基于地上-地下多源信息感知的轨道交通保护区实时动态监测方法与流程

本发明属于轨道交通安全监测，尤其涉及一种基于地上-地下多源信息感知的轨道交通保护区实时动态监测方法。

背景技术：

1、城市轨道交通作为现代城市运行的命脉，其保护区安全是运营管理的核心环节。当前，针对轨道交通保护区的安全监测主要依赖人工巡检和定期检测等传统手段。这些方法不仅耗时耗力，而且监测频率低、覆盖范围有限，难以捕捉保护区环境与结构的连续、动态变化。尤其在面对大范围区域和复杂地质条件时，传统手段缺乏整体性和持续性感知能力，导致潜在风险往往在积累到一定程度后才被发现，错失了早期预警和干预的最佳时机，使得安全管理处于被动状态。

2、在技术层面，现有监测方法面临多维度信息整合与实时动态感知的严峻挑战。一方面，地表大范围形变监测与地下结构细微变化感知通常相互独立，数据源孤立。地表的变化虽然是外部环境影响的直接体现，但地下结构的响应往往是内部隐患的早期信号。由于缺乏有效的技术手段将地上与地下数据进行时空关联与综合分析，难以形成对保护区风险演化机制的全方位、系统性认知。另一方面，即便部署了多种传感器，海量、多源、异构监测数据的实时采集、同步对齐与高效融合也存在巨大困难。数据处理的滞后与信息融合的误差，极易导致对风险状态的误判。例如，在周边施工活动影响下，保护区地表可能发生轻微沉降，同时地下隧道结构产生难以直接观察的应力集中，若不能及时、精准地关联这两种变化，便无法识别出完整的风险链条，可能引发严重安全事故。

3、因此，如何构建一种能够同步感知地表与地下变化、实时整合与分析多源信息、并实现精准风险识别与早期预警的智能监测机制，已成为提升轨道交通保护区安全管理水平亟待解决的关键技术难题。这一问题的解决直接关系到城市轨道交通系统的长期稳定与公共安全。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于地上-地下多源信息感知的轨道交通保护区实时动态监测方法，以解决上述现有技术存在的问题。

2、第一方面，为实现上述目的，本发明提供了一种基于地上-地下多源信息感知的轨道交通保护区实时动态监测方法，包括以下步骤：

3、通过部署于保护区地表的传感器与遥感设备采集地表形变数据序列，并对所述数据序列进行噪声滤除以获得净化地表数据；

4、基于所述净化地表数据，获取地下隧道结构的应变传感器读数序列，并将所述读数序列与所述净化地表数据进行时间同步与匹配，形成关联多源变化数据集；

5、若所述关联多源变化数据集中地表形变幅度超过预设阈值，则提取对应的地下应变数据片段，并通过神经网络提取所述地下应变数据片段的地下变化特征，以识别潜在应力异常区域并生成异常特征分布图；

6、对所述异常特征分布图进行分类处理，划分出高风险子区域与低风险子区域，得到风险区域映射；

7、融合所述风险区域映射与历史监测记录以计算动态风险概率，并基于连续时间点的风险上升趋势生成实时预警通知；

8、根据所述实时预警通知更新监测模型的参数，形成优化的监测框架用于后续监测循环。

9、第二方面，本发明还提供了一种基于地上-地下多源信息感知的轨道交通保护区实时动态监测系统，用于实施一种基于地上-地下多源信息感知的轨道交通保护区实时动态监测方法，所述系统包括：

10、数据采集与预处理模块，用于通过部署于保护区地表的传感器与遥感设备采集地表形变数据序列，并对所述数据序列进行噪声滤除以获得净化地表数据；

11、多源信息同步与关联模块，用于基于所述净化地表数据，获取地下隧道结构的应变传感器读数序列，并将所述读数序列与所述净化地表数据进行时间同步与匹配，形成关联多源变化数据集；

12、异常特征提取与识别模块，用于在所述关联多源变化数据集中地表形变幅度超过预设阈值时，提取对应的地下应变数据片段，并通过神经网络提取地下变化特征，以识别潜在应力异常区域并生成异常特征分布图；

13、风险区域分类模块，用于对所述异常特征分布图进行分类处理，划分出高风险子区域与低风险子区域，得到风险区域映射；

14、动态风险评估与预警模块，用于融合所述风险区域映射与历史监测记录以计算动态风险概率，并基于连续时间点的风险上升趋势生成实时预警通知；

15、模型优化与更新模块，用于根据所述实时预警通知更新监测模型的参数，形成优化的监测框架用于后续监测循环。

16、第三方面，本发明还提供了一种计算机终端设备，包括：

17、一个或多个处理器；

18、存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；

19、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述第一方面中基于地上-地下多源信息感知的轨道交通保护区实时动态监测方法的步骤。

20、第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述第一方面中基于地上-地下多源信息感知的轨道交通保护区实时动态监测方法的步骤。

21、第五方面，本发明还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中基于地上-地下多源信息感知的轨道交通保护区实时动态监测方法的步骤。

22、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

23、本发明提供的一种基于地上-地下多源信息感知的轨道交通保护区实时动态监测方法，本发明通过集成分布式光纤传感器与卫星遥感设备实现地表形变与地下应变数据的同步采集，并利用滤波算法有效净化数据噪声。通过时间序列对齐方法将地上与地下数据进行精准匹配与融合，构建了关联的多源变化数据集。在此基础上，借助卷积神经网络自动提取地下结构的深层异常特征，并结合支持向量机对风险区域进行智能分类。通过融合历史监测记录计算动态风险概率，并依据连续趋势生成实时预警通知，同时能够根据预警反馈动态优化监测模型参数，形成闭环的监测框架。这些技术手段共同作用，显著提升了轨道交通保护区风险感知的全面性与协同性，增强了风险识别的准确性与预警的实时性，实现了从被动响应到主动预防的转变，从而有力保障了轨道交通系统的安全稳定运行。

1.一种基于地上-地下多源信息感知的轨道交通保护区实时动态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述读数序列与所述净化地表数据进行时间同步与匹配的过程包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提取对应的地下应变数据片段并通过神经网络提取地下变化特征的过程包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述异常特征分布图进行分类处理的过程包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，融合所述风险区域映射与历史监测记录以计算动态风险概率的过程包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述实时预警通知更新监测模型参数的过程包括：

7.一种基于地上-地下多源信息感知的轨道交通保护区实时动态监测系统，其特征在于，用于实施权利要求1-6中任一项所述的方法，所述系统包括：

8.一种计算机终端设备，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-6中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述的方法的步骤。