一种基于非线性规划的基坑边坡位移校正方法技术

本发明专利技术涉及一种基于非线性规划的基坑边坡位移校正方法，该方法包括：获取纳特传感器的传感数据，传感数据至少包括俯仰角β与方位角α；基于传感数据计算初始位移数据；对初始位移数据求取局部最优解，获得校正位移数据。可见，通过设置多项约束形式，对纳特传感器测得的传感数据求取局部最优解，获得与实际情况拟合良好的校正位移数据，相较于直接测得传感数据，校正位移数据稳定性强，各项误差显著降低，且仅需基于若干纳特传感器串联组成的单组监测单元即可进行位移校正，在设备布设上极其便捷。便捷。便捷。

【技术实现步骤摘要】
一种基于非线性规划的基坑边坡位移校正方法


[0001]本专利技术涉及压电应用及边坡监测
，尤其涉及一种基于非线性规划的基坑边坡位移校正方法。

技术介绍

[0002]随着偏远地区一系列大型基建项目的推进建设，越来越多的桥梁、隧道、铁路、水坝等落成于人烟稀少的荒僻地带，此类大型设施建设难度大，所涉及地形地貌复杂，因而需要对边坡稳定性进行长期的持续监控，以避免因边坡失稳而发生重大破坏性事故。由于边坡位移难以肉眼直观发现，且受限于环境条件与人力条件，故多采用在边坡埋设纳特传感器等传感设备的方式，对此类大型设施进行边坡位移检测。
[0003]在实际监测中，纳特传感器目前仅能针对二维形变进行位移修正，无法对更为接近实际情况的三维形变直接进行位移修正，因而常采用多套纳特传感器针对同一边坡区域进行监测，以获得多个维度的二维形变数据，再综合演算出边坡区域的三维形变状况，但此方法的最终结果是通过演算获得，其准确性低，且所需布设的设备繁杂。此外，边坡位移的监测结果输出为位移曲线，位移曲线上各节点坐标均为多个纳特传感器的位移数据叠加所得，因而各纳特传感器自身的监测误差也会产生累加，并最终使得位移曲线的误差无法忽视。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于非线性规划的基坑边坡位移校正方法，通过设置多项约束形式，对纳特传感器测得的传感数据求取局部最优解，获得与实际情况拟合良好的校正位移数据，相较于直接测得传感数据，校正位移数据稳定性强，各项误差显著降低，且仅需基于若干纳特传感器串联组成的单组监测单元即可进行位移校正，在设备布设上极其便捷。
[0005]本专利技术的第一方面公开了一种基于非线性规划的基坑边坡位移校正方法，其特征在于，包括：
[0006]获取纳特传感器的传感数据，所述传感数据至少包括俯仰角β与方位角α；
[0007]基于所述传感数据计算初始位移数据；
[0008]对所述初始位移数据求取局部最优解，获得校正位移数据。
[0009]优选的，若干纳特传感器首尾串联组成监测单元，所述监测单元在边坡监测区域垂直于水平面进行埋设，且，每一纳特传感器与通信基站通信连接。
[0010]优选的，所述初始位移数据至少包括纳特传感器在三维坐标系中三个方向的位移变化量
△
x、
△
y与
△
z；
[0011]且，Δx＝L
×
sinβ
×
cosα；
[0012]Δy＝L
×
sinβ
×
sinα；
[0013]Δz＝L
×
cosβ；
[0014]其中，L指纳特传感器的长度。
[0015]优选的，局部最优解min F(x)至少包括如下约束形式：
[0016]线性不等约束s.t.AX≤b；
[0017]线性等式约束Aeq
·
x＝beq；
[0018]非线性不等式约束C(X)≤0；
[0019]非线性等式约束Ceq(X)＝0；
[0020]有界约束VLB≤X≤VUB；
[0021]其中，F(x)为标量函数，A、b、Aeq、beq、VLB、VUB为各项约束形式所对应维数的矩阵及向量，C(X)、Ceq(X)为非线性向量函数，x为决策向量。
[0022]优选的，对局部最优解设置如下约束条件：
[0023][0024][0025]其中，(x，y)是指纳特传感器在三维坐标系中对应的节点坐标，(x
′
，y
′
)是指校正位移数据在三维坐标系中对应的节点坐标，(x0，y0)是指当次计算中纳特传感器在三维坐标系中的起始节点坐标。
[0026]优选的，所述方法还包括：
[0027]设置试验装置，所述试验装置包括设有导轨与滑槽的框架，若干串联的纳特传感器通过夹具与弹簧竖直安装于所述框架上；
[0028]于相邻纳特传感器的连接处固设激光指示器，于所述激光指示器的光电投射区域布设接收屏。
[0029]优选的，沿所述导轨对所述实验装置上的纳特传感器施加形变压力；
