一种边坡安全状态分析方法、装置、设备及可读存储介质与流程

1.本发明涉及边坡技术领域，具体而言，涉及一种边坡安全状态分析方法、装置、设备及可读存储介质。


背景技术：

2.现有边坡安全性监测方法主要基于坡面位移监测，不能有效反映边坡内部的损伤特性及破坏机理，且对边坡安全性评定精度较低；此外，当前尚无针对边坡内部及表面加速度、速度、位移一致性监测的装置。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种边坡安全状态分析方法、装置、设备及可读存储介质，以改善上述问题。
4.为了实现上述目的，本技术实施例提供了如下技术方案：一方面，本技术实施例提供了一种边坡安全状态分析方法，所述方法包括：获取第一时间段内边坡上各监测点的监测数据，所述监测数据包括加速度数据、位移数据和速度数据；根据各监测点的所述加速度数据、位移数据和速度数据计算得到各监测点的水平响应曲线和高程响应曲线；根据各监测点的所述水平响应曲线和高程响应曲线计算得到监测点的平均状态系数，基于所述各监测点的平均状态系数计算得到边坡的状态系数和稳定系数；根据所述边坡的状态系数和稳定系数计算得到边坡的安全状态系数。
5.可选的，所述根据各监测点的所述加速度数据、位移数据和速度数据计算得到各监测点的水平响应曲线和高程响应曲线，包括：对所述加速度数据和速度数据进行基线矫正，得到矫正后的加速度数据和速度数据；利用汉宁窗将矫正后的加速度数据、矫正后的速度数据和所述位移数据进行过滤，得到过滤后的加速度数据、位移数据和速度数据；根据所述过滤后的加速度数据、位移数据和速度数据计算得到各监测点的水平响应曲线和高程响应曲线。
6.可选的，所述根据各监测点的所述水平响应曲线和高程响应曲线计算得到各监测点的平均状态系数，包括：根据各监测点的所述水平响应曲线和高程响应曲线计算得到各监测点的水平振幅系数和高程振幅系数；根据各监测点的所述水平响应曲线、所述高程响应曲线、所述水平振幅系数和高程振幅系数计算得到各监测点的水平波动系数和高程波动系数；根据各监测点的所述水平波动系数和高程波动系数计算得到各监测点的平均状
态系数。
7.可选的，所述边坡上各监测点的监测数据的获取方法，包括：获取第一输入信息，所述第一输入信息包括监测装置已组装好的确认信息，所述监测装置用于获取各监测点的所述监测数据，所述监测装置包括安装盒、位移传感器、速度传感器和加速度传感器，所述位移传感器、速度传感器和加速度传感器均安装在所述安装盒内，所述位移传感器、速度传感器和加速度传感器安装在所述安装盒内后所述位移传感器、速度传感器和加速度传感器之间具有间隙；发送第一控制命令，所述第一控制命令包括按照安装规则将所述监测装置安装在所述边坡上的命令，所述安装规则包括相邻两个所述监测装置之间的间距小于或等于5m；获取第二输入信息，所述第二输入信息包括所述监测装置已安装在所述边坡上的确认信息；利用已安装在所述边坡上的所述监测装置获取所述监测数据。
8.可选的，所述根据各监测点的所述加速度数据、位移数据和速度数据计算得到各监测点的水平响应曲线和高程响应曲线，包括：对所述加速度数据和速度数据进行基线矫正，得到矫正后的加速度数据和速度数据；利用汉宁窗将矫正后的加速度数据、矫正后的速度数据和所述位移数据进行过滤，得到过滤后的加速度数据、位移数据和速度数据；获取x轴、y轴和z轴方向的权重系数，将x轴、y轴和z轴方向过滤后的加速度数据分别乘以相应的权重系数，将x轴、y轴和z轴方向过滤后的位移数据分别乘以相应的权重系数，将x轴、y轴和z轴方向过滤后的速度数据分别乘以相应的权重系数，得到加权之后的加速度数据、位移数据和速度数据；根据所述加权之后的加速度数据、位移数据和速度数据计算得到各监测点的水平响应曲线和高程响应曲线。
9.可选的，所述根据所述边坡的状态系数和稳定系数计算得到边坡的安全状态系数后，还包括：获取边坡安全状态分析表，所述边坡安全状态分析表包括不同的安全状态系数范围，以及不同的安全状态系数范围所对应的安全等级；根据所述边坡安全状态分析表对所述安全状态系数进行分析，得到所述安全状态系数所处的范围和所述边坡对应的安全等级；根据所述边坡对应的安全等级生成对应的边坡处理措施，根据所述边坡处理措施对所述边坡进行处理。
10.可选的，计算得到边坡的状态系数后，还包括：对所述状态系数进行分析，若所述状态系数大于等于0.4小于1时，则根据所述边坡的状态系数和稳定系数计算得到边坡的安全状态系数；若所述状态系数大于等于0.2小于0.4时，则发送第二控制命令，所述第二控制命令包括禁止所述边坡周围的车辆靠近所述边坡的命令；若所述状态系数大于0小于0.2时，则发送第三控制命令，所述第三控制命令包括封锁所述边坡并禁止所述边坡周围的车辆出行的命令。
11.可选的，计算得到边坡的稳定系数后，还包括：
对所述稳定系数进行分析，若所述状态系数大于0.3时，则发送第四控制命令，所述第四控制命令包括禁止所述边坡周围的车辆靠近所述边坡的命令；若所述状态系数小于等于0.3时，则根据所述边坡的状态系数和稳定系数计算得到边坡的安全状态系数。
