一种双洞隧道断面变形数据的数值优化方法

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种双洞隧道断面变形数据的数值优化方法。

背景技术

隧道是重要的基础设施，承担着交通运输、水利、能源等方面的重要功能。隧道结构的安全性对于维护社会正常运行至关重要。通过监测隧道断面的变形，可以及时发现并解决可能存在的结构问题，确保隧道的安全性。

目前对于隧道断面变形的监测，通常是通过设置位移传感器监测隧道断面的沉降，当沉降达到一定阈值时，产生报警提醒相关人员进行处置。但在位移传感器监测隧道断面沉降的过程中，可能存在测量误差以及噪声等干扰导致获取的数据不准确，从而影响隧道断面变形的监测准确性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种双洞隧道断面变形数据的数值优化方法，该方法包括以下步骤：

采集隧道断面的各项数据，包括隧道断面各个监测点的沉降位移以及倾角；

对于各项数据，根据该项数据中当前时刻的数据与前一个时刻的数据的差异获取该项数据中当前时刻的数据的局部变化显著性；根据该项数据中所有相邻两个时刻的数据之间的差异获取该项数据中当前时刻的数据的整体变化显著性；根据该项数据中当前时刻的数据的局部变化显著性以及整体变化显著性获取该项数据中当前时刻的数据的变化显著性；

根据各项数据中同一时刻的数据的局部变化显著性之间的差异以及整体变化显著性之间的差异，获取各项数据中当前时刻的数据与其他项数据的变化同步性；

根据各项数据中当前时刻的数据的变化显著性以及各项数据中当前时刻的数据与其他项数据的变化同步性获取各项数据中当前时刻的数据的平滑系数；根据所述平滑系数利用指数平滑法获取隧道断面各项数据下一时刻的预测值。

优选的，所述根据该项数据中当前时刻的数据与前一个时刻的数据的差异获取该项数据中当前时刻的数据的局部变化显著性，包括的具体步骤如下：

获取该项数据的极差，获取该项数据中当前时刻的数据与前一时刻的数据之间的差值绝对值，将所述差值绝对值与所述极差的比值作为该项数据中当前时刻的数据的局部变化显著性。

优选的，所述根据该项数据中所有相邻两个时刻的数据之间的差异获取该项数据中当前时刻的数据的整体变化显著性，包括的具体步骤如下：

其中，/>

优选的，所述根据该项数据中当前时刻的数据的局部变化显著性以及整体变化显著性获取该项数据中当前时刻的数据的变化显著性，包括的具体步骤如下：

将该项数据中当前时刻的数据的局部变化显著性以及整体变化显著性中的最大值作为该项数据中当前时刻的数据的变化显著性。

优选的，所述根据各项数据中同一时刻的数据的局部变化显著性之间的差异以及整体变化显著性之间的差异，获取各项数据中当前时刻的数据与其他项数据的变化同步性，包括的具体步骤如下：

其中，/>

优选的，所述根据各项数据中当前时刻的数据的变化显著性以及各项数据中当前时刻的数据与其他项数据的变化同步性获取各项数据中当前时刻的数据的平滑系数，包括的具体步骤如下：

其中，/>

本发明的技术方案的有益效果是：本发明通过获取隧道断面各项数据中当前时刻的数据的局部变化显著性以及整体变化显著性，结合局部变化显著性以及整体变化显著性获取变化显著性，根据变化显著性获取数据的平滑系数，进行下一时刻的数据的预测，使得预测值更加关注隧道断面各项数据的变化，进而使得预测值能够尽可能反映出隧道断面的变形情况；

本发明根据各项数据中同一时刻的数据的局部变化显著性之间的差异以及整体变化显著性之间的差异，获取各项数据中当前时刻的数据与其他项数据的变化同步性，通过变化同步性能够对测量误差以及噪声带来的数据变化与隧道断面变形带来的数据变化进行区分，根据变化同步性获取数据的平滑系数，进行下一时刻的数据的预测，使得预测值排除了测量误差以及噪声的干扰，能够更加准确的反映下一时刻隧道断面的各项数据的变化情况，确保了隧道断面变形监测及处置的及时性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种双洞隧道断面变形数据的数值优化方法的步骤流程图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种双洞隧道断面变形数据的数值优化方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种双洞隧道断面变形数据的数值优化方法的具体方案。

请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种双洞隧道断面变形数据的数值优化方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：

S001．采集隧道断面的各项数据。

在隧道断面均匀布置多个监测点，在每个监测点部署位移传感器、倾角计。利用位移传感器、倾角计定期测量监测点的沉降位移以及倾角。在本实施例中，采集频率为每周一次，在其他实施例中，实施人员可根据实际实施情况设置采集频率。

