【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及边坡加固工程领域，具体来说，涉及一种智能自适应边坡加固锚杆的设计方法及锚杆。
技术介绍
1、边坡加固是一项至关重要的工程措施，其目的是为了提升边坡的稳定性，防止滑坡等地质灾害的发生，从而保护人民生命财产安全，而锚杆作为边坡加固工程中常见的支护结构，其作用在于增强边坡的稳定性，由于边坡加固工程面临复杂的地质条件，例如岩石类型的多样性、湿度的频繁变化以及温度的波动等，这些因素都会影响到锚杆的有效性和稳定性，并且边坡加固还需兼顾施工的安全性、经济性和环保性，因此对锚杆系统提出了更高的要求，但传统的锚杆系统在设计与应用上存在着一些固有的局限性，这限制了其在复杂地质条件下发挥最佳效能的能力。
2、具体来说，传统锚杆的设计通常是基于静态的地质参数，缺乏对动态地质环境变化的响应机制，无法根据实际地质条件的变化作出适时调整，且地质参数的采集与分析相对独立，缺乏有效的数据整合与共享机制，导致设计者难以全面掌握地质环境的变化，同时锚杆的长度和螺纹密度等参数通常依赖于人工测量和调整，这一过程既耗时又费力，且容易出现误差，现有的锚杆系统通常缺乏有效的远程通信手段，无法实现实时数据传输与远程监控。
3、针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
1、针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种智能自适应边坡加固锚杆的设计方法及锚杆，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
2、为此，本专利技术采用的具体技术方案如下：
3、第一方
4、基于边坡加固需求定义加固锚杆的结构，并利用自适应调整技术确定加固锚杆结构的最优控制参数；
5、基于边坡加固环境信息数据建立标签体系，并根据标签体系与独热编码建立地质参数数据库；
6、以地质参数数据库为基础与神经网络技术结合评估加固锚杆的运行状态，并基于运行状态与pid控制技术生成加固锚杆应力控制器；
7、基于加固锚杆应力控制器与最优控制参数确定加固锚杆的最终设计结果。
8、优选的，基于边坡加固需求定义加固锚杆的结构，并利用自适应调整技术确定加固锚杆结构的最优控制参数包括：
9、基于边坡加固需求与模块化加工技术定义加固锚杆的外部保护壳，并在外部保护壳的内部确定核心处理器与伸缩段的位置；
10、在外部保护壳内部放置传感器确定加固锚杆的结构，利用传感器采集加固锚杆的工作信息与工作预设范围内的环境信息得到传感器数据；
11、基于传感器数据与融合技术判断加固锚杆状态，并以加固锚杆状态与自适应调整为基础生成确定加固锚杆结构的最优控制参数。
12、优选的，基于传感器数据与融合技术判断加固锚杆状态，并以加固锚杆状态与自适应调整为基础生成确定加固锚杆结构的最优控制参数包括：
13、根据传感器的精度与可靠性信息设定传感器的初始权重，并基于预设规则定义度量数据质量的变量；
14、基于变量定义结果更新传感器权重，根据传感器权重与数据融合公式执行传感器数据融合操作，并将融合后的传感器数据传输至微型处理器；
15、微型处理器接收传感器数据，并根据传感器数据与加固锚杆的控制参数调整伸缩段的长度与螺纹密度；
16、利用微型处理器与优化算法生成控制参数种群，并结合锦标赛选择技术选取最优解调控伸缩段的控制参数，优化加固锚杆结构的功能状态。
17、优选的，利用微型处理器与优化算法生成控制参数种群，并结合锦标赛选择技术选取最优解调控伸缩段的控制参数，优化加固锚杆结构的功能状态包括：
18、基于随机数生成器生成初始种群，并将加固锚杆的控制参数作为参数个体结构融入至初始种群生成控制参数种群；
19、定义适应度函数与锦标赛参数，同时从控制参数种群中随机抽取若干组参数个体构成参数个体集合；
20、根据适应度函数计算参数个体集合内各个参数个体的适应度值，并选取适应度值结果最高的参数个体作为锦标赛的胜者个体；
21、重复生成控制参数种群选取锦标赛胜者个体，并随机选取胜者个体中的两组个体按照交叉概率进行交叉操作生成新的参数后代个体；
22、对参数后代个体进行变异操作，并引入自适应变异概率动态调整变异概率，根据变异结果将参数后代个体与控制参数种群中的参数个体混合；
23、将混合结果与自适应终止条件结合生成最终控制参数种群，并输出最终控制参数种群中适应度最高的参数个体作为伸缩段的最优控制参数，利用最优控制参数优化加固锚杆结构的功能状态。
24、优选的，基于边坡加固环境信息数据建立标签体系，并根据标签体系与独热编码建立地质参数数据库包括：
25、利用地址雷达、钻孔取样及物理探测手段收集边坡加固位置的地下结构环境数据得到地质参数，并对地质参数实施清洗与标准化处理；
26、基于预设的地质参数分类规则将地质参数划分为不同的地质类型，将地质类型作为初始标签，并使用独热编码将初始标签转换为数值向量形式生成对应的独热编码；
27、对数值向量实施归一化处理后将独热编码与数值组合为完成的向量参数，得到复合标签，并验证复合标签的一致性；
28、基于验证结果判断复合标签内地质参数是否存在冲突，并根据判断结果调整复合标签，将符合要求的复合标签存储至数据库内生成地质参数数据库。
