基于双动力学指标监测的振幅预警误报点判识方法及系统

本发明涉及危岩体预警，特别是指一种基于双动力学指标监测的振幅预警误报点判识方法及系统。

背景技术：

1、岩质滑坡因其不可预测性和突发性，使得准确预测和及时发布预警变得异常困难。此外，这类滑坡一旦发生，极有可能导致严重的人员伤亡和巨大的经济损失。在风化、地震和强降雨等多重因素作用下，岩体内部会逐渐累积损伤，强度逐渐退化，原本稳定的岩体逐渐转变为危岩体。当对这些危险岩体的约束不足以维持其稳定时，就可能发生崩塌，进而可能引发更大规模的岩质滑坡。

2、从危岩体转化为岩质滑坡的过程是一个不断演化的非线性动力过程。在这个过程中，主要构造面的裂隙扩展起着核心作用。在这个过程中，位移的变化往往并不显著，使得及时预警变得异常困难，而一些振动特征参数可以反映这种变化。其中，动态预警指标能够反映振动变化的全过程，具有识别灾害前兆的潜力，是实现此类灾害预警的最优选择之一。

3、振幅作为一种动态预警指标，基于振幅监测的预警方法具有简单、高效、高灵敏度等优点，广泛应用于结构健康监测、危险岩体监测预警和泥石流监测预警等领域。然而，由于现场环境噪声和设备灵敏度较高的影响，现有的振幅预警方法的误报率较高，这严重影响了其在实际工程中的应用。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于双动力学指标监测的振幅预警误报点判识方法及系统，以解决现有危岩体振幅预警方法误报率较高的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

3、一方面，本发明提供了一种基于双动力学指标监测的振幅预警误报点判识方法，所述基于双动力学指标监测的振幅预警误报点判识方法包括：

4、采用振幅预警的方式对待判识岩体进行监测，提取报警点；

5、获取待判识岩体固有振动频率参数；

6、计算报警点的振幅变化率和固有频率变化率；

7、基于报警点的振幅变化率和固有频率变化率，判断报警点是否为误报。

8、进一步地，采用振幅预警的方式对待判识岩体进行监测，提取报警点，包括：

9、使用非接触式遥感振动监测设备监测岩体的振幅；其中，振幅的计算公式为：

10、a＝max|vi|

11、其中，a表示计算出的振幅；vi表示0到i时刻内的岩体振动速度；

12、基于振幅的历史监测值，计算出当前时刻的振幅预警阈值，提取出当前时刻振幅超过振幅预警阈值的报警点；其中，振幅预警阈值的计算公式为：

13、

14、其中，ki为i时刻的振幅预警阈值；an-1表示n-1时刻的振幅，i为当前时刻。

15、进一步地，所述获取待判识岩体固有振动频率参数，包括：

16、提取预警时刻前后的岩体振动时域信号，对提取的信号进行快速傅里叶变换并绘制频谱变化图，根据频谱变化图获取岩体预警时刻前后的固有振动频率参数。

17、进一步地，振幅变化率avr的计算公式为：

18、

19、其中，at为t时刻的振幅；at-1为t-1时刻的振幅；t为报警时刻；

20、固有频率变化率fvr的计算公式为：

21、

22、其中，ft为t时刻的固有振动频率；ft-1为t-1时刻的固有振动频率。

23、进一步地，所述基于报警点的振幅变化率和固有频率变化率，判断报警点是否为误报，包括：

24、对计算出的振幅变化率avr和固有频率变化率fvr进行分析，当avr小于等于1时，该报警点为误报点；当avr大于1时，若fvr大于等于1，则该报警点为误报点；当avr大于1时，若fvr小于1，则该报警点为准确报警点。