将每个监测点的沉降位移分别视作隧道断面的一项数据，将每个监测点的倾角分别视作隧道断面的一项数据，则可以得到隧道断面的多项数据，将采集的数据项数记作

至此，实现了隧道断面的各项数据的采集。

S002．获取隧道断面的各项数据中当前时刻的数据的局部变化显著性以及整体变化显著性，根据局部变化显著性以及整体变化显著性获取各项数据中当前时刻的数据的变化显著性。

需要说明的是，若隧道断面的各项数据中当前时刻的数据的变化越明显，说明当前时刻越可能发生了隧道断面变形，因此本实施例根据隧道断面的各项数据中当前时刻的数据的变化情况获取各项数据中当前时刻的数据的局部变化显著性。

具体的，将当前时刻记为第

其中，

需要说明的是，可能存在当前时刻与上一时刻的数据相比变化不明显，但与监测初期相比已发生隧道断面明显变形的情况，此时各项数据中当前时刻的数据的局部变化显著性无法反映出该情况。因此本实施例结合当前时刻之前各项数据中任意相邻时刻之间数据的变化情况来获取各项数据中当前时刻的数据的整体变化显著性。

具体的，获取各项数据中当前时刻的数据的整体变化显著性：

其中，/>

根据各项数据中当前时刻的局部变化显著性以及整体变化显著性获取各项数据中当前时刻的变化显著性：

其中，

至此，获取了隧道断面的每项数据中当前时刻的数据的变化显著性。

S003．根据各项数据中同一时刻的数据的局部变化显著性之间的差异以及整体变化显著性之间的差异，获取各项数据中当前时刻的数据与其他项数据的变化同步性。

需要说明的是，当隧道断面的一项数据发生较大的变化时，可能是隧道断面变形引起的数据变化，也可能是测量过程中误差或噪声导致的数据变化。若隧道断面变形，每个监测点的沉降位移、倾角会同步发生变化，即各项数据同一时刻的数据会同步发生变化，而测量过程中误差或噪声导致的数据变化仅会体现在单一的数据项中，因此本实施例根据各项数据中当前时刻的数据的局部变化显著性以及整体变化显著性获取各项数据中当前时刻的数据与其他项数据的变化同步性，用来反映各项数据中当前时刻的数据的变化为隧道断面变形引起的可能性。

具体的，对于每一项数据，获取该项数据中当前时刻的数据与其他项数据的变化同步性：

其中，

至此，获取了各项数据中当前时刻的数据与其他项数据的变化同步性。

S004．根据各项数据中当前时刻的数据的变化显著性以及各项数据中当前时刻的数据与其他项数据的变化同步性获取各项数据中当前时刻的数据的平滑系数，根据平滑系数获取隧道断面各项数据下一时刻的预测值。

需要说明的是，为及时发现隧道断面变形并处置，本实施例利用指数平滑法根据隧道断面历史时刻的各项数据对下一时刻的各项数据进行预测。由于隧道断面的各项数据中当前时刻的数据的变化可能为隧道断面变形引起，也可能为测量过程中的误差以及噪声引起，为了避免测量过程中的误差以及噪声对预测结果的干扰，使得预测结果能够更加准确的反映出隧道断面变形的情况，本实施例根据各项数据中当前时刻的数据的变化显著性以及各项数据中当前时刻的数据与其他项数据的变化同步性，获取各项数据中当前时刻的数据的平滑系数，从而根据平滑系数获取准确的预测结果。

具体的，对于每一项数据，根据该项数据中当前时刻的数据的变化显著性以及该项数据中当前时刻的数据与其他项数据的变化同步性获取该项数据中当前时刻的数据的平滑系数：

其中，

当第

当第

至此，获取了各项数据中当前时刻的数据的平滑系数。

根据各项数据中当前时刻的数据的平滑系数利用指数平滑法获取各项数据下一时刻的预测值。下一时刻的预测值排除了测量误差以及噪声的干扰，能够更加准确的反映下一时刻隧道断面的各项数据的变化情况。根据各项数据下一时刻的预测值提醒相关人员及时对隧道断面的变形情况进行干预及处置，排除安全隐患，避免发生安全事故。

本发明实施例通过获取隧道断面各项数据中当前时刻的数据的局部变化显著性以及整体变化显著性，结合局部变化显著性以及整体变化显著性获取变化显著性，根据变化显著性获取数据的平滑系数，进行下一时刻的数据的预测，使得预测值更加关注隧道断面各项数据的变化，进而使得预测值能够尽可能反映出隧道断面的变形情况；本发明根据各项数据中同一时刻的数据的局部变化显著性之间的差异以及整体变化显著性之间的差异，获取各项数据中当前时刻的数据与其他项数据的变化同步性，通过变化同步性能够对测量误差以及噪声带来的数据变化与隧道断面变形带来的数据变化进行区分，根据变化同步性获取数据的平滑系数，进行下一时刻的数据的预测，使得预测值排除了测量误差以及噪声的干扰，能够更加准确的反映下一时刻隧道断面的各项数据的变化情况，确保了隧道断面变形监测及处置的及时性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。