12.第二方面，本技术实施例提供了一种边坡安全状态分析装置，所述装置包括第一获取模块、第一计算模块、第二计算模块和第三计算模块。
13.第一获取模块，用于获取第一时间段内边坡上各监测点的监测数据，所述监测数据包括加速度数据、位移数据和速度数据；第一计算模块，用于根据各监测点的所述加速度数据、位移数据和速度数据计算得到各监测点的水平响应曲线和高程响应曲线；第二计算模块，用于根据各监测点的所述水平响应曲线和高程响应曲线计算得到监测点的平均状态系数，基于所述各监测点的平均状态系数计算得到边坡的状态系数和稳定系数；第三计算模块，用于根据所述边坡的状态系数和稳定系数计算得到边坡的安全状态系数。
14.可选的，所述第一计算模块，包括：第一矫正单元，用于对所述加速度数据和速度数据进行基线矫正，得到矫正后的加速度数据和速度数据；第一过滤单元，用于利用汉宁窗将矫正后的加速度数据、矫正后的速度数据和所述位移数据进行过滤，得到过滤后的加速度数据、位移数据和速度数据；第一计算单元，用于根据所述过滤后的加速度数据、位移数据和速度数据计算得到各监测点的水平响应曲线和高程响应曲线。
15.可选的，所述第二计算模块，包括：第二计算单元，用于根据各监测点的所述水平响应曲线和高程响应曲线计算得到各监测点的水平振幅系数和高程振幅系数；第三计算单元，用于根据各监测点的所述水平响应曲线、所述高程响应曲线、所述水平振幅系数和高程振幅系数计算得到各监测点的水平波动系数和高程波动系数；第四计算单元，用于根据各监测点的所述水平波动系数和高程波动系数计算得到各监测点的平均状态系数。
16.可选的，所述第一获取模块，包括：第一获取单元，用于获取第一输入信息，所述第一输入信息包括监测装置已组装好的确认信息，所述监测装置用于获取各监测点的所述监测数据，所述监测装置包括安装盒、位移传感器、速度传感器和加速度传感器，所述位移传感器、速度传感器和加速度传感器均安装在所述安装盒内，所述位移传感器、速度传感器和加速度传感器安装在所述安装盒内后所述位移传感器、速度传感器和加速度传感器之间具有间隙；发送单元，用于发送第一控制命令，所述第一控制命令包括按照安装规则将所述监测装置安装在所述边坡上的命令，所述安装规则包括相邻两个所述监测装置之间的间距小于或等于5m；第二获取单元，用于获取第二输入信息，所述第二输入信息包括所述监测装置已安装在所述边坡上的确认信息；
第三获取单元，用于利用已安装在所述边坡上的所述监测装置获取所述监测数据。
17.可选的，所述第一计算模块，包括：第二矫正单元，用于对所述加速度数据和速度数据进行基线矫正，得到矫正后的加速度数据和速度数据；第二过滤单元，用于利用汉宁窗将矫正后的加速度数据、矫正后的速度数据和所述位移数据进行过滤，得到过滤后的加速度数据、位移数据和速度数据；第三获取单元，用于获取x轴、y轴和z轴方向的权重系数，将x轴、y轴和z轴方向过滤后的加速度数据分别乘以相应的权重系数，将x轴、y轴和z轴方向过滤后的位移数据分别乘以相应的权重系数，将x轴、y轴和z轴方向过滤后的速度数据分别乘以相应的权重系数，得到加权之后的加速度数据、位移数据和速度数据；第五计算单元，用于根据所述加权之后的加速度数据、位移数据和速度数据计算得到各监测点的水平响应曲线和高程响应曲线。
18.可选的，所述装置，还包括：第二获取模块，用于获取边坡安全状态分析表，所述边坡安全状态分析表包括不同的安全状态系数范围，以及不同的安全状态系数范围所对应的安全等级；第一分析模块，用于根据所述边坡安全状态分析表对所述安全状态系数进行分析，得到所述安全状态系数所处的范围和所述边坡对应的安全等级；处理模块，用于根据所述边坡对应的安全等级生成对应的边坡处理措施，根据所述边坡处理措施对所述边坡进行处理。
19.可选的，所述装置，还包括：第二分析模块，用于对所述状态系数进行分析，若所述状态系数大于等于0.4小于1时，则根据所述边坡的状态系数和稳定系数计算得到边坡的安全状态系数；若所述状态系数大于等于0.2小于0.4时，则发送第二控制命令，所述第二控制命令包括禁止所述边坡周围的车辆靠近所述边坡的命令；若所述状态系数大于0小于0.2时，则发送第三控制命令，所述第三控制命令包括封锁所述边坡并禁止所述边坡周围的车辆出行的命令。
20.可选的，所述装置，还包括：第三分析模块，用于对所述稳定系数进行分析，若所述状态系数大于0.3时，则发送第四控制命令，所述第四控制命令包括禁止所述边坡周围的车辆靠近所述边坡的命令；若所述状态系数小于等于0.3时，则根据所述边坡的状态系数和稳定系数计算得到边坡的安全状态系数。
21.第三方面，本技术实施例提供了一种边坡安全状态分析设备，所述设备包括存储器和处理器。存储器用于存储计算机程序；处理器用于执行所述计算机程序时实现上述边坡安全状态分析方法的步骤。
22.第四方面，本技术实施例提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质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边坡安全状态分析方法的步骤。