[0030]记录所述激光指示器在所述接收屏上的光点投影，获得基准试验数据；
[0031]对所述纳特传感器测得的传感试验数据求取局部最优解，获得校正试验数据；
[0032]在同一平面坐标系上分别绘制所述基准试验数据、所述传感试验数据及所述校正试验数据的基准曲线、传感曲线及校正曲线。
[0033]优选的，所述基准曲线、所述传感曲线及所述校正曲线中各数据节点的水平向分量竖直向分量与纳特传感器的长度L，满足：
[0034][0035]优选的，对所述基准试验数据与所述传感试验数据，以及，对所述基准试验数据与所述校正试验数据分别通过以下公式求取绝对误差与相对误差；
[0036]所述绝对误差e＝x
*
‑
x；
[0037]所述相对误差
[0038]可见，通过设置多项约束形式，对纳特传感器测得的传感数据求取局部最优解，获得与实际情况拟合良好的校正位移数据，相较于直接测得传感数据，校正位移数据稳定性强，各项误差显著降低，且仅需基于若干纳特传感器串联组成的单组监测单元即可进行位移校正，在设备布设上极其便捷。
附图说明
[0039]图1是本专利技术的一种基于非线性规划的基坑边坡位移校正方法的流程示意图；
[0040]图2是本专利技术的一种基于非线性规划的基坑边坡位移校正方法中的纳特传感器的测量原理示意图；
[0041]图3是本专利技术的一种试验装置的结构示意图；
[0042]图4是本专利技术的一种基于非线性规划的基坑边坡位移校正方法中传感曲线与基准曲线的对比示意图；
[0043]图5是本专利技术的一种基于非线性规划的基坑边坡位移校正方法中传感曲线、基准曲线与校正曲线的对比示意图；
[0044]图6是本专利技术的一种基于非线性规划的基坑边坡位移校正方法中测得的误差表格。
[0045]主要结构符号说明如下表：
[0046]框架1导轨11滑槽12纳特传感器2夹具21弹簧22
具体实施方式
[0047]为加深本专利技术的理解，下面将结合实施案例和附图对本专利技术作进一步详述。本专利技术可通过如下方式实施：
[0048]实施例一
[0049]请参照图1～2，一种基于非线性规划的基坑边坡位移校正方法，可以包括以下步骤：
[0050]101、获取纳特传感器的传感数据。
[0051]本实施例中，传感数据至少包括俯仰角β与方位角α。
[0052]本实施例中，若干纳特传感器首尾串联组成监测单元，监测单元在边坡监测区域垂直于水平面进行埋设，且，每一纳特传感器与通信基站通信连接。
[0053]在此，单个监测单元即可实现对该处边坡监测区域进行位移监测，在发生边坡塌陷、滑坡、倾覆、隆起、断裂等异本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于非线性规划的基坑边坡位移校正方法，其特征在于，包括：获取纳特传感器的传感数据，所述传感数据至少包括俯仰角β与方位角α；基于所述传感数据计算初始位移数据；对所述初始位移数据求取局部最优解，获得校正位移数据。2.根据权利要求1所述的一种基于非线性规划的基坑边坡位移校正方法，其特征在于，若干纳特传感器首尾串联组成监测单元，所述监测单元在边坡监测区域垂直于水平面进行埋设，且，每一纳特传感器与通信基站通信连接。3.根据权利要求1所述的一种基于非线性规划的基坑边坡位移校正方法，其特征在于，所述初始位移数据至少包括纳特传感器在三维坐标系中三个方向的位移变化量
△
x、
△
y与
△
z；且，Δx＝L
×
sinβ
×
cosα；Δy＝L
×
sinβ
×
sinα；Δz＝L
×
cosβ；其中，L指纳特传感器的长度。4.根据权利要求1所述的一种基于非线性规划的基坑边坡位移校正方法，其特征在于，局部最优解minF(x)至少包括如下约束形式：线性不等约束s.t.AX≤b；线性等式约束Aeq
·
x＝beq；非线性不等式约束C(X)≤0；非线性等式约束Ceq(X)＝0；有界约束VLB≤X≤VUB；其中，F(x)为标量函数，A、b、Aeq、beq、VLB、VUB为各项约束形式所对应维数的矩阵及向量，C(X)、Ceq(X)为非线性向量函数，x为决策向量。5.根据权利要求4所述的一种基于非线性规划的基坑边坡位移校正方法，其特征在于，对局部...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱俊，陈晓斌，吕鑫龙，顾正浩，赵辉，虞洪，
申请(专利权)人：湖州南太湖市政建设有限公司中交上海航道局有限公司，
类型：发明
国别省市：