【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冲刷坑形态预测领域，特别是涉及一种水上桩基冲刷坑形态实时预测方法、系统及设备。
技术介绍
1、桥梁作为生命线工程需要承受各种自然灾害作用，在诸多桥梁致灾因素中，桩基冲刷是造成桥梁毁坏的主要原因之一。大多数桥梁水毁破坏都是由于冲刷使得桥梁基础埋深减小，以致桩基承载能力显著下降。桩基冲刷问题具有灾难性，桥梁水毁破坏将会造成道路交通中断，阻断救援物资的输送，给人民生命财产造成巨大损失。而随着跨江越海桥梁数量日益增多，桥梁桩基冲刷问题更加严重。因此，如何有效获得桥梁桩基冲刷坑形态、使之确保在安全可控的范围之内，是一个亟需解决的问题。
2、20世纪50年代以来，随着流体动力学和数学的发展，桥梁基础冲刷问题开始在国内外得到了广泛的研究关注，逐渐发展出多种针对冲刷坑的计算方法，自上世纪70年代开始，出现了利用预测的方法对冲刷坑形态进行的研究，但是，现有对于冲刷坑形态的获取方法，多为利用测绘技术获取冲刷坑形态。
3、相比起利用测绘技术获取冲刷坑形态，通过少数监测点预测冲刷坑形态，可以大大节约人力物力成本，快速获得冲刷坑形态。但是，现有的预测方法均为静态的方法，没有利用实时监测数据更新现有模型或者进一步预测的机制。针对上述需求，亟需提供一种新的水上桩基冲刷坑形态实时预测方法，能够通过实时监测数据对冲刷坑形态进行预测。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种水上桩基冲刷坑形态实时预测方法、系统及设备，能够提高冲刷坑形态预测的实时性和效率。
2、为
3、一种水上桩基冲刷坑形态实时预测方法，包括：
4、根据桩基的直径与应用需求，确定布设方向；每一布设方向以在水下每个桩基的中心为圆心的圆上，并以设定角度为间隔；
5、在每一布设方向上每隔设定距离布设多个传感器；
6、在每一布设方向上，利用携带传感器的监测船或者水下机器人，监测远离桩基位置的水底深度；
7、获取每一布设方向上传感器的监测数据；并灰色系统理论，建立对应布设方向上的gm(1,1)灰色模型；
8、根据每一布设方向上的水底深度确定对应布设方向上迭代完成的gm(1,1)灰色模型；
9、利用迭代完成的gm(1,1)灰色模型和相应布设方向上实时的监测数据确定相应布设方向上冲刷坑的形状。
10、可选地，所述根据每一布设方向上的水底深度确定对应布设方向上迭代完成的gm(1,1)灰色模型，具体包括：
11、将gm(1,1)灰色模型生成的预测值作为输入，迭代更新灰色模型，若迭代更新的gm(1,1)灰色模型的预测值与相应布设方向上的水底深度一致，则迭代更新完成；若不一致，则再将迭代更新的gm(1,1)灰色模型的预测值作为输入，继续迭代更新，预测值直至与相应布设方向上的水底深度一致。
12、可选地，所述根据桩基的直径与应用需求，确定布设方向，具体包括：
13、当桩基的直径为5m或以下时，确定4个布设方向；
14、当桩基的直径为5m-10m时，确定4-8个布设方向；
15、当桩基的直径为10m或以上时，确定8个布设方向。
16、可选地，所述在每一布设方向上每隔设定距离布设多个传感器，具体包括：
17、每个布设方向上，在水下固定高度安装固定杆，在固定杆上每隔相同的设定距离安装传感器。
18、可选地，所述固定杆的长度小于2.5m。
19、可选地，所述利用迭代完成的gm(1,1)灰色模型和相应布设方向上实时的监测数据确定相应布设方向上冲刷坑的形状，之后还包括：
20、若监测船或者水下机器人监测的时间超过设定的有效预测时间，则利用监测船或者水下机器人重新监测远离桩基位置的水底深度；
21、利用重新监测的水底深度对应更新相应布设方向上的gm(1,1)灰色模型。
22、一种水上桩基冲刷坑形态实时预测系统，包括：
23、布设方向确定模块，用于根据桩基的直径与应用需求，确定布设方向；每一布设方向以在水下每个桩基的中心为圆心的圆上，并以设定角度为间隔；
24、传感器布设模块，用于在每一布设方向上每隔设定距离布设多个传感器；
25、水底深度监测模块，用于在每一布设方向上，利用携带传感器的监测船或者水下机器人，监测远离桩基位置的水底深度；
26、gm(1,1)灰色模型建立模块，用于获取每一布设方向上传感器的监测数据；并灰色系统理论，建立对应布设方向上的gm(1,1)灰色模型；
27、gm(1,1)灰色模型迭代更新模块，用于根据每一布设方向上的水底深度确定对应布设方向上迭代完成的gm(1,1)灰色模型；