23.本发明的有益效果为：1、现有边坡安全监测技术均基于岩土体表面位移判断边坡状态的安全与否，但却忽略了边坡岩土体内部的损伤，由于边坡损伤后土体内的动力学振动机制发生了变化，仅
坡面位移无法反应边坡内的岩土体稳定性，且目前对于边坡的安全性研究几乎没有从振动理论或统计学方法进行分析的，本发明从监测边坡坡面的加速度、速度和位移出发，运用振动理论和统计学方法分析了边坡的状态，并根据经验系数来判断边坡的受损状态和稳定状态，可以规避模态分析的不准确性，减小只使用加速度的误差；还可以避免只以位移来判断边坡受损性和稳定性的缺陷，进而能够反映边坡内部的损伤特性。
24.2、本发明提出了一种边坡安全状态监测装置，能够实现加速度、速度和位移信号的一致测量，减少岩土体受自然扰动后造成传感器组的测量对象出现非一致性的影响，避免人工数字微积分计算信号转化的误差，实现对于边坡安全监测的多类信号一致性监测，通过无线信号传输到终端，计算边坡的受损状态和稳定性，从而实现对边坡的安全监测，以实现工程人员对边坡的后续处置，避免边坡破坏造成的人员和财产损失。
25.3、本发明在基于提出的边坡安全状态监测装置测量上，综合利用速度传感器、速度传感器和位移传感器，通过控制测点传感器的监测对象，得出三维动态监测数据，使用矩阵式测点布置方法，以权重系数合理评估边坡的三向动态安全性能，在边坡全局上和局域上都能进行分析，同时，由于监测过程的长期化，能够实现边坡结构的瞬时安全分析和长期安全分析。
26.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
28.图1是本发明实施例中所述的监测装置的内部俯视图；图2是本发明实施例中所述的监测装置的内部侧视图；图3是本发明实施例中所述的监测装置沿边坡截面分布的总体布置图；图4是本发明实施例中所述的监测装置在边坡上的正面布置图；图5是本发明实施例中所述的边坡安全状态分析方法流程示意图；图6是本发明实施例中所述的边坡安全状态分析装置结构示意图；图7是本发明实施例中所述的边坡安全状态分析设备结构示意图。
29.图中标记：1、数据采集装置；2、数据发射装置；3、数据接收装置；4、数据分析终端；11、固定杆；12、拉钩；13、拉环；14、拉绳；15、固定螺栓；16、数据线；17、位移传感器；18、速度传感器；19、加速度传感器；110、蓄电池；111、电源；112、电源线；701、第一获取模块；702、第一计算模块；703、第二计算模块；704、第三计算模块；7021、第一矫正单元；7022、第一过滤单元；7023、第一计算单元；7031、第二计算单元；7032、第三计算单元；7033、第四计算单元；7011、第一获取单元；7012、发送单元；7013、第二获取单元；7014、第三获取单元；7024、第二矫正单元；7025、第二过滤单元；7026、第三获取单元；7027、第五计算单元；705、第二获取模块；706、第一分析模块；707、处理模块；708、第二分析模块；709、第三分析模块；800、边坡安
全状态分析设备；801、处理器；802、存储器；803、多媒体组件；804、输入/输出(i/o)接口；805、通信组件。
具体实施方式
30.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.应注意到：相似的标号或字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.实施例1如图1
‑
2所示，本实施例提供了一种边坡安全状态监测装置，所述监测装置包括数据采集装置1、数据发射装置2、数据接收装置3和数据分析终端4，所述数据发射装置2安装在所述数据采集装置1顶部，所述数据采集装置1包括安装盒、电力装置、数据线16、位移传感器17、速度传感器18和加速度传感器19，所述位移传感器17、速度传感器18和加速度传感器19均安装在所述安装盒内部，且安装后所述位移传感器17、速度传感器18和加速度传感器19之间具有间隙，所述电力装置用于为所述监测装置提供电力；所述数据线16用以将所述位移传感器17、速度传感器18、加速度传感器19采集到的数据传输到所述数据发射装置2中，所述数据接收装置3用以接收所述数据发射装置2发射的数据并传输到所述数据分析终端4中，所述数据分析终端4用以将接收到的数据进行分析，通过计算边坡状态系数和稳定系数，进行安全状态判定，并给工程人员提供维护方案；在本公开的一种具体实施方式中，所述速度传感器18的四边分别通过固定杆11与所述安装盒的内壁连接；所述加速度传感器19的四边分别通过所述固定杆11与所述安装盒的内壁连接；所述位移传感器17的一边通过所述固定杆11与所述安装盒的内壁连接；在本公开的一种具体实施方式中，所述固定杆11的一端焊接在所述安装盒内壁上，另一端通过固定螺栓15分别与所述位移传感器17、速度传感器18和加速度传感器19连接；在本公开的一种具体实施方式中，所述电力装置包括蓄电池110、电源111和电源线112，所述蓄电池110用以提供所述位移传感器17、所述速度传感器18和所述加速度传感器19运行的电力，所述电源111用于使所述蓄电池110的电力转换为所述位移传感器17、所述速度传感器18和所述加速度传感器19能够使用的电路，并控制所述位移传感器17、所述速度传感器18和所述加速度传感器19运行的开启和关闭，所述电源线112用于电力的传输；在本公开的一种具体实施方式中，所述位移传感器17包括拉钩12、拉环13和拉绳14，所述拉环13与拉绳14相互连接，拉绳14用以位移传感器17的数据测量。