25、另一方面，本发明还提供了一种基于双动力学指标监测的振幅预警误报点判识系统，所述基于双动力学指标监测的振幅预警误报点判识系统包括：

26、报警点提取模块，用于采用振幅预警的方式对待判识岩体进行监测，提取报警点；

27、参数计算模块，用于：

28、获取待判识岩体固有振动频率参数；

29、计算报警点的振幅变化率和固有频率变化率；

30、报警点判识模块，用于基于所述参数计算模块计算出的报警点的振幅变化率和固有频率变化率，判断报警点是否为误报。

31、进一步地，所述报警点提取模块具体用于：

32、使用非接触式遥感振动监测设备监测岩体的振幅；其中，振幅的计算公式为：

33、a＝max|vi|

34、其中，a表示计算出的振幅；vi表示0到i时刻内的岩体振动速度；

35、基于振幅的历史监测值，计算出当前时刻的振幅预警阈值，提取出当前时刻振幅超过振幅预警阈值的报警点；其中，振幅预警阈值的计算公式为：

36、

37、其中，ki为i时刻的振幅预警阈值；an-1表示n-1时刻的振幅，i为当前时刻。

38、进一步地，所述参数计算模块具体用于：

39、提取预警时刻前后的岩体振动时域信号，对提取的信号进行快速傅里叶变换并绘制频谱变化图，根据频谱变化图获取岩体预警时刻前后的固有振动频率参数。

40、进一步地，振幅变化率avr的计算公式为：

41、

42、其中，at为t时刻的振幅；at-1为t-1时刻的振幅；t为报警时刻；

43、固有频率变化率fvr的计算公式为：

44、

45、其中，ft为t时刻的固有振动频率；ft-1为t-1时刻的固有振动频率。

46、进一步地，所述报警点判识模块具体用于：

47、对计算出的振幅变化率avr和固有频率变化率fvr进行分析，当avr小于等于1时，该报警点为误报点；当avr大于1时，若fvr大于等于1，则该报警点为误报点；当avr大于1时，若fvr小于1，则该报警点为准确报警点。

48、再一方面，本发明还提供了一种电子设备，其包括处理器和存储器；其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行，以实现上述方法。

49、又一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行，以实现上述方法。

50、本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

51、针对传统振幅预警方法受现场环境噪音和设备灵敏度较高的影响，易发生误报的问题，本发明提供了一种基于双动力学指标监测的振幅预警误报点判识方法，基于危岩体动力学模型和时频域分析，通过引入振幅变化率和固有频率变化率，对振幅预警报警点进行分析，实现了对误报点的准确识别，提高了传统危岩体振幅预警方法的准确性。为现场危岩体的准确预警提供了新的技术支持。

技术特征：

1.一种基于双动力学指标监测的振幅预警误报点判识方法，其特征在于，所述基于双动力学指标监测的振幅预警误报点判识方法包括：

2.如权利要求1所述的基于双动力学指标监测的振幅预警误报点判识方法，其特征在于，采用振幅预警的方式对待判识岩体进行监测，提取报警点，包括：

3.如权利要求1所述的基于双动力学指标监测的振幅预警误报点判识方法，其特征在于，所述获取待判识岩体固有振动频率参数，包括：

4.如权利要求1所述的基于双动力学指标监测的振幅预警误报点判识方法，其特征在于，振幅变化率avr的计算公式为：

5.如权利要求1所述的基于双动力学指标监测的振幅预警误报点判识方法，其特征在于，所述基于报警点的振幅变化率和固有频率变化率，判断报警点是否为误报，包括：

6.一种基于双动力学指标监测的振幅预警误报点判识系统，其特征在于，所述基于双动力学指标监测的振幅预警误报点判识系统包括：

7.如权利要求6所述的基于双动力学指标监测的振幅预警误报点判识系统，其特征在于，所述报警点提取模块具体用于：

8.如权利要求6所述的基于双动力学指标监测的振幅预警误报点判识系统，其特征在于，所述参数计算模块具体用于：

9.如权利要求6所述的基于双动力学指标监测的振幅预警误报点判识系统，其特征在于，振幅变化率avr的计算公式为：

10.如权利要求6所述的基于双动力学指标监测的振幅预警误报点判识系统，其特征在于，所述报警点判识模块具体用于：

技术总结本发明公开了一种基于双动力学指标监测的振幅预警误报点判识方法及系统，属于危岩体预警技术领域，所述方法包括：采用振幅预警的方式对待判识岩体进行监测，提取报警点；获取待判识岩体固有振动频率参数；计算报警点的振幅变化率和固有频率变化率；基于当前报警点的振幅变化率和固有频率变化率，判断报警点是否为误报。本发明方案可有效降低振幅预警方法的误报率。技术研发人员：杜岩,张洪达,张安琦,谢谟文,张明,李恒,李双全,刘敬楠,宁利泽,刘慧,丁俊辉,路伟康,贾北凝受保护的技术使用者：北京科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23