[发明专利]一种PBA结构变形风险的预测系统及其使用方法

权利要求书

1.一种PBA结构变形风险的预测系统，其特征在于，包括：数据采集单元、数据传输单元、数据处理单元；

数据采集单元，用于获取隧道拱顶、拱肩和拱腰处的土压力和拱顶和拱腰处的钢筋应力的变化监测数据；

数据传输单元，用于对数据采集单元采集的土压力和钢筋应力数据进行整合形成时间序列监测数据，并将所述时间序列监测数据发送给数据处理单元；

数据处理单元，用于通过基于最小二乘支持向量机的拟合算法建立监测数据与隧道土压力和钢筋应力之间的非线性映射关系，采用基于时间序列的细菌觅食算法对施工过程中的土压力和钢筋应力进行预测。

2.根据权利要求1所述的一种PBA结构变形风险的预测系统，其特征在于，所述数据采集单元包括：数据监测部分、数据采集部分、保护结构部分、支撑结构部分；

所述数据监测部分用于监测获取拱顶、拱肩和拱腰处土压力以及拱顶和拱腰处钢筋应力的变化监测数据；

所述数据采集单元用于将数据监测单元收集并发送至数据传输单元；

所述保护结构部分用于容纳各所述数据采集部分；

所述支撑结构部分用于将所述保护结构部分固定于隧道侧壁。

3.根据权利要求2所述的一种PBA结构变形风险的预测系统，其特征在于，所述数据监测部分包括：土压力拱顶测量模块、土压力拱肩测量模块、土压力拱腰测量模块、钢筋应力拱顶测量模块、钢筋应力拱腰测量模块；

所述土压力拱顶测量模块用于获取对应拱顶监测方向的采样数据；

所述土压力拱肩测量模块用于获取对应拱肩监测方向的采样数据；

所述土压力拱腰测量模块用于获取对应拱腰监测方向的采样数据；

所述钢筋应力拱顶测量模块用于获取对应拱顶监测方向的采样数据；

所述钢筋应力拱腰测量模块用于获取对应拱腰监测方向的采样数据。

4.根据权利要求2所述的一种PBA结构变形风险的预测系统，其特征在于，所述数据采集部分包括：数据自动采集模块、数据自动传输模块；

所述数据自动采集模块用于对数据监测部分的实时监测；

所述数据自动传输模块通过数据线与数据自动采集模块连接，实现将采集数据的实时发送至数据传输单元。

5.根据权利要求2所述的一种PBA结构变形风险的预测系统，其特征在于，所述数据接收部分包括：数据无线接收器和传输箱信号接收天线，

数据无线接收器通过数据线与传输箱信号接收天线连接；

传输箱信号接收天线用于数据的无线传输。

6.基于权利要求1-5中的任意一项，所述的一种PBA结构变形风险预测系统的使用方法，其特征在于，包括：

S1、数据处理单元接收数据传输单元传输的监测数据建立基于时间序列的样本数据，所述样本数据包括：第i天的拱顶土压力、拱肩土压力、拱腰土压力、拱顶钢筋应力、拱腰钢筋应力的数值；

S2、数据处理单元利用最小二乘支持向量机理论，对时间序列数据进行学习，获得土压力值和钢筋应力值变化序列之间的非线性关系；

S3、数据处理单元确定依靠时间序列监测数据形成的训练集对应的映射关系以获取非线性预测模型，并基于所述非线性预测模型，通过细菌觅食算法的趋向性操作，复制操作，迁徙操作对非线性映射模型进行优化，实现对结构变形风险进行滚动预测。