【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及危岩体崩塌监测，尤其涉及一种危岩体崩塌监测分析预警系统及方法。
技术介绍
1、危岩是指陡坡或陡崖上被各类结构面分割可失稳的岩体，虽然还没有发生崩塌，但实际上已经具备崩塌的主要条件，因而在未来不久的时间内可能发生崩塌现象。危岩变形崩塌现象时有发生，这对发生地周围的人和物将会带来巨大的危害，往往造成严重的灾害。为了提高道路的安全性，特别是道路两侧因危岩变形引起的崩塌问题，危岩变形预测就变得尤为重要。
2、自然情况下危岩崩塌的发生是一个缓慢的过程。暴露于地表的岩石体在各种风化侵蚀作用下逐渐开裂，最终从初始位置坠落下滚，落于坡脚处。由于危岩崩塌的发生存在极大的不确定性，崩塌运动本身的复杂性和突发性，发生后将造成难以估量的后果，为避免崩塌现象的发生和减少因危岩崩塌造成不必要的人员和经济损失，因此，对危岩的变形规律的预测并定量的预知危岩变形的趋势是极其重要的。
3、现有技术一般通过卷积神经网络识别危岩图像数据，来判断危岩是否存在崩塌风险，然而卷积神经网络识别的结果只能判断危岩当前的崩塌风险，无法预测未来时段危岩体的崩塌状态，在预测危岩体崩塌风险随时间的变化趋势时精度较低，存在安全隐患。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提出了一种危岩体崩塌监测分析预警系统及方法，解决了现有技术对危岩体崩塌风险随时间的变化趋势的预测精度较低的问题。
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：第一方面，本专利技术提供了一种危岩体崩塌监测分析预警方法，包括以下步骤：
3、s1，获取危岩体的位移数据以及几何形态数据，对位移数据和几何形态数据进行格式转换、数据清洗和标准化处理，存储于数据湖中；
4、s2，从数据湖中提取位移数据和几何形态数据，基于崩塌监测模型对位移数据和几何形态数据进识别，得到危岩体的当前崩塌状态；
5、s3，基于lstm模型构建崩塌分析预测模型，通过崩塌分析预测模型对当前崩塌状态进行预测，得到几何形态数据的预估变化趋势；
6、s4，基于崩塌分析评估模型结合当前崩塌状态和预估变化趋势，预测危岩体的崩塌影响范围以及崩塌持续时间；
7、s5，基于崩塌预警模型结合崩塌影响范围以及崩塌持续时间，评估危岩体的崩塌预警等级；
8、s6，根据危岩体的崩塌预警等级，启动相应的预警响应方案。
9、在以上技术方案的基础上，优选的，步骤s1包括：
10、将位移数据和几何形态数据转换为矩阵数据组的格式，得到位移数据组和几何形态数据组，删除所述位移数据组的缺失值，并对几何形态数据组的缺失值进行插补得到几何形态数据集；
11、采用基于k均值的聚类算法对位移数据组和几何形态数据集进行去噪，通过文件相似性比较算法去除重复冗杂的文件数据，完成数据的标准化，并采用数据湖存储。
12、在以上技术方案的基础上，优选的，步骤s2包括：
13、所述崩塌监测模型由cnn模型、lstm模型、多模态融合网络和softmax输出层组合构建，所述cnn模型包括标准卷积层、空洞卷积和u-net架构，cnn模型对几何形态数据集进行图像特征提取，得到图像特征；
14、所述lstm模型为两层lstm结构，所述lstm结构包括1024个神经元，所述lstm模型对位移数据组进行时序变化预测，得到时序特征；
15、通过多模态融合网络对图像特征和时序预测进行融合，得到图像时序融合特征；
16、通过softmax输出层对图像时序融合特征进行分类，得到危岩体的当前崩塌状态。
17、在以上技术方案的基础上，优选的，步骤s3包括：
18、所述崩塌分析预测模型基于lstm模型构建，通过崩塌分析预测模型对当前崩塌状态进行预测，得到几何形态数据的预估变化趋势，所述崩塌分析预测模型包括：
19、
20、其中，α(t)为几何形态数据的预估变化趋势，lt为t时刻实际的几何形态数据值，为当前崩塌状态为状态α的t时刻预测的几何形态数据值，为t时刻实际的几何形态数据值的标准差，为当前崩塌状态为状态α的t时刻预测的几何形态数据值的标准差。
21、在以上技术方案的基础上，优选的，步骤s4包括：
22、所述崩塌分析评估模型的计算式为
23、
