[发明专利]不良地质隧道随钻测量电磁波数据数字化表示方法和装置

说明书

本发明提供了一种不良地质隧道随钻测量电磁波数据数字化表示方法和装置，方法包括：一、设备安装就位施工时，随钻测量，以第一电磁波信号发射；二、控制器接收第一电磁波信号，构建信号判别模型，识别第一电磁波信号；三、将识别后的第一电磁波信号还原，得到的测量数据进行分析生成控制指令，将控制指令转换为第二电磁波信号发射；四、接收第二电磁波信号，经识别和解码处理还原控制指令，并进行钻孔控制；五、对钻孔定位测量以及钻孔轨迹的测量，绘制三维图显示设计地质及钻探不良地质位置。装置包括计算机、控制器和探管组件；控制器包括第一电磁波交互模块和信号识别模块；探管组件安装在钻杆上，探管组件包括第二电磁波交互模块。

技术领域

本发明涉及数据处理与隧道工程施工技术领域，特别涉及一种不良地质隧道随钻测量电磁波数据数字化表示方法和装置。

背景技术

在隧道工程施工中，常需要使用钻头进行钻孔，钻孔需要实时进行钻头控制，以钻孔状态，必要时进行相应调整，保证隧道工程施工的顺利进行和质量，在不良地质状况下进行隧道工程施工中这一点显得尤其重要。

目前，隧道施工中随钻测量的数据传输一般有线方式和无线方式，采用有线的数据传输方式把钻孔姿态数据从孔内传输到孔口，需要使用可以通电缆线的钻杆与姿态测量仪器连接，这种钻杆加工复杂，成本高；数据传输的质量还会受到接头处密封情况的影响；无线方式是采用脉冲信号透过泥浆传输，但在泥浆中包含较多空气或者泡沫时，传输速率低，只能单向传输；有线方式和无线方式都不能满足数据实时准确传输需要，从而影响了对钻孔的实时控制。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种不良地质隧道随钻测量电磁波数据数字化表示方法，包括以下步骤：

S100设备安装就位，在隧道施工进行钻孔时，跟随钻头测量钻孔的倾斜角、方位角和面向角，并把测量数据转化为第一电磁波信号，探管组件将第一电磁波信号发射出来；

S200 控制器接收第一电磁波信号，构建信号判别模型，将待识别的第一电磁波信号的波形作为输入信号，输入到信号判别模型进行识别；

S300将识别后的第一电磁波信号传输给解码模块，进行滤波、放大、比较和解码，经解码还原后得到的测量数据进行显示、存储和分析，根据分析结果生成控制指令，控制器将控制指令转换为第二电磁波信号并发射出来；

S400探管组件接收第二电磁波信号，经识别和解码处理还原控制指令，并根据控制指令进行钻孔控制；

S500对每个钻孔进行开孔定位精确测量以及钻孔轨迹的精确测量，绘制钻孔定位三维图，显示设计地质及钻探不良地质位置。

可选的，在S200步骤中，所述信号判别模型的构建过程如下：

S210获取识别的信号样本，提取多维特征向量；

S220对多维特征向量进行归一化处理，包括：

建立信号样本的薛定谔方程：

上式中，表示电磁波函数总能量的哈密顿算符；表示信号样本的电磁波函数；表示虚数；表示约化普朗克常数；表示时间；

将电磁波函数归一化，即

上式中，表示磁量子数；

通过上述处理将量纲转化为无量纲；

S230构建分类器，将信号样本分类为训练集样本和测试集样本；

S240确定持向量机的动力函数 C、径向基核函数参数G，采用模拟算法进行优化，并利用 Metropolis 算法控制模拟，对训练集样本进行深度学习和训练，得到给定地质的参数最优值，设定信号判别初步模型；