一种地下综合管廊本体结构监测方法和系统与流程

本发明涉及地下综合管廊监控，具体涉及一种地下综合管廊本体结构监测方法和系统。

背景技术：

1、综合管廊是建于城市地下用于容纳两类及以上城市工程管线的构筑物及附属设施。其容纳的管线通常是城市范围内为满足生活和生产需要的给水、雨水、污水、再生水、天然气、热力、电力、通信等市政公用管线，以实现地下空间的集约化利用，保障城市稳定运行。

2、综合管廊建于地下，本体结构受地下环境变化以及周边施工的影响，所处环境比较恶劣，其本体结构的健康监测非常有必要，目前国家出台的标准规范gb51354-2019《城市地下综合管廊运行维护及安全技术标准》已经明确要求对管廊本体结构进行检测和监测。

3、绝大部分管廊结构采用现浇钢筋混凝土分段成型，每段长度一般不超过30米，段与段之间的位置会有一个变形缝，变形缝会进行防水处理。综合管廊的主要薄弱点为变形缝位置，其会因为周边环境的影响出现水平和竖直等位移情况，进而影响管廊结构安全。小的位移会导致防水损坏和地下水渗入，大的位移会导致管线断裂和结构永久性损坏。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有技术中存在的至少之一的技术问题，提出了一种地下综合管廊本体结构监测方法和系统。

2、第一方面，本发明提供了一种地下综合管廊本体结构监测方法，包括：

3、实时采集管廊变形缝处的三维位移数据以及管廊本体结构的振动加速度数据和振动频率数据；

4、对三维位移数据、振动加速度数据和振动频率数据进行数据预处理和特征提取，构建多维度管廊结构特征向量；

5、将多维度管廊结构特征向量以及外生协变量输入至预先搭建的lstm预测模型中，并结合直接多步预测进行对比校验，得到预测位移量；

6、将多维度管廊结构特征向量中的振动特征向量进行stft分析和hht分析，并结合两者分析结果，得到振动风险结果；

7、基于预测位移量、振动风险结果以及实时采集的原始信号数据，结合预设的预警等级划分标准，实时判定管廊结构的安全状态。

8、第二方面，本发明提供了一种地下综合管廊本体结构监测系统，包括：

9、数据采集模块，用于实时采集管廊变形缝处的三维位移数据以及管廊本体结构的振动加速度数据和振动频率数据；

10、向量构建模块，用于对三维位移数据、振动加速度数据和振动频率数据进行数据预处理和特征提取，构建多维度管廊结构特征向量；

11、位移预测模块，用于将多维度管廊结构特征向量以及外生协变量输入至预先搭建的lstm预测模型中，并结合直接多步预测进行对比校验，得到预测位移量；

12、振动分析模块，用于将多维度管廊结构特征向量中的振动特征向量进行stft分析和hht分析，并结合两者分析结果，得到振动风险结果；

13、状态判定模块，用于基于预测位移量、振动风险结果以及实时采集的原始信号数据，结合预设的预警等级划分标准，实时判定管廊结构的安全状态。

14、第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，电子设备包括：

15、至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；

16、存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，计算机程序被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的方法的步骤。

17、第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例的方法的步骤。

18、相对现有技术，本发明具有以下有益效果：

19、本实施例中的技术方案，首先实时采集管廊变形缝处的三维位移数据以及管廊本体结构的振动加速度数据和振动频率数据；然后对三维位移数据、振动加速度数据和振动频率数据进行数据预处理和特征提取，构建多维度管廊结构特征向量；接着将多维度管廊结构特征向量以及外生协变量输入至预先搭建的lstm预测模型中，并结合直接多步预测进行对比校验，得到预测位移量；再接着将多维度管廊结构特征向量中的振动特征向量进行stft分析和hht分析，并结合两者分析结果，得到振动风险结果；最后基于预测位移量、振动风险结果以及实时采集的原始信号数据，结合预设的预警等级划分标准，实时判定管廊结构的安全状态。通过本实施例中的技术方案，能够保障本体结构安全，提升管廊监控系统韧性，避免管廊所处的环境及外部施工所引起的对管廊结构的破坏。

1.一种地下综合管廊本体结构监测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外生协变量包括：温度场数据、土压力数据和地下水位数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对三维位移数据、振动加速度数据和振动频率数据进行数据预处理和特征提取，构建多维度管廊结构特征向量，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于缺失片段的长度选择采用三次样条插值或加权移动平均法进行缺失数据补全，得到预处理后的干净数据，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，得到预测位移量的过程，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，得到振动风险结果的过程，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.一种地下综合管廊本体结构监测系统，其特征在于，所述系统被配置为用于实现权利要求1-7任一项所述的方法，所述系统包括：

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。