【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于边坡安全监测，尤其涉及一种基于分布式传感技术的边坡结构安全监测方法及其系统。
技术介绍
1、边坡结构安全监测是确保交通、水利、矿山等基础设施安全的关键环节。目前，边坡监测技术主要包括大地测量法、测缝法、钻孔测斜法、竖井测斜法、结构应力监测、环境因素监测等。这些方法通过使用经纬仪、水准仪、测距仪、钢卷尺、游标卡尺、钻孔测斜仪、多点位移计、岩体应力计、土压力盒、收敛计、微变仪、土壤含水率计、水位计、孔压计、雨量计等仪器进行监测。随着技术的发展，还出现了gps(global positioning system，全球定位系统)监测、近景摄影监测、三维激光扫描监测、ccd(charge-coupled device，电荷耦合器件)监测和insar(interferometric synthetic aperture radar，干涉合成孔径雷达)监测等更为先进的技术。这些技术能够提供边坡的位移、变形、渗流等参数的实时或定期监测，为边坡稳定性的评估和预警提供数据支持。
2、尽管现有的边坡监测技术在一定程度上能够监测边坡的变形情况，但它们存在明显的不足，具体包括：
3、第一，传统的监测方法通常只能获取边坡表面的位移数据，难以全面评估边坡的稳定性，而边坡深部的应力变化和孔隙水压力变化是诱发边坡失稳的关键因素。
4、第二，不同位置的监测数据差异较大，单点数据难以准确反映整个边坡的安全状态。
5、第三，现有的监测仪器设备长期在野外不易维护保养，易受腐蚀和电磁干扰，影响监测数据的精确性。
6、第四，监测不够连续，不能准确获得边坡完整的变形规律，特别是在滑坡监测预警研究中，如果未能采集到完整的数据链条，将影响预警的准确性。
7、第五，现有的监测方法往往无法实现实时监测和预警，如人工巡视观测无法做到实时监测，而一些自动化监测方法虽然能够实现实时监测，但在预警方面还存在时效性和准确性的问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种基于分布式传感技术的边坡结构安全监测方法及其系统，以解决上述现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种基于分布式传感技术的边坡结构安全监测方法，包括：
3、对边坡表面和深部进行分布式监测，获取监测数据；
4、通过无线网络，对所述监测数据进行数据传输；
5、对传输的监测数据进行预处理和分析，得到监测数据集；
6、根据监测数据集，建立边坡结构的安全评估模型，其中所述安全评估模型综合考虑边坡表面位移、深部应力、孔隙水压力；基于安全评估模型，得到边坡安全状态的量化评估结果；
7、建立边坡灾害预警模型，通过所述边坡灾害预警模型对所述量化评价结果进行趋势分析和阈值判断，实现边坡灾害的早期预警和实时预警。
8、优选地，对边坡表面和深部进行分布式监测包括：
9、获取边坡的地质条件和监测需求，确定布设的传感器类型和数量；
10、通过地质勘探和稳定性分析，确定传感器的布设位置、深度和密度。
11、优选地，对所述监测数据进行数据传输包括：
12、根据边坡监测需求，规划无线传感器网关节点的部署位置和数量，以构成多跳网络拓扑结构；
13、通过所述多跳网络拓扑结构，实现网络节点的自动发现、自主组网和动态路由；
14、通过多路径路由转发机制，并行利用无线网络中多条传输路径传输数据；
15、动态选择最优传输路径，平衡各路径的数据负载和能耗。
16、优选地，对传输的监测数据进行预处理和分析包括：
17、在所述无线传感器网关节点设置边缘计算单元，通过边缘计算单元对传输的监测数据进行噪声和异常值去除，得到预处理后的监测数据；
18、对预处理后的监测数据进行特征提取，获取特征向量；
19、根据所述特征向量，采用机器学习算法对所述监测数据进行初步分析，判断所述监测数据的时空相关性；
20、根据具有时空相关性的监测数据，通过数据插值方法估计未知位置或时间点的监测值；
21、采用数据同化技术，将不同来源和不同尺度的监测数据进行融合，得到监测数据集。
22、优选地，将不同来源和不同尺度的监测数据进行融合包括：
23、对来自不同来源的监测数据进行预处理，包括数据清洗和格式标准化；
24、采用多尺度数据融合算法，对预处理后的监测数据进行缩放和插值，得到处理后的数据集；
25、利用统一数据模型，将处理后的数据集成到统一的数据框架中；
26、根据所述数据框架，生成高分辨率的统一监测数据集。
27、优选地，建立边坡灾害预警模型包括：
