[发明专利]一种手持式深基坑地表沉降预测装置及其工作流程

说明书

本发明公开了一种手持式深基坑地表沉降预测装置及其工作流程，该装置包括核心处理单元，所述核心处理单元连接有USB通信单元、预测结果显示模块、输入模块、供电单元以及存储单元，所述USB通信单元读写外围USB存储设备。核心处理机单元由嵌入式微控制器及外围电路组成，该核心处理机运行模型训练机和沉降预测机两个核心模块，并控制输入输出模块、存储单元和USB接口电路。本发明内置模型训练机和沉降预测机核心功能模块，能为深基坑地表沉降的安全控制提供决策数据，满足复杂施工环境下对地表沉降的预测要求，这对做好施工预案，保证施工安全，对提升企业的经济效益和生产管理水平具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种深基坑施工过程中引起地表沉降的预测装置，具体涉及一种深基坑地表沉降预测装置及其工作流程。

背景技术

在城市建设加速发展过程中，受地表空间的限制，越来越多的建筑物向超高和地下纵深发展，导致深基坑工程大量涌现。由于受地质条件、水文条件、施工技术和周围环境等复杂因素影响，深基坑在开挖施工过程中，为保证现场的干燥和安全，通常要通过降水使地下水位位于开挖面以下。深基坑降水引起的地下水渗流场改变、周围土体变形、地面沉降、基坑围护结构变形等，严重时势必会造成坑周建设物倾斜、地下管线断裂等工程事故。其中地面沉降对周边环境的破坏很大，是深基坑工程安全监测的重要一环，如何在简陋和复杂的施工现场简单及时、便捷有效地预测地面沉降，为下一步的施工提供决策指导，做好施工预案，确保施工安全，目前施工企业还没有简单可靠的技术设备对地表沉降进行预测，导致施工安全监控质量不能有效得到保证。有时不得已要在恶劣和狭小的施工环境下建立专用的监控机房，使用专业软件对地表沉降等变形量进行计算，严重影响了施工经济效益和现场安全。

发明内容

发明目的：本发明的目的是在于克服深基坑施工环境下传统地表沉降监测被动问题或沉降预测要依赖复杂专业设备的问题，将BP神经网络(back-propagation neuralnetwork，BPNN)理论引入到地表沉降预测中，设计一种手持式深基坑地表沉降预测装置及其工作流程，该装置提供模型训练参数、监测数据输入模块，内置模型训练机和沉降预测机核心功能模块，可在线读写监测数据集，并根据监测样本数据对模型进行训练，然后利用训练后的模型基于最近的监测自变量数据来预测地表沉降量。该装置对操作人员的专业知识要求较低，可有效减少用于安全监测的人工成本，解决由于沉降监控被动不及时而导致的安全事故不确定性问题；同时能很好满足复杂施工环境下便携式操作要求，对深基坑工程的地面沉降量作出提前精确预测，具有成本低、操作方便、精度高、适应性强等特点。

技术方案：本发明所述的一种手持式深基坑地表沉降预测装置，包括：

核心处理机单元，该核心处理机单元由嵌入式微控制器及外围电路组成，该核心处理机运行模型训练机和沉降预测机两个核心模块，并控制输入输出模块、USB通信单元、存储单元和接口电路；

USB通信单元，与所述核心处理机单元连接，由USB通信芯片及其控制电路组成，运行USB协议，通过USB接口在线读取监测数据集中的各项监测数据，并交给核心处理机单元处理；

显示模块，与所述核心处理机单元连接，由带汉字字库功能的彩色液晶显示器及其控制电路组成，用以提示输入操作、预测结果显示、显示预测的地表沉降的正常、警告和危险的状态；

输入模块，与所述核心处理机单元连接，由矩阵键盘及其控制电路组成，用来接收用户模型训练参数输入、监测数据输入和操作提示输入；

供电单元，与所述核心处理机单元连接，为手持设备提供电源，内置锂电池或外接12V直流电供电；

存储单元，与所述核心处理机单元连接，采用FALSHROM存储器，用以保存模型训练机训练的模型，当没有新的训练样本数据加入时，直接从该存储单元的模型库中读取事先训练好的模型，计算新的地表沉降预测值，提高预测工作效率。