28、冲刷坑的形状实时预测模块，用于利用迭代完成的gm(1,1)灰色模型和相应布设方向上实时的监测数据确定相应布设方向上冲刷坑的形状。
29、一种水上桩基冲刷坑形态实时预测设备，包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在所述存储器中的计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现所述的一种水上桩基冲刷坑形态实时预测方法。
30、可选地，所述存储器为计算机可读存储介质。
31、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
32、本专利技术所提供的一种水上桩基冲刷坑形态实时预测方法、系统及设备，在桩基周围布设少量传感器，仅在建立模型阶段需要使用监测船(或者水下机器人)监测远离桩基处的冲刷情况，可以通过迭代的gm(1,1)模型方法实时预测冲刷坑形态，节约大量的人力物力成本；同时，仅需根据桩基直径与具体的应用需求，确定在水下布设传感器的方向以及每个方向所需要的传感器数，无需人为指定大量参数，减少了人为条件对预测结果的影响。本专利技术将前一步迭代的预测结果作为后一步迭代数据输入，具有创新性，最终提供了一个可以根据实时监测数据，随时预测冲刷坑形态的预测方法。
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1.一种水上桩基冲刷坑形态实时预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种水上桩基冲刷坑形态实时预测方法，其特征在于，所述根据每一布设方向上的水底深度确定对应布设方向上迭代完成的GM(1,1)灰色模型，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种水上桩基冲刷坑形态实时预测方法，其特征在于，所述根据桩基的直径与应用需求，确定布设方向，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种水上桩基冲刷坑形态实时预测方法，其特征在于，所述在每一布设方向上每隔设定距离布设多个传感器，具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种水上桩基冲刷坑形态实时预测方法，其特征在于，所述固定杆的长度小于2.5m。
6.根据权利要求1所述的一种水上桩基冲刷坑形态实时预测方法，其特征在于，所述利用迭代完成的GM(1,1)灰色模型和相应布设方向上实时的监测数据确定相应布设方向上冲刷坑的形状，之后还包括：
7.一种水上桩基冲刷坑形态实时预测系统，其特征在于，包括：
8.一种水上桩基冲刷坑形态实时预测设备，其特征在于，包括：至少一个处理
9.根据权利要求8所述的一种水上桩基冲刷坑形态实时预测设备，其特征在于，所述存储器为计算机可读存储介质。
...【技术特征摘要】
1.一种水上桩基冲刷坑形态实时预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种水上桩基冲刷坑形态实时预测方法，其特征在于，所述根据每一布设方向上的水底深度确定对应布设方向上迭代完成的gm(1,1)灰色模型，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种水上桩基冲刷坑形态实时预测方法，其特征在于，所述根据桩基的直径与应用需求，确定布设方向，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种水上桩基冲刷坑形态实时预测方法，其特征在于，所述在每一布设方向上每隔设定距离布设多个传感器，具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种水上桩基冲刷坑形态实时预测方法，其特征在于，所述固定杆的长度小于2.5m。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：马可，陈育民，方志，翁禾，
申请(专利权)人：重庆大学溧阳智慧城市研究院，
类型：发明
国别省市：
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