28、获取边坡结构的设计参数、环境因素数据和历史灾害数据；
29、根据所述设计参数、环境因素数据、历史灾害数据和边坡安全评价模型，计算当前边坡的安全系数；
30、采用时间序列分析方法，对所述边坡安全系数进行趋势分析，预测边坡安全系数的变化趋势；
31、根据所述安全系数和所述变化趋势，判断边坡灾害风险等级。
32、第二方面，本专利技术还提供了一种基于分布式传感技术的边坡结构安全监测系统，包括：
33、分布式监测模块，用于对边坡表面和深部进行分布式监测，获取监测数据；
34、无线传感器网络模块，用于通过无线网络，对所述监测数据进行数据传输；
35、边缘计算处理模块，用于对传输的监测数据进行预处理和分析，得到监测数据集；
36、第一分析模块，用于根据监测数据集，建立边坡结构的安全评估模型，其中所述安全评估模型综合考虑边坡表面位移、深部应力、孔隙水压力；基于安全评估模型，得到边坡安全状态的量化评估结果；
37、第二分析模块，用于建立边坡灾害预警模型，通过所述边坡灾害预警模型对所述量化评价结果进行趋势分析和阈值判断，实现边坡灾害的早期预警和实时预警。
38、第三方面，本专利技术还公开了一种计算机装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现第一方面所述方法的步骤。
39、第四方面，本专利技术还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述方法的步骤。
40、第五方面，本专利技术还公开了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述方法的步骤。
41、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
42、本专利技术提供了一种基于分布式传感技术的边坡结构安全监测方法，包括：首先，对边坡表面和深部进行分布式监测，获取监测数据；其次，通过无线网络，对所述监测数据进行数据传输；接着，对传输的监测数据进行预处理和分析，得到监测数据集；进一步，根据监测数据本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于分布式传感技术的边坡结构安全监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于分布式传感技术的边坡结构安全监测方法，其特征在于，对边坡表面和深部进行分布式监测包括：
3.根据权利要求2所述的基于分布式传感技术的边坡结构安全监测方法，其特征在于，对所述监测数据进行数据传输包括：
4.根据权利要求3所述的基于分布式传感技术的边坡结构安全监测方法，其特征在于，对传输的监测数据进行预处理和分析包括：
5.根据权利要求4所述的基于分布式传感技术的边坡结构安全监测方法，其特征在于，将不同来源和不同尺度的监测数据进行融合包括：
6.根据权利要求1所述的基于分布式传感技术的边坡结构安全监测方法，其特征在于，建立边坡灾害预警模型包括：
7.一种基于分布式传感技术的边坡结构安全监测系统，其特征在于，包括：
8.一种计算机装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-6所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于分布式传感技术的边坡结构安全监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于分布式传感技术的边坡结构安全监测方法，其特征在于，对边坡表面和深部进行分布式监测包括：
3.根据权利要求2所述的基于分布式传感技术的边坡结构安全监测方法，其特征在于，对所述监测数据进行数据传输包括：
4.根据权利要求3所述的基于分布式传感技术的边坡结构安全监测方法，其特征在于，对传输的监测数据进行预处理和分析包括：
5.根据权利要求4所述的基于分布式传感技术的边坡结构安全监测方法，其特征在于，将不同来源和不同尺度的监测数据进行融合包括：
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【专利技术属性】
技术研发人员：耿新宇，毛金峰，董法，常治国，春坚超，王悦，靳茹，周立云，
申请(专利权)人：新疆工程学院，
类型：发明
国别省市：
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