多源信息融合的隧道动水注浆封堵优化设计方法及系统技术方案

本公开提供了多源信息融合的隧道动水注浆封堵优化设计方法及系统，涉及隧道工程技术领域，获取隧道掌子面的光学成像和热成像图像视频，并将视频分割成时序图像；利用时序图像对隧道实现立体视觉识别，对隧道进行3D场景重建，构建深度图像；基于深度图像，利用ViT网络对隧道掌子面内的涌水行为进行识别，采集隧道内物探信息以及现场注浆参数，获取注浆封堵的时序数据；采用基于策略的强化学习对注浆封堵动作进行实时智能决策，设置奖励为涌水量的减少速率，采用蒙特卡洛策略梯度方法寻优，随机初始化策略参数，生成策略上的轨迹，在每一个时间步中估计返回值并更新策略参数值，输出隧道前方涌水情形下注浆参数、注浆时机的选择。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及隧道工程，具体涉及多源信息融合的隧道动水注浆封堵优化设计方法及系统。

技术介绍

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。

2、特长深埋富水隧道施工地质条件复杂，经常遭遇涌水，而注浆是解决涌水的关键措施。但注浆施工设计难以同时满足安全性和经济性要求，为注浆封堵动态设计带来挑战。隧道前方掌子面的涌水会随时间和隧道施工发生变化，是工程中需要测量的重要实时参数，将为预测前方涌水量及注浆施工提供关键性依据。然而受目前工程组织形式所限，涌水量探测缺乏对涌水的实时性感知，且在遭遇前方较大突、涌水时，传感器的布设较为不便。此外，隧道施工现场钻孔角度、长度及注浆位置的测量也存在类似的问题。随着计算机视觉技术的发展和图像采集设备的普及，通过掌子面数字图像快速掌握现场状况已成为一个热点问题。

3、此外，隧道现场注浆量等注浆参数的控制在一定程度上仍依赖于施工人员的经验。已提出的注浆智能决策方法主要集中在专家系统推理、突水风险评估、注浆报警信息决策，以及通过数值模拟算法来直接模拟注浆封堵水的过程等方面。通常涉及一本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.多源信息融合的隧道动水注浆封堵优化设计方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的多源信息融合的隧道动水注浆封堵优化设计方法，其特征在于，利用双目立体视觉感知，对时序图像进行处理，将时序图像转化为非失真图像，校正、调整相机之间的角度和距离，匹配左右相机的点，获取左右相机的视差图，对视差图进行三角测量，构建深度图像，实现对隧道的3D重建。

3.如权利要求1所述的多源信息融合的隧道动水注浆封堵优化设计方法，其特征在于，将深度图像输入至ViT网络中对隧道中的3D场景进行分类识别，输出涌水行为，然后获得各条水流的连通域，利用连通域上的像素点进行边缘检测，实现对掌子...

【技术特征摘要】

1.多源信息融合的隧道动水注浆封堵优化设计方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的多源信息融合的隧道动水注浆封堵优化设计方法，其特征在于，利用双目立体视觉感知，对时序图像进行处理，将时序图像转化为非失真图像，校正、调整相机之间的角度和距离，匹配左右相机的点，获取左右相机的视差图，对视差图进行三角测量，构建深度图像，实现对隧道的3d重建。

3.如权利要求1所述的多源信息融合的隧道动水注浆封堵优化设计方法，其特征在于，将深度图像输入至vit网络中对隧道中的3d场景进行分类识别，输出涌水行为，然后获得各条水流的连通域，利用连通域上的像素点进行边缘检测，实现对掌子面轮廓和水流的分割，得到各条水流的外轮廓后，结合其形态推算出每条水流的流速，计算出实时的涌水量。

4.如权利要求3所述的多源信息融合的隧道动水注浆封堵优化设计方法，其特征在于，通过拟合技术，通过实际水流横截面积的分布，计算单条水流的轨迹轴线，通过单条水流的轨迹轴线方程，基于抛体运动原理，计算单条水流的初始流速及流量大小，计算所有水流的流量大小之和即为掌子面的总涌水量。

5.如权利要求2所述的多源信息融合的隧道动水注浆封堵优化设计方法，其特征在于，校正、调整相机之间的角度和距离，包括：基于固定于支架上的4dof机械臂中关节处的机械臂关节驱动器和传感器，通过机械臂关节传感器，估计机械臂末端相机的位姿参数，并由串联机器人正向运动学的d-h参...

【专利技术属性】
技术研发人员：李术才，卜凡林，许振浩，潘东东，赵晟喆，王志洋，卜泽华，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：