33.在本实施例中，在进行数据监测时，各监测点的加速度数据、位移数据和速度数据
通过数据采集装置1获取，具体为：将每个数据采集装置1埋设在边坡土体里面，并保证所述数据发射装置2也埋设在边坡土体里面，布置方式如图3
‑
4所示，其中，每一行包括多个数据采集装置1，每一列也包括多个数据采集装置1，每一行的数据采集装置1相互平行，每一列的数据采集装置1也相互平行；在本实施例中，用作为列的序号，作为行的序号；其中和的大小根据边坡坡体范围决定，但需要使＞5，i＞5，监测点之间的间距≤5米；在本实施例中，在进行数据分析时，数据接收装置3和数据分析终端4的安装位置不受限制，数据接收装置3和数据分析终端4可安装在边坡土体周围，也可根据工作人员的需求确定安装的位置。
34.在本实施例中，第列第行的监测点记为，第列第行在x轴方向的加速度信号记为、第列第行在y轴方向的加速度信号记为、第列第行在z轴方向的加速度信号记为，第列第行在x轴方向的速度信号记为、第列第行在y轴方向的速度信号记为、第列第行在z轴方向的速度信号记为，第列第行在x轴方向的位移信号记为、第列第行在y轴方向的位移信号记为、第列第行在z轴方向的位移信号记为；在本实施例中，通过将所述位移传感器、速度传感器、加速度传感器安装在安装盒中，能够综合测量边坡坡面的加速度、速度和位移，并保持测量对象的一致性，精度较高，使用加速度、速度和位移的三向信号来分析边坡的受损性和稳定性，避免了只以位移来判断边坡受损性和稳定性的缺陷，能够反映边坡内部的损伤特性。
35.实施例2如图5所示，本实施例提供了一种边坡安全状态分析方法，该方法包括步骤s1、步骤s2、步骤s3和步骤s4。
36.步骤s1、获取第一时间段内边坡上各监测点的监测数据，所述监测数据包括加速度数据、位移数据和速度数据；步骤s2、根据各监测点的所述加速度数据、位移数据和速度数据计算得到各监测点的水平响应曲线和高程响应曲线；步骤s3、根据各监测点的所述水平响应曲线和高程响应曲线计算得到监测点的平均状态系数，基于所述各监测点的平均状态系数计算得到边坡的状态系数和稳定系数；步骤s4、根据所述边坡的状态系数和稳定系数计算得到边坡的安全状态系数。
37.在本实施例中，加速度数据可以包括x轴、y轴和z轴方向的加速度数据；位移数据可以包括x轴、y轴和z轴方向的位移数据；速度数据可以包括x轴、y轴和z轴方向的速度数据；在本实施例中，所述边坡的左右方向为x轴方向，所述边坡的上下方向为y轴方向，所述边坡的前后方向为z轴方向；在本实施例中综合考虑了边坡坡面的加速度、速度和位移，使用加速度、速度和位移的三向信号来分析边坡的受损性和稳定性，避免了只以位移来判断边坡受损性和稳定性的缺陷，能够较好的反映边坡内部的损伤特性。
38.在本实施例中能够综合考虑坡面的加速度、速度和位移响应特性，分别在水平方
向和高程方向进行了测点受损性和稳定性计算，最后通过整体分析来判断边坡的受损性和稳定性，并且在分析方法中，还综合运用了振动理论和统计学方法，使最终计算得到的安全状态系数能更精准的体现边坡的安全状态。
39.在本公开的一种具体实施方式中，所述步骤s2，还可以包括步骤s21、步骤s22和步骤s23。
40.步骤s21、对所述加速度数据和速度数据进行基线矫正，得到矫正后的加速度数据和速度数据；步骤s22、利用汉宁窗将矫正后的加速度数据、矫正后的速度数据和所述位移数据进行过滤，得到过滤后的加速度数据、位移数据和速度数据；步骤s23、根据所述过滤后的加速度数据、位移数据和速度数据计算得到各监测点的水平响应曲线和高程响应曲线。
41.在本实施例中，利用实施例1中的监测装置监测得到一个时间段内各监测点的加速度数据、位移数据和速度数据，将获取到的一个时间段内的加速度数据、位移数据和速度数据进行标记，将一个时间段用t来表示，其中，一个时间段可以是1min或2mim，可以根据用户的需求自定义，然后时间段内第列第行监测点的数据记为，中的f分别代表加速度数据（x轴方向的加速度数据）、（y轴方向的加速度数据）、（z轴方向的加速度数据），速度信号（x轴方向的速度数据）、（y轴方向的速度数据）、（z轴方向的速度数据）以及位移信号（x轴方向的位移数据）、（y轴方向的位移数据）、（z轴方向的位移数据），在后续的步骤中分别使用上述数据进行独立计算，也就是说将、、、、、、、分别依次带入公式中进行计算。