29、优选的，以地质参数数据库为基础与神经网络技术结合评估加固锚杆的运行状态，并基于运行状态与pid控制技术生成加固锚杆应力控制器包括：
30、基于地质参数数据库与卷积神经网络技术构建配置参数获取模型，并根据配置参数获取模型输出加固锚杆中伸缩段的最佳配置参数；
31、利用传感器收集加固锚杆在边坡加固过程中的应力、位移与振动数据，并根据采集数据建立评估模型评估加固锚杆的运行状态；
32、基于地质参数与加固锚杆运行状态评估结果设计智能控制策略，并将智能控制策略与pid控制技术结合生成加固锚杆应力控制器。
33、优选的，利用传感器收集加固锚杆在边坡加固过程中的应力、位移与振动数据，并根据采集数据建立评估模型评估加固锚杆的运行状态包括：
34、利用传感器测量加固锚杆在边坡加固使用过程中不同位置的应力值与位移变化数据，并通过振动测量设备记录加固锚杆的振动数据；
35、将应力值、位移变化数据及振动数据作为输入，加固锚杆的应力分布、变形状况与稳定性评分作为输出构建评估模型；
36、基于梯度下降法与交叉验证技术分析评估模型的泛化能力与鲁棒性，并根据分析结果优化评估模型参数，基于优化后的模型参数定义评价函数；
37、根据评价函数与网格搜索方法寻找最优超参数组合确定最终的评估模型，并利用评估模型评估加固锚杆在边坡加固使用过程中的运行状态。
38、优选的，评估模型的表达式为：
【技术保护点】
1.一种智能自适应边坡加固锚杆的设计方法，其特征在于，该设计方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种智能自适应边坡加固锚杆的设计方法，其特征在于，所述基于边坡加固需求定义加固锚杆的结构，并利用自适应调整技术确定加固锚杆结构的最优控制参数包括：
3.根据权利要求2所述的一种智能自适应边坡加固锚杆的设计方法，其特征在于，所述基于传感器数据与融合技术判断加固锚杆状态，并以加固锚杆状态与自适应调整为基础生成确定加固锚杆结构的最优控制参数包括：
4.根据权利要求3所述的一种智能自适应边坡加固锚杆的设计方法，其特征在于，所述利用微型处理器与优化算法生成控制参数种群，并结合锦标赛选择技术选取最优解调控伸缩段的控制参数，优化加固锚杆结构的功能状态包括：
5.根据权利要求1所述的一种智能自适应边坡加固锚杆的设计方法，其特征在于，所述基于边坡加固环境信息数据建立标签体系，并根据标签体系与独热编码建立地质参数数据库包括：
6.根据权利要求5所述的一种智能自适应边坡加固锚杆的设计方法，其特征在于，所述以地质参数数据库为基础与神经网络技术结合评估
7.根据权利要求6所述的一种智能自适应边坡加固锚杆的设计方法，其特征在于，所述利用传感器收集加固锚杆在边坡加固过程中的应力、位移与振动数据，并根据采集数据建立评估模型评估加固锚杆的运行状态包括：
8.根据权利要求7所述的一种智能自适应边坡加固锚杆的设计方法，其特征在于，所述评估模型的表达式为：
9.根据权利要求8所述的一种智能自适应边坡加固锚杆的设计方法，其特征在于，所述基于地质参数与加固锚杆运行状态评估结果设计智能控制策略，并将智能控制策略与PID控制技术结合生成加固锚杆应力控制器包括：
10.一种智能自适应边坡加固锚杆，基于权利要求1-9中任一项所述的智能自适应边坡加固锚杆的设计方法来实现，其特征在于，所述边坡加固锚杆包括外部保护壳，所述外部保护壳的底端设置有伸缩段，所述外部保护壳的内部设置支杆，所述支杆的外侧且位于所述外部保护壳的内部设置有传感器，所述外部保护壳的顶端设置有封闭腔，所述封闭腔的外侧设置有核心处理器，所述封闭腔的内部设置有无线通信器。
...【技术特征摘要】
1.一种智能自适应边坡加固锚杆的设计方法，其特征在于，该设计方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种智能自适应边坡加固锚杆的设计方法，其特征在于，所述基于边坡加固需求定义加固锚杆的结构，并利用自适应调整技术确定加固锚杆结构的最优控制参数包括：
3.根据权利要求2所述的一种智能自适应边坡加固锚杆的设计方法，其特征在于，所述基于传感器数据与融合技术判断加固锚杆状态，并以加固锚杆状态与自适应调整为基础生成确定加固锚杆结构的最优控制参数包括：
4.根据权利要求3所述的一种智能自适应边坡加固锚杆的设计方法，其特征在于，所述利用微型处理器与优化算法生成控制参数种群，并结合锦标赛选择技术选取最优解调控伸缩段的控制参数，优化加固锚杆结构的功能状态包括：
5.根据权利要求1所述的一种智能自适应边坡加固锚杆的设计方法，其特征在于，所述基于边坡加固环境信息数据建立标签体系，并根据标签体系与独热编码建立地质参数数据库包括：
6.根据权利要求5所述的一种智能自适应边坡加固锚杆的设计方法，其特征在于，所述以地质参数数据库为基础与神经网络技术结合评估...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁恒祥，潘振华，黄行，李永松，刘正根，王东，朱雷，杨旭东，余剑涛，丁宇，潘建华，
申请(专利权)人：中国铁路上海局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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