一种基于摄像技术的深基坑巡视与预警系统及其方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于摄像技术的深基坑巡视与预警系统及其方法，该系统包括：基坑支护结构监测装置；基坑监测装置用于观测基坑支护结构的至少部分结构的位移监测数据；基坑巡视装置用于采集深基坑周边的环境图像；数字化信息处理终端与预警装置，分别与基坑监测装置和基坑巡视装置通信连接，用于利用位移监测数据和环境图像进行基坑支护结构的稳定性分析预测，以得到基坑支护结构的稳定性的分析预测结果，并且在分析预测结果为基坑支护结构的至少部分结构在预设时间段内将发生位移以及基坑支护结构的最终预测位移大于等于预设位移的情况下，输出报警信号，从而能够降低人力成本。从而能够降低人力成本。从而能够降低人力成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于摄像技术的深基坑巡视与预警系统及其方法


[0001]本专利技术涉及建筑施工
，尤其涉及一种基于摄像技术的深基坑巡视与预警系统及其方法。

技术介绍

[0002]在大型深基坑开挖时，由于其经常处于复杂环境与工况条件之下，其支护体系与土体的受力情况经常受到外界因素的干扰而发生剧烈变化，严重时会导致基坑的突然坍塌，造成严重的经济损失与人员伤亡，从而需要定期高频次地进行巡视工作，观察基坑周边的堆载卸载情况与支护构件的服役状态，以确定基坑周围土体与基坑支护体系的稳定性情况。
[0003]在传统的施工与监理工作中，通常需要有经验的技术人员深入现场进行实地勘察巡视，并通过手工记录的形式，对周围的环境因素与构件的服役状态进行描述。在目前，基坑工程建设向着深、大、危、快的方向发展，传统人工巡视已经不能够满足工程建设的客观要求。
[0004]因此，急需一种数字化、全自动的现场巡视方案。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种基于摄像技术的深基坑巡视与预警系统及其方法，其解决了现有技术中人工巡视存在着的效率比较低等技术问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0009]第一方面，本专利技术实施例提供一种基于摄像技术的深基坑巡视与预警系统，包括：基坑支护结构监测装置，设置在深基坑的基坑支护结构上；其中，基坑支护结构包括冠梁和灌注桩；基坑监测装置，设置在深基坑外部的地面上，基坑监测装置用于观测基坑支护结构的至少部分结构的位移监测数据；基坑巡视装置，设置在基坑监测装置的外侧，基坑巡视装置用于采集深基坑周边的环境图像；数字化信息处理终端与预警装置，分别与基坑监测装置和基坑巡视装置通信连接，数字化信息处理终端与预警装置用于利用位移监测数据和环境图像进行基坑支护结构的稳定性分析预测，以得到基坑支护结构的稳定性的分析预测结果，并且在分析预测结果为基坑支护结构的至少部分结构在预设时间段内将发生位移以及基坑支护结构的最终预测位移大于等于预设位移的情况下，输出报警信号。
[0010]在一个可能的实施例中，基坑支护结构监测装置包括：基准点，设置在基坑支护结构的不易变形部分上和深基坑的侧壁的岩土中；变形监测点，设置在基坑支护结构的易变形部分上；以及，基坑监测装置，具体用于基于变形监测点和基准点之间的变化距离，确定基坑支护结构的至少部分结构的位移监测数据。
[0011]在一个可能的实施例中，基坑监测装置包括观测墩主体以及设置在观测墩主体上
的全站仪。
[0012]在一个可能的实施例中，观测墩主体包括：壳体、设置在壳体外部网桥设备和设置在壳体内部的UPS应急电源。
[0013]在一个可能的实施例中，基坑巡视装置包括：支撑装置和设置在支撑装置上的摄像装置。
[0014]在一个可能的实施例中，数字化信息处理终端与预警装置，包括：多通道数据采集器，用于获取位移监测数据和环境数据；服务器工作站，用于利用位移监测数据和环境图像进行基坑支护结构的稳定性分析预测，以得到基坑支护结构的稳定性的分析预测结果，并且在分析预测结果为基坑支护结构的至少部分结构在预设时间段内将发生位移以及基坑支护结构的最终预测位移大于等于预设位移的情况下，输出报警信号；数字显示终端，用于显示分析预测结果；声光报警装置，用于根据报警信号进行报警。
[0015]第二方面，本专利技术实施例提供一种基于摄像技术的深基坑巡视与预警方法，该深基坑巡视与预警方法应用于如第一方面任一所示的基于摄像技术的深基坑巡视与预警系统中的数字化信息处理终端与预警装置，以及深基坑巡视与预警系统包括基坑监测装置、基坑巡视装置和数字化信息处理终端与预警装置；深基坑巡视与预警方法包括：获取通过基坑监测装置观测得到的基坑支护结构的至少部分结构的位移监测数据和通过基坑巡视装置采集的深基坑周边的环境图像；基于SfM算法对环境图像进行三维重建操作，以获取目标基坑周围的目标的三维模型，并对三维模型进行数据转化，获得区域加载/卸载荷载数据和影响面积数据，以及基于区域加载/卸载荷载数据和影响面积数据进行加载/卸载情况下的岩土体力学响应分析，获得力学响应分析结果；其中，目标包括开挖坑体和/或堆载体，力学响应分析结果用于表示临近基坑面土体产生的变形情况与支护结构产生的变形情况；基于力学响应分析结果，确定开挖位移响应系数；基于环境图像，确定预测影响系数；基于小波分解与LSTM算法和位移监测数据对基坑支护结构的至少部分结构的位移趋势进行预测计算，获得初始位预测位移，并基于开挖位移响应系数和预测影响系数对初始位预测位移进行参数修正，获得最终预测位移；判断最终预测位移是否大于等于预设位移；若最终预测位移大于等于预设位移，则输出报警信号。