42.其中，各监测点的水平响应曲线的计算公式为：公式中，为第列第行的监测点在时间段内的水平响应曲线；为数据分段数；是傅里叶谱的长度；为第列第行监测点与第
‑
1列第行测点的互功率谱密度函数；,为第
‑
1列第行监测点的自功率谱密度函数；i为行数序号；m为列数序号；其中，当f为为第列第行的监测点在时间段内的x轴方向加速度数据的水平响应曲线；当f为为第列第行的监测点在时间段内的y轴方向加速度数据的水平响应曲线；当f为为第列第行的监测点在时间段内的z轴方向加速度
数据的水平响应曲线；当f为为第列第行的监测点在时间段内的x轴方向速度数据的水平响应曲线；当f为为第列第行的监测点在时间段内的y轴方向速度数据的水平响应曲线；当f为为第列第行的监测点在时间段内的z轴方向速度数据的水平响应曲线；当f为为第列第行的监测点在时间段内的x轴方向位移数据的水平响应曲线；当f为为第列第行的监测点在时间段内的y轴方向位移数据的水平响应曲线；当f为为第列第行的监测点在时间段内的z轴方向位移数据的水平响应曲线；在本实施例中，各监测点的高程响应曲线的计算公式为：公式中，为第列第行的监测点在时间段内的高程响应曲线；为数据分段数；是傅里叶谱的长度；为第列第行监测点与第列第
‑
1行测点的互功率谱密度函数；为第列第
‑
1行监测点的自功率谱密度函数，i为行数序号；m为列数序号；其中，当f为为第列第行的监测点在时间段内的x轴方向加速度数据的高程响应曲线；当f为为第列第行的监测点在时间段内的y轴方向加速度数据的高程响应曲线；当f为为第列第行的监测点在时间段内的z轴方向加速度数据的高程响应曲线；当f为为第列第行的监测点在时间段内的x轴方向速度数据的高程响应曲线；当f为为第列第行的监测点在时间段内的y轴方向速度数据的高程响应曲线；
当f为为第列第行的监测点在时间段内的z轴方向速度数据的高程响应曲线；当f为为第列第行的监测点在时间段内的x轴方向位移数据的高程响应曲线；当f为为第列第行的监测点在时间段内的y轴方向位移数据的高程响应曲线；当f为为第列第行的监测点在时间段内的z轴方向位移数据的高程响应曲线；在后面的公式计算中也是参照同样的逻辑进行计算处理。
43.在本公开的一种具体实施方式中，所述步骤s3，还可以包括步骤s31、步骤s32和步骤s33。
44.步骤s31、根据各监测点的所述水平响应曲线和高程响应曲线计算得到各监测点的水平振幅系数和高程振幅系数；步骤s32、根据各监测点的所述水平响应曲线、所述高程响应曲线、所述水平振幅系数和高程振幅系数计算得到各监测点的水平波动系数和高程波动系数；步骤s33、根据各监测点的所述水平波动系数和高程波动系数计算得到各监测点的平均状态系数。
45.在本实施例中，各监测点的水平振幅系数的计算公式为：在本实施例中，各监测点的水平振幅系数的计算公式为：为第m列第i行的监测点在t时间段内的水平振幅系数；为的最大值；为的最小值；为的最大值；为的最小值；各监测点的水平振幅系数的计算公式中的，通过以下公式计算得到，计算公式为：公式中，为第
‑
1列第行的监测点在时间段内的水平响应曲线；为数据分段数；是傅里叶谱的长度；为第
‑
1列第行监测点与第
‑
2列第行测点的互功率谱密度函数；,为第
‑
2列第行监测点的自功率谱密度函数；i为行数序号；m为列数序号；
在本实施例中，各监测点的高程振幅系数的计算公式为：公式中，为第m列第i行的监测点在t时间段内的高程振幅系数；为的最大值；为的最小值；为的最大值；为的最小值；各监测点的高程振幅系数的计算公式中的，通过以下公式计算得到，计算公式为：公式中，为第列第
‑
1行的监测点在时间段内的高程响应曲线；为数据分段数；是傅里叶谱的长度；为第列第
‑
1行监测点与第列第
‑
2行测点的互功率谱密度函数；为第列第
‑
2行监测点的自功率谱密度函数，i为行数序号；m为列数序号；在本实施例中，各监测点的水平波动系数的计算公式为：=*[1
‑
公式中，为第列第行的监测点在时间段内的水平波动系数；和的协方差；为的方差；为的方差；在本实施例中，各监测点的高程波动系数的计算公式为：=*[1
‑
]公式中，为第列第行的监测点在时间段内的高程波动系数；和的协方差；为的方差；为的方差；
在本实施例中，各监测点的状态系数的计算公式为：在本实施例中，各监测点的状态系数的计算公式为：各监测点的状态系数的计算公式中，为第列第行的监测点在时间段内的状态系数；为各监测点的平均状态系数；经过上述所有的公式的计算后，其中，当各监测点的状态系数的计算公式中的f为为第列第行的监测点在时间段内的x轴方向加速度数据的状态系数；当f为为第列第行的监测点在时间段内的y轴方向加速度数据的状态系数；当f为为第列第行的监测点在时间段内的z轴方向加速度数据的状态系数；当f为为第列第行的监测点在时间段内的x轴方向速度数据的状态系数；当f为为第列第行的监测点在时间段内的y轴方向速度数据的状态系数；当f为为第列第行的监测点在时间段内的z轴方向速度数据的状态系数；当