[发明专利]隧道突涌水前兆信息监测与融合预警系统以及方法

权利要求书

1.一种隧道突涌水前兆信息监测与融合预警系统，其特征在于，包括一个监控平台，在所述的监控平台设有软件系统，所述的软件系统包括数据采集模块、数据处理模块、模式判别模块和融合预警模块；

所述的数据采集模块包括与数理处理模块相连的位移信息采集模块、应力信息采集模块、渗压信息采集模块、温度信息采集模块、视电阻率采集模块和微震信息采集模块；

所述的数据处理模块包括离差标准化模块、反正切函数模块、对数函数法模块和零-均值法模块；利用所述的四个模块对数据采集模块采集的信息进行处理；

所述的模式判别模块，包括主成分分析和因子分析；

所述的融合预警模块，包括预警前兆信息模块和信息监测预警模块；其中，所述的预警前兆信息模块，主要针对地质前兆信息、预报前兆信息和施工监测信息进行案例匹配和类型判识；所述的信息监测预警模块，通过不同的数据处理形成对隧道施工过程中的突涌水前兆信息进行融合分析和灾害发生预测预警。

2.如权利要求1所述的一种隧道突涌水前兆信息监测与融合预警系统，其特征在于，所述的主成分分析主要包括：标准化处理、相关系数矩阵、特征值和贡献程序。

3.如权利要求1所述的一种隧道突涌水前兆信息监测与融合预警系统，其特征在于，所述的因子分析主要包括：条件判识、因子参量、正交旋转和因子得分。

4.如权利要求1所述的一种隧道突涌水前兆信息监测与融合预警系统，其特征在于，以MATLAB函数库为计算平台编制的离差标准化模块、反正切函数模块、对数函数法模块和零-均值法模块。

5.如权利要求1所述的一种隧道突涌水前兆信息监测与融合预警系统，其特征在于，所述的信息监测预警模块，主要包含数据处理、数据挖掘、信息融合、实时修正和预测预警。

6.利用权利要求1所述的系统进行预警的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1在隧道施工现场利用传感器以及监控平台上的数据采集模块进行数据采集，包括位移、应力、渗压、温度、视电阻率和微震信息；

步骤2将步骤1采集的信息，传输至数据处理模块，进行数据处理；所述的数据处理模块利用离差标准化模块、反正切函数模块、对数函数法模块和零-均值法模块进行融合分析；

步骤3，通过模式判别模块对比数据库信息，进行基于监测数据结果的突涌水模式匹配，进而利用融合预警模块实现隧道突涌水灾害的预测预警。

7.利用权利要求6所述的系统进行预警的方法，其特征在于，所述的预警前兆信息，主要基于专家案例库，使用者通过对比施工现场揭露的岩石产状和地下水情况，进行模式匹配，并且根据施工监测的水压、水质、钢拱架应力和位移等信息进行预警措施，并指导处理措施和应急预案。

8.利用权利要求6所述的系统进行预警的方法，其特征在于，所述的信息监测预警，主要通过信息处理进行监测信息动态显示，通过数据挖掘进行预警阀值和突水概率计算，通过改进的D-S证据理论进行信息融合计算突水概率，通过实时修正计算实时突水概率，通过GM、ARM A或者Holt-Winters Model进行隧道突涌水的预测预警。