24、其中，l(t)为崩塌影响范围，t(t)为崩塌持续时间，s为当前崩塌状态的种类数，βs为第s种当前崩塌状态对危岩体崩塌的影响权重系数，fs(e)为第s种当前崩塌状态的第e个几何形态数据，e为第s种当前崩塌状态的几何形态数据个数，α(t)为几何形态数据的预估变化趋势，sign(·)为信号函数，δl为崩塌影响范围调平参数，δt为崩塌持续时间调平参数。
25、在以上技术方案的基础上，优选的，步骤s5包括：
26、基于崩塌预警模型结合崩塌影响范围以及崩塌持续时间，综合评估危岩体的崩塌预警等级，根据崩塌影响范围的多个预设阈值和崩塌持续时间的多个预设阈值，将危岩体崩塌预警等级按严重程度依次分为第一崩塌预警等级、第二崩塌预警等级、第三崩塌预警等级、第四崩塌预警等级、第五崩塌预警等级、第六崩塌预警等级以及第七崩塌预警等级，其中第七崩塌预警等级为严重程度最高的崩塌预警等级。
27、在以上技术方案的基础上，优选的，步骤s6包括：
28、对于第一崩塌预警等级，派遣监测团队定期检查监测数据；
29、对于第二崩塌预警等级，提高定期检查监测数据的频率，并提醒相关人员提高警惕；
30、对于第三崩塌预警等级，进行更高频率的监测数据检查，并进行详细数据分析，针对受影响区域的人员进行安全宣传；
31、对于第四崩塌预警等级，限制非必要人员进入崩塌影响范围区域，准备应急设备；
32、对于第五崩塌预警等级，疏散处于崩塌影响范围区域内的非必要人员，并通过应急指挥中心执行24小时值守；
33、对于第六崩塌预警等级，强制疏散崩塌影响范围区域内的所有人员，并封锁崩塌影响范围的区域；
34、对于第七崩塌预警等级，启动全面应急响应程序，持续发布公众警告，保持公众信息沟通，并调配灾后恢复资源和灾时支援资源。
35、第二方面，本专利技术还提供了一种危岩体崩塌监测分析预警系统，所述系统包括：
36、崩塌数据处理模块，用于获取危岩体的位移数据以及几何形态数据，对位移数据和几何形态数据进行格式转换、数据清洗和标准化处理，存储于数据湖中；
37、崩塌状态识别模块，用于从数据湖中提取位移数据和几何形态数据，基于崩塌监测模型对位移数据和几何形态数据进识别，得到危岩体的当前崩塌状态；
38、几何变化预测模块，用于基于lstm模型构建崩塌分析预测模型，通过崩塌分析预测模型对当前崩塌状态进行预测，得到几何形态数据的预估变化趋势；
39、崩塌影响预测模块，用于基于崩塌分析评估模型结合当前崩塌状态和预估本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种危岩体崩塌监测分析预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种危岩体崩塌监测分析预警方法，其特征在于，步骤S1包括：
3.如权利要求2所述的一种危岩体崩塌监测分析预警方法，其特征在于，步骤S2包括：
4.如权利要求3所述的一种危岩体崩塌监测分析预警方法，其特征在于，步骤S3包括：
5.如权利要求4所述的一种危岩体崩塌监测分析预警方法，其特征在于，步骤S4包括：
6.如权利要求5所述的一种危岩体崩塌监测分析预警方法，其特征在于，步骤S5包括：
7.如权利要求6所述的一种危岩体崩塌监测分析预警方法，其特征在于，步骤S6包括：
8.一种危岩体崩塌监测分析预警系统，如权利要求1-7任一项所述的一种危岩体崩塌监测分析预警方法，其特征在于，所述系统包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使计算机实现如权利要求1～
...【技术特征摘要】
1.一种危岩体崩塌监测分析预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种危岩体崩塌监测分析预警方法，其特征在于，步骤s1包括：
3.如权利要求2所述的一种危岩体崩塌监测分析预警方法，其特征在于，步骤s2包括：
4.如权利要求3所述的一种危岩体崩塌监测分析预警方法，其特征在于，步骤s3包括：
5.如权利要求4所述的一种危岩体崩塌监测分析预警方法，其特征在于，步骤s4包括：
6.如权利要求5所述的一种危岩体崩塌监测分析预警方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴有江，但汉波，余丛华，
申请(专利权)人：湖北高通空间技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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