f为为第列第行的监测点在时间段内的x轴方向位移数据的状态系数；当f为为第列第行的监测点在时间段内的y轴方向位移数据的状态系数；当f为为第列第行的监测点在时间段内的z轴方向位移数据的状态系数；也就是说经过上述公式的计算后就得到了第列第行的监测点在时间段内的x轴方向加速度数据的状态系数、第列第行的监测点在时间段内的y轴方向加速度数据的状态系数、第列第行的监测点在时间段内的z轴方向加速度数据的状态系数、第列第行的监测点在时间段内的x轴方向速度数据的状态系数、第列第行的监测点在时间段内的y轴方向速度数据的状态系数、第列第行的监测点在时间段内的z轴方向速度数据的状态系数、第列第行的监测点在时间段内的x轴方向位移数据的状态系数、第列第行的监测点在时间段内的y轴方向位移数据的状态系数、第列第行的监测点在时间段内的z轴方向位移数据的状态系数，然后将这些数据加和求平均就得到第列第行的监测点在时间段内的平均状态系数；
在本实施例中，边坡的状态系数的计算公式为：公式中，为边坡的状态系数为各监测点的平均状态系数；在本实施例中，边坡的稳定系数的计算公式为：公式中，为边坡的稳定系数；为边坡的状态系数为各监测点的平均状态系数；在本实施例中，边坡的安全状态系数的计算公式为：公式中，为边坡的安全状态系数；为边坡的状态系数；为边坡的稳定系数。
[0046]
在本公开的一种具体实施方式中，所述步骤s1，还可以包括步骤s11、步骤s12、步骤s13和步骤s14。
[0047]
步骤s11、获取第一输入信息，所述第一输入信息包括监测装置已组装好的确认信息，所述监测装置用于获取各监测点的所述监测数据，所述监测装置包括安装盒、位移传感器、速度传感器和加速度传感器，所述位移传感器、速度传感器和加速度传感器均安装在所述安装盒内，所述位移传感器、速度传感器和加速度传感器安装在所述安装盒内后所述位移传感器、速度传感器和加速度传感器之间具有间隙；步骤s12、发送第一控制命令，所述第一控制命令包括按照安装规则将所述监测装置安装在所述边坡上的命令，所述安装规则包括相邻两个所述监测装置之间的间距小于或等于5m；步骤s13、获取第二输入信息，所述第二输入信息包括所述监测装置已安装在所述边坡上的确认信息；步骤s14、利用已安装在所述边坡上的所述监测装置获取所述监测数据。
[0048]
在本公开的一种具体实施方式中，所述步骤s2，还可以包括步骤s24、步骤s25、步骤s26和步骤s27。
[0049]
步骤s24、对所述加速度数据和速度数据进行基线矫正，得到矫正后的加速度数据和速度数据；步骤s25、利用汉宁窗将矫正后的加速度数据、矫正后的速度数据和所述位移数据进行过滤，得到过滤后的加速度数据、位移数据和速度数据；步骤s26、获取x轴、y轴和z轴方向的权重系数，将x轴、y轴和z轴方向过滤后的加速度数据分别乘以相应的权重系数，将x轴、y轴和z轴方向过滤后的位移数据分别乘以相应的权重系数，将x轴、y轴和z轴方向过滤后的速度数据分别乘以相应的权重系数，得到加权之后的加速度数据、位移数据和速度数据；步骤s27、根据所述加权之后的加速度数据、位移数据和速度数据计算得到各监测点的水平响应曲线和高程响应曲线。
[0050]
在本实施例中，x轴方向的权重系数为1.1，y轴方向的权重系数为0.9，z轴方向的权重系数为1，在本实施例中，通过在各个方向上添加对应的权重系数可以使计算得到的水平响应曲线和高程响应曲线符合实际工程中对于不同方向上的结构安全影响比重考虑。
[0051]
在本公开的一种具体实施方式中，所述方法，还可以包括步骤s5、步骤s6和步骤s7。
[0052]
步骤s5、获取边坡安全状态分析表，所述边坡安全状态分析表包括不同的安全状态系数范围，以及不同的安全状态系数范围所对应的安全等级；步骤s6、根据所述边坡安全状态分析表对所述安全状态系数进行分析，得到所述安全状态系数所处的范围和所述边坡对应的安全等级；步骤s7、根据所述边坡对应的安全等级生成对应的边坡处理措施，根据所述边坡处理措施对所述边坡进行处理。
[0053]
在本实施例中，具体为：进行分析，当时，认为边坡非常安全，当时，认为边坡比较安全，当时，认为边坡一般安全，当时，认为边坡不太安全，当时，认为边坡很不安全；当边坡非常安全时，不用采取特殊工程措施；当边坡比较安全时，对边坡采取抽查性监测；当边坡一般安全时，对边坡采取持续监测，并采取护坡措施；当边坡不太安全时，对边坡采取持续监测，禁止周围车辆出行，并进行边坡改造；当边坡很不安全时，对边坡采取持续监测，禁止周围车辆出行，疏散边坡破坏影响范围的人员，进行边坡改造或削坡。
[0054]
在本实施例中，通过计算得到的安全状态系数可以得到边坡对应的安全等级；通过安全等级可以实现对边坡的安全监测，以实现工程人员对边坡的后续处置。通过本实施例中的方法可以根据采集到的数据快速、高效的对进行边坡进行处理，避免了边坡破坏造成的人员和财产损失。
[0055]
在本公开的一种具体实施方式中，所述方法，还可以包括步骤s8。
[0056]
