据融合的基坑智能监测方法。

背景技术

基坑的开挖是一个动态的过程，周边环境也会受影响，也在动态变化中。因此在施工过程中，必须对基坑围护结构及周边环境进行三维空间全方位、全过程的监测。施工监测主要目的是将历次监测数据与上期数据进行对比，计算变化量是否符合预期要求，发现可能发生危险的先兆。一旦发生基坑失稳情况将影响工程进度，增加施工成本，基坑事故造成人员伤亡情况时将会导致工期严重滞后，并且造成恶劣的社会影响。所以高时效、高精度的智能化基坑安全监测技术的研发优化迫在眉睫。判断工程的安全性，以便提前采取必要的工程措施，防止工程破坏事故或周边环境事故的发生，保证工程顺利进行，确保施工安全。

目前在基坑监测过程中，往往需要多个传感器搭配使用，如：测量机器人、水位计、测斜仪、静力水准仪等。通过以上传感器主要获取的有基坑监测数据，主要包括基坑坡顶位移数据、深层水平位移数据、锚索应力数据、地下水位数据等。但是单一基坑监测传感器往往不能给出一个较为全面的基坑监测预警结果，因此往往需要综合多个传感器来提升对基坑监测预警判断的准确性。但是当引入了多个传感器时，也引入了更多的系统误差和异常误差，如何科学合理的使用多个传感器的结果，对基坑变化情况得到一个合理的预警结果，对基坑建设的整个过程具有重要指导意义。

经检索，中国专利申请号为：201811617346.0，申请日为：2018年12月28日，发明创造名称为：一种基坑监测智能预警和数据存放的方法及系统。该申请案中的方法包括如下步骤：构建网络；采集基坑监测数据并发送至物联网设备，物联网设备将基坑监测数据上传至侧链进行保存；物联网设备还通过基于机器学习的实时数据分析和预警系统对基坑监测数据进行分析得出结果；根据分析结果判断基坑是否安全；当分析结果不安全或存在潜在风险时，向基坑工程的各方主体发送预警信号并向侧链发送存证指令；侧链在接收到存证指令后，对基坑监测数据以及分析结果进行保存同时上传至主链进行存证，其使用的系统包括基于权威证明共识的侧链、基于工作量证明共识的主链以及物联网设备。该申请案中通过使用了机器学习对基坑监测数据进行处理及预警，但是机器学习模型作为一种统计模型，往往需要海量数据支撑，同时不同的基坑工程特点不同，难以满足不同基坑工程的不同需要。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有的技术不足，本发明设计一种基于多传感器数据融合的基坑智能监测方法，能够将基坑监测工程中使用的多种传感器数据综合应用，融合了理论值、实测值、以及所有基坑监测传感器前后监测周期的变化信息，而实现对基坑监测数据的互补，能及时发现基坑工程的异常情况，确保基坑安全，保证工程顺利进行。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种基于多传感器数据融合的基坑智能监测方法，包括以下步骤：

步骤一、构建基坑工程多传感器数据融合时变模型；

步骤二、构建基坑各监测子系统的传感器的滤波器以及以基坑形变理论模型构建的主传感器的滤波器；

步骤三、对各个滤波器进行独立的时间更新；

步骤四、基坑监测子系统的局部滤波器进行量测更新；