[0016]在一个可能的实施例中，基于力学响应分析结果，确定开挖位移响应系数，包括：通过将位移监测数据和力学响应分析结果进行比对，反演出临近岩土体模量和泊松比，并计算出临近基坑部分点位的开挖位移响应系数。
[0017]在一个可能的实施例中，开挖位移响应系数的计算公式如下：
[0018][0019]其中，表示临近基坑部分点位k的开挖位移响应系数；表示k点考虑开挖/堆载荷载变化的位移变化量；Δd
k
表示k点未考虑开挖/堆载荷载变化的位移变化量。
[0020]在一个可能的实施例中，基于环境图像，确定预测影响系数，包括：结合环境图像，并运用计算机视觉与机器学习方法U
‑
Net网络进行支护结构裂隙识别、地面裂缝识别和周围建筑物的识别，获得识别结果；其中，识别结果包括识别出的裂隙密度、长度和开度；通过专家系统对识别结果进行参数化表征与提取，获得提取结果；根据提取结果，定义预测影响系数。
[0021](三)有益效果
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]本申请提供的基于摄像技术的深基坑巡视与预警系统及其方法，该系统主要包括基坑支护结构监测装置、基坑监测装置、基坑巡视装置和数字化信息处理终端与预警装置这四部分，从而在降低人力成本的同时，能够进一步缩小巡视的间隔，提高巡视数据的挖掘深度与利用率，确保可以把握到加固、抢险与避险的最佳时机。
[0024]为使本申请实施例所要实现的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请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申请的某些实施例，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。
[0026]图1示出了本申请实施例提供的一种基于摄像技术的深基坑巡视与预警系统的示意图；
[0027]图2示出了本申请实施例提供的一种基坑监测装置的示意图；
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于摄像技术的深基坑巡视与预警系统，其特征在于，包括：基坑支护结构监测装置，设置在深基坑的基坑支护结构上；其中，所述基坑支护结构包括冠梁和灌注桩；基坑监测装置，设置在所述深基坑外部的地面上，所述基坑监测装置用于观测所述基坑支护结构的至少部分结构的位移监测数据；基坑巡视装置，设置在所述基坑监测装置的外侧，所述基坑巡视装置用于采集所述深基坑周边的环境图像；数字化信息处理终端与预警装置，分别与所述基坑监测装置和所述基坑巡视装置通信连接，所述数字化信息处理终端与预警装置用于利用所述位移监测数据和所述环境图像进行所述基坑支护结构的稳定性分析预测，以得到所述基坑支护结构的稳定性的分析预测结果，并且在所述分析预测结果为所述基坑支护结构的至少部分结构在预设时间段内将发生位移以及所述基坑支护结构的最终预测位移大于等于预设位移的情况下，输出报警信号。2.根据权利要求1所述的深基坑巡视与预警系统，其特征在于，所述基坑支护结构监测装置包括：基准点，设置在所述基坑支护结构的不易变形部分上和所述深基坑的侧壁的岩土中；变形监测点，设置在所述基坑支护结构的易变形部分上；以及，所述基坑监测装置，具体用于基于所述变形监测点和所述基准点之间的变化距离，确定所述基坑支护结构的至少部分结构的位移监测数据。3.根据权利要求1或2所述的深基坑巡视与预警系统，其特征在于，所述基坑监测装置包括观测墩主体以及设置在所述观测墩主体上的全站仪。4.根据权利要求3所述的深基坑巡视与预警系统，其特征在于，所述观测墩主体包括：壳体、设置在所述壳体外部网桥设备和设置在所述壳体内部的UPS应急电源。5.根据权利要求1所述的深基坑巡视与预警系统，其特征在于，所述基坑巡视装置包括：支撑装置和设置在所述支撑装置上的摄像装置。6.根据权利要求1所述的深基坑巡视与预警系统，其特征在于，所述数字化信息处理终端与预警装置，包括：多通道数据采集器，用于获取所述位移监测数据和所述环境数据；服务器工作站，用于利用所述位移监测数据和所述环境图像进行所述基坑支护结构的稳定性分析预测，以得到所述基坑支护结构的稳定性的分析预测结果，并且在所述分析预测结果为所述基坑支护结构的至少部分结构在预设时间段内将发生位移以及所述基坑支护结构的最终预测位移大于等于预设位移的情况下，输出报警信号；数字显示终端，用于显示所述分析预测结果；声光报警装置，用于根据所述报警信号进行报警。7.一种基于摄像技术的深基坑巡视与预警方法，其特征在于，所述深基坑巡视与预警方法应...

【专利技术属性】
技术研发人员：张紫杉，李建光，介玉新，刘欣，王鹤，
申请(专利权)人：中航蓝天工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：