步骤s8、对所述状态系数进行分析，若所述状态系数大于等于0.4小于1时，则根据所述边坡的状态系数和稳定系数计算得到边坡的安全状态系数；若所述状态系数大于等于0.2小于0.4时，则发送第二控制命令，所述第二控制命令包括禁止所述边坡周围的车辆靠近所述边坡的命令；若所述状态系数大于0小于0.2时，则发送第三控制命令，所述第三控制命令包括封锁所述边坡并禁止所述边坡周围的车辆出行的命令。
[0057]
在本实施例中，具体为：当时，认为边坡没有受损，对边坡采取持续性监测，并计算稳定性系数，视安全状态对边坡进行处置；当时，认为边坡轻微受损，对边坡采取持续性监测，并计算稳定性系数，视安全状态对边坡进行处置；当时，认为边坡受损严重，对边坡采取持续性监测，并计算稳定
性系数，视安全状态对边坡进行处置；当时，认为边坡较危险，立即禁止周围车辆靠近边坡，对边坡采取持续性监测，并计算稳定性系数，视安全状态对边坡进行处置；当时，认为边坡完全受损，封锁现场，立即禁止周围车辆出行，对边坡采取持续性监测，并计算稳定性系数，视安全状态对边坡进行处置。
[0058]
在本公开的一种具体实施方式中，所述方法，还可以包括步骤s9。
[0059]
步骤s9、对所述稳定系数进行分析，若所述状态系数大于0.3时，则发送第四控制命令，所述第四控制命令包括禁止所述边坡周围的车辆靠近所述边坡的命令；若所述状态系数小于等于0.3时，则根据所述边坡的状态系数和稳定系数计算得到边坡的安全状态系数。
[0060]
在本实施例中，具体为：当时，认为边坡非常稳定，对边坡采取持续性监测，并计算状态系数，视安全状态对边坡进行处置；当时，认为边坡较为稳定，对边坡采取持续性监测，并计算状态系数，视安全状态对边坡进行处置；当时，认为边坡较不稳定，对边坡采取持续性监测，并计算状态系数，视安全状态对边坡进行处置；当时，认为边坡非常不稳定，立即禁止周围车辆靠近边坡，对边坡采取持续性监测，并计算状态系数，视安全状态对边坡进行处置。
[0061]
实施例3如图6所示，本实施例提供了一种边坡安全状态分析装置，所述装置包括第一获取模块701、第一计算模块702、第二计算模块703和第三计算模块704。
[0062]
所述第一获取模块701，用于获取第一时间段内边坡上各监测点的监测数据，所述监测数据包括加速度数据、位移数据和速度数据；所述第一计算模块702，用于根据各监测点的所述加速度数据、位移数据和速度数据计算得到各监测点的水平响应曲线和高程响应曲线；所述第二计算模块703，用于根据各监测点的所述水平响应曲线和高程响应曲线计算得到监测点的平均状态系数，基于所述各监测点的平均状态系数计算得到边坡的状态系数和稳定系数；所述第三计算模块704，用于根据所述边坡的状态系数和稳定系数计算得到边坡的安全状态系数。
[0063]
在本实施例中综合考虑了边坡坡面的加速度、速度和位移，使用加速度、速度和位移的三向信号来分析边坡的受损性和稳定性，避免了只以位移来判断边坡受损性和稳定性的缺陷，能够较好的反映边坡内部的损伤特性。
[0064]
在本实施例中能够综合考虑坡面的加速度、速度和位移响应特性，分别在水平方向和高程方向进行了测点受损性和稳定性计算，最后通过整体分析来判断边坡的受损性和稳定性，并且在分析方法中，还综合运用了振动理论和统计学方法，使最终计算得到的安全
状态系数能更精准的体现边坡的安全状态。
[0065]
在本公开的一种具体实施方式中，所述第一计算模块702，还包括第一矫正单元7021、第一过滤单元7022和第一计算单元7023。
[0066]
所述第一矫正单元7021，用于对所述加速度数据和速度数据进行基线矫正，得到矫正后的加速度数据和速度数据；所述第一过滤单元7022，用于利用汉宁窗将矫正后的加速度数据、矫正后的速度数据和所述位移数据进行过滤，得到过滤后的加速度数据、位移数据和速度数据；所述第一计算单元7023，用于根据所述过滤后的加速度数据、位移数据和速度数据计算得到各监测点的水平响应曲线和高程响应曲线。
[0067]
在本公开的一种具体实施方式中，所述第二计算模块703，还包括第二计算单元7031、第三计算单元7032和第四计算单元7033。
[0068]
所述第二计算单元7031，用于根据各监测点的所述水平响应曲线和高程响应曲线计算得到各监测点的水平振幅系数和高程振幅系数；所述第三计算单元7032，用于根据各监测点的所述水平响应曲线、所述高程响应曲线、所述水平振幅系数和高程振幅系数计算得到各监测点的水平波动系数和高程波动系数；所述第四计算单元7033，用于根据各监测点的所述水平波动系数和高程波动系数计算得到各监测点的平均状态系数。
[0069]
在本公开的一种具体实施方式中，所述第一获取模块701，还包括第一获取单元7011、发送单元7012、第二获取单元7013和第三获取单元7014。
[0070]
