[发明专利]具有现地自校准功能的智能测斜方法

说明书

本发明公开了一种具有现地自校准功能的智能测斜方法。在被监测部位安装测斜装置，测斜装置由地面采集控制通讯电源设备和地下多节首尾相连的测斜单元串联构成。地面的嵌入式计算机通过边缘计算控制地下每节测斜单元上、下部腔体内的小型电机实现测斜单元按预先设置的坐标X、Y和方位倾斜，将这些坐标值对应的位移值作为输入建立测斜传感器输出信号以及附近相关渗压、土壤含水率、温度等到上述变形的映射，从而建立校准模型并定期更新。本发明通过定期离线建模和在线测量，不仅能动态修正传感器本身的漂移，而且能根据附近的渗压、土壤温度和含水率对倾斜变形进行修正，测值精准，具有显著的智能性。

技术领域

本发明属于工程安全监测、仪器测量校准技术领域，涉及一种具有现地自校准功能的智能测斜方法。

背景技术

测斜装置是进行大坝、边坡和采空区地下变形监测的主要仪器，对分析上述结构或工程的稳定性具有十分重要的意义。目前现地埋设安装进行测斜监测的仪器主要由固定式测斜仪和柔性位移计(也称阵列式位移计)，由于该类仪器一直埋设在地下，使得仪器测值的真伪难以辨别，经过长期运行后，仪器测值可靠性的评估更加困难。但目前为止没有有效方法识别仪器工作状态和测值的准确性，更没有方法对装置测值进行在线校准。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了针对上述问题，本发明公开了一种具有现地自校准功能的智能测斜方法。通过在每节测斜管上下部X、Y方向各安装一个内置顶出式电机，实现现地已安装并处于工作状态下的测斜杆的定位倾斜，在管口的嵌入式计算机通过边缘计算，建立传感器输出信号以及附近渗透压力、土壤含水率、温度等测值到监测部位变形的映射，通过定期更新映射模型，实现测斜装置的动态现地自校准。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

具有现地自校准功能的智能测斜方法，包括如下步骤：

步骤一，根据被监测对象可能变形场设置好校准采样空间点坐标群和各个测斜单元的倾斜方位

在被监测部位安装智能测斜装置，智能测斜装置包括地面采集控制通讯电源设备和安装在地下的若干首尾相连的测斜单元，测斜单元之间通过中空柔性结构连接；每个测斜单元包括设置在测斜单元上下两端的X方向高精度定量顶出装置、Y方向高精度定量顶出装置、在两顶出装置之间的不锈钢管、以及不锈钢管内的倾斜及方位传感器；高精度定量顶出装置包括不锈钢筒体，以及设置在筒体内的高精度步进电机、精密丝杆，其中高精度步进电机旋转轴与精密丝杆连接，精密丝杆远端与顶出帽紧密连接，在电机驱动下，实现精密丝杆相对测斜单元端部X或Y方向水平伸缩运动，从而使得测斜单元按设定的角度和方位倾斜；

步骤二，控制X、Y电机启动使得测斜单元方位与坐标与预先设置测点群坐标逐一对应；

步骤三，调整测斜单元到每一个校准测点同时通过地面采集控制通讯电源设备记录测斜单元传感器读数以及影响因素实测数据；

步骤四，离线建立校准模型，将预先设置的各点坐标对应的X、Y位移作为模型输出，传感器读数和影响因素实测数据作为模型输入，训练神经网络模型如下：

D＝[X,Y]＝F(E,T,M,P,t,ξ)，

式中D为测斜装置神经网络模型的输出，对应的各个测斜单元测点的X、Y方向的位移值，X、Y的维数由测斜装置的测斜单元的数量确定；T为土壤温度测值；M为表层墒情传感器感知的土壤湿度；P为测斜装置对应的不同深度的渗透压力值；t为时间；E为传感器测值；ξ为BP神经网路训练后得到的参数，训练时D为顶出装置对应的顶出距离，E,T,M,P和t为对应的实测数据作为输入；

步骤五，检验模型的收敛和泛化能力，满足要求后将训练或更新参数好的模型保存后供正常监测岩土体变形时应用；

步骤六，控制电机恢复到校准前状态；

步骤七，在线测量