所述第一获取单元7011，用于获取第一输入信息，所述第一输入信息包括监测装置已组装好的确认信息，所述监测装置用于获取各监测点的所述监测数据，所述监测装置包括安装盒、位移传感器、速度传感器和加速度传感器，所述位移传感器、速度传感器和加速度传感器均安装在所述安装盒内，所述位移传感器、速度传感器和加速度传感器安装在所述安装盒内后所述位移传感器、速度传感器和加速度传感器之间具有间隙；所述发送单元7012，用于发送第一控制命令，所述第一控制命令包括按照安装规则将所述监测装置安装在所述边坡上的命令，所述安装规则包括相邻两个所述监测装置之间的间距小于或等于5m；所述第二获取单元7013，用于获取第二输入信息，所述第二输入信息包括所述监测装置已安装在所述边坡上的确认信息；所述第三获取单元7014，用于利用已安装在所述边坡上的所述监测装置获取所述监测数据。
[0071]
在本公开的一种具体实施方式中，所述第一计算模块702，还包括第二矫正单元7024、第二过滤单元7025、第三获取单元7026和第五计算单元7027。
[0072]
所述第二矫正单元7024，用于对所述加速度数据和速度数据进行基线矫正，得到矫正后的加速度数据和速度数据；所述第二过滤单元7025，用于利用汉宁窗将矫正后的加速度数据、矫正后的速度数据和所述位移数据进行过滤，得到过滤后的加速度数据、位移数据和速度数据；所述第三获取单元7026，用于获取x轴、y轴和z轴方向的权重系数，将x轴、y轴和z
memory，简称sram)，电可擦除可编程只读存储器(electrically erasable programmable read
‑
only memory，简称eeprom)，可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read
‑
only memory，简称eprom)，可编程只读存储器(programmable read
‑
only memory，简称prom)，只读存储器(read
‑
only memory，简称rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。多媒体组件803可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器802或通过通信组件805发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。i/o接口804为处理器801和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件805用于该边坡安全状态分析设备800与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如wi
‑
fi，蓝牙，近场通信(near fieldcommunication，简称nfc)，2g、3g或4g，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件805可以包括：wi
‑
fi模块，蓝牙模块，nfc模块。
[0083]
在一示例性实施例中，该边坡安全状态分析设备800可以被一个或多个应用专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、数字信号处理器(digitalsignal processor，简称dsp)、数字信号处理设备(digital signal processing device，简称dspd)、可编程逻辑器件(programmable logic device，简称pld)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，简称fpga)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的边坡安全状态分析方法。
[0084]
在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的边坡安全状态分析方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器802，上述程序指令可由该边坡安全状态分析设备800的处理器801执行以完成上述的边坡安全状态分析方法。
[0085]
实施例4相应于上面的方法实施例，本公开实施例还提供了一种可读存储介质，下文描述的一种可读存储介质与上文描述的边坡安全状态分析方法可相互对应参照。
[0086]
一种可读存储介质，可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例的边坡安全状态分析方法的步骤。
[0087]
该可读存储介质具体可以为u盘、移动硬盘、只读存储器(read
‑
only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的可读存储介质。
[0088]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。